能量環(huán)境——光的生態(tài)作用及生物對(duì)光的適應(yīng)_第1頁(yè)
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1、能量環(huán)境能量:是太陽(yáng)表面以電磁波的形式不斷釋放的太陽(yáng)輻射或太陽(yáng)光,它為地球上所有的生命系統(tǒng)提供了能量來(lái)源。能量環(huán)境:是指光合溫度組成的地球環(huán)境。能量的特點(diǎn):為地球上所有的生命系統(tǒng)提供能源。a)生物圈通過(guò)綠色植物將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能貯存于植物體內(nèi),是生物圈與太陽(yáng)能發(fā)生聯(lián)系的唯一環(huán)節(jié)。b)太陽(yáng)輻射的變化規(guī)律c)地球表面太陽(yáng)光分布不均的原因d)太陽(yáng)輻射能的組成一、光的生態(tài)作用及生物對(duì)光的適應(yīng)(一)地球上光的分布1 .太陽(yáng)輻射及其光譜組成太陽(yáng)輻射能通過(guò)大氣層時(shí),其輻射強(qiáng)度大大減弱。而地球截取的太陽(yáng)能約為太陽(yáng)輸出總能量的20億分之一,地球上綠色植物光合作用所固定的太陽(yáng)能只占從太陽(yáng)接受的總能量的千分之一。

2、2 .太陽(yáng)輻射的變化規(guī)律,地球自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)引起的變化隨緯度變化隨季節(jié)變化.極地的差異太陽(yáng)輻射變化的規(guī)律地形等引起的變化隨海拔高度變化,隨坡向變化.隨地貌變化1) 光質(zhì)隨時(shí)間和空間的變化a)維度變化:短波光隨緯度升高而減少b)海拔變化:短波光隨海拔升高而增加c)季節(jié)變化:冬季長(zhǎng)波光多,夏季短波光多d)日變化:早晚長(zhǎng)波光多,中午短波光多2)日照長(zhǎng)度隨時(shí)間和空間的變化a)春分和秋分時(shí)全球晝夜相等;b)在北半球,春分到秋分晝長(zhǎng)夜短,夏至?xí)冏铋L(zhǎng),并隨緯度升高晝長(zhǎng)增加;秋分到春分晝短夜長(zhǎng),冬至?xí)冏疃?,并隨緯度升高晝長(zhǎng)變短;c)北極夏半年全為白天,冬半年全為黑夜;赤道附近終年晝夜相等。3 )光照強(qiáng)度隨時(shí)間和空間

3、的變化a)緯度:隨緯度的升局而減少b)經(jīng)度:離海越遠(yuǎn),強(qiáng)度越大c)海拔:隨海拔升高而增強(qiáng)d)坡向、坡度:北緯30度地方,南坡平坡北坡e)季節(jié):一年中,夏季較強(qiáng),冬季較弱f)日變化:一天中,中午最強(qiáng),早晚最弱4 )水體中光的變化a)紅外和紫外光僅在水中幾米深就會(huì)被吸收完;紫光和藍(lán)光易被水面反射和散射;紅光在4米深水中光強(qiáng)降到1%,藍(lán)綠光能進(jìn)入較深的水中。b)綠藻分布在上層水中,褐藻分布在較深水層中,紅藻分布在最深層,可達(dá)水深200米。c)水中的輻射強(qiáng)度隨水深的增加呈指數(shù)減弱。d)根據(jù)水體中光的強(qiáng)弱或有無(wú),可將水體分為光亮帶、弱光帶和無(wú)光帶,分別對(duì)生物產(chǎn)生不同的影響。5)植物的光合作用:380-7

4、10nm之間的輻射能為光合有效輻射;葉綠素吸收峰為640-660nm紅光和430-450nm藍(lán)紫光。4UUSUUM。700葉綠素(X的吸收光譜波長(zhǎng)巾(二)光質(zhì)的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)1)光質(zhì)的生態(tài)作用a)光質(zhì)不同對(duì)植物的形態(tài)建成、向光性及色素形成的影響不同。i. 藍(lán)紫光:促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成;ii. 紅光:促進(jìn)糖的合成;iii. 青光、藍(lán)紫光和紫外線等短波長(zhǎng)抑制植物的伸長(zhǎng)生長(zhǎng),使植物向光性更敏感。a)紅外線是地表熱量的來(lái)源,對(duì)外溫動(dòng)物的體溫調(diào)節(jié)和能量代謝起了決定作用。b)太陽(yáng)魚視力的靈敏峰值為500-530nm。c)昆蟲的可見(jiàn)光范圍偏重短光波。2)生物對(duì)光質(zhì)的適應(yīng)a)植物形成相應(yīng)的葉綠體結(jié)構(gòu)來(lái)利用可

5、見(jiàn)光部分制造碳水化合物。b)動(dòng)物發(fā)展形成不同的色覺(jué),來(lái)感知外界環(huán)境的變化。c)動(dòng)物等生物體形成不同的保護(hù)性結(jié)構(gòu)來(lái)適應(yīng)紫外光的照射。如高山植物莖干短粗,葉面縮小,毛絨發(fā)達(dá)的生長(zhǎng)型或蓮座狀葉叢。(三)光照強(qiáng)度的生態(tài)作用及生物適應(yīng)影響生物的生長(zhǎng)發(fā)育、形態(tài)建成1 .地球上光照強(qiáng)度的變化1)空間:高緯度,低強(qiáng)度。高海拔,高強(qiáng)度。坡向:北緯2326以北,南坡、平地和北坡強(qiáng)度越來(lái)越低。與坡度有關(guān),不同緯度的最強(qiáng)光照的坡度不同。2)時(shí)間:夏季高強(qiáng)度,冬季低強(qiáng)度;中午強(qiáng)度最高,早晚強(qiáng)度較低。3)生態(tài)系統(tǒng):上層,強(qiáng)度大;下層,強(qiáng)度低。植物和水體都分層。清澈靜止的水體15m深處,50%衰減。4)根據(jù)光照強(qiáng)度將水體分

6、為:a)光亮帶:光合作用大于等于代謝能。b)弱光帶:光合作用小于代謝能。c)無(wú)光帶:無(wú)光合作用。2 .光照強(qiáng)度影響生物的生長(zhǎng)、發(fā)育與形態(tài)建成1 )光照強(qiáng)度影響生物的生長(zhǎng)速度。光照強(qiáng)度影響植物器官、組織的生長(zhǎng)發(fā)育;果實(shí)的產(chǎn)量與品質(zhì);且能提高果實(shí)花青素含量,色彩好看。水生植物只能生活在水體的透光帶(0-100米),海帶等巨型藻類在大陸沿岸生活,單細(xì)胞浮游植物只能在海洋上層生活。?黃化現(xiàn)象:一般植物在黑暗中不能合成葉綠色,而形成胡蘿卜素,導(dǎo)致葉子發(fā)黃,稱為黃化現(xiàn)象。黃化植物在形態(tài)、色澤和內(nèi)部結(jié)構(gòu)上都與正常植物不同,表現(xiàn)為莖細(xì)長(zhǎng)軟弱、節(jié)間距離拉長(zhǎng),葉片小而不展開(kāi),植株長(zhǎng)度伸長(zhǎng)而重量顯著下降。一一這是光

7、對(duì)植物形態(tài)建成作用的典型例子。2 )在動(dòng)物中,蛙卵、昆蟲卵和海星卵的發(fā)育與光照強(qiáng)度正相關(guān),但過(guò)強(qiáng)的關(guān)照也會(huì)使發(fā)育延緩或停止;中華鱉在低光照光強(qiáng)度下生長(zhǎng)更快。3)光照還會(huì)引起動(dòng)物的體色變化,岐蝶在光照環(huán)境中體色變淡,黑暗環(huán)境中體色變深??偨Y(jié):影響動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育,影響動(dòng)物的體色,影響植物葉綠素的形成,影響植物細(xì)胞的增長(zhǎng)和分裂、組織器官的生長(zhǎng)和分化,影響植物花果的數(shù)量和質(zhì)量。3 .植物對(duì)光照強(qiáng)度適應(yīng)的生態(tài)類型1)陽(yáng)生植物:在全光照環(huán)境下才能正常生長(zhǎng)的植物;2)陰生植物:在較弱光照環(huán)境下比在強(qiáng)光照環(huán)境下生長(zhǎng)更好的植物;3) 耐陰植物:在全光照下生長(zhǎng)最好,但也能忍受適度的蔭蔽。4 .生物對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)

8、1) 植物對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)a)光合作用率在光補(bǔ)償點(diǎn)附近與光照強(qiáng)度成正比,但達(dá)光飽和點(diǎn)后,不隨光強(qiáng)度增加。b)陸生植物對(duì)不同光照強(qiáng)度產(chǎn)生了適應(yīng),形成陽(yáng)性植物、陰性植物和耐陰性植物。c)水生植物對(duì)光照強(qiáng)度產(chǎn)生了適應(yīng)性的水中分布。2) 動(dòng)物對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)a)動(dòng)物結(jié)構(gòu)的適應(yīng)1. 視覺(jué)器官形態(tài)上的遺傳適應(yīng)性變化。i. 夜行性動(dòng)物的眼睛比晝行性動(dòng)物的要大,如懶猴、飛鼠等ii. 某些嚙齒類的睛球突出于眼眶外,以便從各個(gè)方面感受微弱的光線iii. 終生營(yíng)地下生活的獸類,如颶鼠等眼睛一般很小,有的表面為皮膚覆蓋,成為盲者。II.深海魚或者是具有發(fā)達(dá)的視覺(jué)器官,或者本身具有發(fā)光器官。(簸糠的深海發(fā)光器官)b)動(dòng)

9、物行為的適應(yīng),晝行性動(dòng)物:白天的強(qiáng)光下活動(dòng)三種適應(yīng)行為4晝夜性動(dòng)物:白天晚上均可活動(dòng)夜行性動(dòng)物】?jī)H在晚上或弱光下活動(dòng)5.生物對(duì)光照周期的適應(yīng)光周期:北半球夏至最長(zhǎng),冬至最短;南半球相反;赤道晝夜平分;兩級(jí)半年白天,半年黑夜。1)生物的晝夜節(jié)律生物的生理活動(dòng)具有晝夜周期性變化,稱為晝夜節(jié)律。(如動(dòng)物的活動(dòng)行為、體溫變化、能量代謝、激素水平,植物的光合作用、蒸騰作用、積累與消耗等)一般認(rèn)為,生物的晝夜節(jié)律受兩個(gè)周期的影響,即外源性周期(除光周期外,還有溫度、濕度、磁場(chǎng)等的晝夜變化)和內(nèi)源性周期(內(nèi)部生物鐘)。只有光周期使動(dòng)植物的晝夜節(jié)律與外界環(huán)境的晝夜變化同步起來(lái)。2)生物的光周期現(xiàn)象生物借助于自

10、然選擇與進(jìn)化而形成的對(duì)日照長(zhǎng)短的規(guī)律性變化的反應(yīng)方式,稱為光周期現(xiàn)象。(如植物的開(kāi)花結(jié)果、落葉及休眠,動(dòng)物的繁殖、冬眠、遷徙和換毛換羽等)a)植物的光周期現(xiàn)象根據(jù)植物開(kāi)花對(duì)日照長(zhǎng)度的反應(yīng),將植物分成四種類型:I .長(zhǎng)日照植物:日照超過(guò)某一數(shù)值或黑夜小于某一數(shù)值時(shí)才能開(kāi)花的植物,如蘿卜、菠菜、小麥等。II .短日照植物:日照小于某一數(shù)值或黑夜長(zhǎng)于某一數(shù)值時(shí)才能開(kāi)花的植物,如玉米、高粱、水稻、棉花等。III .中日照植物:晝夜長(zhǎng)度接近相等時(shí)才開(kāi)花的植物,如甘蔗只在12.5小時(shí)的光照下才開(kāi)花。僅少數(shù)熱帶植物屬于這一類型。IV .日中性植物:開(kāi)花不受日照長(zhǎng)度影響的植物,如蒲公英、四季豆、黃瓜、番茄及番薯等。植物的光周期現(xiàn)象在農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中具有很大的應(yīng)用價(jià)值。如新品種培育,引種馴化,園藝上控制開(kāi)花時(shí)間,便于觀賞等。b)動(dòng)物的光周期現(xiàn)象I .影響動(dòng)物的生殖時(shí)間。長(zhǎng)日照動(dòng)物:春季交配繁殖,雉雞,水貂,刺猬等;短日照動(dòng)物:秋季交配,羊、鹿、麝等,但產(chǎn)子也在春夏。I

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