光辐射的生态作用.ppt

第三章第三章 光辐射的生态作用光辐射的生态作用 一一 光的性质及其分类光的性质及其分类 二二 光强的生态作用光强的生态作用 三三 光质的生态作用光质的生态作用 四四 光周期的生态作用光周期的生态作用 五五 生产实际工作中应用生产实际工作中应用一一 光的性质及其分类光的性质及其分类 1.1.光的性质光的性质 光是太阳的辐射能以电磁波的形式，投射到地球表面上的辐射线。自然界的光源包括太阳光、月光、星光和生物发出的光等，其中以太阳光为最重要。2.2.太阳辐射分为光的强度、光的性质和光周期性等.3.3.辐射的类型：微波和无线电波，红外线，可见光，紫外线，射线和射线 二二 光强的生态作用光强的生态作用1 1 光强的单位光强的单位 在在一一分分钟钟内内落落在在1 1平平方方厘厘米米的的表表面面上上的的卡卡能能量量（卡卡平平方方厘厘米米、分分），光光强强不不是是固固定定不不变变的的，与与太太阳阳高高度度角角、纬纬度度、海海拔拔、坡向等有密切关系。坡向等有密切关系。2 2 生态作用生态作用影响生物生长影响生物生长 （黄化）（黄化）影响光合作用影响光合作用 影响植物部分发育（花、果实）影响植物部分发育（花、果实）影响生物的分类、生理生态、地理分布等影响生物的分类、生理生态、地理分布等三三 光质的生态作用光质的生态作用1 1 影响生物生长影响生物生长 可见光的生态作用 不可见光的生态作用2 2 影响光合作用影响光合作用（1）光质对光合作用的影响 生理辐射：在光合作用中植物并不能利用太阳辐射中所有波长的光能，只是可见光范围（400-760nm）的大部分能被绿色植物质体色素吸收，所以通常把这部分辐射称为-，它对光合作用的实际意义最大。生理辐射大约占太阳辐射的40-50%左右。（2）光质对光合作用产物的影响四四 光周期的生态作用光周期的生态作用光周期现象是支配野生生物的地理分布，特别是高纬度地区的重要因素。按开花与光照的关系，可将植物分为长日照与短日照两大类；按动物繁殖与光照长短的关系，也分两大类：长日照动物（long-day animals）和短日照动物（short-day animals）。影响动物的繁殖、迁徙、换羽、换毛、昆虫滞育、昼夜节律、月周期或潮汐周期等五 光周期在生产中的应用 引种、育种、调种和驯化等第四章第四章 温度的生态作用温度的生态作用一 地球上环境温度的分布及变化 二 生物对低温和高温的耐受极限 三 温度的生态作用 四 生物对低温和高温环境的适应 五 个体大小与尺度问题 六 温度与动物的行为 七 温度与动物的地理分布 八 温度与动物的数量变动 九 热污染 一一 地球上环境温度的分布及变地球上环境温度的分布及变化化1 决定地球温度分布的主要因素：入射的太阳辐射 地球表面的水陆分布。2、环境温度的变化幅：水环境：温度变化不大，变化幅只有4045。大陆上的气温：最低南极-88.3，沙漠土壤温度可高达80，变化幅达130150，比水体大两、三倍。大气赤道赤道地球地球太阳光太阳光太阳光太阳光太阳入射角随纬度的变化太阳入射角随纬度的变化 3 环境温度随时间的变化 昼夜变化 季节变化 4 环境温度的空间变化1）水平变化：气温在地球上随纬度的不同而变化，从赤道到北极，根据年平均温的不同，可划分为热带、温带和寒带。2）垂直变化：a 气温的垂直变化由于地理条件不 同，气温随海拔高度而变化，一般，海拔高度每增加100米，气温降低 0.51。b 水温的垂直变化二二 生物对低温和高温的耐受极限生物对低温和高温的耐受极限1 对低温的耐受极限和抗寒性 1.1 生命的温度下限和低温致死的原因 1.2 动物耐寒性变化的规律 1.3 致死温度的测定方法(TL50)2 对高温的耐受极限 动物在超过温度下限致死的原因动物在超过温度下限致死的原因 A 冰冰结结晶晶使使原原生生质质破破裂裂，损损坏坏了了细细胞胞内内 和和细细胞间的细微结构；胞间的细微结构；B 当当溶溶剂剂结结冰冰时时，电电解解质质浓浓度度改改变变，引引 起起细细胞渗透压的变化，造成蛋白质变性。胞渗透压的变化，造成蛋白质变性。C 脱水使蛋白质沉淀；脱水使蛋白质沉淀；D 代谢失调，甚至停止代谢失调，甚至停止。12 动物耐寒性变化的规律 A 变温动物忍受体温（内环境）下降的能力较高，即充许其体温有较大幅度的下降，而常温动物的体温（内环境）相对比较稳定，忍受体温下降的能力较弱。B 处于活动期的动物，可耐受的极限温度较狭小，而处于非活动期和休眠期的动物，可耐受的极限较宽广（体内水分减少，脂肪含量增多）。C 耐寒性的季节变化。D 不同生态类群动物的耐寒性区别。E 耐寒性的地理变异。F 个体发育的不同阶段，动物的耐寒性也往往不同。如昆虫.9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 月-10-20-30-401 木蠹蛾2 日本金龟子3 水生昆虫不同生不同生态类群的昆虫超冷点的季群的昆虫超冷点的季节变化化100存活百分率TL50温度TL50估估计法法高温下动物死亡的可能原因 A 蛋白质凝固变性；B 酶活性在高温下被破坏；C 氧供应不足，排泄器官功能失调；D 神经系统麻痹等等。三三 温度的生态作用温度的生态作用 1 1 温度与生长发育的关系温度与生长发育的关系 2 2 温度对动物繁殖的影响温度对动物繁殖的影响1 温度与生长发育的关系 1.1 发育起点温度：生物的生长发育是需要一定温度范围，低于某一温度，生物就停止生长发育，高于这一温度，生物才开始生长发育，这一温度称为发育起点温度或生物学零点（biological zero）。生长发育的温度上限一般与生命的温度上限很接近，在发育起点温度和发育的温度上限之间的温度，称为有效温度区。1.2 有效积温法则 有效积温法则的主要含义是植物在生长发育过程中，必须从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育，而且植物各个发育阶段所需要的总热量是一个常数。用公式表示：K=N(T-T0),式中，K为有效积温（常数），N为发育历期即生长发育所需时间，T为发育期间的平均温度，T0为生物发育起点温度（生物零度）。发育时间N的倒数为发育速率。该公式的生物学含义：热常数是发育历期中每日的有效温度的积累数。生物为了完成某一发育所需要的一定的总热量，称为有效积温（或热常数)。1.3 有效积温法则的应用 有效积温法则不仅适用于植物，还可应用到昆虫和其他一些变温动物。在生产实践中，有效积温可作为农业规划、引种、作物布局和预测农时的重要依据，可以用来预测一个地区某种害虫可能发生的时期和世代数以及害虫的分布区危害猖獗区等。可描绘出广大地区某种害虫的世代分布图。益虫的保存和利用。如为了进行害虫防治，要计算出释放益虫的合适释放时间。1.4 有效积温法则的局限性A 法则是以发育速度与温度呈线性关系，但发育速度与温度间更确切的关系是呈“S”型的。因此，它只适用于一定温度范围内。B 在自然界中，生物进行发育的温度不是固定不变的，而是经常变化的。在多数情况下，变温常能促进发育加速。C 在自然条件下，发育速度不仅取决于温度，还依赖于其它条件，即研究发育速度必须考虑生态因子的综合作用。如东亚飞蝗，其卵即使在适宜温度条件下，如果土壤水分过高或过低，都会延长其孵化期。戴维森于1944年提出用逻辑斯谛方程代替双曲线公式。1.5 1.5 温度对鱼类生长的影响温度对鱼类生长的影响 1.6 1.6 温度与常温动物的生长和发育温度与常温动物的生长和发育 1.7 1.7 温度的波动对动物生长和发育的影响温度的波动对动物生长和发育的影响2 2 温度对动物繁殖的影响温度对动物繁殖的影响 2.1 2.1 温度对昆虫繁殖的影响是通过多方面起作用温度对昆虫繁殖的影响是通过多方面起作用的的 A 影响产卵和交配活动。（草地螟）B 影响产卵的数目。（仓库害虫-米象）C 影响虫卵的孵化率。（麦二叉蚜）D 温度波动的影响。短期暴露于低温，甚至可增加昆虫的产卵数。（杂拟谷盗）2.2 2.2 温度与鱼类的繁殖温度与鱼类的繁殖鱼类的产卵时期受水温的影响显著，决定鱼的产卵期（和产卵洄游）的主要外界条件是水温和可使鱼性成熟的热总量。如，鳊鱼在芬兰性成熟要10年，在德国只要5、6年，而在更低的伏尔加南部则仅3年；我国天然淡水水域中常见的鲤、鲫，每年产卵和孵化的时间，从南方地区到北方地区逐渐后退。2.3 对常温动物繁殖的影响对常温动物繁殖的影响温度对常温动物繁殖的影响，虽不及对变温动物明显，但也是相当大的。温带和寒带鸟兽的繁殖通常具有季节性。虽近代实验研究表明，光照周期在控制鸟兽繁殖中起首要作用，但温度的影响也是不容忽视的。四四 生物对低温和高温环境的适应生物对低温和高温环境的适应1、适应的类型、适应的类型最早人们根据动物体温的高低，分温血动物（warm-blooded animals）和冷血动物（cold-blooded animals）两 大 类。后 来 根 据 体 温 的 稳 定 性 分 常 温 动 物（homiotherms，鸟、兽）和变温动物（poikiotherms，），多采用。后又分外温动物（ecotherms）和内动物（endotherms）两个术语。生物的生理适应可分为顺应者（conformer），另一类调 节 者（regulater）。变 温 动 物 为 温 度 顺 应 者（thermoconformer），常 温 动 物 为 温 度 调 节 者（thermoregulater）。两者界限不是绝对的。2、对低温环境的适应、对低温环境的适应2.1 减少体壁的热传导，增加隔热性减少体壁的热传导，增加隔热性A 内温动物身体的大小与热传导。随着动物个体的增大，相对体表面积变小，因而单位体重上的相对散热量也变小，即个体大的动物，在低温环境下对于保持恒定的体温是有利的，因为个体大的动物相对散热量较少。贝格曼规律贝格曼规律（Bergmanrule）：内温动物在冷的气候地区，身体趋向于大，在温和的气候下，身体趋向于小。阿伦规律阿伦规律（Allenrule）：内温动物身体的突出部分，如四肢、尾等在气候寒冷的地方有变短的趋向，这与在寒冷条件下散热量减少的适应有关。乔丹规律乔丹规律（Jordans ruler）：鱼类的脊椎数目在低温水域或比在温暖水域中多，可能是低温使鱼类的生长和发育速度变慢因而延长了其性成熟时间，从而产生更大的个体，其二脊椎骨的数目较多。以上规律在19世纪广为传播，尤其贝规律。B 增加羽或毛的量（密度、高度）或质（隔热性能）。北极熊C 水生兽类的隔热性及其调节。海豹皮下脂肪厚达60厘米、