3第三章 生物与光的关系

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3.2 生物对光的适应
3.2.1 光质的生态作用和生物的适应 （1）光质的生态作用
• 叶绿素的吸收光谱 • 不同光质的作用
– 蓝紫光：促进蛋白合成 – 红光：促进糖合成 – 短波光（青光、蓝紫光和紫外线等）：抑制植物的伸长生 长，使植物向光性更敏感 – 紫外线：杀菌，对生物体造成损伤，促进维生素D的合成 – 红外线：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
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• 动物光周期现象对鸟类等迁徙影响；对繁殖（鸟类和鱼类） 的影响：区分为长日照动物和短日照动物 。
– 长日照动物(long-day animals)：在温带和高纬度地区许
多鸟兽在春夏之际白昼逐渐延长的季节繁殖后代，称长
日照动物，如雪貂、野兔、刺猬。
– 短日照动物(short-day animals)：与长日照动物相反， 一些动物只有在白昼逐步缩短的秋冬之际才开始性腺发 育和进行繁殖，称短日照动物。如绵羊、山羊和鹿等。
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3.2.2 光照强度的生态作用和生物的适应 （1）光照强度的生态作用
• 影响动物的生长发育 • 影响动物的体色
• 影响植物叶绿素的形成
– 黄化现象
• 影响植物细胞的增长和分裂、组织器官的
生长和分化
• 影响植物花果的数量和质量
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（2）植物对光照强度的适应
• 植物的向光性 • 植物秋季落叶
• C3植物和C4植物
– 光合能力
• 阳性植物和阴性植物、耐阴植物：
– 生理差异 – 形态差异
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1）阳性植物
在强光照下才能正常生长发育的植物。
如松、杉、麻栎、栓皮栎、杨、柳、桦、 槐等。
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2）阴性植物
在弱光照下比在强光照下生长良好的植物。 如红豆杉、云杉、冷杉、翠云草、人参、 三七、半夏、细辛等。
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3）耐阴植物
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– 蓝紫光：430~450nm
红光：640~660nm
叶绿素α的吸收光谱
蓝
↑ 相 对 吸 收
紫
绿
紅 橙
红外线
400
500
600
700
波长nm
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（2）生物对光质的适应
• 太阳鱼视力的灵敏峰值为500～530nm
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• 绿色植物和绿藻、红藻、褐藻和硅藻光
合色素的差异
绿藻
红藻
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• 高山植物含花青素、叶面缩小、毛绒发达
能 流 强 度
• 红外光：波长>760nm，46%
500
1000
2000
3000
4000
波长nm
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（2）光的分布规律和影响太阳辐射的因素
• 影响地表太阳辐射的因素
– 大气圈，太阳高度角，纬度和季节，海拔、坡度和坡向
• 光质(光谱成分)
– 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
能量环境
第三章 生物与光的关系
• 3.1 地球上光的分布 • 3.2 生物对光的适应
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3.1 地球上光分布
（1）太阳辐射及其光谱组成
（2） 地球上光的分布规律
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（1）太阳辐射及其光谱组成
• 紫外光：波长<380nm，9%
紫 可 外 见 线 光 红 外 线
• 可见光：波长380～760nm，45%
在全日照下生长最好，也能忍受适度的荫
蔽，或在生长发育期间需要轻度的遮阴。 如麦冬、红花酢浆草、玉竹、青冈属、山 毛榉、云杉、侧柏、胡桃、桔梗、党参、 沙参、黄精、肉桂、金鸡纳等。
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植 物 光 合 作 用 的 昼 夜 变 化
小时
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阴性植物与阳性植物对光照强度的适应
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（3）动物对光照强度的适应
每天日照不足10h称为短日照。
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光周期现象
• 植物光周期现象— 对繁殖(开花)的影响：区分为长日 照植物和短日照植物。 – 长日照植物(long-day plants)：日照超过一定数值才
开花的植物称长日照植物，如小麦、油菜；
– 短日照植物(short-day plants)：短于一定数值才开
花的植物，一般需要较长的黑暗才能开花。如苍耳、
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Leabharlann Baidu章作业
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不同纬度地区的日照最长日与最短日时间
纬度
0
10
20
30
40
50
60
65
66.5
24.00 0.00
最长日 12.00 12.58 13.22 13.93 14.85 16.15 18.50 21.15 最短日 12.00 11.42 10.78 10.07 9.15 7.85 5.5 2.85
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3.2.3 生物对光周期的适应
昼夜节律
光合作用中除C3途径 外，还有以草酰乙酸 为最初产物的途径， 光合作用以 3-磷酸 称为C4途径。 甘油酸为最初产物 的反应途径称为 C3途径。
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光周期现象
• 光周期现象： • Garner等人(1920)发现明相暗相的交替与长短 对植物的开花结实有很大的影响。这种植物对 自然界昼夜长短规律性变化的反应，称光周期 现象。 • 确切定义：植物的落叶、开花结果及休眠，动 物的繁殖、冬眠、迁徙和换毛换羽等，是对日 照长短规律性变化的反应，称为光周期现象 （photoperiodism 或photoperiodicity）。
• 日照时间
– 夏季昼长夜短、冬季昼短夜长
– 纬度升高、变化加大，两极有极昼、极夜
• 光照强度
– 低海拔、高纬度光照强度弱，高海拔、低纬度光照强度大
– 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
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地 球 表 面 的 太 阳 辐 射
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The seasons in the Northern and Southern Hemispheres
水稻。
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光周期现象的意义
• 植物日照长短对植物引种的意义： – 引种时应注意植物开花对光周期的需要：了解该植 物原产地和引种地日照长度的季节变化，以及该植 物对日照长短的反应特性和敏感程度，才不致使引 种工作失败。
– 一般而言，
– （1）短日照植物由南方向北方引种时，往往出现 营养生长期延长、发育推迟。如红麻、水稻；短日 照植物由北方向南方引种时，则往往出现生育期缩 短、发育提前。 – （3）而长日照植物由南向北移时，发育提前；由 北向南移时，则发育延迟，甚至不能开花。