光輻射的生態(tài)作用實(shí)用教案

1、一 光的性質(zhì)及其分類 1. 光的性質(zhì) 光是太陽的輻射能以電磁波的形式，投射(tush)到地球表面上的輻射線。自然界的光源包括太陽光、月光、星光和生物發(fā)出的光等，其中以太陽光為最重要。 2. 太陽輻射分為光的強(qiáng)度、光的性質(zhì)和光周期性等. 3. 輻射的類型：微波和無線電波，紅外線，可見光，紫外線，射線和射線 第1頁/共33頁第一頁，共34頁。二 光強(qiáng)的生態(tài)(shngti)作用1 光強(qiáng)的單位 在一分鐘內(nèi)落在1平方厘米的表面上的卡能量（卡平方厘米、分），光強(qiáng)不是(b shi)固定不變的，與太陽高度角、緯度、海拔、坡向等有密切關(guān)系。第2頁/共33頁第二頁，共34頁。2 生態(tài)作用影響生物生長 （黃化） 影

2、響光合作用 影響植物部分發(fā)育(fy)（花、果實(shí)） 影響生物的分類、生理生態(tài)、地理分布等第3頁/共33頁第三頁，共34頁。三 光質(zhì)的生態(tài)(shngti)作用1 影響生物(shngw)生長 可見光的生態(tài)作用 不可見光的生態(tài)作用第4頁/共33頁第四頁，共34頁。2 影響光合作用（1）光質(zhì)對光合作用的影響 生理輻射(fsh)： 在光合作用中植物并不能利用太陽輻射(fsh)中所有波長的光能，只是可見光范圍（400-760nm）的大部分能被綠色植物質(zhì)體色素吸收，所以通常把這部分輻射(fsh)稱為-，它對光合作用的實(shí)際意義最大。生理輻射(fsh)大約占太陽輻射(fsh)的40-50%左右。（2）光質(zhì)對光合作

3、用產(chǎn)物的影響第5頁/共33頁第五頁，共34頁。四 光周期的生態(tài)(shngti)作用光周期現(xiàn)象是支配野生生物的地理分布，特別(tbi)是高緯度地區(qū)的重要因素。按開花與光照的關(guān)系，可將植物分為長日照與短日照兩大類；按動物繁殖與光照長短的關(guān)系，也分兩大類：長日照動物（long-day animals）和短日照動物（short-day animals）。 影響動物的繁殖、遷徙、換羽、換毛、昆蟲滯育、晝夜節(jié)律、月周期或潮汐周期等第6頁/共33頁第六頁，共34頁。五 光周期在生產(chǎn)(shngchn)中的應(yīng)用 引種、育種(y zhng)、調(diào)種和馴化等第7頁/共33頁第七頁，共34頁。第四章 溫度的生態(tài)(shn

4、gti)作用一 地球上環(huán)境溫度的分布及變化 二 生物對低溫和高溫的耐受極限 三 溫度的生態(tài)作用 四 生物對低溫和高溫環(huán)境的適應(yīng) 五 個體大小(dxio)與尺度問題 六 溫度與動物的行為 七 溫度與動物的地理分布 八 溫度與動物的數(shù)量變動 九 熱污染 第8頁/共33頁第八頁，共34頁。一 地球(dqi)上環(huán)境溫度的分布及變化1 決定地球溫度分布的主要因素： 入射的太陽輻射 地球表面的水陸(shul)分布。2、 環(huán)境溫度的變化幅： 水環(huán)境：溫度變化不大，變化幅只有4045。 大陸上的氣溫：最低南極-88.3，沙漠土壤溫度可高達(dá)80，變化幅達(dá)130150，比水體大兩、三倍。第9頁/共33頁第九頁，共

5、34頁。大氣(dq)赤道赤道(chdo)地球地球(dqi)太陽光太陽光太陽光太陽光太陽入射角隨緯度的變化太陽入射角隨緯度的變化第10頁/共33頁第十頁，共34頁。 3 環(huán)境溫度隨時間的變化 晝夜(zhuy)變化 季節(jié)變化 4 環(huán)境溫度的空間變化1）水平變化： 氣溫在地球上隨緯度的不同而變化，從赤道到北極，根據(jù)年平均溫的不同，可劃分為熱帶、溫帶和寒帶。 第11頁/共33頁第十一頁，共34頁。2）垂直變化(binhu)： a 氣溫的垂直變化(binhu)由于地理?xiàng)l件不 同， 氣溫隨海拔高度而變化(binhu)，一般，海拔高度每增加100米，氣溫降低 0.51。 b 水溫的垂直變化(binhu)第1

6、2頁/共33頁第十二頁，共34頁。二 生物對低溫和高溫的耐受(nai shu)極限1 對低溫(dwn)的耐受極限和抗寒性 1.1 生命的溫度下限和低溫(dwn)致死的原因 1.2 動物耐寒性變化的規(guī)律 1.3 致死溫度的測定方法(TL50 ) 2 對高溫的耐受極限 第13頁/共33頁第十三頁，共34頁。動物在超過溫度下限致死的原因 A 冰結(jié)晶使原生質(zhì)破裂(pli)，損壞了細(xì)胞內(nèi) 和細(xì)胞間的細(xì)微結(jié)構(gòu)； B 當(dāng)溶劑結(jié)冰時，電解質(zhì)濃度改變，引 起細(xì)胞滲透壓的變化，造成蛋白質(zhì)變性。 C 脫水使蛋白質(zhì)沉淀； D 代謝失調(diào)，甚至停止。 第14頁/共33頁第十四頁，共34頁。12 動物耐寒性變化的規(guī)律 A

7、變溫動物忍受體溫（內(nèi)環(huán)境）下降的能力較高，即充許其體溫有較大幅度的下降，而常溫動物的體溫（內(nèi)環(huán)境）相對比較穩(wěn)定，忍受體溫下降的能力較弱。 B 處于活動期的動物，可耐受的極限溫度較狹小，而處于非活動期和休眠期的動物，可耐受的極限較寬廣（體內(nèi)水分(shufn)減少，脂肪含量增多）。 C 耐寒性的季節(jié)變化。 D 不同生態(tài)類群動物的耐寒性區(qū)別。 E 耐寒性的地理變異。 F 個體發(fā)育的不同階段，動物的耐寒性也往往不同。如昆蟲 .第15頁/共33頁第十五頁，共34頁。9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 月-10-20-30-401 木蠹蛾2 日本(r bn)金龜子3 水生昆蟲(knchng)不同

8、生態(tài)類群的昆蟲超冷點(diǎn)的季節(jié)不同生態(tài)類群的昆蟲超冷點(diǎn)的季節(jié)(jji)變化變化第16頁/共33頁第十六頁，共34頁。100存活(cn hu)百分率TL50溫度(wnd)TL50估計估計(gj)法法第17頁/共33頁第十七頁，共34頁。高溫下動物死亡的可能原因(yunyn) A 蛋白質(zhì)凝固變性； B 酶活性在高溫下被破壞； C 氧供應(yīng)不足，排泄器官功能失調(diào)； D 神經(jīng)系統(tǒng)麻痹等等。 第18頁/共33頁第十八頁，共34頁。三 溫度的生態(tài)作用 1 溫度與生長發(fā)育的關(guān)系 2 溫度對動物(dngw)繁殖的影響第19頁/共33頁第十九頁，共34頁。1 溫度與生長發(fā)育的關(guān)系 1.1 發(fā)育起點(diǎn)溫度： 生物的生長發(fā)

9、育是需要一定溫度范圍，低于某一溫度，生物就停止(tngzh)生長發(fā)育，高于這一溫度，生物才開始生長發(fā)育，這一溫度稱為發(fā)育起點(diǎn)溫度或生物學(xué)零點(diǎn)（biological zero）。生長發(fā)育的溫度上限一般與生命的溫度上限很接近，在發(fā)育起點(diǎn)溫度和發(fā)育的溫度上限之間的溫度，稱為有效溫度區(qū)。 第20頁/共33頁第二十頁，共34頁。1.2 有效積溫法則 有效積溫法則的主要含義是植物在生長發(fā)育(fy)過程中，必須從環(huán)境中攝取一定的熱量才能完成某一階段的發(fā)育(fy)，而且植物各個發(fā)育(fy)階段所需要的總熱量是一個常數(shù)。用公式表示：K=N(T-T0),式中，K為有效積溫（常數(shù)），N為發(fā)育(fy)歷期即生長發(fā)育(

10、fy)所需時間，T為發(fā)育(fy)期間的平均溫度，T0為生物發(fā)育(fy)起點(diǎn)溫度（生物零度）。發(fā)育(fy)時間N的倒數(shù)為發(fā)育(fy)速率。該公式的生物學(xué)含義：熱常數(shù)是發(fā)育(fy)歷期中每日的有效溫度的積累數(shù)。 生物為了完成某一發(fā)育(fy)所需要的一定的總熱量，稱為有效積溫（或熱常數(shù))。第21頁/共33頁第二十一頁，共34頁。第22頁/共33頁第二十二頁，共34頁。1.3 有效積溫法則的應(yīng)用 有效積溫法則不僅適用于植物，還可應(yīng)用到昆蟲和其他一些變溫動物。在生產(chǎn)實(shí)踐中，有效積溫可作為農(nóng)業(yè)規(guī)劃、引種、作物布局和預(yù)測農(nóng)時的重要依據(jù)，可以用來預(yù)測一個地區(qū)某種害蟲可能發(fā)生的時期和世代數(shù)以及害蟲的分布區(qū)危害猖

11、獗區(qū)等。可描繪出廣大地區(qū)某種害蟲的世代分布圖。 益蟲的保存和利用。如為了(wi le)進(jìn)行害蟲防治，要計算出釋放益蟲的合適釋放時間。第23頁/共33頁第二十三頁，共34頁。1.4 有效積溫法則的局限性A 法則是以發(fā)育速度與溫度呈線性關(guān)系，但發(fā)育速度與溫度間更確切的關(guān)系是呈“S”型的。因此，它只適用于一定溫度范圍內(nèi)。 B 在自然界中，生物進(jìn)行發(fā)育的溫度不是固定不變的，而是經(jīng)常變化的。在多數(shù)情況下，變溫常能促進(jìn)發(fā)育加速。 C 在自然條件下，發(fā)育速度不僅取決于溫度，還依賴于其它條件，即研究發(fā)育速度必須考慮生態(tài)(shngti)因子的綜合作用。如東亞飛蝗，其卵即使在適宜溫度條件下，如果土壤水分過高或過低

12、，都會延長其孵化期。 戴維森于1944年提出用邏輯斯諦方程代替雙曲線公式。 第24頁/共33頁第二十四頁，共34頁。第25頁/共33頁第二十五頁，共34頁。1.5 溫度對魚類生長的影響 1.6 溫度與常溫動物(dngw)的生長和發(fā)育 1.7 溫度的波動對動物(dngw)生長和發(fā)育的影響第26頁/共33頁第二十六頁，共34頁。2 溫度對動物繁殖的影響 2.1 溫度對昆蟲繁殖的影響是通過多方面起作用的 A 影響產(chǎn)卵和交配活動。（草地螟） B 影響產(chǎn)卵的數(shù)目。（倉庫(cngk)害蟲-米象） C 影響蟲卵的孵化率。（麥二叉蚜） D 溫度波動的影響。短期暴露于低溫，甚至可增加昆蟲的產(chǎn)卵數(shù)。（雜擬谷盜）

13、第27頁/共33頁第二十七頁，共34頁。2.2 溫度與魚類的繁殖魚類的產(chǎn)卵時期受水溫的影響顯著，決定魚的產(chǎn)卵期（和產(chǎn)卵洄游）的主要(zhyo)外界條件是水溫和可使魚性成熟的熱總量。 如，鳊魚在芬蘭性成熟要10年，在德國只要5、6年，而在更低的伏爾加南部則僅3年；我國天然淡水水域中常見的鯉、鯽，每年產(chǎn)卵和孵化的時間，從南方地區(qū)到北方地區(qū)逐漸后退。 第28頁/共33頁第二十八頁，共34頁。2.3 對常溫動物繁殖的影響溫度對常溫動物繁殖的影響，雖不及對變溫動物明顯，但也是相當(dāng)大的。溫帶和寒帶鳥獸的繁殖通常具有季節(jié)性。雖近代(jndi)實(shí)驗(yàn)研究表明，光照周期在控制鳥獸繁殖中起首要作用，但溫度的影響也是

14、不容忽視的。第29頁/共33頁第二十九頁，共34頁。四 生物(shngw)對低溫和高溫環(huán)境的適應(yīng)1、適應(yīng)的類型最早人們根據(jù)動物體溫的高低，分溫血動物（warm-blooded animals）和冷血動物（ c o l d - b l o o d e d a n i m a l s ） 兩 大 類 。 后 來 根 據(jù) 體 溫 的 穩(wěn) 定 性 分 常 溫 動 物（homiotherms，鳥、獸）和變溫動物（poikiotherms，），多采用。后又分外溫動物（ecotherms）和內(nèi)動物（endotherms）兩個術(shù)語。生物的生理適應(yīng)可分為(fn wi)順應(yīng)者（conformer），另一類調(diào)節(jié)者（

15、regulater）。變 溫 動 物 為 溫 度 順 應(yīng) 者 （ t h e r m o c o n f o r m e r ） ， 常 溫 動 物 為 溫 度 調(diào) 節(jié) 者（thermoregulater）。兩者界限不是絕對的。第30頁/共33頁第三十頁，共34頁。 2、對低溫環(huán)境的適應(yīng) 2.1 減少體壁的熱傳導(dǎo)，增加隔熱性 A 內(nèi)溫動物身體的大小與熱傳導(dǎo)。隨著動物個體的增大，相對體表面積變小，因而單位體重上的相對散熱量也變小，即個體大的動物，在低溫環(huán)境下對于保持恒定的體溫是有利的，因?yàn)閭€體大的動物相對散熱量較少。 貝格曼規(guī)律（Bergmanrule）：內(nèi)溫動物在冷的氣候地區(qū)，身體趨向于大，在溫和的氣候下，身體趨向于小。 阿倫規(guī)律（Allenrule）：內(nèi)溫動物身體的突出部分，如四肢、尾等在氣候寒冷的地方(dfng)有變短的趨向，這與在寒冷條件下散熱量減少的適應(yīng)有關(guān)。第31頁/共33頁第三十一頁，共34頁。 喬丹規(guī)律（Jordans ruler）：魚類的脊椎數(shù)目在低溫水域或比在溫暖水域中多，可能是低溫使魚類的生長和發(fā)育速度變慢因而延長了其性成熟時間，從而產(chǎn)生更大的個體，其二脊椎骨的數(shù)目較多。以上規(guī)律在19世紀(jì)廣為傳播，尤其貝規(guī)律。 B 增加羽或毛的量（密度、高度(god)）或質(zhì)（隔熱性能）。北極熊 C 水生獸類的隔熱性及其調(diào)節(jié)。海豹皮下脂肪厚達(dá)60厘米、第32頁/共33