光因子及其生态作用

1、光因子及其生态作用张旭 生科1401目录1太阳辐射与能量环境光的生态作用2 光是以电磁波的形式投射到地表的辐射线。主要波长范围在光是以电磁波的形式投射到地表的辐射线。主要波长范围在1501504000nm4000nm。根据人眼对光谱波段感受的差异，分为可见光和不可见光。根据人眼对光谱波段感受的差异，分为可见光和不可见光。 太阳辐射主要由紫外线太阳辐射主要由紫外线(ultraviolet)(ultraviolet)、可见光、可见光(visible)(visible)和红外线和红外线(infrared)(infrared)组成。可见光波长为组成。可见光波长为380380760nm760nm，根据波

2、长的不同又可分为红、，根据波长的不同又可分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫七种颜色的光。紫外光波长小于橙、黄、绿、青、兰、紫七种颜色的光。紫外光波长小于380nm380nm，红外光波，红外光波长大于长大于760nm760nm。 植物光合作用有效辐射范围植物光合作用有效辐射范围 ：400700nm700nm 1.太阳辐射与能量环境太阳辐射与能量环境1.1 影响光照的时间和空间因素影响光照的时间和空间因素 空间因素包括地理纬度，海拔高度，地形，坡度，和坡向 时间因素包括年际，季节，朔望及昼夜的变化 光照强度随纬度增加而降低(因为纬度低太阳高度角大)； 光照强度随海拔增加而增强(因为海拔增高，大气厚度减

3、小，透明度增大)。 地形亦影响光照强度，在北半球温带地区，南坡大于平地和北坡；同一纬度的南坡，坡度愈大辐射量愈大，而北坡正相反。光照强度还受大气水汽含量、云量和雨季长短的影响。 光照强度夏强冬弱，日照时间为夏季昼长夜短，而冬季则相反。在一天中，中午光照强度最大，早晚光照强度最小。 在森林生态系统内，光照强度将会自上而下逐渐减弱，由于树冠吸收大量光能，使下层植物对日光能利用受到限制。 光质（光谱成分）随空间变化的一般规律是：短波光随纬度增加而减光质（光谱成分）随空间变化的一般规律是：短波光随纬度增加而减少，随海拔升高而增加。在时间变化上，冬季长波光增加，夏季短波光增少，随海拔升高而增加。在时间变

4、化上，冬季长波光增加，夏季短波光增加。一天内中午短波光较多，早晚长波光较多。到达地面的太阳辐射随太加。一天内中午短波光较多，早晚长波光较多。到达地面的太阳辐射随太阳高度角的增大，紫外光和可见光所占的比例增加，红外线所占的比例减阳高度角的增大，紫外光和可见光所占的比例增加，红外线所占的比例减少，太阳高度角变小，则长波光的比例增加。少，太阳高度角变小，则长波光的比例增加。1.2 大气状况对光照的影响太阳辐射通过大气层到达地表前，一部分被反射到宇宙空间，太阳辐射通过大气层到达地表前，一部分被反射到宇宙空间，一部分被吸收，一部分被散射。一部分被吸收，一部分被散射。大气中的各种成分包括大气中的各种成分包

5、括H H2 2O,COO,CO2 2,O,O2 2,O,O3 3和尘埃等，水主要吸收区和尘埃等，水主要吸收区在红外线和红光部分，在红外线和红光部分，COCO2 2也主要吸收红外线和红光部分。也主要吸收红外线和红光部分。O2O2主主要吸收小于要吸收小于200nm200nm的辐射线，的辐射线，O O3 3主要吸收紫外线。尘埃吸收量很主要吸收紫外线。尘埃吸收量很少。少。空气分子，尘埃，云雾滴等质点对太阳辐射发生散射作用空气分子，尘埃，云雾滴等质点对太阳辐射发生散射作用使得使得一部分太阳辐射变成大气逆散射而溢出大气层。一部分太阳辐射变成大气逆散射而溢出大气层。1.3 水介质对光照的影响太阳辐射通过水介

6、质比通过大气更强烈的被减弱。太阳辐射通过水介质比通过大气更强烈的被减弱。水介质能反射和吸收光线，水对长波光的吸收很多，长波水介质能反射和吸收光线，水对长波光的吸收很多，长波光在水的表层就被吸收，短波光及紫外辐射则能透入水体光在水的表层就被吸收，短波光及紫外辐射则能透入水体数米至数米至2020米深处。米深处。太阳辐射除被水介质本身吸收之外水体浑浊度，也能加强太阳辐射除被水介质本身吸收之外水体浑浊度，也能加强水介质对光的吸收，反射和散射。水介质对光的吸收，反射和散射。1.4 植物对光照的影响光的透射情况取决于叶片的结构和厚薄。反射率最大的光透过光的透射情况取决于叶片的结构和厚薄。反射率最大的光透过

7、也最强，红外光绿光的透过最强。也最强，红外光绿光的透过最强。树冠区叶片相互重叠，阳光通过树冠，强度也逐渐减弱。树冠区叶片相互重叠，阳光通过树冠，强度也逐渐减弱。由于太阳光的移动及枝叶的摆动，在群落内部，直射光的照射由于太阳光的移动及枝叶的摆动，在群落内部，直射光的照射点不稳定，照射时间不连续，以散射光占优势点不稳定，照射时间不连续，以散射光占优势2. 光的生态作用光的生态作用2.1 光对植物的生态作用光能促进细胞的增大和分化，影响细胞的分裂和伸长；光能促进组织与器官光能促进细胞的增大和分化，影响细胞的分裂和伸长；光能促进组织与器官的分化，制约器官的生长和发育速度。因此光照强度关系到植物体各器官

8、和的分化，制约器官的生长和发育速度。因此光照强度关系到植物体各器官和组织保持发育的正常比例。组织保持发育的正常比例。 对树木花芽分化形成的影响对树木花芽分化形成的影响: :强光可加强树木生理活动机能，改善树木强光可加强树木生理活动机能，改善树木有机营养，使枝叶生长健壮，花芽分化良好，而且可提高种子产量。树冠内有机营养，使枝叶生长健壮，花芽分化良好，而且可提高种子产量。树冠内部常因光照强度较弱，开花结实少，种子质量低。光还可改善果实品质，强部常因光照强度较弱，开花结实少，种子质量低。光还可改善果实品质，强光可提高果实含糖量及耐贮性，果实着色好，光照强度有利于花青素形成。光可提高果实含糖量及耐贮性

9、，果实着色好，光照强度有利于花青素形成。光照充足，可形成较大的根茎比。光照充足，可形成较大的根茎比。 黄化黄化:植物在黑暗中生长发育形成的特植物在黑暗中生长发育形成的特殊形态。表现为缺少叶绿素、节间伸殊形态。表现为缺少叶绿素、节间伸长、叶片很少展开、组织分化差、薄长、叶片很少展开、组织分化差、薄壁组织多、输导和机械组织不发达、壁组织多、输导和机械组织不发达、植株柔韧多汁等特征。植株柔韧多汁等特征。2.2 2.2 光因子主导的植物生态类型光因子主导的植物生态类型光强在地球表面及群落内部的分布是不均匀的，植物长期适应一定光强光强在地球表面及群落内部的分布是不均匀的，植物长期适应一定光强便形成了不同

10、的光强生态类型：便形成了不同的光强生态类型：阳地植物：阳地植物：在强光下才能生长发育良好，而在隐蔽和弱光下生长发育不良的植物。栓皮栎、蒲公英和槐、落叶松、松属、水杉、桦木属、杨树、柳属、臭椿、泡桐等。阴地植物：阴地植物：需要在较弱的光照条件下生长，不能忍耐高强度光照的植物。苔藓类、铁杉、云杉、冷杉、红豆杉等。 耐阴植物：耐阴植物：介于上述两类植物之间的植物，它们既可以在强光下良好生长，又能忍受不同程度的遮阴，对光照具有较广的适应能力，但最适宜的还是在完全的光照下生长。一些豆科植物、红松、水曲柳、椴树和侧柏等。光光合合作作用用率率光光合合作作用用率率光强度光强度光强度光强度净生产力净生产力光合作

11、用光合作用呼吸作用呼吸作用ABABACP光补偿点光补偿点CPCPabspsp光饱和点光饱和点B光补偿点光补偿点 (compensation point)光饱和点光饱和点(saturate point)：光合作用强度和呼吸作用强度相当处的光强度为光补偿点；当光合作用强度和呼吸作用强度相当处的光强度为光补偿点；当光照强度达到一定水平后，光合产物不再增加或增加得很少，光照强度达到一定水平后，光合产物不再增加或增加得很少，该处的光强度即为光饱和点。该处的光强度即为光饱和点。2.3 2.3 光对动物的生态作用光对动物的生态作用光影响动物的生长发育及繁殖。光影响动物的生长发育及繁殖。 不同动物对光的反应不

12、同。光与动物的视觉器官光与动物的视觉器官 动物视觉器官的结构和视觉特征是长期生活在某一光照找条件下的反应。光对动物体色的影响光对动物体色的影响 动物的花纹结构和体色是处在光照条件下的反应。光与动物的换羽换毛光与动物的换羽换毛 哺乳类的换毛和鸟类的换羽与光的季节周期有关。光影响动物行为光影响动物行为 光照条件影响动物的视觉成像，并通过向大脑的生物钟中心发送信号来调整生理和行为的节律。2.4 2.4 光因子主导的动物生态光因子主导的动物生态类型类型根据动物对光的不同反应可把动物根据动物对光的不同反应可把动物分为昼行性动物，夜行性动物，晨分为昼行性动物，夜行性动物，晨昏性动物，全昼夜性动物。昏性动物，全昼夜性动物。昼行性动物：昼行性动物：