当前课程知识点：生物与环境 > 第三章环境因子对生物的影响 > 3.3 光对生物的影响 > 3.3.1 光质的生态作用与生物的生态型
同学们
前面我们学习了
温度的生态作用
以及生物对极端温度的适应
认识了不少有趣的动植物
从这节课开始
我们学习太阳辐射的分布规律
以及光对生物的影响
太阳表面以电磁波的形式
不断释放的能量
就是太阳光或太阳辐射
太阳辐射光谱主要由短波
可见光和红外线组成
波长分别是小于380nm
380-760nm和大于760nm
三者分别占太阳辐射
总能量的9%
45%和46%
地球表面的太阳辐射
主要受以下几方面因素的影响
第一
大气圈内各种成分
如氧
臭氧
水汽
二氧化碳和尘埃等
都对太阳光有反射和散射的作用
最后到达地球表面的
仅是总太阳辐射的47%
第二
太阳高度角影响了太阳辐射强度
以平行光束射向地球表面的
太阳辐射与地面的交角
称为太阳高度角
太阳高度角越小
太阳辐射穿过大气层的路程越长
辐射强度越弱
第三
地球公转时
轴心以倾斜的位置接受太阳辐射
这导致地球表面不同纬度
在不同季节每天所接受太阳辐射的
时间呈周期性变化
第四
地面的海拔高度
朝向和坡度
也引起太阳辐射强度
和日照时间的变化
由于以上原因导致地球表面上
太阳光的分布是不同的
从光质上看
低纬度地区短波光多
随纬度增加
长波光增加
随海拔升高短波光增加
夏季
短波光较多
冬季长波光较多
早晚长波光较多
中午短波光较多
从日照时间上看
除两极外
春分和秋分时全球
都是昼长和夜长相等
在北半球
从春分至秋分昼长夜短
夏至昼最长
并随纬度的升高昼长增加
从秋分至春分昼短夜长
冬至昼最短
并随纬度升高昼长变短
北极下半年全为白天
冬半年全为黑夜
赤道附近终年昼夜相等
地表的光照强度
也随时间和空间而变化
一般来说
随纬度升高光照强度减弱
随海拔升高光照强度增加
一年中
夏季光照强度最大
冬季最弱
一天中
中午光照强度最大
早晚最弱
光照强度还随地形而变化
在北半球的温带地区
山的南坡所接受的光照比平地多
而平地所接受的光照又比北坡多
由于地表上的总辐射量
决定于光照强度和日照时间
所以中纬度地区的总辐射量
有时可以超过赤道地区
光照强度在一个陆地森林群落内部
从上到下逐渐减弱
这是由于冠层吸收了大量的日光能
林下的光强减弱
光质也发生了改变
经过叶片吸收
红光减少
到达林下的主要是蓝紫光
在水体中
光照强度随水深的增加迅速递减
光质也有更大的变化
红光在水中4m深处
光强度降到1%
只有500nm波长范围的
蓝绿光能达到较深的地方
同学们
以上介绍了地球表面
太阳辐射的分布规律
其中谈到在不同的环境中
光照时间
光强和光质都会产生变化
下面我们来认识一下光质的
生态作用与植物
适应不同光质而产生的生态型
植物的光合作用系统
只能利用太阳光谱的一个有限带
即380-710nm的波长范围
称为光合有效辐射
叶绿素吸收最强的光谱部分是
640-660nm的红光
和430-450nm的蓝紫光
吸收最少的是绿光
因此植物叶片多是绿色
不同的光质对植物形态建成
和物质合成的影响不同
森林下层植物的叶片中
叶绿素a/b的值
低于全光照下的植物
说明林下植物
含有更多的叶绿素b
有利于吸收蓝紫光
分布在海水表层的植物
如绿藻海白菜所含有的色素
与陆生植物所含有的色素很相似
它们主要吸收蓝光和红光
但是
分布在深水中的红藻紫菜
则含有一些色素
使它们能利用绿光
蓝紫光和青光
能抑制植物伸长生长
使植物成矮小形态
高山地带的紫外光
抑制植物茎的伸长
所以很多高山植物
都具有莲座状叶丛
比如虎耳草科的岩白菜
有些高山植物茎干粗短
叶面缩小
绒毛发达
花青素含量高
这些特征也是避免
紫外线损伤的一种保护适应
红光有利于糖的合成
蓝紫光有利于蛋白质的合成
光质也影响植物的光合速率
比如生菜都在橙光
和红光下光合速率最快
蓝
紫光其次
在大棚蔬菜和水果的栽培中
适当搭配光质可以增进
蔬菜和水果的生长速度和口感
以下是一项在玻璃温室中
开展的实验
将大棚中生长的生菜
于采收前在人工光照培养箱内
用不同光质的发光二极管光源
进行6天的连续光照处理
每天照光24小时
结果表明
白光处理下
生菜的地上部生物量最小
蓝光处理的地上部生物量最大
红光居中
不同光质处理
对生菜叶片叶绿素a
叶绿素b和类胡萝卜素含量
均无显著影响
与白光相比
红光和蓝光处理
显著降低了生菜地上部
分硝酸盐的含量
红蓝光促进
维生素C的合成作用最明显
另一项对甜瓜的试验表明
红蓝光
蓝光
红光较自然光
更加有利于提高甜瓜的单果重量
和果实中可溶性固形物及果糖
葡萄糖和蔗糖的含量
红蓝光处理
显著提高维生素C的含量
好了
这节课我们就讲解到这里
同学们再见
-绪论
-第一章测试题 绪论
-2.1 环境因子和生态因子
-2.2 生态因子作用的方式与特点
-2.3 生态因子的作用规律
-第二章测试题 环境因子对生物的影响
-3.1 水对生物的影响
--动物的水分平衡
-3.2 温度对生物的影响
-3.3 光对生物的影响
-第四节 土壤大气火对生物的影响
--火的生态作用
-第三章测试题 环境因子对生物的影响
-4.1 适应的基本概念
-4.2 生物适应的基本策略与形式
-4.3 生活史适应与生活史对策
-第四章测试题 生物对环境的适应
-5.1 盖亚假说
--盖亚假说
-5.2 生物对环境的改造
--生物对环境的改造
-5.3 生态系统的服务功能
-第五章测试题 生物对环境的影响
-6.1 植物的种内关系
--植物的种内关系
-6.2 动物的领域和社会等级
-6.3 竞争与生态位分化
--竞争
-6.4 捕食
--捕食
-6.5 广义捕食
--广义捕食
-第6章测试题 生物对生物的影响
-7.1 种群的基本特征
--种群的基本特征
-7.2 种群的数量变化
--种群数量变化
-7.3 种群濒危
--种群濒危
-7.4 环境容量与最大可持续产量
-第七章测试题 种群
-8.1 群落概念与基本特征
-8.2 群落结构
--群落结构
-8.3 群落演替与生态恢复
-8.4 主要群落类型与分布
-8.5 生物多样性
--生物多样性
-第八章测试题 群落
-9.1 生态系统的结构
--生态系统的结构
-9.2 生态系统的功能
--生态系统的功能
-9.3 生态系统的稳定与平衡
-9.4 地球生态系统的可持续性
-第九章测试题 生态系统
-10.1 生物进化
--生物进化
-10.2 进化动力
--生物进化的动力
-10.3 生态分化与物种形成
-10.4 种群的瓶颈与建立者效应
-10.5 协同进化
--协同进化
-第十章测试题
-11.1 人类世与新态生态系统
-11.2 大气二氧化碳升高与生态系统响应
-11.3 人类世与生物的新机会
-第十一章测试题 人类世对生物的影响
