植物與光的關(guān)系-PPT精選課件

1、第四章 植物生活與環(huán)境4.2 植物與光的關(guān)系4.2 植物與光的生態(tài)關(guān)系4.2.1 光的生態(tài)意義4.2.2 光對植物的生態(tài)作用4.2.3 植物的光合功能型4.2.1 光的生態(tài)意義太陽能是地球一切生物能量的源泉太陽輻射為維持生命的環(huán)境創(chuàng)造了必要的條件。有害方面：紫外線的殺傷作用光的信號作用4.2.2 光對植物的生態(tài)作用光照強度的生態(tài)作用及植物的生態(tài)適應(yīng)光質(zhì)的生態(tài)作用日照長度的生態(tài)作用光與水生植物光照強度的生態(tài)作用及植物的生態(tài)適應(yīng)光照強度的生態(tài)作用植物對光強的適應(yīng)類型光合作用的過程原初反應(yīng) 光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換過程。電子傳遞與光合磷酸化 電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S化學(xué)能碳同化光反應(yīng)(light reactio

2、n)內(nèi)囊體膜暗反應(yīng) dark reaction 葉綠體基質(zhì)光合作用的實質(zhì)是將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能。CO2+2H2O* (CH2O)+O2*+H2O 糖其他有機化合物淀粉纖維素細(xì)胞呼吸CO2O2H2O葉綠體C 反應(yīng)光反應(yīng)三C糖(PGA)光光合作用GAP三、光強的生態(tài)作用光強與植物的形態(tài)建成光強與植物的發(fā)育光強與植物的光合作用 光補償點光飽和點光抑制光呼吸氣體交換光飽和點光補償點凈光合總光合黑暗中釋放的CO2量光照強度CO2吸收量CO2放出量光合速率與呼吸速率相等時的光照強度光合速率達(dá)到最大值時的光強光強超過一定范圍后，光合功能下降的現(xiàn)象光抑制植物對光強的適應(yīng)類型植物陽性植物耐蔭性植物陰性植物適應(yīng)強光

3、環(huán)境，耐蔭力弱，對強光的利用力強介于陽生植物與陰生植物之間適應(yīng)弱光環(huán)境，耐蔭力強，對弱光的利用力強 比較特征陽性植物陰性植物形態(tài)特征樹木特征枝葉稀疏，透光，自然整枝良好；枝下高長；樹皮厚；葉色淡；植物開花結(jié)實力較大；生長快，壽命短枝葉茂密，透光度小，自然整枝不良；枝下高短；樹皮??；葉色深；植物生長緩慢，壽命較長。莖外形較粗，節(jié)間短，分枝多。莖細(xì)長，節(jié)間長，分枝少。內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)胞體積小，胞壁厚，木質(zhì)部與機械組織發(fā)達(dá)，維管束多，細(xì)胞結(jié)構(gòu)緊密，含水量較少。細(xì)胞體積大，胞壁薄，木質(zhì)部與機械組織不發(fā)達(dá)，維管束少，細(xì)胞結(jié)構(gòu)疏松，含水量較多。葉外形葉子較小，厚；角質(zhì)層厚；葉脈細(xì)密而長；有的葉子表面具有絨毛；

4、葉子常常與直射光排列呈一定的角度。葉子較大，薄；角質(zhì)層不發(fā)達(dá)；葉脈較稀；葉面光滑；葉柄長短不齊，呈鑲嵌狀排列。內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)胞排列緊密，細(xì)胞小，胞壁厚，氣孔小而數(shù)目多，柵欄組織發(fā)達(dá)，海綿組織不發(fā)達(dá)細(xì)胞排列疏松，細(xì)胞大，胞壁薄，氣孔大而數(shù)目少，柵欄組織不發(fā)達(dá)，海綿組織發(fā)達(dá)生理生化特征耐蔭力弱；光補償點、光飽和點高；呼吸作用與光合作用強；滲透壓大；葉綠素含量??；抗性高耐蔭力強；光補償點、光飽和點低；呼吸作用與光合作用弱；滲透壓??；葉綠素含量高；抗性低陽性植物和陰性植物的比較陽性植物（a）與陰性植物（b）光補償點（CP）示意圖三、光質(zhì)的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)微波和無線電波x射線和射線紅外線紫外線可見光太陽

5、輻射能(仿A. Mackenzie et. al,2019)光的性質(zhì)：波長1504000nm,分紫外光、可見光和紅外光三類，波長在380760nm之間的光為可見光。綠色植物的光合作用有效范圍是380700nm之間。紫外線可見光紅外線 400630 1000 25004000 波長(nm)能量強度紅外線及其生態(tài)作用增熱效應(yīng)溫室效應(yīng)（greenhouse effect）的產(chǎn)生紫外線及其生態(tài)作用紫外線的生態(tài)作用由于其具有高能量，紫外線有殺傷生物的作用紫外線參與動物體內(nèi)維生素D的合成參與植物的形態(tài)建成，誘導(dǎo)向光性及色素形成臭氧層對紫外線的吸收當(dāng)光穿過大氣時，紫外線大部分被臭氧層吸收，使生物避免紫外線的

6、傷害?？諝庵械奈廴疚锶缏确鸁N類會通過化學(xué)反應(yīng)破壞臭氧層，使地球上一些地區(qū)尤其是高緯度地區(qū)形成臭氧層漏洞。可見光及其生態(tài)作用紅（760-620nm）橙（620-590nm）黃（590-560nm）綠（560-510nm）青（510-490nm）藍(lán)（490-460nm）紫（460-380nm）可見光與光合作用生理有效輻射 能被植物光合作用所吸收利用的光輻射稱為生理有效輻射或光合有效輻射。 紅橙光 藍(lán)紫光生理無效光 綠光在植物的光合作用中很少被吸收，因此又稱綠光為生理無效光。 這是因為綠色葉子對綠光反射和透射的結(jié)果。光質(zhì)對光合作產(chǎn)物的影響可見光的生態(tài)作用（1）藍(lán)紫光、青光抑制植物體內(nèi)某些生長激素的形

7、成，從而抑制植物的伸長生長，造成植物矮化。 （2）青藍(lán)紫光促進(jìn)花青素的形成。 （3）青藍(lán)紫光引起植物向光性的敏感。 （4）藍(lán)紫光、青光是支配細(xì)胞分化最重要的光線。日照長度的生態(tài)作用光周期與植物的開花光周期現(xiàn)象（photoperiodism） 植物對于白天和黑夜相對長度規(guī)律性變化的反應(yīng)。植物對光周期的反應(yīng)長日照植物短日照植物中日照植物中間型植物光周期對植物休眠和地下器官形成的影響對植物伸長生長的影響光與水生植物光強水深深弱補償深度在水體中，隨著 水深度的增加，光合作用減弱，當(dāng)光合作用合成量減少到與呼吸作用消耗量平衡時的水深。補償深度是水體 中光合植物垂直分布的下限。補償深度隨著水 的透明度而變化

8、。4.2.3 植物的光合功能型植物功能型(plant functional types，PFTs) 具有確定植物功能特征的一系列植物的組合，是研究植被隨環(huán)境動態(tài)變化的基本單元。植物的光合功能型 C3植物 C4植物 CAM植物C3植物C3途徑固定CO2的最初產(chǎn)物3-磷酸苷油酸采取這種途徑的植物稱為C3植物。C3植物葉片的維管束鞘細(xì)胞小，幾乎不含葉綠體，葉肉細(xì)胞排列松散，葉綠體大而多，CO2吸收、固定與碳水化合物合成均在這類細(xì)胞中完成。光呼吸C4植物C4途徑（Hatch-Slack循環(huán)）CO2首先與PEP結(jié)合，形成一種四碳化合物即草酰乙酸(OAA) 。C4植物特點 葉片具花環(huán)結(jié)構(gòu) C4植物對CO2

9、的凈固定是由葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞密切配合而完成的。沒有光呼吸 葉肉細(xì)胞CO2OAA(四C糖）卡爾文循環(huán)CO2維管束鞘細(xì)胞糖淀粉纖維素細(xì)胞呼吸其他有機化合物PEP羧化酶不能固定O2C4 途徑C4植物CAM植物CO2CO2OAAPEP羧化酶蘋果酸蘋果酸CO2Calvin 循環(huán)糖淀粉纖維素細(xì)胞呼吸其他有機化合物夜晚白晝液泡CAM途徑CAM植物特征C3植物C4植物CAM植物植物類群大部分綠色植物，如水稻不包括藻類、蕨類植物和針葉樹，常見于有花植物，如玉米，甘蔗、高梁、狗尾草等肉質(zhì)植物，如波蘿、仙人掌、景天屬植物等生境特征廣泛開闊、溫暖、鹽生開闊、干旱、溫暖、鹽生維管束鞘細(xì)胞無花環(huán)型結(jié)構(gòu)花環(huán)型結(jié)構(gòu)無花環(huán)型結(jié)構(gòu)CO2固定途徑Calvin循環(huán)C4途徑CAM途徑初始酶及對CO2親和度Rubisco酶親和度低PEP羧化