二章能量环境

第二部有机体与环第二部有机体与环生态因子：光、温度、风、火（与太阳能有关能量环第二能量环第二能量环地球上的能量类太阳能（光能）地球上的能量类太阳能（光能）地热有机物中包含的化学能：高等生物可利用的其它能光的生态作用及生物对光的光的生态作用及生物对光的光的分短波：紫外光+波长<380nm可见光：波长红外光：波长Figure3.2ThesolarenergythatreachesEarthconsistsofaspectrumofwavelengthsR.E.Ricklefs,光的生态作用及生物对光光的生态作用及生物对光的光的分布太阳能的空间分赤道附近的热带区域所吸收光的生态作用及生物对光的光的光的生态作用及生物对光的光的分布光质（光谱成分m光的生态作用及生物对光的光光的生态作用及生物对光的光的分布夏季昼长夜短、冬季昼短夜纬度升高、变化加大，两极有极昼、极夏季、中午光照强度大，冬季、早晚光照强度弱南坡光照强度大，北坡光照强度弱（北半球）光的生态作用及生物对光的光的光的生态作用及生物对光的光的分布低海拔、高纬度光照强冬季、早晚光照南坡光照强度大，北坡光照强（北半球大气圈，太阳高度角，纬度和季节，海拔、坡度和光的生态作用及生物对光的光的生态作用及生物对光的周期性对生物的生长发育、地理分布有深刻的响，生物对光也有极其多样的适应性光质的生态作生物对光质的适光照强度的生动物对光照强度的生物的昼夜节生物的光周期现光质的生态作促进植物光合作用→形成糖类→叶绿光质的生态作促进植物光合作用→形成糖类→叶绿素的吸收光谱：380～710nm，最有效的在蓝紫光（430～450nm）、红光促进蛋白质的合促进糖的合抑制植物伸长生长（如青光、蓝紫光、紫外线调节体温和能量代谢→红外光（地表的基本热源JointEffectsofNitrateandUVJointEffectsofNitrateandUV生物对光质生物对光质的适ratesthegreenalgaUlvaandtheredPorphyradifferasafunctionofthecoloroflightR.E.Ricklefs,沙生生物对光质的适沙生生物对光质的适体色较富含花青毛绒发雪in光强的生态作光强对生物的生长发育和形in光强的生态作光强对生物的生长发育和形建成有重要的作动影响体色、生长发育等（蚜虫：续无光照则多无翅个体inwhitemorphologicalandasacellularprocess.TheleftphotosshowthechangeinformofanArabidopsisthalianaseedlinggrownindarkness(top)orinwhitelight.Therighthandillustrationshowsthechangeinchloroplaststructureanddiagramstheprogressoflightsignalsthroughtworeceptorsystems,cryptochromeandphytochrome.AdaptedfromBiochemistryandMolecularBiologyofPlants,(c)AmericanSocietyofPlantBiologists植影响叶绿素的形成（黄化）影响细胞增长和分裂、组影响花果的数量和质量、干形、冠形、叶片结构等（如阳生叶、阴 叶的形态差异） 生物对光强的适植物生物对光强的适植物对光强的适阳地植物:全光阴地植物:1/10-动物对光强的适特征阳地植物阴地植物形特征阳地植物阴地植物形征枝栅栏稀疏较小发达较发茂较不发喜阳植物（向日葵喜阴植喜阳植物（向日葵喜阴植物（三七动物夜行动物夜行生物对光周期的概生物对光周期的概光周期光周期现象生物对日照长短的规律性变化发生的反应（植物的开花、结果、落叶、休眠；动物的冬眠换羽等生物对光周期的植物生物对光周期的植物的光周期：长日照、短日照、中日照和日中性植物光周期的应用：杂交、抗性选育、异地动物繁殖的光周期：长日照、短日照意义：昆虫滞育、动物换毛换羽和迁徙的光生物对温度的适生物对温度的适生物对温度的适生物对温度的适生物对温度的适空间分布与生物对温度的适空间分布与变纬度升高1°，气温降低时间变日较差：随纬度增高减小，随海拔升年较差：随纬度增高增大，大陆性气候越强不同纬度的温不同纬度的温度变化（改自生物对温度的适生物对温度的适Cavazza,改自Cavazza,改自大气0cm-5cm-10cm-20cm生物对温度的适水温的时间生物对温度的适水温的时间变变化幅度较气温不同深度水体的日变不同深度水体的水温的成层现低纬度地区：雨海洋：低纬度水域、中生物对温度的温度的生态作生物对温度的温度的生态作生命活动的各种酶都有其最低、最适和最高温度，即三基点温度；不同生物的三基点不同；在一定温度范围内，生物生长的速率与温度成正比；外温的季节性变化引起植物和变温动物生长加速和减弱的交替，形成年轮；外温影响动物的生长规模 温度与生物分布：许多物种的分布范围与温度相 酶是一类由活性细胞产生的具有用和高度专一性的特殊蛋酶是一类由活性细胞产生的具有用和高度专一性的特殊蛋酶是一类由活性细胞产生的生物高温对生物的伤蛋白质(酶)低温对生物的伤冻害injury）、冷害0Temperature/温度对生物分布的温度对生物分布的例如：苹果、桃和梨的一些品种不热带地区栽种，是受到高温的香蕉、菠萝、可可、椰子等果树由到低温的限制又不宜在寒冷地区有效积温（sumof有效积温（sumofeffective中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育，发育阈温度（developmentalthresholdtemperature）生物学零度zero）（低于这个温度生物不发育生物对温度的生物对温度的外温（变温）内温（恒温）生物对温度的春化(vernalization)：植生物对温度的春化(vernalization)：植物在发芽前需要一寒冷期，由低温诱导开驯化(acclimation)：有机体对实验环境条件变R.E.Ricklefs,R.E.Ricklefs,生物对温度的适生物对极生物对温度的适生物对极端温度的适应（低温植生理适应：减少细胞中的水分和增加细胞中有机质的浓度以降低冰点，增加红外线和可见光行为适应：休生物对温度的适生物对极端温度的生物对温度的适生物对极端温度的适应（低温动形态结构：增加隔热层，体形增（贝格曼律）；外露部分减小（阿仑规律）区和寒冷季节增加毛或羽毛的数量和质量或增加皮下脂肪的厚度，从而提高身体的隔热性能生理适应：基础代谢和非颤抖性产热（一种不涉及肌肉活动而释放的化学能的热量），当环Bergmann’srule：高纬度Bergmann’srule：高纬度Allen’srule：恒温动物身体的突出部分在低温环境中有变小变短的趋势赤生物对温度的适生物对极端生物对温度的适生物对极端温度的适应（高温植生物对温度的适生物对极端生物对温度的适生物对极端温度的适应（高温动theWestIndiantheWestIndianEulampisdropsitsbodytemperatureto18°–20°CwhenrestingatR.E.Ricklefs,生物对温度的适生物对周期性生物对温度的适生物对周期性变温的温周期现象由于地表太阳辐射的周期性变化产生温度有规律的昼夜植植物生长往往要求温度因子有规律的昼夜变化的白天用减弱，光合产物消耗减少，净积累增多（干物质积累动昼行生物对温度的适生物对生物对温度的适生物对周期性变温的生物与季节变植物春花秋动物休眠、换毛换羽、迁徙、回游、繁殖季风对生物的作植风对生物的作植微风有利于植物生长发风有利于植物的繁动外皮、羽毛影响地理分R.E.Ricklefs,R.E.Ricklefs,火的生态作用及火自然火源：雷击、火的生态作用及火自然火源：雷击、火山爆发、物人为林冠火：烧着部位在森林上层、部森林群有益作用：加快有机物分解、促生有害作用：烧毁生物、破坏生态引起土壤侵蚀、烟LightisLightistheprimarysourceofenergyforthePlantscapturetheenergyofsunlightbyTemperaturelimitstheoccur