环境生态学第六章太阳辐射与植物ppt课件.ppt

F1 太阳辐射与植物 要 点辐射能和光协作用绿色植物可以利用的独一能源是色植物可以利用的独一能源是辐射能当叶子截射能当叶子截获辐射能射能时，它能被吸收、反射或者透射吸收的部分，它能被吸收、反射或者透射吸收的部分能量到达叶能量到达叶绿体，引体，引发了光了光协作用，在作用，在这个个过程中，程中，辐射能被用于射能被用于转化水和二氧化碳成化水和二氧化碳成为糖太阳辐射包射包含了不同波含了不同波长的光的光谱然而，仅有一个有限的光有一个有限的光谱带对光光协作用是有效的作用是有效的这就是光合活性就是光合活性辐射〔射〔PAR〕〕带，，对绿化植物是位于化植物是位于380nm到到700nm之之间光的性光的性质光光质对植物光植物光协作用的影响作用的影响光光协作用的光作用的光谱范范围只是可只是可见光区，其中光区，其中红橙光主要被叶橙光主要被叶绿素吸收，素吸收，蓝紫光也能被叶紫光也能被叶绿素和素和类胡胡罗卜素所吸收，卜素所吸收，这部分部分辐射称射称为生理有效生理有效辐射光光质对植物光植物光协作用作用产物的影响物的影响长波光有利于糖的合成，短波光有利于蛋白波光有利于糖的合成，短波光有利于蛋白质的合成光光质对植物形状的影响植物形状的影响长波光抑制植物的加粗生波光抑制植物的加粗生长，促，促进高生高生长。

短波光相反短波光相反请尝试分析以下景象：为什么高山上的植物常呈莲座状？为什么高山上的花朵比较艳丽？为什么农业上所用大棚薄膜颜色开场多样化？为什么如今果品的上市时间即可提早又可延后？光质对动物的影响可见光对动物生殖、体色变化、迁徙、羽毛改换、生长和发育都有影响 不可见光：大多数脊椎动物的可见光波范围与人接近，但昆虫那么偏于短波光，大致在250-700nm之间，它们看不见红外光，却看得见紫外光而且许多昆虫对紫外光有趋光性，这种趋光景象已被用来诱杀农业害虫It is possible to calculate the efficiency of photosynthesis. As a biochemical process photosynthesis is efficient; 35% of usable4 radiant energy entering a reaction site is converted to potential energy. The actual efficiency at the plant level varies between 0.5% and 3.0%, depending on the plant and the environment.Efficiency of radiant energy conversion辐射能射能转换效率效率计算光算光协作用效率是有能作用效率是有能够的。

作的作为生物化学生物化学过程，光程，光协作用是高效率的；作用是高效率的；进入反响部位的可用入反响部位的可用辐射能的射能的35%转化化为潜在能量在植物程度上的潜在能量在植物程度上的真真实效率在效率在0.5%和和3%之之间变化，取决于植物和化，取决于植物和环境C3C3和和C4C4植物植物植物光合才干中的主要差植物光合才干中的主要差别是在是在C3和和C4植物之植物之间C4植物能捕植物能捕获CO2 ，伴随着水的利用效率比，伴随着水的利用效率比C3植物更大，而植物更大，而这优点需求耗点需求耗费能量在C4植物中，植物中，光光协作用率随光作用率随光强度而添加，而度而添加，而C3植物随光植物随光强度度添加光添加光协作用作用渐渐减小A major difference in the photosynthetic capacity of plants is that between C3and C4 plants. C4 plants are able to capture CO2 with greater water use efficiency than C3 plants, but this advantage comes at an energy cost. In C4 plants the rate of photosynthesis increases with light intensity, whilst photosynthesis tails off with increasing light intensity in C3 plants. C3 and C4 plantsc4植物的叶片构造 Plants rarely achieve their full photosynthetic potential, due to water shortage and to variation in the intensity of radiation. The systematic variations in light intensity are the diurnal and annual rhythms of solar radiation. Less systematic variations in light intensity are caused by the positioning of leaves in relation to each other.Changes in the intensity of radiation辐射射强度的度的变化化植物很植物很难获得它得它们完全的光完全的光协作用潜能，是由于作用潜能，是由于水短缺和水短缺和辐射射强度的改度的改动。

光光强度的系度的系统变化是化是太阳太阳辐射的日射的日节律和年律和年节律光强度中极少部分度中极少部分的系的系统变化是因叶子彼此的相化是因叶子彼此的相对位置引起位置引起黄化景象黄化景象能否能否举一例？一例？光照辐射强度对生物的生长发育光照辐射强度对生物的生长发育和形状建成的作用和形状建成的作用光周期景象光周期景象植物和植物和动物物对昼夜昼夜长短日短日变化和年化和年变化的反响化的反响植物光周期的反响主要是植物光周期的反响主要是诱导花芽的花芽的构成和开构成和开场休眠；休眠；动物光周期的反响主要是物光周期的反响主要是调整代整代谢活活动和和进入繁衍期入繁衍期植物的光周期植物的光周期根据植物开花所需求的日照根据植物开花所需求的日照长度，可区分度，可区分为长日照植物、日照植物、短日照植物和中日照植物短日照植物和中日照植物长日照植物：日照植物：较长日照条件下促日照条件下促进开花的植物，日照短于一定开花的植物，日照短于一定长度那么不能开花或推度那么不能开花或推迟开花通常需求开花通常需求1414小小时以上的光以上的光照才干开花例如：菠菜、紫菀照才干开花例如：菠菜、紫菀短日照植物：短日照植物：较短日照条件下促短日照条件下促进开花的植物，日照超越一定开花的植物，日照超越一定长度便不开花或明度便不开花或明显推推迟开花。

普通需求开花普通需求1414小小时以上的黑以上的黑暗才干开花深秋或早春开花的植物多属此暗才干开花深秋或早春开花的植物多属此类如牵牛、牛、菊菊类中日照植物：花芽构成需求中等日照中日照植物：花芽构成需求中等日照时间的植物例如甘蔗例如甘蔗还有一有一类植物，在什么日照条件下都能开花，称植物，在什么日照条件下都能开花，称为日中性植物，日中性植物，如黄瓜等如黄瓜等动物的光周期物的光周期许多多动物的行物的行为对日照日照长短也表短也表现出周期性出周期性鸟、、兽、、鱼、昆虫等的繁衍，以及、昆虫等的繁衍，以及鸟、、鱼的迁移活的迁移活动，，都受日照都受日照长短的影响〔如延伸光照短的影响〔如延伸光照时间，可提高，可提高母母鸡产蛋量〕日照日照长度度对哺乳哺乳动物生殖：物生殖：长日照日照兽类：某些野生哺乳：某些野生哺乳动物〔特物〔特别是高是高纬度地域度地域的种的种类〕都是随着春天日照〕都是随着春天日照长度的逐度的逐渐添加而开添加而开场生殖，如雪貂、野兔等生殖，如雪貂、野兔等短日照短日照兽类：有些哺乳：有些哺乳动物物总是随着秋天短日照的来是随着秋天短日照的来到而到而进入生殖期，如入生殖期，如绵羊、鹿等羊、鹿等A major strategic difference between plant species in their response to the intensity of radiation is exhibited by ‘sun species’ and ‘shade species’, which possess a range of adaptations to high and low light levels, respectively, Also, plants may grow leaves which develop differently under different light conditions as part of a tactical response to the light environment. This is most clearly seen in the formation of sun leaves and shade leaves within a leaf canopy of single plant.Strategic and tactical response of plants to radiation植物植物对辐射的射的战略和略和战术呼呼应植物种植物种间对辐射射强度反响的主要度反响的主要战略差略差别显示示为“阳性种〞和阳性种〞和“阴性种〞，它阴性种〞，它们分分别具有具有顺应于高于高的和低的光的和低的光辐射范射范围。

同同样，植物可以在不同光，植物可以在不同光条件下生条件下生长不同的叶子，作不同的叶子，作为对光光环境的部分境的部分战术反响这一点最清楚地在一点最清楚地在单株植物叶冠内的阳株植物叶冠内的阳叶和阴叶的构造上看到叶和阴叶的构造上看到植物植物对光照光照强度的度的顺应类型型阳性植物，阴性植物，中性植物阳性植物，阴性植物，中性植物 喜阳植物〔向日葵〕喜阴植物〔三七〕动物对光强的顺应：昼出性和夜出性动物及全昼夜动物动物对光强的顺应：昼出性和夜出性动物及全昼夜动物夜行性动物The leaf stomata are the route for the uptake of CO2 for photosynthesis. However, if stomata are left open to allow CO2 to enter the leaf, water will leave the leaf via transpiration. As water is in short supply in most terrestrial ecosystems for at least some of the time, some form of photosynthetic control must be operated. Plants have a number of strategic responses to this dilemma.Control of photosynthesis光光协作用的作用的控制控制气孔是气孔是为光光协作用而吸收作用而吸收CQ2的通路。

的通路然而，假然而，假设气孔气孔张开，允开，允许CQ2进入叶入叶内，水内，水经过蒸蒸发将分开叶子在大多数将分开叶子在大多数陆地生地生态系系统中，至少在一段中，至少在一段时间内，内，当水的供当水的供应短缺短缺时，光，光协作用控制的某作用控制的某些方式必定启用植物些方式必定启用植物对这种姿种姿态具有具有大量的大量的对策回策回应Related topicsTemperature and metabolism (E1) The nature of competition (I1)Responses to temperature (E2) Ecosystem patterns (S1)The rate of photosynthesis is a gross measurement of the rate at which a plant captures radiant energy and fixes it into carbon compounds. Net assimilation is the difference between photosynthetic assimilation and losses due to respiration. Therefore, not assimilation will be negative in the dark and will increase with increasing PAR. The intensity of PAR at which the gain in photosynthesis equals the losses is known as the compensation point.Measurement of photosynthesis光协作用的丈量光光协作用速率是作用速率是总速率的丈量，即植物捕速率的丈量，即植物捕获的的辐射能，并把它固定到碳的化合物中。

光射能，并把它固定到碳的化合物中光协作用作用净同化是同化量的呼吸的同化是同化量的呼吸的丧失量之差因此，失量之差因此，净同同化在黑暗中是化在黑暗中是负值，并随，并随PAR添加而增添加而增长在光协作用的同化量等于呼吸耗作用的同化量等于呼吸耗费量量时的的PRA强度，度，称称为补偿点〔点〔compensation point〕〕相关主题太阳辐射与气候〔C1〕 对温度的呼应〔E2〕植物与水〔D2〕 温度与物种分布〔E3〕温度与代谢〔E1〕 生态系统格局〔S1〕光光协作用的作用的丈量丈量光照光照强度与植物的光度与植物的光协作用作用光光补偿点：当光点：当光协作用固定的作用固定的CO2CO2恰与恰与呼吸作用呼吸作用释放的放的CO2CO2相等相等时的光的光强光光饱和点：光和点：光协作用中，随着光照作用中，随着光照强度的加大，度的加大，净光合速率逐光合速率逐渐减慢，直减慢，直到光合到光合产物不再添加物不再添加时的光的光强光光合合作作用用率率光光合合作作用用率率光强度光强度光强度光强度净消费力净消费力光协作用光协作用呼吸作用呼吸作用ABABACP光补偿点光补偿点CPCP阳性植物阳性植物阴性植物阴性植物spsp光饱和点光饱和点B光光补偿点点 (compensation point) (compensation point)光光饱和点和点(saturate (saturate point)point)：光：光协作用作用强度和呼吸作用度和呼吸作用强度相当度相当处的光的光强度度为光光补偿点；当光照点；当光照强度到达一定程度后，光合度到达一定程度后，光合产物不再添物不再添加或添加得很少，加或添加得很少，该处的光的光强度即度即为光光饱和点。

和点植物的光植物的光补偿点表示点表示图(Emberlin,1983)(Emberlin,1983)。