植物与光的关系

植物与光的关系第1页，共30页，2023年，2月20日，星期六4.2植物与光的生态关系4.2.1光的生态意义4.2.2光对植物的生态作用4.2.3植物的光合功能型第2页，共30页，2023年，2月20日，星期六4.2.1光的生态意义太阳能是地球一切生物能量的源泉太阳辐射为维持生命的环境创造了必要的条件。有害方面：紫外线的杀伤作用光的信号作用第3页，共30页，2023年，2月20日，星期六4.2.2光对植物的生态作用光照强度的生态作用及植物的生态适应光质的生态作用日照长度的生态作用光与水生植物第4页，共30页，2023年，2月20日，星期六光照强度的生态作用

及植物的生态适应光照强度的生态作用植物对光强的适应类型第5页，共30页，2023年，2月20日，星期六光合作用的过程原初反应光能的吸收、传递和转换过程。电子传递与光合磷酸化电能转变为活跃化学能碳同化光反应(lightreaction)内囊体膜暗反应darkreaction叶绿体基质光合作用的实质是将光能转变成化学能。第6页，共30页，2023年，2月20日，星期六CO2+2H2O*(CH2O)+O2*+H2O糖其他有机化合物淀粉纤维素细胞呼吸CO2O2H2O叶绿体C反应光反应三C糖(PGA)光光合作用GAP第7页，共30页，2023年，2月20日，星期六三、光强的生态作用光强与植物的形态建成光强与植物的发育光强与植物的光合作用光补偿点光饱和点光抑制光呼吸气体交换光饱和点光补偿点净光合总光合黑暗中释放的CO2量光照强度CO2吸收量CO2放出量光合速率与呼吸速率相等时的光照强度光合速率达到最大值时的光强光强超过一定范围后，光合功能下降的现象光抑制第8页，共30页，2023年，2月20日，星期六植物对光强的适应类型植物阳性植物耐荫性植物阴性植物适应强光环境，耐荫力弱，对强光的利用力强介于阳生植物与阴生植物之间适应弱光环境，耐荫力强，对弱光的利用力强第9页，共30页，2023年，2月20日，星期六

比较特征阳性植物阴性植物形态特征树木特征枝叶稀疏，透光，自然整枝良好；枝下高长；树皮厚；叶色淡；植物开花结实力较大；生长快，寿命短枝叶茂密，透光度小，自然整枝不良；枝下高短；树皮薄；叶色深；植物生长缓慢，寿命较长。茎外形较粗，节间短，分枝多。茎细长，节间长，分枝少。内部结构细胞体积小，胞壁厚，木质部与机械组织发达，维管束多，细胞结构紧密，含水量较少。细胞体积大，胞壁薄，木质部与机械组织不发达，维管束少，细胞结构疏松，含水量较多。叶外形叶子较小，厚；角质层厚；叶脉细密而长；有的叶子表面具有绒毛；叶子常常与直射光排列呈一定的角度。叶子较大，薄；角质层不发达；叶脉较稀；叶面光滑；叶柄长短不齐，呈镶嵌状排列。内部结构细胞排列紧密，细胞小，胞壁厚，气孔小而数目多，栅栏组织发达，海绵组织不发达细胞排列疏松，细胞大，胞壁薄，气孔大而数目少，栅栏组织不发达，海绵组织发达生理生化特征耐荫力弱；光补偿点、光饱和点高；呼吸作用与光合作用强；渗透压大；叶绿素含量小；抗性高耐荫力强；光补偿点、光饱和点低；呼吸作用与光合作用弱；渗透压小；叶绿素含量高；抗性低阳性植物和阴性植物的比较第10页，共30页，2023年，2月20日，星期六阳性植物（a）与阴性植物（b）光补偿点（CP）示意图第11页，共30页，2023年，2月20日，星期六三、光质的生态作用及生物的适应微波和无线电波x射线和γ射线红外线紫外线可见光第12页，共30页，2023年，2月20日，星期六太阳辐射能(仿A.Mackenzieet.al,1999)光的性质：波长150－4000nm,分紫外光、可见光和红外光三类，波长在380－760nm之间的光为可见光。绿色植物的光合作用有效范围是380－700nm之间。紫外线可见光红外线400630100025004000波长(nm)能量强度第13页，共30页，2023年，2月20日，星期六红外线及其生态作用增热效应温室效应（greenhouseeffect）的产生第14页，共30页，2023年，2月20日，星期六紫外线及其生态作用紫外线的生态作用由于其具有高能量，紫外线有杀伤生物的作用紫外线参与动物体内维生素D的合成参与植物的形态建成，诱导向光性及色素形成臭氧层对紫外线的吸收当光穿过大气时，紫外线大部分被臭氧层吸收，使生物避免紫外线的伤害。空气中的污染物如氯氟烃类会通过化学反应破坏臭氧层，使地球上一些地区尤其是高纬度地区形成臭氧层漏洞。第15页，共30页，2023年，2月20日，星期六可见光及其生态作用红（760-620nm）橙（620-590nm）黄（590-560nm）绿（560-510nm）青（510-490nm）蓝（490-460nm）紫（460-380nm）第16页，共30页，2023年，2月20日，星期六可见光与光合作用生理有效辐射能被植物光合作用所吸收利用的光辐射称为生理有效辐射或光合有效辐射。

红橙光

蓝紫光生理无效光绿光在植物的光合作用中很少被吸收，因此又称绿光为生理无效光。这是因为绿色叶子对绿光反射和透射的结果。光质对光合作产物的影响第17页，共30页，2023年，2月20日，星期六可见光的生态作用（1）蓝紫光、青光抑制植物体内某些生长激素的形成，从而抑制植物的伸长生长，造成植物矮化。（2）青蓝紫光促进花青素的形成。（3）青蓝紫光引起植物向光性的敏感。（4）蓝紫光、青光是支配细胞分化最重要的光线。第18页，共30页，2023年，2月20日，星期六日照长度的生态作用光周期与植物的开花光周期现象（photoperiodism）植物对于白天和黑夜相对长度规律性变化的反应。植物对光周期的反应长日照植物短日照植物中日照植物中间型植物光周期对植物休眠和地下器官形成的影响对植物伸长生长的影响第19页，共30页，2023年，2月20日，星期六光与水生植物光强水深深弱补偿深度在水体中，随着水深度的增加，光合作用减弱，当光合作用合成量减少到与呼吸作用消耗量平衡时的水深。补偿深度是水体中光合植物垂直分布的下限。补偿深度随着水的透明度而变化。第20页，共30页，2023年，2月20日，星期六4.2.3植物的光合功能型植物功能型(plantfunctionaltypes，PFTs)

具有确定植物功能特征的一系列植物的组合，是研究植被随环境动态变化的基本单元。植物的光合功能型

C3植物C4植物CAM植物第21页，共30页，2023年，2月20日，星期六C3植物C3途径固定CO2的最初产物3-磷酸苷油酸采取这种途径的植物称为C3植物。C3植物叶片的维管束鞘细胞小，几乎不含叶绿体，叶肉细胞排列松散，叶绿体大而多，CO2吸收、固定与碳水化合物合成均在这类细胞中完成。光呼吸第22页，共30页，2023年，2月20日，星期六第23页，共30页，2023年，2月20日，星期六C4植物C4途径（Hatch-Slack循环）CO2首先与PEP结合，形成一种四碳化合物即草酰乙酸(OAA)。C4植物特点叶片具花环结构

C4植物对CO2的净固定是由叶肉细胞和维管束鞘细胞密切配合而完成的。没有光呼吸第24页，共30页，2023年，2月20日，星期六叶肉细胞CO2OAA(四C糖）卡尔文循环CO2维管束鞘细胞糖淀粉纤维素细胞呼吸其他有机化合物PEP羧化酶不能固定O2C4途径C4植物第25页，共30页，2023年，2月20日，星期六第26页，共30页，2023年，2月20日，星期六CAM植物CO2CO2OAAPEP羧化酶苹果酸苹果酸CO2Calvin循环糖淀粉纤维素细胞呼吸其他有机化合物夜晚白昼液泡CAM途径CAM植物第27页，共30页，2023年，2月20日，星期六第28页，共30页，2023年，2月20日，星期六特征C3植物C4植物CAM植物植物类群大部分绿色植物，如水稻不包括藻类、蕨类植物和针叶树，常见于有花植物，如玉米，甘蔗、高梁、狗尾草等肉质植物，如波萝、仙人掌、景天属植物等生境特征广泛开阔、温暖、盐生开阔、干旱、温暖、盐生维管束鞘细胞无花环型结构花环型结构无花环型结构CO2固定途径Calvin循环C4途径CAM途径初始酶及对CO2亲和度Rubisco酶亲和度低PEP羧化酶亲和度高PEP羧化酶亲和度高CO