第三章能量环境课件

第三章能量环境第三章能量环境第三章能量环境第三章能量环境1掌握光、温度、风、火对生物的生态作用第一节光的生态作用及生物对光的适应第二节生物对温度的适应第三节风对生物的作用及防风林第四节火作为生态因子对于生物的影响及管理第三章能量环境掌握光、温度、风、火对生物的生态作用第三章能量环境2地球上的能量类型太阳能，光能地热能风能水能核能潮汐能化学能其他能量第三章能量环境地球上的能量类型太阳能，光能第三章能量环境3第一节光的生态作用及生物对光的适应一、太阳辐射太阳表面以电磁波的形式不断释放能量，即太阳辐射太阳辐射为地球上所有的生命系统提供了能量来源绿色植物可以通过光合作用将太阳能转化为化学能贮存在植物体内太阳辐射同时又温暖了地球表面，使生物能够生长、发育和繁殖，并对生物的分布起了重要的作用因此，光和温度组成了地球上的能量环境第三章能量环境第一节光的生态作用及生物对光的适应一、太阳辐射第三章能45001000200030004000可见光红外线紫外线波长nm能流强度紫外光：波长<380nm，9%

可见光：波长380～760nm，45%

红外光：波长>760nm，46%1.太阳辐射及其光谱组成

第三章能量环境500100052.影响太阳辐射的因素大气圈太阳高度角纬度和季节海拔高度坡度和坡向第三章能量环境2.影响太阳辐射的因素大气圈第三章能量环境62.影响太阳辐射的因素大气圈影响太阳辐射第三章能量环境2.影响太阳辐射的因素大气圈影响太阳辐射第三章能量环境7太阳高度角影响太阳辐射第三章能量环境太阳高度角影响太阳辐射第三章能量环境810°20°30°35°40°45°

50°10°20°30°35°40°45°

50°50°45°40°35°30°20°

10°18171615141312111096789101112131415光期

h暗期

h24681012M纬度和季节影响太阳辐射第三章能量环境10°10°50°186光暗29海拔高度影响光辐射第三章能量环境海拔高度影响光辐射第三章能量环境10坡度和坡向第三章能量环境坡度和坡向第三章能量环境11二、

光质生态学作用及生物的适应（1）光质变化规律

•低海拔、高纬度长波光多，高海拔、低纬度短波光多。

•夏季、中午短波光多，冬季、早晚长波光多。（2）光质的生态学作用第三章能量环境二、光质生态学作用及生物的适应（1）光质变化规律第三章能量12蓝紫绿橙紅红外线400500600700波长nm↑相对吸收•光合有效辐射：绿色植物光合作用只能利用太阳光谱中的一个有限带，即从380～710nm之间波长的辐射能430-450nm640-660nm叶绿素a的吸收光谱

（引自Mackenzieetal.1998）生理有效辐射：红、橙、蓝、紫

生理无效辐射：绿。第三章能量环境蓝紫绿橙紅红外线40013红外光促进植物茎的延长生长，有利于种子和孢子的萌发，提高植物体的温度；紫外辐射能对植物生长形成可逆性抑制,而使植物形成矮粗的形态，能促进色素的产生；红、橙光被叶绿素吸收最多，具有最大的光合活性；蓝紫光也能被叶绿素和类胡萝卜素吸收；红光促进叶绿素形成；蓝、紫光和青光能促进花青素等色素的形成；红光有利于碳水化合物的合成；蓝光有利于蛋白质的合成；蓝、紫光和青光一般能抑制植物的伸长；使植物向光性更敏感第三章能量环境红外光促进植物茎的延长生长，有利于种子和孢子的萌发，提高植物14紫外线能杀菌；对生物体造成一定的DNA损伤，增加生物的变异率；促进维生素D的合成；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。第三章能量环境紫外线能杀菌；对生物体造成一定的DNA损伤，增加生物的变异率15（3）生物对光质的适应太阳鱼视力的灵敏峰值在500-530nm，透明水层的波长水表层的绿藻含叶绿素b和类胡萝卜素，深海中的红藻含藻红蛋白和藻蓝蛋白，硅藻含叶黄素高山植物茎叶含花青素第三章能量环境（3）生物对光质的适应太阳鱼视力的灵敏峰值在500-530n16三、

光照强度对生物的影响（1）光照强度的变化低海拔、高纬度光照强度弱，高海拔、低纬度光照强度大。低纬度热带沙漠地区，年光照强度为8.37×105焦/cm2，而高纬度的北极为2.93×105焦/cm2；如在海拔1000米可获得全部入射日光的70％，海拔为0的海平面只能获得50％。

夏季、中午光照强度大，冬季、早晚光照强度弱。(北半球)南坡光照强度大，北坡光照强度弱。光照强度在一个生态系统内部也会有变化第三章能量环境三、光照强度对生物的影响（1）光照强度的变化第三章能量环17（2）光照强度对植物的影响黄化现象：植物在黑暗环境中不能合成叶绿素，但能形成胡萝卜素，导致叶子发黄，称为黄化现象第三章能量环境（2）光照强度对植物的影响第三章能量环境18种子萌发、茎的生长等：抑制、促进，不同植物反应不同。

植物生长顶端的向光性。

干形、冠形、叶片结构等，如阳生叶、阴生叶的形态差异。花、果实的发育。第三章能量环境种子萌发、茎的生长等：抑制、促进，不同植物反应不同。第三章19（3）植物对光照强度的适应•阳性植物(Sunplant)：落叶松、油松、马尾松、樟子松、白桦、杨树、柳树、桉树、相思树、刺槐、臭椿等。•阴性植物(Shadeplant)：云杉、冷杉、杜英、甜槠、白楠、建柏、竹柏、紫杉、红豆杉等。•中性植物(Neutralplant)：红松、椴树、榆、水曲柳、杉木、毛竹、侧柏、香樟、榕树等。第三章能量环境（3）植物对光照强度的适应第三章能量环境20植物光合作用对光照强度的适应：

C3植物，典型温带植物；

C4植物，典型热带、亚热带植物；

CAM植物，典型干旱植物夜间通过酸的形式保存二氧化碳，白天利用这些二氧化碳进行光合作用。第三章能量环境植物光合作用对光照强度的适应：第三章能量环境21C3植物C4植物第三章能量环境C3植物C4植物第三章能量环境2201234567895040302010C4C3光照强度/J·m-1·g-1CO2摄取/mgco2·dm-2·h-1高粱玉米小麦阳草水青冈阴草第三章能量环境01223（4）光照强度对动物的影响光是影响动物行为的重要生态因子，很多动物的活动都与光照强度有着密切的关系昼行性动物：适应于在白天的强光下活动的动物夜行性动物或晨昏性动物：适应于在夜晚或晨昏的弱光下活动的动物第三章能量环境（4）光照强度对动物的影响光是影响动物行为的重要生态因24第三章能量环境第三章能量环境25夜行性动物眼睛比昼行性动物的大，如枭、懒猴、飞鼠等；有些啮齿类动物的眼球突出于眼眶外以便从各个方面感受微弱的光线。第三章能量环境夜行性动物眼睛比昼行性动物的大，如枭、懒猴、飞鼠等；有些啮26•终生营地下生活的兽类，如鼹鼠、鼢鼠等眼睛一般很小，有的表面为皮肤所盖，成为盲者。深海鱼类或者具有发达的视觉器官，或者本身具有发光器官。第三章能量环境•终生营地下生活的兽类，如鼹鼠、鼢鼠等眼睛一般很小，有的表27四、

日照长度对生物的影响（1）日照长度的变化北半球从春分到秋分昼长夜短，夏至昼最长，从秋分到春分昼短夜长，冬至夜最长，赤道附近终年昼夜平分纬度越高，夏半年昼越长而冬半年昼越短，两极地区则半年是白天，半年是黑夜第三章能量环境四、日照长度对生物的影响（1）日照长度的变化第三章能量环境28（2）日照长度的变化与生物的光周期现象光周期现象由于分布在地球各地的动植物长期生活在具有一定昼夜变化格局的环境中，借助于自然选择和进化而形成了各类生物所特有的对日照长度变化的反应方式，这就是在生物中普遍存在的光周期现象。如植物在一定光照条件下的开花、落叶和休眠，动物的迁徙、生殖、冬眠、筑巢和换毛换羽等第三章能量环境（2）日照长度的变化与生物的光周期现象光周期现象第三章能量环29植物的光周期现象根据植物开花对日照长度的反应，植物可分为以下四种类型：长日照植物：日照超过某一数值才能开花的植物，如萝卜、小麦、凤仙花等短日照植物：日照小于某一数值才能开花的植物，如玉米、水稻、棉花等中日照植物：昼夜长度接近相等时才开花的植物，甘蔗等热带植物日中性植物：开花不受日照长度影响的植物，如四季豆、黄瓜、番茄等植物的光周期现象在农林业生产中具有很大的应用价值第三章能量环境植物的光周期现象根据植物开花对日照长度的反应，植物可分为以30动物的光周期现象根据动物繁殖与日照长短的关系，动物分为长日照动物和短日照动物；在夜晚给予人工光照可提高母鸡产蛋量昆虫的滞育也由光周期决定，这种休眠状态有利于动物度过不利环境鸟兽的换羽和换毛受光周期调控，它使动物能更好地适应于环境的温度变化动物的迁徙都由日照长短的变化引起，如家燕春季飞到北方繁殖，冬季飞到南方去越冬第三章能量环境动物的光周期现象根据动物繁殖与日照长短的关系，动物分为长日31第三章能量环境第三章能量环境32根据动物繁殖与日照长短的关系，动物分为长日照动物和短日照动物长日照动物(Long-dayanimal)：在温带和高纬度地区的许多鸟兽，随着春季到来、白昼逐渐延长，其生殖腺迅速发育到最大、开始繁殖的动物，如黄鼬、水貂、刺猬、田鼠和雉等。短日照动物(Short-dayanimal)：在白昼逐渐缩短的秋季，生殖腺发育到最大、开始繁殖的动物，如羊、鹿、麝等。•中日照动物(Dayintermediateanimal)：指繁殖时要求昼夜长短比例接近相等(12h左右)的动物，如珍珠鸡等第三章能量环境根据动物繁殖与日照长短的关系，动物分为长日照动物和短日照动物33城市光照条件城市的低云量、雾、阴天日数都比郊区多，而晴天日数、日照时数则一般比郊区少空气中悬浮颗粒物较多建筑物的摩擦阻碍效应到达地面的太阳直接辐射减少，散射增多城市地区云雾增多，空气污染严重→大气混浊度增加第三章能量环境城市光照条件城市的低云量、雾、阴天日数都比郊区多，而晴天日数34大气污染→太阳辐射减少第三章能量环境大气污染→太阳辐射减少第三章能量环境35光污染光污染(lightpollution)是指环境中光辐射超过各种生物正常生命活动所能承受的指数，从而影响人类和其他生物正常生存和发展的现象。光污染是我国城市地区呈上升趋势的一种环境污染，近些年开始受到重视。光污染一般可以分为人造白昼污染、白亮污染和彩光污染三种。第三章能量环境光污染光污染(lightpollution)是指环境中光辐36人造白昼污染随着人类社会的进步和照明科技的发展，城市夜景照明等室外照明也得到了很大的发展，但同时也加大了夜空的亮度，产生了被称做人造白昼的现象，由此带来的对人和生物的危害称为人造白昼污染。影响天文观测影响人体正常的生物钟，并通过扰乱人体正常的激素产生量来影响人体健康对生物圈内的其他生物也会造成潜在的和长期的影响。影响植物体正常的光周期反应第三章能量环境人造白昼污染随着人类社会的进步和照明科技的发展，城市夜景照明37第三章能量环境第三章能量环境38城市光照图第三章能量环境城市光照图第三章能量环境39第三章能量环境第三章能量环境40第三章能量环境第三章能量环境41彩光污染各种黑光灯、荧光灯、霓虹灯、灯箱广告等是主要的彩光污染源。彩光污染不仅有损人的生理功能，还会影响心理健康.黑光灯所产生的紫外线强度大大高于太阳光中的紫外线，且对人体有害影响持续时间长;闪烁彩光灯常损伤人的视觉功能，并使人的体温、血压升高，心跳、呼吸加快;荧光灯可降低人体钙的吸收能力，使人神经衰弱，引发多种身心疾病;日光灯缺乏红光波段，且光谱不连贯，不符合人们的生理要求，对人的健康也有害。第三章能量环境彩光污染各种黑光灯、荧光灯、霓虹灯、灯箱广告等是主要的彩光污42第二节生物对温度的适应温度是一种无时无刻不在起作用的生态因子，任何生物都是生活在具有一定温度的外界环境中并受温度变化的影响地球表面的温度条件总是在不断变化的，在空间上随纬度、海拔高度、生态系统的垂直高度和各种小生境而变化；在时间上有一年的四季变化和一天的昼夜变化温度的这些变化给生物带来多方面以及深刻的影响，首先生物体内的生化反应必须在一定的温度范围内才能正常进行；其次温度的变化能引起环境中其他生态因子的改变第三章能量环境第二节生物对温度的适应温度是一种无时无刻不在起作用的生43第三章能量环境第三章能量环境44一、温度变化规律温度在空间上的变化温度随纬度增加而降低。一般纬度增高1º（约111km），年平均温度下降0.5-0.7℃温度随海拔高度的升高而下降，一般海拔每升高1000m，气温下降5.5℃沿海地区气温变化小，内陆地区变化大温度与坡向有密切的关系，温度高低：南坡＞北坡封闭谷地和盆地的温度变化（逆温现象）第三章能量环境一、温度变化规律温度在空间上的变化第三章能量环境45对流层大气的热量主要直接来自地面的长波辐射，一般情况下，离地面越远，气温越低，即气温随高度增加而递减，平均垂直递减率为0.65℃/100米。但在一定条件下，对流层的某一高度有时也会出现气温随高度增加而升高的现象，这种气温逆转的现象就是逆温。

第三章能量环境对流层大气的热量主要直接来自地面的长波辐射，一般情况下，离地46温度在时间上的变化季节变化我国大部分地区一年中根据气候寒暖、昼夜长短的节律变化，可分为春、夏、秋、冬四季昼夜变化很有规律，一般气温的最低值出现在凌晨日出前，日出以后，气温上升，在13：00—14：00达最高值，以后开始持续下降，一直到日出前为止。第三章能量环境温度在时间上的变化第三章能量环境47生物发育的需温性：生物由于长期生活在一定的温度范围内，在其生长、发育过程中均需要一定的温度量和温度变辐。最明显的例子就是生物的发育和生长是从某一个温度上开始的，低于这个温度生物将无法完成发育和生长，这个温度即为发育阈温度(Developmentthresholdtemperature)或生物学零度(Biologicalzero)，由于温度的限制，香蕉、椰子等热带作物在自然条件下不能在高纬度地区生长，苹果，梨、桃等温带作物不能在热带地区正常开花、结果。

生物发育的速率是随着发育阈温度以上的温度呈线性增加，它表明外温动物与植物的发育不仅需要一定的时间，同时还需要时间和温度的结合(称生理时间Physiologicaltime)，即需要一定的总热量，称积温(Accumulativetemperature)或有效积温(Sumofeffectivetemperature)。这就是有效积温法则(Lawofeffectivetemperature)。二、温度对生物的影响第三章能量环境生物发育的需温性：生物由于长期生活在一定的温度范围内，在其生48有效积温法则(Lawofeffectivetemperature)。N(T—C)=KT=C+K/NK：发育所需总热量N：发育所需时间T：发育期间的平均温度C：生物学零度一般起源于或适于高纬度地区种植的植物，所需有效积温较少，反之则较多，如麦子需要有效积温1000–1600日度，棉花、玉米为2000–4000日度，椰子约5000日度。第三章能量环境有效积温法则(Lawofeffectivetemper491.低温对生物的作用低温对生物的影响温度低于一定的数值，生物便会因低温而受害，这个数值称为临界温度，在临界温度以下，温度越低生物受害越严重冷害：喜温生物在零度以上的温度条件下受害和死亡冻害：在冰点以下的低温使生物体内形成冰晶而造成的损害第三章能量环境1.低温对生物的作用低温对生物的影响温度低于一定的数值，生50持续低温寒害对广西甘蔗产量影响湛江受50年来罕见寒害袭击，橡胶开割延迟60至80天第三章能量环境持续低温寒害对广西甘蔗产量影响湛江受50年来罕见寒害袭击，51第三章能量环境第三章能量环境522.高温对生物的影响高温对生物的影响温度超过生物适宜温区的上限后就会对生物产生有害影响，温度越高对生物的伤害越大高温可减弱光合作用，增强呼吸作用，使植物的这两个过程失调高温还可破坏植物的水分平衡，加速生长发育，促使蛋白质凝固和导致有害代谢产物在体内的积累高温对动物的有害影响主要是破坏酶的活性，使蛋白质凝固变性，造成缺氧、排泄功能失调和神经系统麻痹等第三章能量环境2.高温对生物的影响高温对生物的影响温度超过生物适宜温区的上53三、生物对温度的适应1.生物对低温的适应植物形态结构：油脂、鳞片、腊粉和密毛、矮小、匍匐状生理适应：细胞内物质含量变化(糖类、脂肪)动物形态：贝格曼规律、阿仑规律，毛，羽毛，皮下脂肪生理：通过基础代谢和非颤抖性产热来增强御寒能力和保持恒定的体温行为：迁徙、休眠第三章能量环境三、生物对温度的适应1.生物对低温的适应第三章能量环境54第三章能量环境第三章能量环境55贝格曼规律(Bergmann’srule)生活在高纬度地区的恒温动物，其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大因为个体大的动物，相同质量所对应的体表面积就小，单位体重热量散失较少东北虎和华南虎第三章能量环境贝格曼规律(Bergmann’srule)生活在高纬度地区56第三章能量环境第三章能量环境5758

阿仑规律(Allen’srule)内容：在寒冷地区生活的哺乳动物的四肢、耳、鼻、尾均有明显缩短的趋势原因：寒冷地区对哺乳动物的主要生态问题是保持体温，躯体突出部分缩短可减少散热，对动物在环境中竞争显然是有利的第三章能量环境58阿仑规律(Allen’srule)内容：在寒冷地区582.生物对高温的适应植物形态：有些植物生有密绒毛和鳞片，能过滤一部分阳光；有些植物体呈白色、银白色，叶片革质发亮，能反射一部分阳光；有些植物叶片垂直排列使叶缘向光或在高温条件下叶片折叠，减少光的吸收面积生理：降低细胞含水量，增加糖或盐的浓度，有利于减缓代谢速率和增加原生质的抗凝结力；靠旺盛的蒸腾作用避免使植物体因过热受害动物夏眠，穴居，昼伏夜出第三章能量环境2.生物对高温的适应植物第三章能量环境59第三章能量环境第三章能量环境60温度与生物发育的关系—有效积温法则有效积温法则：植物在生长发育过程中必须从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育，而且植物各个发育阶段所需要的热量是一个常数，可用以下公式来表示：N(T-C)=K其中，N为生长发育所需时间，T为发育期间的平均温度，C表示发育起点温度，K是总积温（常数）第三章能量环境温度与生物发育的关系—有效积温法则有效积温法则：植物在生长发61温度与生物的分布生物群落分布与温度带低温的限制作用——致死高温的限制作用——难以实现春化温度与其它生态因子的综合作用第三章能量环境温度与生物的分布生物群落分布与温度带第三章能量环境62第三章能量环境第三章能量环境63第三章能量环境第三章能量环境第三章能量环境第三章能量环境64掌握光、温度、风、火对生物的生态作用第一节光的生态作用及生物对光的适应第二节生物对温度的适应第三节风对生物的作用及防风林第四节火作为生态因子对于生物的影响及管理第三章能量环境掌握光、温度、风、火对生物的生态作用第三章能量环境65地球上的能量类型太阳能，光能地热能风能水能核能潮汐能化学能其他能量第三章能量环境地球上的能量类型太阳能，光能第三章能量环境66第一节光的生态作用及生物对光的适应一、太阳辐射太阳表面以电磁波的形式不断释放能量，即太阳辐射太阳辐射为地球上所有的生命系统提供了能量来源绿色植物可以通过光合作用将太阳能转化为化学能贮存在植物体内太阳辐射同时又温暖了地球表面，使生物能够生长、发育和繁殖，并对生物的分布起了重要的作用因此，光和温度组成了地球上的能量环境第三章能量环境第一节光的生态作用及生物对光的适应一、太阳辐射第三章能675001000200030004000可见光红外线紫外线波长nm能流强度紫外光：波长<380nm，9%

可见光：波长380～760nm，45%

红外光：波长>760nm，46%1.太阳辐射及其光谱组成

第三章能量环境5001000682.影响太阳辐射的因素大气圈太阳高度角纬度和季节海拔高度坡度和坡向第三章能量环境2.影响太阳辐射的因素大气圈第三章能量环境692.影响太阳辐射的因素大气圈影响太阳辐射第三章能量环境2.影响太阳辐射的因素大气圈影响太阳辐射第三章能量环境70太阳高度角影响太阳辐射第三章能量环境太阳高度角影响太阳辐射第三章能量环境7110°20°30°35°40°45°

50°10°20°30°35°40°45°

50°50°45°40°35°30°20°

10°18171615141312111096789101112131415光期

h暗期

h24681012M纬度和季节影响太阳辐射第三章能量环境10°10°50°186光暗272海拔高度影响光辐射第三章能量环境海拔高度影响光辐射第三章能量环境73坡度和坡向第三章能量环境坡度和坡向第三章能量环境74二、

光质生态学作用及生物的适应（1）光质变化规律

•低海拔、高纬度长波光多，高海拔、低纬度短波光多。

•夏季、中午短波光多，冬季、早晚长波光多。（2）光质的生态学作用第三章能量环境二、光质生态学作用及生物的适应（1）光质变化规律第三章能量75蓝紫绿橙紅红外线400500600700波长nm↑相对吸收•光合有效辐射：绿色植物光合作用只能利用太阳光谱中的一个有限带，即从380～710nm之间波长的辐射能430-450nm640-660nm叶绿素a的吸收光谱

（引自Mackenzieetal.1998）生理有效辐射：红、橙、蓝、紫

生理无效辐射：绿。第三章能量环境蓝紫绿橙紅红外线40076红外光促进植物茎的延长生长，有利于种子和孢子的萌发，提高植物体的温度；紫外辐射能对植物生长形成可逆性抑制,而使植物形成矮粗的形态，能促进色素的产生；红、橙光被叶绿素吸收最多，具有最大的光合活性；蓝紫光也能被叶绿素和类胡萝卜素吸收；红光促进叶绿素形成；蓝、紫光和青光能促进花青素等色素的形成；红光有利于碳水化合物的合成；蓝光有利于蛋白质的合成；蓝、紫光和青光一般能抑制植物的伸长；使植物向光性更敏感第三章能量环境红外光促进植物茎的延长生长，有利于种子和孢子的萌发，提高植物77紫外线能杀菌；对生物体造成一定的DNA损伤，增加生物的变异率；促进维生素D的合成；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。第三章能量环境紫外线能杀菌；对生物体造成一定的DNA损伤，增加生物的变异率78（3）生物对光质的适应太阳鱼视力的灵敏峰值在500-530nm，透明水层的波长水表层的绿藻含叶绿素b和类胡萝卜素，深海中的红藻含藻红蛋白和藻蓝蛋白，硅藻含叶黄素高山植物茎叶含花青素第三章能量环境（3）生物对光质的适应太阳鱼视力的灵敏峰值在500-530n79三、

光照强度对生物的影响（1）光照强度的变化低海拔、高纬度光照强度弱，高海拔、低纬度光照强度大。低纬度热带沙漠地区，年光照强度为8.37×105焦/cm2，而高纬度的北极为2.93×105焦/cm2；如在海拔1000米可获得全部入射日光的70％，海拔为0的海平面只能获得50％。

夏季、中午光照强度大，冬季、早晚光照强度弱。(北半球)南坡光照强度大，北坡光照强度弱。光照强度在一个生态系统内部也会有变化第三章能量环境三、光照强度对生物的影响（1）光照强度的变化第三章能量环80（2）光照强度对植物的影响黄化现象：植物在黑暗环境中不能合成叶绿素，但能形成胡萝卜素，导致叶子发黄，称为黄化现象第三章能量环境（2）光照强度对植物的影响第三章能量环境81种子萌发、茎的生长等：抑制、促进，不同植物反应不同。

植物生长顶端的向光性。

干形、冠形、叶片结构等，如阳生叶、阴生叶的形态差异。花、果实的发育。第三章能量环境种子萌发、茎的生长等：抑制、促进，不同植物反应不同。第三章82（3）植物对光照强度的适应•阳性植物(Sunplant)：落叶松、油松、马尾松、樟子松、白桦、杨树、柳树、桉树、相思树、刺槐、臭椿等。•阴性植物(Shadeplant)：云杉、冷杉、杜英、甜槠、白楠、建柏、竹柏、紫杉、红豆杉等。•中性植物(Neutralplant)：红松、椴树、榆、水曲柳、杉木、毛竹、侧柏、香樟、榕树等。第三章能量环境（3）植物对光照强度的适应第三章能量环境83植物光合作用对光照强度的适应：

C3植物，典型温带植物；

C4植物，典型热带、亚热带植物；

CAM植物，典型干旱植物夜间通过酸的形式保存二氧化碳，白天利用这些二氧化碳进行光合作用。第三章能量环境植物光合作用对光照强度的适应：第三章能量环境84C3植物C4植物第三章能量环境C3植物C4植物第三章能量环境8501234567895040302010C4C3光照强度/J·m-1·g-1CO2摄取/mgco2·dm-2·h-1高粱玉米小麦阳草水青冈阴草第三章能量环境01286（4）光照强度对动物的影响光是影响动物行为的重要生态因子，很多动物的活动都与光照强度有着密切的关系昼行性动物：适应于在白天的强光下活动的动物夜行性动物或晨昏性动物：适应于在夜晚或晨昏的弱光下活动的动物第三章能量环境（4）光照强度对动物的影响光是影响动物行为的重要生态因87第三章能量环境第三章能量环境88夜行性动物眼睛比昼行性动物的大，如枭、懒猴、飞鼠等；有些啮齿类动物的眼球突出于眼眶外以便从各个方面感受微弱的光线。第三章能量环境夜行性动物眼睛比昼行性动物的大，如枭、懒猴、飞鼠等；有些啮89•终生营地下生活的兽类，如鼹鼠、鼢鼠等眼睛一般很小，有的表面为皮肤所盖，成为盲者。深海鱼类或者具有发达的视觉器官，或者本身具有发光器官。第三章能量环境•终生营地下生活的兽类，如鼹鼠、鼢鼠等眼睛一般很小，有的表90四、

日照长度对生物的影响（1）日照长度的变化北半球从春分到秋分昼长夜短，夏至昼最长，从秋分到春分昼短夜长，冬至夜最长，赤道附近终年昼夜平分纬度越高，夏半年昼越长而冬半年昼越短，两极地区则半年是白天，半年是黑夜第三章能量环境四、日照长度对生物的影响（1）日照长度的变化第三章能量环境91（2）日照长度的变化与生物的光周期现象光周期现象由于分布在地球各地的动植物长期生活在具有一定昼夜变化格局的环境中，借助于自然选择和进化而形成了各类生物所特有的对日照长度变化的反应方式，这就是在生物中普遍存在的光周期现象。如植物在一定光照条件下的开花、落叶和休眠，动物的迁徙、生殖、冬眠、筑巢和换毛换羽等第三章能量环境（2）日照长度的变化与生物的光周期现象光周期现象第三章能量环92植物的光周期现象根据植物开花对日照长度的反应，植物可分为以下四种类型：长日照植物：日照超过某一数值才能开花的植物，如萝卜、小麦、凤仙花等短日照植物：日照小于某一数值才能开花的植物，如玉米、水稻、棉花等中日照植物：昼夜长度接近相等时才开花的植物，甘蔗等热带植物日中性植物：开花不受日照长度影响的植物，如四季豆、黄瓜、番茄等植物的光周期现象在农林业生产中具有很大的应用价值第三章能量环境植物的光周期现象根据植物开花对日照长度的反应，植物可分为以93动物的光周期现象根据动物繁殖与日照长短的关系，动物分为长日照动物和短日照动物；在夜晚给予人工光照可提高母鸡产蛋量昆虫的滞育也由光周期决定，这种休眠状态有利于动物度过不利环境鸟兽的换羽和换毛受光周期调控，它使动物能更好地适应于环境的温度变化动物的迁徙都由日照长短的变化引起，如家燕春季飞到北方繁殖，冬季飞到南方去越冬第三章能量环境动物的光周期现象根据动物繁殖与日照长短的关系，动物分为长日94第三章能量环境第三章能量环境95根据动物繁殖与日照长短的关系，动物分为长日照动物和短日照动物长日照动物(Long-dayanimal)：在温带和高纬度地区的许多鸟兽，随着春季到来、白昼逐渐延长，其生殖腺迅速发育到最大、开始繁殖的动物，如黄鼬、水貂、刺猬、田鼠和雉等。短日照动物(Short-dayanimal)：在白昼逐渐缩短的秋季，生殖腺发育到最大、开始繁殖的动物，如羊、鹿、麝等。•中日照动物(Dayintermediateanimal)：指繁殖时要求昼夜长短比例接近相等(12h左右)的动物，如珍珠鸡等第三章能量环境根据动物繁殖与日照长短的关系，动物分为长日照动物和短日照动物96城市光照条件城市的低云量、雾、阴天日数都比郊区多，而晴天日数、日照时数则一般比郊区少空气中悬浮颗粒物较多建筑物的摩擦阻碍效应到达地面的太阳直接辐射减少，散射增多城市地区云雾增多，空气污染严重→大气混浊度增加第三章能量环境城市光照条件城市的低云量、雾、阴天日数都比郊区多，而晴天日数97大气污染→太阳辐射减少第三章能量环境大气污染→太阳辐射减少第三章能量环境98光污染光污染(lightpollution)是指环境中光辐射超过各种生物正常生命活动所能承受的指数，从而影响人类和其他生物正常生存和发展的现象。光污染是我国城市地区呈上升趋势的一种环境污染，近些年开始受到重视。光污染一般可以分为人造白昼污染、白亮污染和彩光污染三种。第三章能量环境光污染光污染(lightpollution)是指环境中光辐99人造白昼污染随着人类社会的进步和照明科技的发展，城市夜景照明等室外照明也得到了很大的发展，但同时也加大了夜空的亮度，产生了被称做人造白昼的现象，由此带来的对人和生物的危害称为人造白昼污染。影响天文观测影响人体正常的生物钟，并通过扰乱人体正常的激素产生量来影响人体健康对生物圈内的其他生物也会造成潜在的和长期的影响。影响植物体正常的光周期反应第三章能量环境人造白昼污染随着人类社会的进步和照明科技的发展，城市夜景照明100第三章能量环境第三章能量环境101城市光照图第三章能量环境城市光照图第三章能量环境102第三章能量环境第三章能量环境103第三章能量环境第三章能量环境104彩光污染各种黑光灯、荧光灯、霓虹灯、灯箱广告等是主要的彩光污染源。彩光污染不仅有损人的生理功能，还会影响心理健康.黑光灯所产生的紫外线强度大大高于太阳光中的紫外线，且对人体有害影响持续时间长;闪烁彩光灯常损伤人的视觉功能，并使人的体温、血压升高，心跳、呼吸加快;荧光灯可降低人体钙的吸收能力，使人神经衰弱，引发多种身心疾病;日光灯缺乏红光波段，且光谱不连贯，不符合人们的生理要求，对人的健康也有害。第三章能量环境彩光污染各种黑光灯、荧光灯、霓虹灯、灯箱广告等是主要的彩光污105第二节生物对温度的适应温度是一种无时无刻不在起作用的生态因子，任何生物都是生活在具有一定温度的外界环境中并受温度变化的影响地球表面的温度条件总是在不断变化的，在空间上随纬度、海拔高度、生态系统的垂直高度和各种小生境而变化；在时间上有一年的四季变化和一天的昼夜变化温度的这些变化给生物带来多方面以及深刻的影响，首先生物体内的生化反应必须在一定的温度范围内才能正常进行；其次温度的变化能引起环境中其他生态因子的改变第三章能量环境第二节生物对温度的适应温度是一种无时无刻不在起作用的生106第三章能量环境第三章能量环境107一、温度变化规律温度在空间上的变化温度随纬度增加而降低。一般纬度增高1º（约111km），年平均温度下降0.5-0.7℃温度随海拔高度的升高而下降，一般海拔每升高1000m，气温下降5.5℃沿海地区气温变化小，内陆地区变化大温度与坡向有密切的关系，温度高低：南坡＞北坡封闭谷地和盆地的温度变化（逆温现象）第三章能量环境一、温度变化规律温度在空间上的变化第三章能量环境108对流层大气的热量主要直接来自地面的长波辐射，一般情况下，离地面越远，气温越低，即气温随高度增加而递减，平均垂直递减率为0.65℃/100米。但在一定条件下，对流层的某一高度有时也会出现气温随高度增加而升高的现象，这种气温逆转的现象就是逆温。

第三章能量环境对流层大气的热量主要直接来自地面的长波辐射，一般情况下，离地109温度在时间上的变化季节变化我国大部分地区一年中根据气候寒暖、昼夜长短的节律变化，可分为春、夏、秋、冬四季昼夜变化很有规律，一般气温的最低值出现在凌晨日出前，日出以后，气温上升，在13：00—14：00达最高值，以后开始持续下降，一直到日出前为止。第三章能量环境温度在时间上的变化第三章能量环境110生物发育的需温性：生物由于长期生活在一定的温度范围内，在其生长、发育过程中均需要一定的温度量和温度变辐。最明显的例子就是生物的发育和生长是从某一个温度上开始的，低于这个温度生物将无法完成发育和生长，这个温度即为发育阈温度(Developmentthresholdtemperature)或生物学零度(Biologicalzero)，由于温度的限制，香蕉、椰子等热带作物在自然条件下不能在高纬度地区生长，苹果，梨、桃等温带作物不能在热带地区正常开花、结果。

生物发育的速率是随着发育阈温度以上的温度呈线性增加，它表明外温动物与植物的发育不仅需要一定的时间，同时还需要时间和温度的结合(称生理时间Physiologicaltime)，即需要一定的总热量，称积温(Accumulativetemperature)或有效积温(Sumofeffectivetemperature)。这就是有效积温法则(Lawofeffectivetemperature)。二、温度对生物的影响第三章能量环境生物发育的需温性：生物由于长期生活在一定的温度范围内，在其生111有效积温法则(Lawofeffectivete