藥用植物與光(1)說(shuō)課講解

1、藥用植物與光藥用植物與光(1)一、光的性質(zhì)一、光的性質(zhì) 太陽(yáng)輻射是一種電磁波，占太陽(yáng)輻射總太陽(yáng)輻射是一種電磁波，占太陽(yáng)輻射總能量能量99%99%集中在波長(zhǎng)集中在波長(zhǎng)150-4000nm150-4000nm的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。 按波長(zhǎng)的不同分為：按波長(zhǎng)的不同分為： 紫外線紫外線 380nm380nm，約占，約占1%1% 可見(jiàn)光可見(jiàn)光 380760nm380760nm，約占，約占40%50%40%50% 紅外線紅外線 760nm760nm，約占，約占50%60%50%60%500 1000 2000 3000 4000500 1000 2000 3000 4000可可見(jiàn)見(jiàn)光光紅紅外外線線紫紫外外線

2、線波長(zhǎng)波長(zhǎng)nmnm能能流流強(qiáng)強(qiáng)度度紫外線：小于紫外線：小于290nm290nm的被臭氧吸收的被臭氧吸收可見(jiàn)光：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫可見(jiàn)光：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫紅外線：地球熱量的主要來(lái)源紅外線：地球熱量的主要來(lái)源紅光：紅光：760626nm760626nm橙光：橙光：626595nm626595nm黃光：黃光：595-575nm595-575nm絿絿光：光：575490nm575490nm藍(lán)光：藍(lán)光：490435nm490435nm紫光：紫光：435380nm435380nm葉綠素葉綠素b波長(zhǎng)波長(zhǎng)(nm)400500600700葉綠素葉綠素a和和b在乙醚中的吸收光譜在乙醚中的吸收光譜

3、胡蘿卜素和葉黃素在乙烷中的吸收光譜胡蘿卜素和葉黃素在乙烷中的吸收光譜400420440460 480500520波長(zhǎng)波長(zhǎng)(nm)葉綠素葉綠素a胡蘿卜素胡蘿卜素葉黃葉黃素素葉綠體色素的吸收光譜葉綠體色素的吸收光譜 光合有效輻射：光合有效輻射：太陽(yáng)輻射中，能直接太陽(yáng)輻射中，能直接參與植物光合作用，被植物吸收的太陽(yáng)輻參與植物光合作用，被植物吸收的太陽(yáng)輻射，波長(zhǎng)為射，波長(zhǎng)為400400700nm.700nm.最大活性：最大活性：600-700nm600-700nm的橙紅光的橙紅光其次：其次：400-470nm400-470nm的藍(lán)紫光的藍(lán)紫光最差：對(duì)綠光吸收最少最差：對(duì)綠光吸收最少 二、光照強(qiáng)度及其變

4、化二、光照強(qiáng)度及其變化(一一)光照強(qiáng)度的表示單位和太陽(yáng)常數(shù)光照強(qiáng)度的表示單位和太陽(yáng)常數(shù) 太陽(yáng)輻射強(qiáng)度：太陽(yáng)輻射強(qiáng)度：垂直于太陽(yáng)光的單位垂直于太陽(yáng)光的單位面積、單位時(shí)間的黑體上所獲得的太陽(yáng)總面積、單位時(shí)間的黑體上所獲得的太陽(yáng)總熱量。最常用表示：卡熱量。最常用表示：卡/ /厘米厘米2 2分分 太陽(yáng)常數(shù)：太陽(yáng)常數(shù)：在地球大氣上界垂直于太在地球大氣上界垂直于太陽(yáng)光的平面上所接受的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度為陽(yáng)光的平面上所接受的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度為1.941.94卡卡/ /厘米厘米2 2分。分。影響地表太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的因素影響地表太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的因素大氣圈太陽(yáng)高度角緯度和季節(jié)海拔地形因素 （二）大氣層對(duì)太陽(yáng)輻射的作用（二）大氣

5、層對(duì)太陽(yáng)輻射的作用 把到達(dá)地球大氣上界的太陽(yáng)輻射作為把到達(dá)地球大氣上界的太陽(yáng)輻射作為100100 其中約其中約1919被大氣吸收被大氣吸收 約約3434被大氣和地面反射、散射回宇宙被大氣和地面反射、散射回宇宙 達(dá)到地面的太陽(yáng)輻射約為達(dá)到地面的太陽(yáng)輻射約為4747反反射射高層大氣高層大氣 平流層平流層 對(duì)流層對(duì)流層紫外線紫外線臭氧臭氧(O3)紅外線紅外線臭氧吸收紫外線臭氧吸收紫外線水汽和二氧化碳吸收紅外線水汽和二氧化碳吸收紅外線空氣分子空氣分子 細(xì)小塵埃細(xì)小塵埃散射散射地 面1 1、吸收作用、吸收作用可見(jiàn)光可見(jiàn)光可見(jiàn)光可見(jiàn)光臭氧吸收紫外線，水汽和二氧臭氧吸收紫外線，水汽和二氧化碳吸收紅外線化碳吸

6、收紅外線 具有選擇性具有選擇性云層和較大的塵埃能把一部云層和較大的塵埃能把一部分太陽(yáng)輻射反射回宇宙空間分太陽(yáng)輻射反射回宇宙空間 沒(méi)有選擇性沒(méi)有選擇性空氣分子與塵埃，霧粒、小水空氣分子與塵埃，霧粒、小水滴等能把太陽(yáng)光向四面八方散滴等能把太陽(yáng)光向四面八方散射出去射出去 具有選擇性具有選擇性2 2、反射作用、反射作用3 3、散射作用、散射作用大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射規(guī)律：大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射規(guī)律： （1 1） 散射質(zhì)點(diǎn)小于輻射波長(zhǎng)：散射的強(qiáng)散射質(zhì)點(diǎn)小于輻射波長(zhǎng)：散射的強(qiáng)度與太陽(yáng)輻射波長(zhǎng)的四次方成反比，即對(duì)短度與太陽(yáng)輻射波長(zhǎng)的四次方成反比，即對(duì)短波光散射強(qiáng)度大，對(duì)長(zhǎng)波光散射作用小。波光散射強(qiáng)度大，對(duì)長(zhǎng)波光

7、散射作用小。 如：晴朗天空呈藍(lán)色的道理。如：晴朗天空呈藍(lán)色的道理。 （2 2）散射質(zhì)點(diǎn)大于輻射波長(zhǎng)：對(duì)不同波）散射質(zhì)點(diǎn)大于輻射波長(zhǎng)：對(duì)不同波長(zhǎng)的光線幾乎以同等程度散射。長(zhǎng)的光線幾乎以同等程度散射。 如：多云時(shí)天空呈乳白色。如：多云時(shí)天空呈乳白色。小結(jié)：大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的作用小結(jié)：大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的作用作用作用參與的大氣參與的大氣成分成分 波長(zhǎng)范圍波長(zhǎng)范圍 作用特點(diǎn)作用特點(diǎn)吸收吸收 臭氧臭氧 紫外線紫外線有選擇性：紅、紫有選擇性：紅、紫外線被強(qiáng)烈吸收；外線被強(qiáng)烈吸收；可見(jiàn)光被吸收少，可見(jiàn)光被吸收少，大部分可到達(dá)地面大部分可到達(dá)地面二氧化碳、二氧化碳、水汽水汽 紅外線紅外線反射反射云層、塵埃云層、塵埃

8、 所有波段所有波段無(wú)選擇性，反射光無(wú)選擇性，反射光呈白色呈白色散射散射 空氣分子、空氣分子、微小塵埃微小塵埃短波光最易短波光最易被散射被散射有選擇性：波長(zhǎng)越有選擇性：波長(zhǎng)越短越易散射短越易散射顆粒較大塵顆粒較大塵埃、霧粒、埃、霧粒、小水滴小水滴 所有波段所有波段 無(wú)選擇性，各波段無(wú)選擇性，各波段同樣被散射同樣被散射（三）地表的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度與太陽(yáng)高度的關(guān)系（三）地表的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度與太陽(yáng)高度的關(guān)系 太陽(yáng)高度角：以平行光束射向地球表面的太陽(yáng)輻射與地面的交角。 太陽(yáng)高度角變化在0和90 之間。 太陽(yáng)高度角與地面日光強(qiáng)度的關(guān)系太陽(yáng)高度角與地面日光強(qiáng)度的關(guān)系太陽(yáng)高度角射程地面日光強(qiáng)度小遠(yuǎn)弱大短強(qiáng)（四）太陽(yáng)

9、輻射強(qiáng)度與緯度的關(guān)系（四）太陽(yáng)輻射強(qiáng)度與緯度的關(guān)系緯度低緯度低太陽(yáng)高度太陽(yáng)高度角大角大經(jīng)過(guò)的大氣經(jīng)過(guò)的大氣路程短路程短大氣削弱大氣削弱少少地面得到能量地面得到能量多多緯度高緯度高太陽(yáng)高度角小太陽(yáng)高度角小經(jīng)過(guò)的經(jīng)過(guò)的大氣路程長(zhǎng)大氣路程長(zhǎng)大氣削弱多大氣削弱多地面得地面得到能量少到能量少（五）太陽(yáng)輻射強(qiáng)度與海拔高度的關(guān)系（五）太陽(yáng)輻射強(qiáng)度與海拔高度的關(guān)系 海拔升高海拔升高大氣厚度相對(duì)減小，混濁度大氣厚度相對(duì)減小，混濁度小小太陽(yáng)輻射減弱少太陽(yáng)輻射減弱少 如：在海拔如：在海拔1000m1000m的山地，平均可得到的山地，平均可得到全部太陽(yáng)輻射能的全部太陽(yáng)輻射能的70% 70% ，而在海平面上僅，而在海平

10、面上僅有有50%50%左右。左右。例：高山植物例：高山植物（六）太陽(yáng)輻射強(qiáng)度與地形因素的關(guān)系（六）太陽(yáng)輻射強(qiáng)度與地形因素的關(guān)系地面的朝向和坡度也影響光照強(qiáng)度。地面的朝向和坡度也影響光照強(qiáng)度。北半球的溫帶北半球的溫帶太陽(yáng)位置偏南太陽(yáng)位置偏南南坡入射角大南坡入射角大北坡入射角小北坡入射角小南坡接受光照南坡接受光照較平地多較平地多北坡接受光照北坡接受光照較平地少較平地少南坡上隨著緯度的增加，坡度越大，輻射量也越大南坡上隨著緯度的增加，坡度越大，輻射量也越大北坡則相反，坡度越小得到的輻射越大北坡則相反，坡度越小得到的輻射越大三、光譜成分的變化三、光譜成分的變化 在不同條件下，不同波長(zhǎng)的光在大氣中的在不

11、同條件下，不同波長(zhǎng)的光在大氣中的吸收和散射是不同的。由于大氣對(duì)太陽(yáng)輻射吸收和散射是不同的。由于大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收和散射具有選擇性。所以當(dāng)太陽(yáng)輻射的吸收和散射具有選擇性。所以當(dāng)太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣時(shí)，不僅輻射強(qiáng)度減弱了，而且光通過(guò)大氣時(shí)，不僅輻射強(qiáng)度減弱了，而且光譜成分也發(fā)生了改變。譜成分也發(fā)生了改變。大氣對(duì)短波大氣對(duì)短波光的散射較光的散射較強(qiáng)強(qiáng)太陽(yáng)高度角增加太陽(yáng)高度角增加太陽(yáng)高度角減少太陽(yáng)高度角減少紫外線可見(jiàn)光紫外線可見(jiàn)光所占比例增加所占比例增加長(zhǎng)波光所占比長(zhǎng)波光所占比例增大例增大不同緯度：不同緯度： 低緯度處短波光所占比例增大低緯度處短波光所占比例增大 高緯度長(zhǎng)波光所占比例增大高緯度長(zhǎng)波光所占

12、比例增大不同時(shí)間：不同時(shí)間： 中午短波光所占比例較大中午短波光所占比例較大 早晚長(zhǎng)波光所占比例較大早晚長(zhǎng)波光所占比例較大四、日照長(zhǎng)度及其變化四、日照長(zhǎng)度及其變化日照長(zhǎng)度日照長(zhǎng)度：指每天太陽(yáng)的可照時(shí)數(shù)即晝長(zhǎng)。：指每天太陽(yáng)的可照時(shí)數(shù)即晝長(zhǎng)。北半球：北半球：夏半年（春分到秋分）隨緯度的增高，白晝夏半年（春分到秋分）隨緯度的增高，白晝時(shí)間逐漸加長(zhǎng)，以夏至的白晝最長(zhǎng)；時(shí)間逐漸加長(zhǎng)，以夏至的白晝最長(zhǎng)；冬半年（秋分到春分）隨緯度的增高，白晝冬半年（秋分到春分）隨緯度的增高，白晝時(shí)間逐漸變短，以冬至的白晝最短；時(shí)間逐漸變短，以冬至的白晝最短；赤道附近，終年晝夜平分赤道附近，終年晝夜平分北極地區(qū)，夏季全是白晝，

13、冬季全是黑夜北極地區(qū)，夏季全是白晝，冬季全是黑夜五、水體和植物群落中的光照情況五、水體和植物群落中的光照情況(一一)水體中的光照情況水體中的光照情況 水能吸收光線，尤其是對(duì)長(zhǎng)波輻射水能吸收光線，尤其是對(duì)長(zhǎng)波輻射 。 紅外線在水表層就被吸收，紫外線則能透紅外線在水表層就被吸收，紫外線則能透入水體幾米，可見(jiàn)光波長(zhǎng)在入水體幾米，可見(jiàn)光波長(zhǎng)在500nm范圍的輻范圍的輻射，可透入射，可透入1020m。 水體中輻射強(qiáng)度的變化，主要有以下情況：水體中輻射強(qiáng)度的變化，主要有以下情況：1 1、在水面或接近水面處太陽(yáng)輻射被反射或逆在水面或接近水面處太陽(yáng)輻射被反射或逆射的量：射的量： 與太陽(yáng)高度角及水面狀況相關(guān)。與

14、太陽(yáng)高度角及水面狀況相關(guān)。 水體多呈藍(lán)綠色的原因？水體多呈藍(lán)綠色的原因？2 2、水體中輻射強(qiáng)度隨深度的增加而減弱、水體中輻射強(qiáng)度隨深度的增加而減弱 在完全清澈的水中，在完全清澈的水中，1.8m1.8m深處的輻射強(qiáng)度深處的輻射強(qiáng)度只有表面的只有表面的50%50%； 在混濁而流動(dòng)的水中，在在混濁而流動(dòng)的水中，在0.5m0.5m的深度，輻的深度，輻射強(qiáng)度可減少至射強(qiáng)度可減少至7%7%。（二）植物群落中的光照情況（二）植物群落中的光照情況1 1、植物葉片對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收、反射和透過(guò)、植物葉片對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收、反射和透過(guò)照射到葉片的光照射到葉片的光75%75%被葉片吸收被葉片吸收25%25%被葉面反射被

15、葉面反射2%10%2%10%透過(guò)葉片透過(guò)葉片葉片對(duì)太陽(yáng)輻射的反射葉片對(duì)太陽(yáng)輻射的反射紅外光區(qū)：反射垂直入射輻射的紅外光區(qū)：反射垂直入射輻射的70%70%可見(jiàn)光區(qū)：紅光波段，反射可見(jiàn)光區(qū)：紅光波段，反射3%10%3%10% 綠光波段，反射綠光波段，反射10%20%10%20%紫外光區(qū)：少量反射，不超過(guò)紫外光區(qū)：少量反射，不超過(guò)3%3%葉片反射光的能力還與葉表面的形狀有關(guān)葉片反射光的能力還與葉表面的形狀有關(guān) 如：有密被毛的葉片，比無(wú)毛的葉片反射量如：有密被毛的葉片，比無(wú)毛的葉片反射量增加增加2323倍倍葉片對(duì)太陽(yáng)輻射具有選擇吸收的特性葉片對(duì)太陽(yáng)輻射具有選擇吸收的特性可見(jiàn)光區(qū)可見(jiàn)光區(qū)用于光和作用用于

16、光和作用葉綠素葉綠素類(lèi)胡蘿卜類(lèi)胡蘿卜素素80%95%80%95%紅色和藍(lán)色部分紅色和藍(lán)色部分綠色光吸收較少綠色光吸收較少紫外光吸收極高紫外光吸收極高保護(hù)進(jìn)行光和作用的保護(hù)進(jìn)行光和作用的薄壁組織不受傷害薄壁組織不受傷害葉片對(duì)光的透射取決于葉片的結(jié)構(gòu)和厚度葉片對(duì)光的透射取決于葉片的結(jié)構(gòu)和厚度中生形態(tài)葉片：中生形態(tài)葉片： 透射約透射約10%10%非常薄的葉片非常薄的葉片: : 透射達(dá)透射達(dá)40%40%以上以上厚而硬的葉片：厚而硬的葉片： 幾乎不能透過(guò)幾乎不能透過(guò)紅外光和綠光的透過(guò)性最強(qiáng)紅外光和綠光的透過(guò)性最強(qiáng) 林冠下以紅綠光的陰影占優(yōu)勢(shì)，森林深入林冠下以紅綠光的陰影占優(yōu)勢(shì)，森林深入僅僅留下紅光陰影僅

17、僅留下紅光陰影2、輻射在樹(shù)冠中的分布 喬木樹(shù)冠上單個(gè)葉片所接受的輻射受入射光的方向和該葉片的位置所決定。 根據(jù)光照在樹(shù)冠的分布，可分為：根據(jù)光照在樹(shù)冠的分布，可分為： （1 1）光線充足的外層）光線充足的外層 （2 2）光照強(qiáng)度逐減的中層）光照強(qiáng)度逐減的中層 （3 3）光照不足的內(nèi)層）光照不足的內(nèi)層 為什么種植桃、蘋(píng)果等樹(shù)木要對(duì)枝條進(jìn)行為什么種植桃、蘋(píng)果等樹(shù)木要對(duì)枝條進(jìn)行修剪？修剪？3 3、輻射在植物群落中的分布、輻射在植物群落中的分布 照射在群落上照射在群落上的陽(yáng)光的陽(yáng)光穿過(guò)枝葉間隙射入群落內(nèi)部穿過(guò)枝葉間隙射入群落內(nèi)部被主要層的植物反射被主要層的植物反射被主要層的植物吸收被主要層的植物吸收

18、根據(jù)構(gòu)成群落的植物種類(lèi)不同，群落根據(jù)構(gòu)成群落的植物種類(lèi)不同，群落的結(jié)構(gòu)不同，以及不同的季節(jié)，群落中三部的結(jié)構(gòu)不同，以及不同的季節(jié)，群落中三部分光所占比例也不同。分光所占比例也不同。植物群落中的光照特點(diǎn)：植物群落中的光照特點(diǎn)：（1 1）光照強(qiáng)度明顯比群落外部弱）光照強(qiáng)度明顯比群落外部弱（2 2）隨季節(jié)的不同，群落內(nèi)部光照變化很大）隨季節(jié)的不同，群落內(nèi)部光照變化很大如杜仲林。如杜仲林。（3 3）光質(zhì)改變：植物葉片主要吸收紅、橙、藍(lán)）光質(zhì)改變：植物葉片主要吸收紅、橙、藍(lán)色光用于光合作用，群落內(nèi)部的光中綠光和短色光用于光合作用，群落內(nèi)部的光中綠光和短波光所占的比例相對(duì)群落外增多。波光所占的比例相對(duì)群落外增多。 由于群落光照的特點(diǎn)，因而群落中的植物具有分