生态学能量流（生态学3.1能量环境）

一、光

（一）太阳辐射

光来自太阳。地球上所有能量均来源于太阳辐射。太阳以电磁波形式发射辐射能，太阳辐射能的40%-50%是可见光谱，其余大部分是红外线，紫外线较少。

太阳光波长分布图 波长：nm

不同月份光照强度

（二）太阳辐射光谱的生态效应

植物光合作用是地球能量主要固定方式，这也是光因子的生态意义。

生物生活的环境与光密切相关，生物均存在生命周期现象，而其产生的周期的信号就是由光的强弱引起的，这种周期性构成了生物钟。

光由光质和光强两个因子构成。

1.光质因子对生物的影响

• 对光合作用的影响

主要通过生理有效辐射来衡量。

生理有效辐射是指太阳连续光谱中，植物光合作用利用和色素吸收，具有生理活性的波段称生理有效辐射。生理有效辐射中，红、橙光是被叶绿素吸收最多的部分，具有最大的光合活性。

蓝紫光也能被叶绿素、类胡罗卜素所吸收。

绿光为生理无效光。

• 对植物形态的作用影响

短波光，如蓝紫光、紫外线，能抑制植物的伸长生长，而使植物形成矮粗的形态。

紫外线能促进花青素的形成。

波长短于290nm的紫外线对生物具有伤害作用，能被大气臭氧层吸收。大气层臭氧层的破坏，过量紫外线进入地表会给生物带来明显的不利影响。

长波光，如红光、红外线，有促进延长生长的作用。

• 对植物光合作用产物的影响

当使短波光占优势并增多氮素营养时，促使碳素朝向氨基酸和蛋白质的合成。

当提高光强度并使长波光占优势时，碳素向糖类的转变的过程加强，从而促进糖类的合成。

2.光强因子对生物的影响

• 光强对光合作用的影响

光强的影响明显反映在耐荫植物和不耐荫植物的光合作用差异方面。这里需要先了解光饱和点、光补偿点概念。

光饱和点：光照强度增加到一定程度后，光合作用增加的幅度逐渐减慢，最后不再随光强而增加，这时的光照强度为光饱和点。

光补偿点：当光合作用固定的二氧化碳恰与呼吸作用释放的二氧化碳相等时的光照强度。

在森林中，多种树木和植物生长在一起，相互遮蔽，不同的树种形成不同的耐阴性，对光照强度的适应范围，特别是对弱光的适应能力有明显的差别。有些树种能适应较弱的光照，另一些树种需在较强的光照条件下，才能正常生长发育。

树种耐阴性是指树种忍耐庇阴的能力，即在林冠庇荫下，能否完成更新和正常生长的能力。根据树种耐阴性的差异，可把树种划分为三类：

（1）阳性树种（喜光树种），只能在全光照条件下才能正常生长发育，不能忍耐庇荫，林冠下幼苗不能生长，不能完成更新过程。这些树种有：落叶松、油松、马尾松、樟子松、白桦、杨树、柳树、桉树、相思树、刺槐、臭椿等。

（2）耐阴树种，能忍耐庇荫，林冠下可以正常更新，一些强耐阴树种，只有在林冠下才能完成更新过程。这些树种有：云杉、冷杉、杜英、甜槠、白楠、建柏、竹柏、紫杉、红豆杉等。但成年树木在全光照条件下生长良好，甚至可以进行全光育苗（如云杉、冷杉），这与阴性植物不同，所以不能称为“阴性树种”。

（3）中性树种，介于以上二者之间的树种，包括范围较广，大多树种属于此类，这些树种有：红松、椴树、榆、水曲柳、杉木、毛竹、侧柏、香樟、榕树等。中性树种对光照的适应特性与耐阴植物相似。

（三）光强对形态的影响

• 光照不足

植物形态呈：黄化，节间长，叶子不发达，侧枝不发育，植物体水分含量高，细胞壁很薄，机械组织和维管束分化很差。

• 光照较强

呈：树干较粗，尖削度大，机械组织发达，分枝多，树冠庞大。

　　叶的细胞和气孔通常小而多，细胞壁与角质层厚，叶片硬，叶绿素较少。

　　根系发达，分布较深。

• 光周期现象

是生物对光的生态反应与适应性最明显的特征。

光周期性（光周期反应）：植物和动物对昼夜长短日变化和年变化的反应。

生物和许多周期现象是受日照长短控制的，光周期是生命活动的定时器和启动器。

如，植物的光周期：

　　植物光周期的反应主要是诱导花芽的形成和开始休眠。

　　短日照植物：如水稻、菊、大豆和烟草等

　　长日照植物：如小麦、萝卜、菠菜等

　　中日照植物（昼夜均等）：如甘蔗

　　日中性植物（要求不严）：如番茄

动物的光周期：

　　昼夜光周期，季节光周期，季节性光周期，繁殖的光周期，昆虫的滞育，换毛和换羽，动物的迁徙等。

二、温度

（一）温度因子的生态效应

生物分布的范围受温度影响，生物体内的生物化学过程及生物发育与温度密切相关。

1.对植物生长的影响

• 生长期：树木从树液流动开始，到落叶为止的日数。

一般植物在0—35度温度范围内，随温度上升生长加快。

• 对植物发育的影响

植物种子只有在一定温度条件下才能萌发。温带和寒温带许多植物种子，还需要经过一段低温期，才能顺利萌发。

低温对开花的诱导效应：某些植物的开花结果需要一定时间低温的刺激，这个过程称为春化过程。如冬小麦。

• 温周期现象

植物对温度的日变化和季节变化比较敏感，而且只有在已适应的昼夜和季节温度变化的条件下，才能正常生长。

昼夜变温与种子萌发、与生长发育均有影响。极端高温和极端低温对植物具有明显影响，产生逆温现象。

2.对动物的影响

• 动物对温度的适应

生理性适应：包括蛰伏、冬眠、降低细胞冰点和减少散热等。

　　形态适应：动物毛皮、羽毛、皮下脂肪冬季加厚，夏季变薄等。

　　行为适应：调节体温的短距离迁移和季节性的长距离迁移等。

• 动物对温度的进化反应

　　阿伦法则：来自寒冷气候的内温动物和来自温暖气候的内温动物相比，其趋向有更短的肢体末端（耳和四肢）。

寒冷气候中的内温动物适应气候进化，其身体的散热表面积相对变小。

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