生态学能量环境提纲.docVIP

第二章 能量环境 （内容提要） 学习目标： 1、掌握光照和温度的时空变化规律；▲▲ 2、光质、光强、光周期对生物的影响，以及生物对光质、光强、光周期影响的适应。 ▲▲ 3、温度的生态作用，极端温度对生物的影响，以及生物对极端低温、极端高温的适应。▲▲ 4、根据生物对光、温的反应规律进行引种驯化的特点。 5、风对生物的生态作用。△ 6、火对生物的生态作用及管理。△ 地球上的能量类型 太阳能（光能）: 植物可利用的能量；▲▲ 地热能 化学能：物体发生化学反应时所释放的能量少。是少数低等生物可利用的能量。 生物能：是太阳能以化学能形式贮存在生物中的能量形式。是高等生物可利用的能量。 风 ▲ 火 ▲ 其他能量：电能、磁能、声能、机械能、潮汐能、核能…… 2.1 光的生态作用及生物对光的适应 环境光主要来源于太阳辐射。光为植物提供光合作用所需的能量，控制其生长、发育和分布，决定植物群落的构成，并影响动物的生存、活动与分布2.1.1 地球上光的分布 1、太阳辐射及其光谱组成 太阳辐射中只有一部分是人肉眼能感知的可见光（390～760）。太阳辐射达到地球后穿过厚厚的大气层，其中一部分能量被反射，一部分被吸收波长较短的紫外线(＜300）大部分被大气的臭氧层吸收，一部分被散射，剩下的部分来到地面。地面接受到能量之后也会向外界辐射能量（称为地面辐射），这部分能量达到大气层后也会一部分能量被反射，一部分被吸收，一部分被散射，剩下的部分回到宇宙空间。380nm， 9% ；可见光：波长380～760nm，45%；红外光：波长760nm， 46%。 2、影响太阳辐射的因素和光的分布规律 太阳辐射能总量随纬度增高而减少，形成不同的太阳辐射带；由于地球的倾斜，同一纬度上的太阳辐射量一年四季有变动；在热带地区，总能量较高、较稳定、季节变化小。地形、云雾和植被类型都影响到达地面上的太阳辐射。? 影响地表太阳辐射的因素： ? 大气圈（臭氧、氧气、水汽、雨滴、二氧化碳、尘埃等的吸收、反射、散射），太阳高度角，纬度和季节，海拔、坡度和坡向。 地球上光的分布规律： ?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。 ?日照时间： ?夏季昼长夜短、冬季昼短夜长；春分与秋分昼夜等长；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。 在海洋和湖泊，由于水的吸收与散射作用，光的强度随水的深度而减弱。在纯海水中，光的吸收以红光为最大，蓝光最小。当阳光射入较深的水体时，三原色中的红色光比首先被全部吸收。当时水色表现的是对剩余的两原色黄、蓝光波所构成的绿色系光波散射的结果，绿色的深浅度视水深由浅向深变化。这个变化的过程就是黄色的光波被逐渐吸收、削弱的过程。当黄色的光波也被全部吸收后，水体散射的就只有蓝色的光波了。2.1.2 光质的生态作用及生物的适应 1、光质的作用：光合作用影响430～450nm 红光：640～660nm 光为植物的光合作用提供能量，对光合作用有效的光谱约为400～700，即在可见光部分。太阳辐射光谱中可被绿色植物的质体色素吸收、转化并用于合成有机物质的400～700 nm波段的辐射能。 红光有利于糖的合成，蓝光有利于蛋白质的合成。紫外光紫外光与动物维生素D产生关系密切，过强有致死作用，波长360nm即开始有杀菌作用，在340nm~240nm的辐射条件下，可使细菌、真菌、线虫的卵和病毒等停止活动。200~300nm的辐射下，杀菌力强，能杀灭空气中、水面和各种物体边面的微生物，这对于抑制自然界的传染病病原体是极为重要的。绿光不被植物吸收称“生理无效辐射”。nm的红外光。 光质也影响光合强度：菜豆在橙红光下，光合速率最快。 3、生物对光质的适应 不同动物发展了不同的色觉：如太阳鱼视力的灵敏峰值为500～530nm。 绿色植物和绿藻、红藻、褐藻、硅藻等的光合色素有差异。 高山植物含花青素、页面缩小、毛绒发达、茎干粗短、植株矮小，发展了莲座状叶丛。 海洋植物的光合作用色素对光谱变化具有明显的适应性；海水表层植物色素吸收蓝、红光；?深水植物光合色素有效地利用绿光。( 2.1.3 光强的 光照强度对植物生长发育和形态结构的建成有重要作用。光是绿色植物进行有机物合成的能量来源，而有机物积累的多少必然对植物生长产生影响；植物许多器官的形成以及各器官和组织的比例都与光照强度有直接关系。生长发育、形态建构作用。光对动物生殖、体色变化、迁徙、毛羽更换、生长发育有影响。 如：夜间活