能量环境知识大全

平，植物的光合作用、蒸腾作用、积累与消耗等。
一般认为，生物的昼夜节律受两个周期的影响， 即外源性周期（除光周期外，还有温度、湿度、磁 场等的昼夜变化）和内源性周期（内部生物钟）。 光周期使动植物的似昼夜节律与外界环境的昼夜 变化同步。 29
2.1.6.2 生物的光周期现象
生物借助于自然选择和进化而形成的对日照长短的规律
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地球表面太阳辐射受以下几方面因素的影响：
①大气层物质： 太阳辐射100
反射25
臭氧、二氧化碳、 尘埃、氧气、水汽 和雨滴等可吸收、 反射和散射光线， 直接辐射到地球表 面的仅为24%，散射 到地面的为23%；总 太阳辐射为47%。
大气层吸收46 反射5 直接辐射24 散射23
地球吸收 47
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②太阳高度角： 太阳入射光与地面的夹角即为太阳高度角。太阳高度角越小， 太阳辐射穿过大气层的路程越长，辐射面积越大，辐射强度越弱。
光照还会引起动物的体色变化，蛱蝶 在光照环境中体色变淡，黑暗环境中体色 变深。
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2.1.5 光周期
北半球：夏至最长，冬至最短。 南半球：相反
赤道：昼夜平分
两极：半年白天，半年黑夜。
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2.1.6 生物对光周期的适应
2.1.6.1 生物的昼夜节律 生物的生理活动具有昼夜周期性变化，称为昼夜 节律。 如动物的活动行为、体温变化、能量代谢、激素水
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水生植物的分布
只能生活在水体的透光带（0--100米） 海带等巨型藻类在大陆沿岸生活 单细胞浮游植物只能在海洋上层生活
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2.1.4.2 植物对光照强度的适应性
(1) 植物叶子的日运动反映了光强度和光方 向的日变化。 (2) 温带树叶脱落是对光强度的年周期变化的 反映。 (3) 光强度影响植物的光合作用速率，不同种 植物光合能力不同。
(2) 光照强度影响动物的行为： 昼行性动物，多数鸟类，多数灵长类，松鼠等 夜行性动物，家鼠，刺猬，壁虎，夜猴等 动物每天开始活动的时间是由光照强度决定的
25 图2-11 美洲飞鼠活动开始的日时间季节变化(引自Mackengine et al., 1998)
（3）光照强度影响动物的生长和体色
在动物中，蛙卵、昆虫卵和海星卵的发 育与光照强度正相关，但过强的光照也会 使发育延缓或停止；中华鳖在低光照光强 度下生长更快。
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C4植物（如玉米、高粱）光合作用速率随光强 度而增加，能够利用低浓度的CO2，水的利用效率 也较高；C3植物（如小麦）光合作用速率也随光强 度而增加，但曲线变平。
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植物光合作用达到最大值时的光照强度，称 为该种植物的光饱和点。光合作用和呼吸作用相 等时的光照强度称为光补偿点。
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根据植物对光强度表现出的适应性差异，把 植物分为：
2.1.4.1 光照强度影响生物的生长发育与形态建成 生物的生长速度
植物器官、组织的生长发育 果实的产量与品质 果实花青素含量，色彩好看
黄化现象：植物在黑暗中不能合成叶绿素，而形成胡
萝卜素，叶子发黄，称为黄化现象。黄化植物茎细
长软弱、节间距离拉长，叶片小而不展开，植 株长度伸长而重量显著下降。
（2）光质的变化
1.空间：高纬度，短波光少；高海拔，短波光多。 2.时间：季节，夏天短波光多， 冬天短波光少。 日，中午短波光多，早晚长波光多。 3.地貌：陆地，主要被植物的叶子吸收和反射。 水体，水体吸收和散射作用强，大部分 红外线被吸收，紫蓝光散射（水 色），绿光深入水中。
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2.1.2 光质的生态作用及生物的适应 （1）光质影响植物的光合作用
2.4 水流对生物的作用
2.5火对生物的作用 3 物质环境
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2.2 温度的生态作用及生物对温度的适应
2.2.1地球上温度的分布
地球表面大气温度变化很大，它主要取决 于太阳辐射量和地球表面水陆分布。
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2.2.1.1 地表大气温度的分布与变化
纬度增加1度，年平均温度降低0.5℃。从赤道到北 极形成了热带、亚热带、北温带和寒带。
叶绿素：红光640-660nm和蓝紫光430-450nm。 类胡萝卜素：绿色光450-520nm 。 光合细菌的叶绿素：800-890nm。
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（2） 光质影响植物的形态建成、向光性与色素形成。
短波光抑制植物茎的伸长； 植物向光性更敏感； 促进植物色素的形成。
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（3） 光质影响水中藻类的分布。
2.1.1 地球上的光质
太阳辐射光谱主要由短波(紫外线、波长小于380 nm)、可 见光(波长380-760 nm之间)和红外线（波长大于760 nm）组成。
紫外线 可见光 能 量 强 度
红外线
380
760
4000
波长 (nm) 图2-1 进入地球大气的太阳光谱
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（1）光的组成
1. 微波和无线电波（0.4mm以上，一般1m以上）： 微波通讯、广播、电视等。 2. 红外线（0.4mm-760nm）：产生热效应。 3. 可见光（760-380nm）：分七色，红光（760620nm）和蓝光（490-435nm）是光合作用的 主要光谱。 4. 紫外线(380-4nm)：紫外线对生物有杀伤和致癌 作用，大气层允许290-380nm的紫外线到达地球 表面。 5. X射线和γ射线 (10-10-4nm)：高能辐射，可伤害 原生质，主要来自原子能。 9
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第一部分 有机体与环境
1 生物与环境 2 能量环境 2.1 光的生态作用及生物对光的适应 2.2 温度的生态作用及生物对温度的适应 2.3 风对生物的作用
2.4 水流对生物的作用
2.5 火对生物的作用 3 物质环境
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2.1光的生态作用及生物对光的适应
光的生物学作用表现在：光质、光照强度和光照周期。
有机体与环境
1 生物与环境 ► 2 能量环境 2.1 光的生态作用及生物对光的适应 2.2 温度的生态作用及生物对温度的适应 2.3 风对生物的作用
2.4 水流对生物的作用
2.5火对生物的作用 3 物质环境
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2 能量环境
太阳辐射为地球上生命系统提供了能量。光 和温度组成了地球上的主要能量环境。风、水流 和火也可看作能量环境的一部分。
性变化的反应方式，称为光周期现象。 (1) 植物的光周期现象
根据植物开花对日照长度的反应，将植物分成四种类型：
①长日照植物：日照超过某一数值或黑夜小于某一数值 时才能开花的植物，如萝卜、菠菜、小麦等。
②短日照植物：日照小于某一数值或黑夜长于某一数值
时才能开花的植物, 如玉米、高粱、水稻、棉花等。
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(1) 空间
海洋的影响：陆地比海洋表面反射热少、升温快、 降温快。因而，我国从东南到西北，由海洋性气候逐渐转
变为大陆性气候。
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山脉的影响：
地表温度会受到山脉走向、地形变化及海拔 高度的影响。特别是东西走向的山脉，对南北暖 冷气流常具阻挡作用，使山坡两侧温度明显不同。
封闭山谷与盆地，白天受热强烈, 热空气又 不易散发, 使地面温度增高, 夜晚冷空气又常沿 山坡下沉, 形成逆温现象。 海拔的影响： 气温随海拔升高而降低，在干燥空气中海拔 每升高100 m，气温下降 1℃，潮湿空气中下降 0.6℃。 37
海洋：在低纬度水域的全年和中纬度地区的夏季， 水温有成层现象，两极地区全是冷水层。 40
2.2.2 生物对温度的适应
2.2.2.1 温度与动物类型 ： 根据有机体和环境温度的相互关系，动物可 划分为常温动物和变温动物。
根据有机体热能的主要来源，还可分为外温
动物和内温动物。
异温动物：常温动物中具有休眠习性，在冬
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2.2.1.3 水体温度的变化
（1）时间变化：水体热容量大，温度变化幅度较 小。
海洋昼夜温差小于4℃，随深度增加变幅减小，15米以下无 昼夜变化，140米以下的无季节性变化。 赤道和两极地带海洋的温度年较差不超过5℃，温带为10－ 15 ℃，有时可达23 ℃。
（2）成层现象：
淡水：中、高纬度夏季、冬季分层。
绿藻：水上层
褐藻：水中层
红藻：深层， 可达200 m左 右。
（4）光质影响光合作用产物。 红光：糖的合成 蓝紫光：蛋白质的合成。 （5）光质影响动物的活动 灵长类、鸟类、鱼类、节肢动物等都有很发 达的色觉，鱼类对绿、蓝、红光比较敏感。
太阳鱼的视力灵敏峰值在500-530 nm波长， 有利于鱼在水中觅食。
长日照动物：春季交配繁殖，雉鸡，水貂，刺猬等，
短日照动物：秋季交配，羊、鹿、麝等，但产子也在春夏。
③影响换毛与换羽:
温带和寒带地区，大部分兽于春秋两季换毛，许多鸟每年 换羽一次。
④决定动物迁徙、迁移或洄游的时间。
夏候鸟杜鹃、家燕，冬候鸟大雁。
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第一部分 有机体与环境
1 生物与环境 2 能量环境 2.1 光的生态作用及生物对光的适应 2.2 温度的生态作用及生物对温度的适应 2.3 风对生物的作用
昆虫可见光范围偏短光波。黑光灯 红光：鸡的繁殖，短波光（蓝光）：生长。
（6）红外和紫外光对动物的影响：
红外线：外温动物的体温调节和能量代谢。
紫外线：杀菌，皮肤红疹及皮肤癌;
维生素D的合成和昆虫的新陈代谢。
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2.1.3地球上光强度的变化 1000m--70％ ① 空间： 0m--50％ 高纬度，低强度。 海水-10m--25％， -100m--3.5％。 高海拔，高强度。 坡向。不同纬度的最强光照的坡度不同。 ②时间：季节，夏天高强度；冬天强度低 日，中午强度最高； 早晚强度较低 ③生态系统：上层，强度大；下层，强度低。
大，纬度越高年较差越大。
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2.2.1.2 土壤温度的变化
(1)土壤表面的温度变化比气温剧烈，但随土壤深度加深温 度变化幅度减小，1米以下的土壤无昼夜变化，30米以下的 土壤无季节性变化。 (2)随土壤深度加深，土壤最高温度和最低温度出现的时间 后延，其比气温后延的时间与土壤深度成正比。 (3)土壤温度的短周期变化主要出现在土壤上层，长周期变 化出现在较深的位置。 (4)土壤温度的年变化在不同地区差异很大，中纬度地区由 于太阳辐射强度与照射时间变化较大，土壤的年变幅也较大。 热带地区太阳辐射年变化小，土壤温度受雨量控制。高纬度 与高海拔地区，土壤温度的年变化与积雪有关。