生態(tài)學(xué)3能量與環(huán)境(5).

1、1234500 1000 2000 3000 4000500 1000 2000 3000 4000可可見見光光紅紅外外線線紫紫外外線線波長波長nmnm能能流流強強度度56NSWENWES2327 冬至冬至2327 夏至夏至 地球自轉(zhuǎn)時，赤道附近照射的時間長（日周期）地球自轉(zhuǎn)時，赤道附近照射的時間長（日周期） 地球公轉(zhuǎn)時，夏天北半球照射的時間長；冬天南半球照射的地球公轉(zhuǎn)時，夏天北半球照射的時間長；冬天南半球照射的時間長（季節(jié)周期）時間長（季節(jié)周期） 低緯度地區(qū)有較為恒定的熱量，高緯度比低緯度地區(qū)接受的低緯度地區(qū)有較為恒定的熱量，高緯度比低緯度地區(qū)接受的能量更少能量更少789101112春春秋秋

2、夏夏冬冬秋秋春春冬冬夏夏131415藍(lán)藍(lán)紫紫綠綠橙橙紅紅紅外線紅外線400 500 600 700波長波長nm相相對對吸吸收收16171819 綠色植物和綠藻、紅藻綠色植物和綠藻、紅藻(藻紅蛋白、藻藍(lán)蛋白藻紅蛋白、藻藍(lán)蛋白)、褐藻和硅藻（葉黃素）光合色素的差異褐藻和硅藻（葉黃素）光合色素的差異 海洋植物海洋植物 光合作用色素對光譜變化具有明光合作用色素對光譜變化具有明顯的適應(yīng)性顯的適應(yīng)性: 海水表層植物色素吸收藍(lán)、紅光；海水表層植物色素吸收藍(lán)、紅光； 深水植物光合色素有效地利用綠光。深水植物光合色素有效地利用綠光。20212223黃化現(xiàn)象黃化現(xiàn)象24葉綠素空葉綠素空間結(jié)構(gòu)示間結(jié)構(gòu)示意圖意圖25

3、26Phototropism 向光性向光性27A：生長素分布不均導(dǎo)致向光性彎曲：生長素分布不均導(dǎo)致向光性彎曲(20 世紀(jì)世紀(jì)20年代提出年代提出) 光受體：向光素光受體：向光素(含黃素蛋白含黃素蛋白B：向光側(cè)生長抑制物質(zhì)多于背光一側(cè)向光側(cè)生長抑制物質(zhì)多于背光一側(cè)抑制劑：蘿卜下胚軸：蘿卜寧、蘿卜酰胺；抑制劑：蘿卜下胚軸：蘿卜寧、蘿卜酰胺；向日向日葵：黃質(zhì)醛?？狐S質(zhì)醛。 但不是但不是ABA282930313233 玉米34甘蔗35高梁36莧菜粟-谷子-小米37PEPCO2HCO3-OAAOAAMalNADPH NADPPyrPyrPPDKMalNADPNADPHCO2RuBP3PGAC3途徑途徑

4、AMP ATPATP 2ADP葉肉細(xì)胞葉肉細(xì)胞維管束鞘細(xì)胞維管束鞘細(xì)胞PiPEPC383940C3 - Wheat has no chloroplasts in bundle sheath cellsC4 - Maize has chloroplasts in bundle sheath cells維管束鞘細(xì)胞4142陽性植物陽性植物(sun plant) 適應(yīng)于強光照地區(qū)生適應(yīng)于強光照地區(qū)生活的植物稱陽性植物，這活的植物稱陽性植物，這類植物補償點的位置較高，類植物補償點的位置較高，光合速率和呼吸速率都比光合速率和呼吸速率都比較高，常見種類有蒲公英、較高，常見種類有蒲公英、楊樹、柳樹、白樺、槐

5、樹、楊樹、柳樹、白樺、槐樹、馬尾松和櫟樹等，草原、馬尾松和櫟樹等，草原、荒漠、陽坡上的森林植物荒漠、陽坡上的森林植物以及一般的農(nóng)作物都是喜以及一般的農(nóng)作物都是喜陽的植物。它們多生長在陽的植物。它們多生長在曠野、路邊和陽坡，其生曠野、路邊和陽坡，其生境沒有任何遮陰。在水分、境沒有任何遮陰。在水分、溫度適合的情況下，喜光溫度適合的情況下，喜光照。照。43陽性植物蒲公英陽性植物蒲公英44陽性植物馬尾松陽性植物馬尾松45陽性植物柳樹陽性植物柳樹46陰性植物陰性植物(shade plant) 適應(yīng)于弱光照地區(qū)生活適應(yīng)于弱光照地區(qū)生活的植物。這類植物的光補償?shù)闹参铩＿@類植物的光補償點位置較低，其光合速率和

6、點位置較低，其光合速率和呼吸速率都比較低與陽性植呼吸速率都比較低與陽性植物相反，它們在弱光下才能物相反，它們在弱光下才能正常生長發(fā)育。如鐵杉、紅正常生長發(fā)育。如鐵杉、紅豆杉、云杉、冷杉和人參、豆杉、云杉、冷杉和人參、三七、黃連、半夏、貝母以三七、黃連、半夏、貝母以及某些蕨類、苔蘚和地衣等。及某些蕨類、苔蘚和地衣等。某些石隙植物、水生植物都某些石隙植物、水生植物都屬于陰性植物。屬于陰性植物。47陰陰性性植植物物黃黃連連4849陰陰性性植植物物人人參參50 耐陰植物：耐陰植物：介介于陽生和陰生植物之于陽生和陰生植物之間間.在全光照下生長最在全光照下生長最好好,但是也能忍耐適度但是也能忍耐適度的蔭蔽

7、，或是在生育的蔭蔽，或是在生育期間需要較為輕度的期間需要較為輕度的遮蔭。遮蔭。 如青岡屬、山毛如青岡屬、山毛櫸、紅松、云杉、側(cè)櫸、紅松、云杉、側(cè)柏、胡桃等，藥用植柏、胡桃等，藥用植物如桔梗、黨參、沙物如桔梗、黨參、沙參、黃精、肉桂、金參、黃精、肉桂、金雞納等。雞納等。51耐陰植物肉桂耐陰植物肉桂52耐耐陰陰植植物物側(cè)側(cè)柏柏53耐陰植物桔梗耐陰植物桔梗545556575859-10-5051015202530354005001000150020002500C4C3Shade plant(C3)Pn ( molm-2s-1) PPF(molm-2s-1)Photoinhibition光抑制光抑制6

8、06162低光下葉綠體平面作垂低光下葉綠體平面作垂直于光方向排列直于光方向排列高光下葉綠體平面作平行高光下葉綠體平面作平行于光方向排列于光方向排列弱弱光光強強光光c） Changes in transmittanceMovement of Chloroplast and decrease in chlorophyll contents630510152025303540510152025C4C3PPF 1000, Pn ( molm-2s-1)Time of day (h)6466676869707172737475LDPSDP不開花不開花開花開花開花開花不開花不開花開花開花不開花不開花開花開

9、花不開花不開花開花開花不開花不開花不開花不開花開花開花76暗期的光中斷試驗證明暗期對開花比光期更重要。暗期的光中斷試驗證明暗期對開花比光期更重要。暗期長度對于開花起決定作用。暗期長度對于開花起決定作用?？茖W(xué)的定義：科學(xué)的定義：長日植物應(yīng)稱長日植物應(yīng)稱短夜植物短夜植物(Short night plants)：是指夜長短于臨界夜長才能開花的植物。是指夜長短于臨界夜長才能開花的植物。短日植物應(yīng)稱短日植物應(yīng)稱長夜植物長夜植物(Long night plants)：是指夜長長于臨界夜長才能開花的植物。是指夜長長于臨界夜長才能開花的植物。臨界夜長臨界夜長是指光暗交替中是指光暗交替中,長日植物開花的最長夜長

10、日植物開花的最長夜長長,短日植物開花的最短夜長。短日植物開花的最短夜長。77R 不開花不開花 開花開花SDP LDPR+FR+R 不開花不開花 開花開花R+FR 開花開花 不開花不開花R+FR+R+FR 開花開花 不開花不開花暗期中斷中紅光（暗期中斷中紅光（R）和遠(yuǎn)紅光（）和遠(yuǎn)紅光（FR）的可逆效應(yīng)）的可逆效應(yīng)78Flowering response can be manipulated by short periods of red or far-red radiation applied during the dark period of a long night regime7980改變

11、暗期對大豆開花的影響改變暗期對大豆開花的影響暗期暗期16h，光期長度與，光期長度與大豆花原基節(jié)數(shù)的關(guān)系大豆花原基節(jié)數(shù)的關(guān)系花花原原基基節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)/ 10株株花花原原基基節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)/ 10株株暗期長度暗期長度光期長度光期長度818283不不8485短日長日長日菊花菊花1個枝條短日處理引個枝條短日處理引起長日下枝條開花。起長日下枝條開花。一葉合適光周期引起嫁一葉合適光周期引起嫁接蒼耳全體開花接蒼耳全體開花86長日植物長日植物蝎蝎子掌嫁接到子掌嫁接到短日植物短日植物長長壽花，壽花，在短在短日下開花日下開花8788長日照植物長日照植物89短短日日照照植植物物90日中性植物日中性植物91動物的光周期現(xiàn)象動物

12、的光周期現(xiàn)象晝行性動物晝行性動物：有些動物適應(yīng)于在白天的強光下活動，如：有些動物適應(yīng)于在白天的強光下活動，如大多數(shù)鳥類，哺乳動物中的靈長類、有蹄類、大多數(shù)鳥類，哺乳動物中的靈長類、有蹄類、松鼠松鼠、旱、旱獺和黃鼠，爬行動物中的蜥蜴和昆蟲中的蝶類、蠅類和獺和黃鼠，爬行動物中的蜥蜴和昆蟲中的蝶類、蠅類和虻類等。虻類等。夜行性動物夜行性動物或晨昏性動物：另一些動物則適應(yīng)于在夜晚或晨昏性動物：另一些動物則適應(yīng)于在夜晚或晨昏的弱光下活動，如夜猴、或晨昏的弱光下活動，如夜猴、蝙蝠蝙蝠、家鼠、夜鷹、壁、家鼠、夜鷹、壁虎和蛾類等虎和蛾類等長日照動物長日照動物:在溫帶和高緯度地區(qū)許多鳥獸在春夏之際在溫帶和高緯度

13、地區(qū)許多鳥獸在春夏之際白晝逐漸延長的季節(jié)繁殖后代，如白晝逐漸延長的季節(jié)繁殖后代，如雪貂雪貂、野兔、刺猬、野兔、刺猬。短日照動物短日照動物：一些動物只有在白晝逐步縮短的秋冬之際：一些動物只有在白晝逐步縮短的秋冬之際才開始性腺發(fā)育和進行繁殖，如才開始性腺發(fā)育和進行繁殖，如綿羊、山羊和鹿綿羊、山羊和鹿等。等。92小松鼠小松鼠93蜥蜴蜥蜴94山羊山羊95雪雪貂貂96979899100101102103104105106107108109Organisms and temperature恒溫動物110Organisms and temperature變溫動物11111211311411511611711

14、8119120121122123概念：植物和某些變溫動物完成某一發(fā)育階段概念：植物和某些變溫動物完成某一發(fā)育階段所需總熱量（有效積溫）是一個常數(shù)。所需總熱量（有效積溫）是一個常數(shù)。 K=NK=N* *T T ( (式中式中K K為有效積溫，為有效積溫，N N為發(fā)育時間，為發(fā)育時間，T T為平為平均溫度均溫度) ) 生物都有一個發(fā)育的起點溫度（生物都有一個發(fā)育的起點溫度（發(fā)育閾溫度發(fā)育閾溫度），），所以，應(yīng)對平均溫度進行修飾。上式變?yōu)椋核裕瑧?yīng)對平均溫度進行修飾。上式變?yōu)椋?K=NK=N* *(T-C) (T-C) 或或 T=C+K/N, T=C+K/N, 溫度溫度T T與發(fā)育時間與發(fā)育時間N

15、N呈雙曲線關(guān)系，由于發(fā)育速度呈雙曲線關(guān)系，由于發(fā)育速度V=1/N, V=1/N, 所以，所以， T=C+KVT=C+KV，溫度與發(fā)育速度呈線性溫度與發(fā)育速度呈線性關(guān)系。關(guān)系。124125 有效積溫法則的應(yīng)用：有效積溫法則的應(yīng)用： 預(yù)測生物發(fā)生的時代數(shù)；預(yù)測生物發(fā)生的時代數(shù)； 預(yù)測生物地理分布的北界，全年有預(yù)測生物地理分布的北界，全年有效積溫大于效積溫大于K K； 預(yù)測害蟲來年發(fā)生程度預(yù)測害蟲來年發(fā)生程度 推算生物的年發(fā)生歷程；推算生物的年發(fā)生歷程； 據(jù)此制定農(nóng)業(yè)氣候規(guī)劃，合理安排據(jù)此制定農(nóng)業(yè)氣候規(guī)劃，合理安排作物，預(yù)報農(nóng)時。作物，預(yù)報農(nóng)時。126 局限性：局限性： 有效積溫和發(fā)育起點溫度是在恒

16、有效積溫和發(fā)育起點溫度是在恒溫下測得的，變溫下昆蟲發(fā)育較快。溫下測得的，變溫下昆蟲發(fā)育較快。 溫度和發(fā)育速度的關(guān)系為溫度和發(fā)育速度的關(guān)系為S S型，而型，而非直線型。非直線型。 生物的生長還受溫度外其他因素生物的生長還受溫度外其他因素的影響，如長日照促進小麥發(fā)育。的影響，如長日照促進小麥發(fā)育。 不能用于休眠、滯育生物的時代不能用于休眠、滯育生物的時代數(shù)計算。數(shù)計算。 127128129低溫長日照低溫長日照對天仙子開對天仙子開花的影響花的影響130 表表8-3 冬小麥通過春化需要的溫度和天數(shù)冬小麥通過春化需要的溫度和天數(shù)類型春化溫度范圍()春化天數(shù)春性半冬性冬性51536035810154045131132133134135136137138形態(tài)：形態(tài)：皮下脂肪加厚；貝格曼規(guī)律；阿皮下脂肪加厚；貝格曼規(guī)律；阿倫規(guī)律。倫規(guī)律。生理：基礎(chǔ)代謝和非顫抖性產(chǎn)熱生理：基礎(chǔ)代謝和非顫抖性產(chǎn)熱(褐色脂褐色脂肪肪)，身體異溫等，身體異溫等行為：遷徙、冬眠、冬睡、滯育、集行為：遷徙、冬眠、冬睡、滯育