生物对光照强的适应类型

1、第四节第四节 个体系统与环境的生态关系个体系统与环境的生态关系 生物与光的生态关系生物与光的生态关系 生物与温度的生态关系生物与温度的生态关系 生物与水的生态关系生物与水的生态关系 生物与大气、土壤、盐环境及污染的生态生物与大气、土壤、盐环境及污染的生态 关系关系 生物与气候及综合环境的关系生物与气候及综合环境的关系 生物体的行为生物体的行为 一、一、 生物体与光的生态关系生物体与光的生态关系 对于地球上的生物来讲，太阳辐射的作对于地球上的生物来讲，太阳辐射的作 用体现在光和热量（温度）两个方面，用体现在光和热量（温度）两个方面， 光的生物学作用表现在三个方面：光质、光的生物学作用表现在三个方

2、面：光质、 光照强度和光照周期。光照强度和光照周期。 了解地球上光照的光质、光强度、光周了解地球上光照的光质、光强度、光周 期及其变化的特点。掌握光对生物的作期及其变化的特点。掌握光对生物的作 用和生物对光的适应。用和生物对光的适应。 一、光因子的生态作用及生物的适应一、光因子的生态作用及生物的适应 食物链的起食物链的起 点点 （一）光强的生态作用与生物的适应（一）光强的生态作用与生物的适应 光强在地球上分布不均匀。光强在地球上分布不均匀。 地球自转时，赤道附近照射的时间长，光强地球自转时，赤道附近照射的时间长，光强 最大，随纬度的增加而逐渐减弱。最大，随纬度的增加而逐渐减弱。 地球公转时，夏

3、天北半球照射的时间长，冬地球公转时，夏天北半球照射的时间长，冬 天南半球照射的时间长（季节周期）。天南半球照射的时间长（季节周期）。 海拔高度的增加而增强海拔高度的增加而增强 南坡南坡平地平地北坡北坡 （一）光强的生态作用与生物的适应（一）光强的生态作用与生物的适应 1、光强的作用 影响生物生长、发育、形态建成影响生物生长、发育、形态建成 细胞的增长和分化、体积的增大和重量的增加、细胞的增长和分化、体积的增大和重量的增加、 促进组织和器官的分化促进组织和器官的分化 典型例子典型例子黄化现象黄化现象 （一）光强的生态作用与生物的适应（一）光强的生态作用与生物的适应 2、生物对光照强度的适应类型、

4、生物对光照强度的适应类型 光合作用光合作用 呼吸作用呼吸作用 光合作用率光合作用率 光 强 度光 强 度 CP l光补偿点：植物光合作用和呼吸作用相等时的光照强度叫光补偿点。光补偿点：植物光合作用和呼吸作用相等时的光照强度叫光补偿点。 l这一点是植物进行净生产所需要的最小光照强度。这一点是植物进行净生产所需要的最小光照强度。 2、生物对光照强度的适应类型、生物对光照强度的适应类型 光饱和点：在一定范围内，光合作用的速率光饱和点：在一定范围内，光合作用的速率 与光强成正比，但达到一定强度，若继续增与光强成正比，但达到一定强度，若继续增 加光强，光合作用效率不仅不会提高，反而加光强，光合作用效率不

5、仅不会提高，反而 下降，这时的光照强度成为光饱和点。下降，这时的光照强度成为光饱和点。 生物对不同光强有适应性，但有耐受范围。生物对不同光强有适应性，但有耐受范围。 2、生物对光照强度的适应类型、生物对光照强度的适应类型 当传入的辐射能是饱和的、温度适宜、相对湿度当传入的辐射能是饱和的、温度适宜、相对湿度 高、大气高、大气CO2 和和O2的浓度正常时的光合作用速率，的浓度正常时的光合作用速率， 称为光合能力。称为光合能力。 不同植物，植物光合能力对光照强度的反应是有不同植物，植物光合能力对光照强度的反应是有 差异的。差异的。 植物光合能力的主要差别是在植物光合能力的主要差别是在C3和和C4植物

6、植物之间。之间。 2、生物对光照强度的适应类型、生物对光照强度的适应类型 高梁 小麦 玉米 光强度光强度 CO2摄取 lC4植物多起源于热带和亚热带植物区系。植物多起源于热带和亚热带植物区系。 lC3植物多起源于温带。植物多起源于温带。 CP （C4）CP（ C3 ） 阳性草本 阴性草本 2、生物对光照强度的适应类型、生物对光照强度的适应类型 植物植物光合作用率在光补偿点光合作用率在光补偿点 附近与光强度成正比，但附近与光强度成正比，但 达光饱和点后达光饱和点后, 不随光强增加。不随光强增加。 水生生物水生生物 水生植物在水中的分布与光照强度有关。水生植物在水中的分布与光照强度有关。 陆生生物

7、陆生生物 对不同光照强度的适应产生阳性植物和阴性对不同光照强度的适应产生阳性植物和阴性 植物和耐阴性植物。植物和耐阴性植物。 阳性植物阳性植物(cheliophytes)：对光要求比较迫切，只有在：对光要求比较迫切，只有在 足够光照条件下才能进行正常生长；足够光照条件下才能进行正常生长； 阴性植物阴性植物(sciophytes)：对光的需要远较阳性植物低，：对光的需要远较阳性植物低， 光补偿点低，呼吸作用、蒸腾作用都较弱，抗高温和干光补偿点低，呼吸作用、蒸腾作用都较弱，抗高温和干 旱能力较低；旱能力较低； 耐阴性植物耐阴性植物(shade plant)：对光照具有较广泛的适应能：对光照具有较广

8、泛的适应能 力，对光的需要介于前两类植物之间。力，对光的需要介于前两类植物之间。 阳性植物 阳性植物对光要求比较迫切，只有在足够光照条件下才能阳性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，光合作用的速正常生长，其光饱和点、光补偿点都较高，光合作用的速 率和代谢速率都比较高。如蒲公英、桦树、栎。率和代谢速率都比较高。如蒲公英、桦树、栎。 阴性植物阴性植物 阴性植物对光的需求远较阳性植物低，光饱和点和阴性植物对光的需求远较阳性植物低，光饱和点和 光补偿点都较低。其光合速率和呼吸速率都比较低。光补偿点都较低。其光合速率和呼吸速率都比较低。 如人参、红豆杉、

9、三七。如人参、红豆杉、三七。 耐阴植物耐阴植物 也叫中性植物，对光照具有较广的适应能也叫中性植物，对光照具有较广的适应能 力，在完全的光照下生长，也能忍耐适度力，在完全的光照下生长，也能忍耐适度 的荫蔽或在生育期间需要较轻度的遮荫。的荫蔽或在生育期间需要较轻度的遮荫。 如党参、沙参。如党参、沙参。 在生产上的实际应用：如麻的生长在生产上的实际应用：如麻的生长 2、生物对光照强度的适应类型、生物对光照强度的适应类型 光强对动物的生长发育和行为也产生光强对动物的生长发育和行为也产生 重要的影响，同时产生相应的适应性。重要的影响，同时产生相应的适应性。 如蛙卵、鲑鱼卵在有光下孵化快，发育快；蚜虫如蛙

10、卵、鲑鱼卵在有光下孵化快，发育快；蚜虫 对动物的行为也产生重要影响。对动物的行为也产生重要影响。 昼行性动物昼行性动物在白天强光下活动在白天强光下活动 夜行性动物或晨昏性动物夜行性动物或晨昏性动物在夜晚或弱光下活动。在夜晚或弱光下活动。 2、生物对光照强度的适应类型、生物对光照强度的适应类型 （二）生物对光周期的适应（二）生物对光周期的适应 1 1、光周期的变化、光周期的变化 日周期和年周期日周期和年周期 北半球：春分北半球：春分 秋分秋分 昼长夜短昼长夜短 （夏至白昼最长）（夏至白昼最长） 秋分秋分 春分春分 昼短夜长昼短夜长 （冬至夜最长）（冬至夜最长） 赤道附近：终年昼夜平分；纬度越高夏

11、半赤道附近：终年昼夜平分；纬度越高夏半 年（春分到秋分）昼越长，而冬半年（秋分到春年（春分到秋分）昼越长，而冬半年（秋分到春 分）昼越短。在两极地区则半年是白天，半年是分）昼越短。在两极地区则半年是白天，半年是 黑夜。黑夜。 （二）生物对光周期的适应（二）生物对光周期的适应 2、生物对光周期变化的反应、生物对光周期变化的反应 n 昼夜节律昼夜节律 动物的活动行为、植物的光合作用表现出昼夜节动物的活动行为、植物的光合作用表现出昼夜节 律。律。 n 光周期现象：生物对日照长短规律性变化的反光周期现象：生物对日照长短规律性变化的反 应。应。 Garner等人等人(1920)发现明相暗相的交替与长短发

12、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。对植物的开花结实有很大的影响。 光周期不仅植物中普遍存，在动物中也普遍存光周期不仅植物中普遍存，在动物中也普遍存 在。在。 植物光周期现象植物光周期现象 对繁殖对繁殖(开花开花)的影响：区的影响：区 分为长日照植物和短日照植物。分为长日照植物和短日照植物。 长日照植物长日照植物 短日照植物短日照植物 中日照植物中日照植物 中间型植物中间型植物 长日照植物长日照植物(long-day plants) 是指在日照时间长于一定数值（一般是指在日照时间长于一定数值（一般1414 小时以上）才能开花的植物。小时以上）才能开花的植物。 如冬小麦、大麦、

13、油菜和甜菜等，而且如冬小麦、大麦、油菜和甜菜等，而且 光照时间越长，开花越早。光照时间越长，开花越早。 短日照植物短日照植物(short-day plants) 是日照时间短于一定数值（一般是日照时间短于一定数值（一般1414小时以小时以 上的黑暗）才能开花的植物。上的黑暗）才能开花的植物。 通常早春或深秋开花。如牵牛花、水稻、通常早春或深秋开花。如牵牛花、水稻、 烟草等。烟草等。 中日照植物中日照植物 要求昼夜长短比例接近相等（要求昼夜长短比例接近相等（1212小时左右）小时左右） 如甘蔗如甘蔗 中间型植物中间型植物 在任何日照条件下都能开花的植物。在任何日照条件下都能开花的植物。 如番茄、

14、黄瓜和辣椒等。如番茄、黄瓜和辣椒等。 实际意义实际意义 短日照植物大多数原产地是日照时间短的热带、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。亚热带；长日照植物大多数原产于温带和寒带。 如果把长日照植物栽培在热带，由于光照不足，如果把长日照植物栽培在热带，由于光照不足， 就不会开花。同样，短日照植物栽培在温带和就不会开花。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。寒带也会因光照时间过长而不开花。 对植物的引种、育种工作有重要的意义。对植物的引种、育种工作有重要的意义。 动物的光周期动物的光周期 繁殖的光周期现象：繁殖的光周期现象：对

15、繁殖的影响：区分对繁殖的影响：区分 为长日照动物和短日照动物为长日照动物和短日照动物 。 昆虫的滞育昆虫的滞育 换毛与换羽换毛与换羽 动物迁徙的光周期现象动物迁徙的光周期现象 光对动物的作用光对动物的作用 l 繁殖的光周期现象：繁殖的光周期现象： 长日照动物长日照动物(long-day animals)(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，称长 日照动物；如雪貂、野兔、刺猬； 短日照动物短日照动物(short-day animals)(short-day animals)： 与此相反，一些动物只有在白昼逐步缩 短的秋冬之际才开始

16、性腺发育和进行繁 殖，称短日照动物。如绵羊、山羊和鹿 等。 动物的迁徙动物的迁徙 光周期变化可能是引起迁徙的直接因素之一。光周期变化可能是引起迁徙的直接因素之一。 鸟鸟 类类 长日照长日照 短日照短日照 向北飞向北飞 向南飞向南飞 光和换羽、换毛光和换羽、换毛: : 实验证明，鸟兽的换羽和换毛与光周期变化 有密切的关系。例如美洲兔、北极熊夏天呈褐 色；冻毛白色。 昆虫滞育昆虫滞育 （diapause):diapause): 目前已证明，昆虫的滞育主要与光周期变化 有关。通常把引起种群50%的个体进入滞育的 光周期称为临界光周期。 北极狐 夏天夏天冬天冬天 l 动物的昼夜节律：动物的昼夜节律：

17、昼行性动物（昼行性动物（diurnal animal)diurnal animal)：有的动物白天：有的动物白天 活动而夜间休息；例如大多数鸟类、哺乳类活动而夜间休息；例如大多数鸟类、哺乳类 中的黄鼠、松鼠和许多灵长类。中的黄鼠、松鼠和许多灵长类。 夜行性动物夜行性动物（nocturnal animal):nocturnal animal):而有的动物而有的动物 夜间活动而白天休息；爬行类中的壁虎。夜间活动而白天休息；爬行类中的壁虎。 晨昏性动物（晨昏性动物（crepuscular animal):crepuscular animal):有些动物在有些动物在 黄昏和早晨活动。黄昏和早晨活动。

18、（三）动物的昼夜节律（三）动物的昼夜节律 昼夜节律现象昼夜节律现象(仿仿Smith,1980) l 动物的昼夜节律动物的昼夜节律： 动物活动与静止出现的昼夜节律，也伴动物活动与静止出现的昼夜节律，也伴 随着代谢水平的变化。随着代谢水平的变化。 l 动物的昼夜活动节律与外界环境的关系。动物的昼夜活动节律与外界环境的关系。 生态因子的周期性生态因子的周期性 日周期；日周期； 月周期；月周期； 季节周期；季节周期； 年周期；年周期； 生物节律生物节律（biological rhythm):biological rhythm): 生物在这种周期性的地球上所形成的各种节律，生物在这种周期性的地球上所形成

19、的各种节律， 就叫生物节律。就叫生物节律。 l 内源性的昼夜节律内源性的昼夜节律 美洲飞鼠试验：美洲飞鼠试验： 似昼夜节律似昼夜节律（circadian rhythm):circadian rhythm): 阿朔夫规律（阿朔夫规律（AschoffAschoffs circadian rhythm): s circadian rhythm): 对于夜出活动的动物而言，恒黑使其似对于夜出活动的动物而言，恒黑使其似 昼夜周期缩短，而恒光则使其似昼夜周昼夜周期缩短，而恒光则使其似昼夜周 期延长，并且随着光照强度的增强，其期延长，并且随着光照强度的增强，其 似昼夜周期的延长就更明显。相反，对似昼夜周期的

20、延长就更明显。相反，对 于昼行性动物，恒黑使其似昼夜周期延于昼行性动物，恒黑使其似昼夜周期延 长，而恒光则使之缩短，且随着光照强长，而恒光则使之缩短，且随着光照强 度的增强，其周期缩短得更显著。度的增强，其周期缩短得更显著。 l 月周期或潮汐周期月周期或潮汐周期 月周期主要通过潮汐的改变月周期主要通过潮汐的改变, ,而对海边的生物产生而对海边的生物产生 明显的影响明显的影响 潮水在一天内两涨两退，周期是潮水在一天内两涨两退，周期是2424小时小时5050分钟，分钟， 因此，每天往后延迟因此，每天往后延迟5050分钟。潮水的高低还随月周分钟。潮水的高低还随月周 期而变动，期而变动，1414天出现

21、一次极高潮，每月的初一和十天出现一次极高潮，每月的初一和十 五（新月和满月五（新月和满月) )是潮水最高的日子。是潮水最高的日子。 每天低潮时刻，招潮从沙洞中爬出来活动，寻找绿每天低潮时刻，招潮从沙洞中爬出来活动，寻找绿 藻和退潮时留在泥沙中的微生物为食物。当潮水水藻和退潮时留在泥沙中的微生物为食物。当潮水水 一来，它们又进入自己的洞穴中休息。它们的体表一来，它们又进入自己的洞穴中休息。它们的体表 颜色每到夜间变成白色，而白天变成深色。颜色每到夜间变成白色，而白天变成深色。 （三）光质对生物的影响（三）光质对生物的影响 380-710nm （三）光质对生物的影响（三）光质对生物的影响 短波光随

22、纬度的增加而减少，随海拔的增短波光随纬度的增加而减少，随海拔的增 高而增加。高而增加。 海洋植物海洋植物 光合作用色素对光谱变化具光合作用色素对光谱变化具 有明显的适应性有明显的适应性: 海水表层植物色素吸收蓝、红光；海水表层植物色素吸收蓝、红光； 深水植物光合色素有效地利用绿光。深水植物光合色素有效地利用绿光。 高山植物高山植物 对紫外光作用的适应，发展对紫外光作用的适应，发展 了特殊的莲座状叶丛。了特殊的莲座状叶丛。 动物动物 不同动物发展不同的色觉。不同动物发展不同的色觉。 应用 实验研究表明：浅蓝色薄膜育秧与无色薄实验研究表明：浅蓝色薄膜育秧与无色薄 膜相比，浅蓝色薄膜秧苗根系较粗壮，

23、插膜相比，浅蓝色薄膜秧苗根系较粗壮，插 后成活快，生长茁壮，叶色浓绿，鲜重和后成活快，生长茁壮，叶色浓绿，鲜重和 干重都有增加，测定的淀粉、蛋白质含量干重都有增加，测定的淀粉、蛋白质含量 较高，主要因为太阳光通过有色薄膜时，较高，主要因为太阳光通过有色薄膜时， 被选择透过和吸收，这样薄膜内的光质因被选择透过和吸收，这样薄膜内的光质因 薄膜颜色不同而发生变化。如浅蓝色薄膜薄膜颜色不同而发生变化。如浅蓝色薄膜 可以大量透过光合作用所需的可以大量透过光合作用所需的380-490纳米纳米 的光（透过率的光（透过率60%以上），因而有利于植以上），因而有利于植 物的光合过程和代谢过程。物的光合过程和代谢

24、过程。 紫外光与动物维生素紫外光与动物维生素D产生关系密切，过产生关系密切，过 强有致死作用，波长强有致死作用，波长360nm即开始有杀即开始有杀 菌作用，在菌作用，在340nm240nm的辐射条件下，的辐射条件下， 可使细菌、真菌、线虫的卵和病毒等停可使细菌、真菌、线虫的卵和病毒等停 止活动。止活动。200300nm的辐射下，杀菌力的辐射下，杀菌力 强，能杀灭空气中、水面和各种物体边强，能杀灭空气中、水面和各种物体边 面的微生物，这对于抑制自然界的传染面的微生物，这对于抑制自然界的传染 病病原体是极为重要的。病病原体是极为重要的。 （三）光质对生物的影响（三）光质对生物的影响 2、生物对光照强度的适应类型、生物对光照强度的适应类型 当传入的辐射能是饱和的、温度适宜、相对湿度当传入的辐射能是饱和的、温度适宜、相对湿度 高、大气高、大气CO2 和和O2的浓度正常时的光合作用速率，的浓度正常时的光合作用速率， 称为光合能力。称为光合能力。 不同植物，植物光合能力对光照强度的反应是有不同植物，植物光合能力对光照强度的反应是有 差异的。差异的。 植物光合能力的主要差别是在植物光合能力的主要差别是在C3和和C4植物植物之间。之间。 2、生物对光照强度的适应类型、生物对光照强度的适应类