药用植物生态学药用植物与光的关系

水体
表面反射 深处吸收
水体中的辐射强度减弱， 光谱组成发生变化
影响水体中植物的分布变化
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1、植物叶片对太阳辐射的吸收、反射和透
过——吸收约占70%，反射占20%，透过约
植 占2-10%。若叶片的性质及光波长不同， 物 则反射、吸收和透过的程度不同。叶片也具
群 有选择吸收特性。透过主要取决于叶片结构
• 此项研究的主持人卡尔文获得了1961年诺贝尔化学奖。
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C4途径
——在某些热带或亚热带起源的植 物中，CO2最初固定于叶肉细胞，在磷 酸烯醇式丙酮酸羧化酶的催化下将CO2 连接到磷酸烯醇式丙酮酸上生成四碳化 合物—草酰乙酸，经胞间连丝运向维管 束鞘细胞，参与卡尔文循环，合成同化 产物的途径。
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大气层—吸收、反射和散射
影
响 太
太阳高度角—平行光束射向地面的太阳辐射与地面的交角
阳
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
辐 射 的
纬度影响——赤道向两极随纬度的增加，太阳高度角减小，
太阳辐射减弱
因 素
海拔高度——随海拔高度升高而增强
地形地貌——地面朝向和坡度
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有许多种酶参与反应。高等植物的碳同
化 途 径 有 三 条 ， 即 C3 途 径 、 C4 途 径 和 CAM（景天酸代谢）途径。
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C3途径
• 1946年，美国加州大学放射化学实验室的卡尔文(M.Calvin)和 本森(A.Benson)等人采用了两项新技术：(1)14C同位素标记与 测定技术(可排除原先存在于细胞里的物质干扰，凡被14C标记 的物质都是处理后产生的)；(2)双向纸层析技术(能把光合产物 分开)。选用小球藻等单细胞的藻类作材料，藻类不仅在生化 性质上与高等植物类似，且易于在均一条件下培养，还可在试 验所要求的时间内快速地杀死 。
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第一节 光的性质和变化
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一、光的性质
太阳辐射光谱—— 指太阳辐射按波长不同顺序排列，
太阳辐射波长范围很广，但占太阳辐射总 能量的99%集中在150—4000nm范围内，将 太阳辐射光谱分为:紫外光、可见光和红 外光三部分。
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1“A”=0.1nm==1*10^-10m
白
光
紫外光谱：波长小于380nm
可见光谱：波长380~760nm
红外光谱：大于760nm
红 760-620nm; 橙 626-595nm; 黄 595-575nm; 绿 575-490nm; 蓝 490435nm;紫435-380nm
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全部太阳辐射中紫外线占1%
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三、光谱成分的变化
太阳辐射光谱受大气层吸收、散 射等影响，光谱成分会发生变化。
原因：大气层对不同波长的光谱 的吸收和散射不同，具有选择性。
大气对波长较短的辐射光
谱的散射作用较强，随高度角的增 加，紫外线和可见光的比例增加， 红外线比例减小。为什么？
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四、日照长度及其变化
• 日照长度—— 指每天太阳的可照时数，即昼长。
落 和厚度。红外光和绿光的透过较强。 中
的 光 照 情
2、辐射在树冠中的分布——在树冠剖面上分 为三层：光线充足外层、关照强度逐渐减弱的 中层、光照不足的内层。
况
3、辐射在植物群落中的分布——照射在群
落上的太阳光，可分为三部分：一部分被吸
收，一部分被反射，另一部分穿过间隙射入
群落内部。
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• 植物种类、群落结构、季节不同，则这三部分 光的比例不同。
• 特点： 1、光照强度明显比群落外部弱。 2、随季节不同，群落内部光照变化大。 3、光质改变。
群落中的植物具有分层的现象。
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第二节 光与药用植物生态
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主要内容
一、光强对药用植物的生态作用 二、光质对药用植物的生态作用 三、光能的信息作用
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生理辐射或光合有效辐射——
指在太阳辐射光谱中，能直接 参与植物光合作用，被植物吸收固定 的太阳辐射。
波长范围400-700nm
➢ 橙 红 光 600-700nm 对 植 物 的 光合作用具有最大活性，其次 是400-470nm蓝紫光，而对绿光 的吸收较少。
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二、光照强度及其变化
光照强度——用光产生的热效应来测量。 太阳辐射强度——指垂直于太阳光的单位面积
（1m2）、单位时间(1min)的黑体上所获得的
太阳总热量。单位(卡/cm2.min)
太阳常数——指在地球大气上界垂直于太阳光的
平面上所接受的太阳辐射强度为1.94卡/cm2.min
1.94卡/cm2.min
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一、光强对药用植物的生态作用
1、植物对光能的利用
太阳能 植物光合作用 化学能
光反应
吸收能量的光化学过程
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暗反应
与光照无关的光能转移过程
CO2/O2扩散交换 21
二氧化碳同化（CO2 assimilation） ——简称碳同化，是指植物利用光
反应中形成的同化力(ATP和NADPH)， 将CO2转化为碳水化合物的过程。二氧 化碳同化是在叶绿体的基质中进行的，
第二章 药用植物与光的关系
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主要内容
•第一节 光的性质和变化
一、光的性质 二、光照强度及其变化 三、光谱成分的变化 四、日照长度及其变化 五、水体和植物群落中的光照情况
•第二节 光与药用植物生态
一、光强对药用植物的生态作用 二、光质对药用植物的生态作用
三、光能的信息作用
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• 经过10多年周密的研究，卡尔文等人终于探明了光合作用中从 CO2到蔗糖的一系列反应步骤，推导出一个光合碳同化的循环 途径，这条途径被称为卡尔文循环或卡尔文/本森循环。由于 这条途径中CO2固定后形成的最初产物PGA为三碳化合物，所 以也叫做C3途径或C3光合碳还原循环(C3 photosynthetic carbon reduction cycle, C3PCR循环)，并把只具有C3途径的 植物称为C3植物(C3 plant)。
日照长度随不同纬度和季节有规律
地变化着，重复作用于植物，形成了与长 短日照相适应的植物类型。
长日照植物——每天日照时间在12 h以上(黑夜短于12 h) 才能开花的植物。
短日照植物——需要一定的短日照(通常每天12 h以上黑 夜)才能开花的植物。
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五、水体和植物群落中的光照情况