光因子的生態(tài)效應

1、第二章 光因子的生態(tài)效應,本章主要內(nèi)容,一、光（光質、光強、光照時間）的性質 及其變化 （了解） 二、光（光質、光強、光照時間）對植物 的影響及植物的適應 （掌握） 三、光對園林植物的影響（掌握） 四、光在園林植物實踐中的應用（理解）,第一節(jié) 光的性質及其影響,一、光質 1.光質的變化 光質即光譜成分：紅外、紅（760nm）、橙、黃、綠、青、藍、紫(380nm)、紫外。在全部太陽輻射中，紅外光區(qū)占50-60%，紫外光約占1%，可見光占39-49%。 隨空間發(fā)生變化的一般規(guī)律為： 短波光隨緯度增加而減少，隨海拔升高而增加； 冬季長波光增多，夏季短波光增多； 一天之內(nèi)中午短波光較多，早晚長波光較多

2、。,2. 光質的生態(tài)作用 1）不同波長的光對植物的作用不同 生理有效輻射：太陽輻射光譜中可被綠色植物的質體色素吸收、轉化并用于合成有機物質的400700 nm波段的輻射能。 可見光中紅、橙光是葉綠素吸收最多的成分，其次是藍、紫光，綠光很少被吸收，因此又稱綠光為生理無效光。 此外，短波光（藍紫光、紫外線）有利于蛋白質和有機酸的合成，促進花青素的形成，并抑制莖的伸長（在高山上，由于紫外光強，陽性植物大多成蓮座狀，而且花色特別鮮艷）。,有色薄膜的應用,有色薄膜可改變光質影響作物生長，達到增產(chǎn)，改善品質的目的。 實驗研究表明：淺藍色薄膜育秧與無色薄膜相比，淺藍色薄膜秧苗根系較粗壯，插后成活快，生長健壯

3、，葉色濃綠，鮮重和干重都有增加，測定的淀粉、蛋白質含量較高。主要是因為太陽光通過有色薄膜時，被選擇透過和吸收，這樣薄膜內(nèi)的光質因薄膜顏色不同而發(fā)生變化。如淺藍色薄膜可以大量透過光合作用所需的380-490納米的光（透過率60%以上），因而有利于植物的光合和代謝過程。,二、光強 1.光強的變化 * 光強隨緯度的增加而逐漸減弱：如在低緯度的熱帶荒漠地區(qū)，年光照強度為200大卡以上；而在高緯度的北極地區(qū)，年光照強度=70大卡 光強隨海拔的增加而增強：如在海拔1000米可獲得全部入射日光能的70%，而在海平面卻只能獲得50%。 山的坡向、坡度影響光照強度：在北半球的溫帶地區(qū)，山的南坡接受的光照強度平地

4、北坡。坡度：隨著緯度的增加，在南坡上獲得最大年光照量的坡度也隨之增大，但在北坡無論什么緯度都是坡度越小光強越大 四季變化：夏季最大，冬季最小。 * 一天變化：中午最大，早晚最小。,2.光強對生物的影響,（1）光強對植物生長發(fā)育有重要作用 光強對植物種子發(fā)芽、細胞增長和分化、體積的增大和重量的增加有重要作用；光還促進組織和器官的分化，制約器官的生長發(fā)育速度。 光強對植物的形態(tài)建成和生殖器官的發(fā)育影響很大。植物的光合器官葉綠素必須在一定光強下才能形成，在黑暗條件下，植物就會出現(xiàn)“黃化現(xiàn)象”。在植物完成光周期誘導和花芽開始分化的基礎上，光照時間越長，強度越大，形成的有機物越多，有利于花的發(fā)育。,3.

5、 陸生植物對光照強度的適應類型,光飽和點：在一定范圍內(nèi)，光合作用的效率與光強成正比，但是到達一定強度，若繼續(xù)增加光強，光合作用效率不僅不會提高，反而下降，這點稱為光飽和點。 光補償點：當光合作用合成的有機物剛好與呼吸作用的消耗相等時的光照強度稱為光補償點。,不同植物對光強的反應是不一樣的，根據(jù)植物對光強的適應可分為以下生態(tài)類型： （1）陽性植物 陽性植物對光強要求比較迫切，只有在足夠強的光照條件下才能正常生長，其光飽和點、光補償點都較高，光合作用速率和呼吸速率也都比較高。 如蒲公英、樺樹、櫟等。,（2）陰性植物 陰性植物對光強的需求較陽性植物低，光飽和點和光補償點都較低。其光合速率和呼吸速率都

6、較低。如人參、三七、紅豆杉等。 （3）中性（耐陰）植物 中性植物對光照具有較強的適應能力，對 光強的需求介于上述兩類植物之間，最適在 完全的光照下生長，但也能忍耐適度的蔭蔽 或在生育期間需要較輕度的遮蔭。如黨參、 沙參等。,樹種的耐陰性受哪些因素的影響？ 1.年齡：幼苗階段耐陰性較強，隨年齡增加耐陰性逐漸減弱； 2. 氣候：在溫暖濕潤地區(qū)樹木的耐陰能力比較強，而在干旱貧瘠和寒冷條件下趨向喜光； 3.土壤：生長在濕潤肥沃土壤上的耐陰性較強，干旱貧瘠上的耐陰性較差。,陰生葉和陽生葉,陽生葉與陰生葉,陽生葉 陰生葉 葉片 厚而小 薄而大 葉面積/體積 小 大 角質層 較厚 較薄 葉脈 密 疏 氣孔分

7、布 較密但開放時間 較稀，但經(jīng)常開放 葉綠素 較少 較多 生理 蒸騰、呼吸均較高 均較低,喜光植物與陰性植物在形態(tài)結構、生理特性、個體發(fā)育等方面有明顯區(qū)別,三、光照時間,光照時間（日照長度）的變化規(guī)律 日照長度：指白晝的持續(xù)時數(shù)或太陽的可照時數(shù)。 季節(jié)：北半球從春分秋分：晝長夜短，夏至晝最長； 緯度:緯度越高夏半年晝越長、冬半年晝越短 赤道附近：終年晝夜平分；在兩極地區(qū)則半年是白天，半年是黑夜,2.日照長度對植物的影響 1）日照的長度影響植物的開花時間； 2）日照的長短對植物的營養(yǎng)生長和休眠有重要的作用； 延長光照時數(shù)會促進植物的生長或延長生長期，縮短光照時數(shù)則會促使植物進入休眠或縮短生長期；

8、短日照促進植物休眠的原因是促進了脫落酸含量的增加。,3. 植物對日照長度的適應 1）光周期現(xiàn)象：地球的公轉與自轉，帶來了地球上日照長短的周期性變化，長期生活在晝夜規(guī)律變化環(huán)境中的植物，借助于自然選擇和進化形成了各類植物的生長發(fā)育所特有的對日照長度變化的反應方式。 2）根據(jù)對日照長度的反應類型可把植物分為長日照植物、短日照植物、中日照植物和中間型植物。,長日照植物：是指在日照時間長于一定數(shù)值（一般14小時以上）才能開花的植物，如冬小麥、大麥、油菜及甜菜等。而且光照時間越長，開花越早。 短日照植物：是日照時間短于一定數(shù)值（一般14小時以上的黑暗）才能開花的植物，通常早春或深秋開花。如牽?；?、水稻、

9、煙草等。 中日照植物：開花要求晝夜長短比例接近相等（12小時左右），如甘蔗等。 中間型植物：是在任何日照條件下都能開花的植物，如番茄、黃瓜和辣椒等。,短日照植物 長日照植物,臨界日長,臨界暗期,短暫暗期,閃光照射,開花,開花,不開花,開花,不開花,不開花,開花,不開花,光周期與植物的地理分布,短日照植物大多數(shù)原產(chǎn)地是日照時間短的熱帶、亞熱帶，通常早春或深秋開花，低緯度起源的一些植物，具有短日植物特性，在日長逐漸變短的秋天開花，有利于充分利用低緯度較長的溫暖時期； 長日照植物大多數(shù)原產(chǎn)于溫帶和寒帶，在生長發(fā)育旺盛的夏季，一晝夜中的光照時間長。植物如不能在低溫、霜凍到來之前形成種子，就不能繁殖后代

10、。,光周期在園林植物中的應用,1）引種 緯度相近地區(qū)引種易成功； 短日照植物北移因生長季日照延長，長日照植物南移因生長季日照縮短，都有延遲發(fā)育的作用；反之，短日照植物南移，或長日照植物北移有促進發(fā)育的作用。 2）利用光周期現(xiàn)象進行人工調節(jié)花期。,第二節(jié) 光對園林植物的影響,一、光質對園林植物的影響 光合色素 植物的色素：葉綠素，類胡蘿卜素，花青素和花黃素（又稱黃酮類色素），醌類色素，其他色素類（如靛藍）。 光合色素：在光合作用中參與吸收、傳遞光能或引起原初光化學反應的色素，包括葉綠素、反應中心色素和輔助色素，即葉綠素a/b/c,類胡蘿卜素(包括胡蘿卜素和葉黃素) 和藻膽素(藻紅素和藻藍素).,

11、2. 光質對光合色素的影響 總葉綠素在藍光下含量最高； 紅光下葉綠素a的含量高，藍光下葉綠素b的含量高；,植物葉子變色的原因：正常的葉子總是呈綠色。秋天，因低溫、紫外線強烈等外界因素和葉片衰老等內(nèi)部因素，葉綠素的合成速度低于分解的速度，葉綠素含量相對減少，而類胡蘿卜素分子比較穩(wěn)定，所以葉片逐漸呈現(xiàn)類胡蘿卜素的顏色黃色。至于紅葉，是因為秋天降溫，體內(nèi)積累較多的糖分以適應寒冷，體內(nèi)可溶性糖多了，就形成了較多的花色素，同時秋天葉子內(nèi)的pH值改變，葉內(nèi)呈現(xiàn)酸性，使花色素表現(xiàn)出紅色。,3. 光質與營養(yǎng)生長和光合生理 光質影響植物的營養(yǎng)生長，但不同物種或同一物種的不同時期受影響的程度可能不同； 青藍紫光對

12、植物的加長生長有抑制作用，對幼芽的形成和細胞的分化均有重要作用，它們還能抑制植物體內(nèi)某些生長激素的形成因而抑制了莖的伸長，并產(chǎn)生向光性?？梢姽庵械募t光和不可見的紅外線都能促進莖的加長生長和促進種子及孢子的萌發(fā)。,光質對光合生理的影響 對植物的光合作用而言，以紅光的作用最大，其次是藍紫光；紅光又有助于葉綠素的形成，促進碳水化合物的合成，藍光則有助于有機酸和蛋白質的合成。而綠光及黃光則大多被葉子所反射或透過而很少被利用。,4.光質與愈傷組織形成及器官分化 愈傷誘導和愈傷分化 植物的組織培養(yǎng)中，從一塊外植體形成典型的愈傷組織，大致要經(jīng)歷三個時期：啟動期、分裂期和形成期。啟動期指細胞準備進行分裂的時期

13、。分裂期是指外植體細胞經(jīng)過誘導以后脫分化，不斷分裂、增生子細胞的過程。分裂期愈傷組織的特點是：細胞分裂快，結構疏松，顏色淺而透明。分化期是指在分裂的末期，細胞內(nèi)開始出現(xiàn)一系列形態(tài)和生理上的變化，從而使愈傷組織內(nèi)產(chǎn)生不同形態(tài)和功能的細胞。這些細胞類型有薄壁細胞、分生細胞、色素細胞、纖維細胞等。,植物細胞的全能性（Totipotency）,定義：1902年由Haberlandt提出，即植物體細胞在適當?shù)臈l件下，具有不斷分裂和繁殖、發(fā)育成完整植株的能力。 20世紀80年代，每一個植物細胞具有該植物的全部遺傳信息，在適當條件下可表達出該細胞的所有遺傳信息，分化出植物有機體所有不同類型細胞，形成不同類型

14、的器官甚至胚狀體，直至形成完整再生植株。,細胞全能性的相對性: 細胞全能性并不意味著任何細胞均可以直接產(chǎn)生植物; 動植細胞全能性的表現(xiàn)程度存在明顯的差異： 第一類是始終保持分裂能力,如莖尖、根尖及形成層細胞； 第二類是永久失去分裂能力的終端分化細胞，如篩管、導管、氣孔保衛(wèi)細胞等特化細胞； 第三類是在通常情況下不分裂，但在受到外界刺激后可重新啟動分裂的細胞。如表皮細胞及各種薄壁細胞。,光質對不同植物愈傷組織的啟動影響不同； 光質對不同器官分化的快慢不同； 光質對不同器官的誘導率不同；,二、光強和光合有效輻射 光強的作用 光照強度影響種子的萌發(fā)：大多數(shù)種子在光下和黑暗中都能萌發(fā)，但有些花卉種子還需

15、要一定的光照刺激才能萌發(fā)，稱喜光種子，如毛地黃，非洲鳳仙等。有的花卉種子在光照下萌發(fā)受抑制，在黑暗中易萌發(fā)，稱嫌光種子，如黑種草。 光照強度影響植物的營養(yǎng)生長和形態(tài)建成：花卉在暗處生長，幼苗形態(tài)不正常，表現(xiàn)出黃化現(xiàn)象；光線過弱，不能滿足其光合作用的需要，營養(yǎng)器官發(fā)育不良。 光照強度影響花卉的花蕾開放： 光照強度影響花色：光照對花青素形成有重要影響，花青素在強光、直射光下易形成，而弱光、散射光下不易形成。 影響園林植物的分布。,2.光合有效輻射 太陽輻射光譜中可被綠色植物的質體色素吸收、轉化并用于合成有機物質的400700nm波段的輻射能。 光合有效輻射變化規(guī)律：一般早晚低，正午前后高而穩(wěn)定；夏

16、季高，冬季低； 對不同植物來說，光合有效輻射可能范圍不同。,光合有效輻射在一定的增長范圍內(nèi)光合作用增強，但是當光合有效輻射繼續(xù)增強，光合作用不升反降； 植物光合作用的 “午休”現(xiàn)象： 討論：午休現(xiàn)象的原因？,第三節(jié) 光在園林植物實踐中的應用,1.通過調節(jié)光照來控制花期以滿足造景需要；如，一品紅、菊花 2.通過對各種樹種及草本植物耐蔭幅度的了解，在順應自然的基礎上，科學地配植，組成既美觀又穩(wěn)定的人工群落；如， 杜鵑在進行配置與造景時，宜植于林緣、孤立樹的樹冠正投影邊緣或上層喬木枝下高較高、枝葉稀疏、密度不大的地方； 山茶花配植于白玉蘭樹下，則花、葉均茂，早春紅、白花朵相繼而開；但廣玉蘭樹下不適宜

17、配植山茶花。,？,課后思考題： 1. 任選校園某一處，觀察植物配置，并拍照講述配置的原理（植物的特性及對環(huán)境條件的要求）； 2. 觀察校園內(nèi)玉蘭的種類，及各種類展葉、開花的時間及花葉的特點。,第四節(jié) 城市的光環(huán)境,一、城市光照特點 到達城市地面的太陽直射輻射減少，散射增多，而且愈近市區(qū)中心，這種輻射量的變化愈大； 城市內(nèi)部太陽輻射很不均勻，受建筑物的高低、方向、大小及街道寬窄和方向及觀測點緯度和季節(jié)的影響； 照明光源多，往往造成光污染。,二、城市光污染 光污染：指環(huán)境中現(xiàn)代城市建筑和夜間照明等產(chǎn)生的溢散光、反射光和眩光等光輻射超過生物正常生命活動所能承受的范圍，對人和其他生物造成干擾或負面影響的現(xiàn)象。 光污染的類型 人造白晝污染：地面照明的人工光在塵埃、水蒸氣或其他懸浮粒子的反射或散射作用下進入大氣層導致城市上空天空亮度增加；,白亮污染：強烈的人工光或太陽光和人工光被玻璃幕墻等反射或聚焦，使人產(chǎn)生炫昏的光； 彩光污染：各種熒光燈、霓虹燈、黑光燈和燈箱廣告燈所產(chǎn)生的各種彩