2生物与环境(2光因子)

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资源描述

1地球上的能量类型太阳能(光能):植物可利用的能量地热能风能化学能:少数低等生物可利用的能量有机物中包含的化学能:高等生物可利用的能量其他能量2光因子的生态作用及生物的适应(一)光质的生态作用和生物的适应(二)光照强度的生态作用和生物的适应(三)生物的光周期现象3(一)光质的生态作用和生物的适应光质:太阳辐射是由各种不同波长的光所组成的,光质即指光谱成分所谓光质不同,就是指光线所含的光谱成分不同。4光质的变化光质(光谱成分)的变化:由于大气对太阳辐射的吸收和散射具有选择性,所以当太阳辐射通过大气时,不仅辐射强度减弱了,而且光谱组成也发生了变化。空间变化:低纬度短波光多,随纬度增加长波光增多;海拔升高,短波光增加。时间变化:夏季短波光较多,冬季长波光增多;中午短波光较多,早晚长波光增多。55001000200030004000可见光红外线紫外线波长nm能量强度太阳辐射及其光谱组成:紫外光:波长380nm,9%可见光:波长380~760nm,45%红外光:波长760nm,46%6植物的光合作用不能利用光谱中所有波长的光,只是可见光区(380-760nm),约占总辐射的40-50%。生理有效辐射(photosynthesisactiveradiation,PAR):可见光中红、橙光是被叶绿素吸收最多的成分,对叶绿素的形成有促进作用。其次是蓝紫光,也能为叶绿素和类胡萝卜素吸收。生理无效光:绿光很少被吸收,因此又称绿光为生理无效光。光质与植物的光合作用7蓝紫绿橙紅红外线400500600700波长nm↑相对吸收不同光合色素下其生理有效光和无效光不同叶绿素a的吸收光谱8蓝光:促进蛋白质的合成红光:促进糖的合成、种子萌发青光、蓝紫光抑制植物的伸长生长,使植物成矮小形态,使植物向光性更敏感高山短波光较多,植物茎叶含花青素、茎秆短矮,叶面缩小、毛绒发达绿色植物和绿藻、红藻、褐藻和硅藻光合色素的差异光质与植物形态建成、向光性、色素形成9绿藻和红藻对不同光质的相对光合作用率10光质与动物•可见光对动物生殖、体色变化、迁徙、毛羽更换、生长和发育等都有影响。•蛱蝶在光照下体色变淡,而在黑暗环境下身体呈暗色。•紫外线能杀菌,可引起皮肤红疹及皮肤癌,但是促进维生素D的合成•大多数脊椎动物的可见光波范围与人接近,但昆虫则偏于短波光,看得见紫外光。而且许多昆虫对紫外光有趋光性,这种趋光现象已被用来诱杀农业害虫。•红外线是地表的基本热源,对外温动物的体温调节和能量代谢有决定性作用11(二)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光照强度的变化光照强度的空间变化光照时间太阳高度角(决定性)光照强度随纬度的增加而逐渐减弱光照强度随海拔高度的增加而增强光照强度随山的坡向和坡度的变化光照强度在一个生态系统内部的变化光照强度的时间变化季节变化日变化12影响植物叶绿素的形成黄化现象:指植物在无光的特定环境中生长的现象,如豆芽、韭黄。影响植物细胞的增长和分裂、组织器官的生长和分化:同化量阴生叶、阳生叶影响植物花果的数量和质量:强光照下糖分增多光照与水生植物:光的穿透性限制植物在水体中的分布光强对植物的影响13光强对动物的影响影响动物的生长发育:蛙卵;贻贝影响动物的形态:蚜虫影响动物的体色:蛱蝶14植物对光照强度的适应植物的向光性植物秋季落叶陆生植物对光强的适应阳地植物阴地植物耐阴植物水生植物对光强的适应水生植物的分布15光补偿点和光饱和点当光合作用合成的有机物刚好与呼吸作用的消耗相等时的光照强度称为光补偿点(compensationpoint)。在此处的光照强度是植物开始生长和进行净生产所需要的最小光照强度。在一定范围内,光合作用效率与光强成正比,达到一定强度后实现饱和,再增加光强,光合效率也不会提高,这时的光强称为光饱和点(saturatepoint)。16光饱和点与光补偿点17不同植物对光强的反应是不一样的,根据植物对光强适应的生态类型可分为阳地植物、阴地植物和中性植物(耐阴植物)。陆生植物对光强的适应18阳地植物(cheliophytes)阳地植物对光要求比较迫切,只有在足够光照条件下才能正常生长,其光饱和点、光补偿点都较高。常见种类:蒲公英、蓟、杨、柳、桦、槐、松、杉和栓皮栎等。19阳地植物(cheliophytes)自然分布中,阳地植物多见于阳光充足的空旷地和森林的最上层,如草原和荒漠植物多属此类。鄱阳湖滨阳地植物群落20阴地植物(sciophytes)阴地植物对光的需求远较阳地植物低,光饱和点和光补偿点都较低,呼吸作用、蒸腾作用都较弱,抗高温和干旱能力较低。多生长在潮湿背阴的地方或密林内常见种类:山酢浆草、连钱草、铁杉、云冷杉及很多药用植物(如黄连、人参、三七、半夏和细辛等)21耐阴植物(shadeplant)耐阴植物对光照具有较广的适应能力,对光的需要介于上述两者之间,但最适在完全的光照下生长。紫柄冬青22阳地植物和阴地植物的比较阳地植物阴地植物生长状态枝叶稀疏、透光,枝下高长,树皮厚,叶色淡,生长快,寿命短枝叶浓密、透光度小,枝下高短,树皮薄,叶色深,生长慢,寿命长形态特征茎:粗,节间短,分枝多;内部细胞小、壁厚,木质部、机械组织发达,维管束多,结构紧密叶:小,角质层厚,气孔多,叶肉厚,栅栏组织发达,叶脉密茎:细长,节间长,分枝少;内部细胞大、壁薄,机械组织不发达,维管束少,结构疏松叶:薄而大,角质层薄,气孔少,叶肉薄,栅栏组织不发达,叶脉稀23阳地植物和阴地植物的比较生理特征阳性植物阴性植物细胞液浓度蒸腾作用水分含量叶绿素含量光补偿点光饱和点光合能力呼吸强度淀粉脂类干物质干物质中的能量++++++高高++++++++++++++++++低低++++++24水生植物对光强的适应光的穿透性限制植物在水体中的分布。25动物对光强的适应动物行为(依活动时间的动物分类)昼行性动物:鸟类、灵长类夜行性动物:蟑螂、黄鼬晨昏性动物:蝙蝠全昼夜性动物:田鼠、紫貂26(三)生物的光周期现象日照长度的变化光周期及光周期现象生物的光周期反应类型27日照长度的变化地球的公转与自转,带来了地球上日照长短的周期性变化。日照长度:指白昼的持续时数或太阳的可照时数。空间及时间变化北半球:春分-秋分,昼长夜短;秋分-春分,昼短夜长南半球赤道:终年昼夜平分两极:半年白天,半年黑夜28光周期及光周期现象光周期(photoperiod):在一天之中,白天和黑夜的相对长度,称为光周期。光周期现象(photoperiodism):长期生活在昼夜变化环境中的动植物,借助于自然选择和进化形成了各类生物所特有的对日照长度变化的反应方式,这就是生物的光周期现象。29光照长度与生物的光周期现象植物光周期现象对繁殖(开花)的影响:区分为长日照植物、短日照植物、中日照植物和日中性植物。动物光周期现象对鸟类等迁徙影响;对繁殖的影响:区分为长日照动物和短日照动物。30植物的光周期反应类型长日照植物(long-dayplant)是指在日照时间超过其临界日长才能开花的植物,否则,植物将停留在营养生长阶段,不能形成花芽。在一定范围内,延长日照长度可加速开花。如冬小麦、大麦、油菜和甜菜等。短日照植物(short-dayplant):只有当日照长度短于其临界日长时才能开花的植物。在一定范围内暗期越长,开花越早。如水稻、棉花、大豆和烟草等。31植物的光周期反应类型中日照植物(dayintermediateplant):只有当昼夜长短比例接近于相等时才能开花的植物。如甘蔗等。日中性植物(dayneutralplant):不受日照长短影响,只有其它条件合适,在不同日照长度下都能开花的植物。如番茄、黄瓜和辣椒等。32临界日长:引起长日植物开花的最小日照长度;引起短日植物开花反应的最大日长。短日照植物24H临界日长长日植物24H临界日长甘蔗12.5菠菜13菊花15大麦10-14牵牛15小麦12以上苍耳15.5燕麦9晚稻12拟南芥13一品红12.5甜菜13-14美洲烟草14天仙子11.5临界夜长:在昼夜周期中长日植物能够开花的最大暗期长度,或短日植物能够开花的最小暗期长度。33植物光周期现象的原理在光周期发现后,已经弄清楚许多植物是对不间断的暗期的长度而不是对光期长度起反应。所谓的短日照植物其实是“长夜”植物(long-nightplant),它要求有一定最低期限的不间断的暗期来启动它的花原基。长日照植物其实可能是一种“短夜”植物(short-nightplant),它只是在暗期长度不长于某一最大的临界期时才开花。34植物的光周期现象光周期对植物的地理分布有较大影响。短日照植物大多数原产地是日照时间短的热带、亚热带;长日照植物大多数原产于温带和寒带,在生长发育旺盛的夏季,一昼夜中光照时间长。如果把长日照植物栽培在热带,由于光照时间不足,就不会开花。同样,短日照植物栽培在温带和寒带也会因光照时间过长而不开花。这对植物的引种、育种工作有极为重要的意义。35动物的光周期现象鸟类的迁移、生殖哺乳动物的生殖和换毛鱼类的生殖和迁移活动昆虫的冬眠和滞育36动物的光周期现象长日照动物(long-dayanimals):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,称长日照动物。如雪貂、野兔、刺猬等。短日照动物(short-dayanimals):在白昼逐步缩短的秋冬之际才开始性腺发育和进行繁殖的动物,称短日照动物。如绵羊、山羊和鹿等。中间性动物:不论在什么日照长度条件下,只要食物充足,温度适宜均可繁殖的动物,如珍珠鸡。37生物对光适应的应用彩色薄膜育秧科学立体种植园艺花卉花期的调控灯光诱虫杀虫指导早晚熟品种的引种38练习题光在陆地和水体环境中的变化光质对生物的影响光强对生物的影响及生物对光强的适应光周期及光周期现象生物(特别是植物)对光周期的适应植物光周期现象在农业和园艺上的应用

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