药用植物与光上课讲义

1、药用植物与光药用植物与光一、光的性质一、光的性质 太阳辐射是一种电磁波，占太阳辐射总太阳辐射是一种电磁波，占太阳辐射总能量能量99%99%集中在波长集中在波长150-4000nm150-4000nm的范围内。的范围内。 按波长的不同分为：按波长的不同分为： 紫外线紫外线 380nm380nm，约占，约占1%1% 可见光可见光 380760nm380760nm，约占，约占40%50%40%50% 红外线红外线 760nm760nm，约占，约占50%60%50%60%500 1000 2000 3000 4000500 1000 2000 3000 4000可可见见光光红红外外线线紫紫外外线线波长

2、波长nmnm能能流流强强度度紫外线：小于紫外线：小于290nm290nm的被臭氧吸收的被臭氧吸收可见光：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫可见光：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫红外线：地球热量的主要来源红外线：地球热量的主要来源红光：红光：760626nm760626nm橙光：橙光：626595nm626595nm黄光：黄光：595-575nm595-575nm絿絿光：光：575490nm575490nm蓝光：蓝光：490435nm490435nm紫光：紫光：435380nm435380nm叶绿素叶绿素b波长波长(nm)400500600700叶绿素叶绿素a和和b在乙醚中的吸收光谱在乙醚中的吸收光谱胡萝卜

3、素和叶黄素在乙烷中的吸收光谱胡萝卜素和叶黄素在乙烷中的吸收光谱400420440460 480500520波长波长(nm)叶绿素叶绿素a胡萝卜素胡萝卜素叶黄叶黄素素叶绿体色素的吸收光谱叶绿体色素的吸收光谱 光合有效辐射：光合有效辐射：太阳辐射中，能直接太阳辐射中，能直接参与植物光合作用，被植物吸收的太阳辐参与植物光合作用，被植物吸收的太阳辐射，波长为射，波长为400400700nm.700nm.最大活性：最大活性：600-700nm600-700nm的橙红光的橙红光其次：其次：400-470nm400-470nm的蓝紫光的蓝紫光最差：对绿光吸收最少最差：对绿光吸收最少 二、光照强度及其变化二、

4、光照强度及其变化(一一)光照强度的表示单位和太阳常数光照强度的表示单位和太阳常数 太阳辐射强度：太阳辐射强度：垂直于太阳光的单位垂直于太阳光的单位面积、单位时间的黑体上所获得的太阳总面积、单位时间的黑体上所获得的太阳总热量。最常用表示：卡热量。最常用表示：卡/ /厘米厘米2 2分分 太阳常数：太阳常数：在地球大气上界垂直于太在地球大气上界垂直于太阳光的平面上所接受的太阳辐射强度为阳光的平面上所接受的太阳辐射强度为1.941.94卡卡/ /厘米厘米2 2分。分。影响地表太阳辐射强度的因素影响地表太阳辐射强度的因素大气圈太阳高度角纬度和季节海拔地形因素 （二）大气层对太阳辐射的作用（二）大气层对太

5、阳辐射的作用 把到达地球大气上界的太阳辐射作为把到达地球大气上界的太阳辐射作为100100 其中约其中约1919被大气吸收被大气吸收 约约3434被大气和地面反射、散射回宇宙被大气和地面反射、散射回宇宙 达到地面的太阳辐射约为达到地面的太阳辐射约为4747反反射射高层大气高层大气 平流层平流层 对流层对流层紫外线紫外线臭氧臭氧(O3)红外线红外线臭氧吸收紫外线臭氧吸收紫外线水汽和二氧化碳吸收红外线水汽和二氧化碳吸收红外线空气分子空气分子 细小尘埃细小尘埃散射散射地 面1 1、吸收作用、吸收作用可见光可见光可见光可见光臭氧吸收紫外线，水汽和二氧臭氧吸收紫外线，水汽和二氧化碳吸收红外线化碳吸收红外

6、线 具有选择性具有选择性云层和较大的尘埃能把一部云层和较大的尘埃能把一部分太阳辐射反射回宇宙空间分太阳辐射反射回宇宙空间 没有选择性没有选择性空气分子与尘埃，雾粒、小水空气分子与尘埃，雾粒、小水滴等能把太阳光向四面八方散滴等能把太阳光向四面八方散射出去射出去 具有选择性具有选择性2 2、反射作用、反射作用3 3、散射作用、散射作用大气对太阳辐射的散射规律：大气对太阳辐射的散射规律： （1 1） 散射质点小于辐射波长：散射的强散射质点小于辐射波长：散射的强度与太阳辐射波长的四次方成反比，即对短度与太阳辐射波长的四次方成反比，即对短波光散射强度大，对长波光散射作用小。波光散射强度大，对长波光散射作

7、用小。 如：晴朗天空呈蓝色的道理。如：晴朗天空呈蓝色的道理。 （2 2）散射质点大于辐射波长：对不同波）散射质点大于辐射波长：对不同波长的光线几乎以同等程度散射。长的光线几乎以同等程度散射。 如：多云时天空呈乳白色。如：多云时天空呈乳白色。小结：大气对太阳辐射的作用小结：大气对太阳辐射的作用作用作用参与的大气参与的大气成分成分 波长范围波长范围 作用特点作用特点吸收吸收 臭氧臭氧 紫外线紫外线有选择性：红、紫有选择性：红、紫外线被强烈吸收；外线被强烈吸收；可见光被吸收少，可见光被吸收少，大部分可到达地面大部分可到达地面二氧化碳、二氧化碳、水汽水汽 红外线红外线反射反射云层、尘埃云层、尘埃 所有

8、波段所有波段无选择性，反射光无选择性，反射光呈白色呈白色散射散射 空气分子、空气分子、微小尘埃微小尘埃短波光最易短波光最易被散射被散射有选择性：波长越有选择性：波长越短越易散射短越易散射颗粒较大尘颗粒较大尘埃、雾粒、埃、雾粒、小水滴小水滴 所有波段所有波段 无选择性，各波段无选择性，各波段同样被散射同样被散射（三）地表的太阳辐射强度与太阳高度的关系（三）地表的太阳辐射强度与太阳高度的关系 太阳高度角：以平行光束射向地球表面的太阳辐射与地面的交角。 太阳高度角变化在0和90 之间。 太阳高度角与地面日光强度的关系太阳高度角与地面日光强度的关系太阳高度角射程地面日光强度小远弱大短强（四）太阳辐射强

9、度与纬度的关系（四）太阳辐射强度与纬度的关系纬度低纬度低太阳高度太阳高度角大角大经过的大气经过的大气路程短路程短大气削弱大气削弱少少地面得到能量地面得到能量多多纬度高纬度高太阳高度角小太阳高度角小经过的经过的大气路程长大气路程长大气削弱多大气削弱多地面得地面得到能量少到能量少（五）太阳辐射强度与海拔高度的关系（五）太阳辐射强度与海拔高度的关系 海拔升高海拔升高大气厚度相对减小，混浊度大气厚度相对减小，混浊度小小太阳辐射减弱少太阳辐射减弱少 如：在海拔如：在海拔1000m1000m的山地，平均可得到的山地，平均可得到全部太阳辐射能的全部太阳辐射能的70% 70% ，而在海平面上仅，而在海平面上仅

10、有有50%50%左右。左右。例：高山植物例：高山植物（六）太阳辐射强度与地形因素的关系（六）太阳辐射强度与地形因素的关系地面的朝向和坡度也影响光照强度。地面的朝向和坡度也影响光照强度。北半球的温带北半球的温带太阳位置偏南太阳位置偏南南坡入射角大南坡入射角大北坡入射角小北坡入射角小南坡接受光照南坡接受光照较平地多较平地多北坡接受光照北坡接受光照较平地少较平地少南坡上随着纬度的增加，坡度越大，辐射量也越大南坡上随着纬度的增加，坡度越大，辐射量也越大北坡则相反，坡度越小得到的辐射越大北坡则相反，坡度越小得到的辐射越大三、光谱成分的变化三、光谱成分的变化 在不同条件下，不同波长的光在大气中的在不同条件

11、下，不同波长的光在大气中的吸收和散射是不同的。由于大气对太阳辐射吸收和散射是不同的。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，而且光通过大气时，不仅辐射强度减弱了，而且光谱成分也发生了改变。谱成分也发生了改变。大气对短波大气对短波光的散射较光的散射较强强太阳高度角增加太阳高度角增加太阳高度角减少太阳高度角减少紫外线可见光紫外线可见光所占比例增加所占比例增加长波光所占比长波光所占比例增大例增大不同纬度：不同纬度： 低纬度处短波光所占比例增大低纬度处短波光所占比例增大 高纬度长波光所占比例增大高纬度长波光所占比例增

12、大不同时间：不同时间： 中午短波光所占比例较大中午短波光所占比例较大 早晚长波光所占比例较大早晚长波光所占比例较大四、日照长度及其变化四、日照长度及其变化日照长度日照长度：指每天太阳的可照时数即昼长。：指每天太阳的可照时数即昼长。北半球：北半球：夏半年（春分到秋分）随纬度的增高，白昼夏半年（春分到秋分）随纬度的增高，白昼时间逐渐加长，以夏至的白昼最长；时间逐渐加长，以夏至的白昼最长；冬半年（秋分到春分）随纬度的增高，白昼冬半年（秋分到春分）随纬度的增高，白昼时间逐渐变短，以冬至的白昼最短；时间逐渐变短，以冬至的白昼最短；赤道附近，终年昼夜平分赤道附近，终年昼夜平分北极地区，夏季全是白昼，冬季全

13、是黑夜北极地区，夏季全是白昼，冬季全是黑夜五、水体和植物群落中的光照情况五、水体和植物群落中的光照情况(一一)水体中的光照情况水体中的光照情况 水能吸收光线，尤其是对长波辐射水能吸收光线，尤其是对长波辐射 。 红外线在水表层就被吸收，紫外线则能透红外线在水表层就被吸收，紫外线则能透入水体几米，可见光波长在入水体几米，可见光波长在500nm范围的辐范围的辐射，可透入射，可透入1020m。 水体中辐射强度的变化，主要有以下情况：水体中辐射强度的变化，主要有以下情况：1 1、在水面或接近水面处太阳辐射被反射或逆在水面或接近水面处太阳辐射被反射或逆射的量：射的量： 与太阳高度角及水面状况相关。与太阳高

14、度角及水面状况相关。 水体多呈蓝绿色的原因？水体多呈蓝绿色的原因？2 2、水体中辐射强度随深度的增加而减弱、水体中辐射强度随深度的增加而减弱 在完全清澈的水中，在完全清澈的水中，1.8m1.8m深处的辐射强度深处的辐射强度只有表面的只有表面的50%50%； 在混浊而流动的水中，在在混浊而流动的水中，在0.5m0.5m的深度，辐的深度，辐射强度可减少至射强度可减少至7%7%。（二）植物群落中的光照情况（二）植物群落中的光照情况1 1、植物叶片对太阳辐射的吸收、反射和透过、植物叶片对太阳辐射的吸收、反射和透过照射到叶片的光照射到叶片的光75%75%被叶片吸收被叶片吸收25%25%被叶面反射被叶面反

15、射2%10%2%10%透过叶片透过叶片叶片对太阳辐射的反射叶片对太阳辐射的反射红外光区：反射垂直入射辐射的红外光区：反射垂直入射辐射的70%70%可见光区：红光波段，反射可见光区：红光波段，反射3%10%3%10% 绿光波段，反射绿光波段，反射10%20%10%20%紫外光区：少量反射，不超过紫外光区：少量反射，不超过3%3%叶片反射光的能力还与叶表面的形状有关叶片反射光的能力还与叶表面的形状有关 如：有密被毛的叶片，比无毛的叶片反射量如：有密被毛的叶片，比无毛的叶片反射量增加增加2323倍倍叶片对太阳辐射具有选择吸收的特性叶片对太阳辐射具有选择吸收的特性可见光区可见光区用于光和作用用于光和作

16、用叶绿素叶绿素类胡萝卜类胡萝卜素素80%95%80%95%红色和蓝色部分红色和蓝色部分绿色光吸收较少绿色光吸收较少紫外光吸收极高紫外光吸收极高保护进行光和作用的保护进行光和作用的薄壁组织不受伤害薄壁组织不受伤害叶片对光的透射取决于叶片的结构和厚度叶片对光的透射取决于叶片的结构和厚度中生形态叶片：中生形态叶片： 透射约透射约10%10%非常薄的叶片非常薄的叶片: : 透射达透射达40%40%以上以上厚而硬的叶片：厚而硬的叶片： 几乎不能透过几乎不能透过红外光和绿光的透过性最强红外光和绿光的透过性最强 林冠下以红绿光的阴影占优势，森林深入林冠下以红绿光的阴影占优势，森林深入仅仅留下红光阴影仅仅留下

17、红光阴影2、辐射在树冠中的分布 乔木树冠上单个叶片所接受的辐射受入射光的方向和该叶片的位置所决定。 根据光照在树冠的分布，可分为：根据光照在树冠的分布，可分为： （1 1）光线充足的外层）光线充足的外层 （2 2）光照强度逐减的中层）光照强度逐减的中层 （3 3）光照不足的内层）光照不足的内层 为什么种植桃、苹果等树木要对枝条进行为什么种植桃、苹果等树木要对枝条进行修剪？修剪？3 3、辐射在植物群落中的分布、辐射在植物群落中的分布 照射在群落上照射在群落上的阳光的阳光穿过枝叶间隙射入群落内部穿过枝叶间隙射入群落内部被主要层的植物反射被主要层的植物反射被主要层的植物吸收被主要层的植物吸收 根据构

18、成群落的植物种类不同，群落根据构成群落的植物种类不同，群落的结构不同，以及不同的季节，群落中三部的结构不同，以及不同的季节，群落中三部分光所占比例也不同。分光所占比例也不同。植物群落中的光照特点：植物群落中的光照特点：（1 1）光照强度明显比群落外部弱）光照强度明显比群落外部弱（2 2）随季节的不同，群落内部光照变化很大）随季节的不同，群落内部光照变化很大如杜仲林。如杜仲林。（3 3）光质改变：植物叶片主要吸收红、橙、蓝）光质改变：植物叶片主要吸收红、橙、蓝色光用于光合作用，群落内部的光中绿光和短色光用于光合作用，群落内部的光中绿光和短波光所占的比例相对群落外增多。波光所占的比例相对群落外增多。 由于群落光照的特点，因而群落中的植物具有分