第三章 生物与光的关系

1、1,第三章 生物与光的关系,3.1 地球上光的分布 3.2 生物对光的适应,能量环境,2,3.1 地球上光分布,（1）太阳辐射及其光谱组成 （2） 地球上光的分布规律,3,500 1000 2000 3000 4000,可 见 光,红 外 线,紫 外 线,波长nm,能 流 强 度,（1）太阳辐射及其光谱组成,紫外光：波长760nm，46%,4,（2）光的分布规律和影响太阳辐射的因素,影响地表太阳辐射的因素 大气圈，太阳高度角，纬度和季节，海拔、坡度和坡向 光质(光谱成分) 低海拔、高纬度长波光多，高海拔、低纬度短波光多 夏季、中午短波光多，冬季、早晚长波光多 日照时间 夏季昼长夜短、冬季昼短夜

2、长 纬度升高、变化加大，两极有极昼、极夜 光照强度 低海拔、高纬度光照强度弱，高海拔、低纬度光照强度大 夏季、中午光照强度大，冬季、早晚光照强度弱 (北半球)南坡光照强度大，北坡光照强度弱,5,地球表面的太阳辐射,6,春 秋,夏 冬,秋 春,冬 夏,The seasons in the Northern and Southern Hemispheres,7,3.2 生物对光的适应,3.2.1 光质的生态作用和生物的适应 （1）光质的生态作用,叶绿素的吸收光谱 蓝紫光：430450nm 红光：640660nm 不同光质的作用 蓝紫光：促进蛋白合成 红光：促进糖合成 短波光（青光、蓝紫光和紫外线等

3、）：抑制植物的伸长生长，使植物向光性更敏感 紫外线：杀菌，对生物体造成损伤，促进维生素D的合成 红外线：地表的基本热源，对外温动物的体温调节和能量代谢有决定性作用,8,蓝,紫,绿,橙,紅,红外线,400 500 600 700 波长nm, 相 对 吸 收,叶绿素的吸收光谱,9,（2）生物对光质的适应,太阳鱼视力的灵敏峰值为500530nm,10,绿色植物和绿藻、红藻、褐藻和硅藻光合色素的差异,绿藻,红藻,11,高山植物含花青素、叶面缩小、毛绒发达,12,3.2.2 光照强度的生态作用和生物的适应 （1）光照强度的生态作用,影响动物的生长发育 影响动物的体色 影响植物叶绿素的形成 黄化现象 影响

4、植物细胞的增长和分裂、组织器官的生长和分化 影响植物花果的数量和质量,13,（2）植物对光照强度的适应,植物的向光性 植物秋季落叶 C3植物和C4植物 光合能力 阳性植物和阴性植物、耐阴植物： 生理差异 形态差异,14,15,1）阳性植物 在强光照下才能正常生长发育的植物。 如松、杉、麻栎、栓皮栎、杨、柳、桦、槐等。,16,2）阴性植物,在弱光照下比在强光照下生长良好的植物。 如红豆杉、云杉、冷杉、翠云草、人参、三七、半夏、细辛等。,17,在全日照下生长最好，也能忍受适度的荫蔽，或在生长发育期间需要轻度的遮阴。 如麦冬、红花酢浆草、玉竹、青冈属、山毛榉、云杉、侧柏、胡桃、桔梗、党参、沙参、黄精

5、、肉桂、金鸡纳等。,3）耐阴植物,18,小时,植物光合作用的昼夜变化,19,阴性植物与阳性植物对光照强度的适应,20,（3）动物对光照强度的适应,21,3.2.3 生物对光周期的适应,昼夜节律,光合作用以3-磷酸甘油酸为最初产物的反应途径称为C3途径。,光合作用中除C3途径外，还有以草酰乙酸为最初产物的途径，称为C4途径。,22,光周期现象,光周期现象： Garner等人(1920)发现明相暗相的交替与长短对植物的开花结实有很大的影响。这种植物对自然界昼夜长短规律性变化的反应，称光周期现象。 确切定义：植物的落叶、开花结果及休眠，动物的繁殖、冬眠、迁徙和换毛换羽等，是对日照长短规律性变化的反应

6、，称为光周期现象（photoperiodism 或photoperiodicity）。,23,不同纬度地区的日照最长日与最短日时间,每天日照不足10h称为短日照。,24,光周期现象,植物光周期现象 对繁殖(开花)的影响：区分为长日照植物和短日照植物。 长日照植物(long-day plants)：日照超过一定数值才开花的植物称长日照植物，如小麦、油菜； 短日照植物(short-day plants)：短于一定数值才开花的植物，一般需要较长的黑暗才能开花。如苍耳、水稻。,25,26,光周期现象的意义,植物日照长短对植物引种的意义： 引种时应注意植物开花对光周期的需要：了解该植物原产地和引种地日照长度的季节变化，以及该植物对日照长短的反应特性和敏感程度，才不致使引种工作失败。 一般而言， （1）短日照植物由南方向北方引种时，往往出现营养生长期延长、发育推迟。如红麻、水稻；短日照植物由北方向南方引种时，则往往出现生育期缩短、发育提前。 （3）而长日照植物由南向北移时，发育提前；由北向南移时，则发育延迟，甚至不能开花。,27,动物光周期现象对鸟类等迁徙影响；对繁殖（鸟类和鱼类）的影响：区分为长日照动物和短日照动物 。 长日照动物(long-day animals)：在温带和高纬度地区许多鸟兽在春夏之际白昼逐渐延长的季节繁殖后代，称