水生生物学-养殖水域生态学 第二章光的生态作用
水生生物学--养殖水域生态学 第二章 光的生态作用
梳述 ■光和热是从太阳辐射到地球上的两种辐 射能的形态,生物圈内的光主要包含5 种基本类型的电磁波。即: ■微波和无线电波:波长1m以上; 热红外线:波长4×106-7600A; 可见光:波长7600-3800A; 紫外线:波长3800-40.3A; X射线和V射线:波长403-001A
概述 ◼ 光和热是从太阳辐射到地球上的两种辐 射能的形态，生物圈内的光主要包含5 种基本类型的电磁波。即： ◼ 微波和无线电波：波长1m以上； ◼ 热红外线： 波长4×106-7600Å; ◼ 可见光： 波长7600-3800 Å; ◼ 紫外线： 波长3800-40.3 Å; ◼ X射线和γ射线： 波长40.3-0.01 Å
红 橙 黄绿青蓝紫 7600 6260 9505750490043503800 太阳辐射能按波长不同而顺序排列,称为太阳辐射光谱,就是以上 5种电磁波。根据人肉眼所能感受到的光谱段,光可分为可见光和 不可见光两部分。可见光光谱段的波长为76003800A,也就是人眼 能看到的白光。可见光谱中根据波长的不同,又可分为红、橙、黄 绿、青、蓝、紫七色光,如图所示。波长大于7600A和小于3800A 的都是不可见光,前者为红外线,我们可借助于热的感受来察觉这 种光的存在,地表热量基本上是由这部分太阳辐射能产生的,其波 长越大,增热效应也越大,红外光被大气中的臭氧、水蒸气和二氧 化碳吸收;后者叫紫外光,但其中波长短于2900A的部分被大气圈 上层的臭氧吸收,所以紫外线部分真正到地面上来的,只有波长在 29003800A之间的光波。紫外线具有杀伤生物的作用。如杀菌 引发皮肤癌和促进∨D合成。当臭氧层出现空洞时,将会增加地球表 面的紫外光辐射,特别是UVB(2800-3200A)对生态系统的影响已 引起人们的注意
◼ 太阳辐射能按波长不同而顺序排列，称为太阳辐射光谱，就是以上 5种电磁波。根据人肉眼所能感受到的光谱段，光可分为可见光和 不可见光两部分。可见光光谱段的波长为7600-3800A,也就是人眼 能看到的白光。可见光谱中根据波长的不同，又可分为红、橙、黄、 绿、青、蓝、紫七色光，如图所示。波长大于7600 Å和小于3800 Å 的都是不可见光，前者为红外线，我们可借助于热的感受来察觉这 种光的存在，地表热量基本上是由这部分太阳辐射能产生的，其波 长越大，增热效应也越大，红外光被大气中的臭氧、水蒸气和二氧 化碳吸收；后者叫紫外光，但其中波长短于2900 Å的部分被大气圈 上层的臭氧吸收，所以紫外线部分真正到地面上来的，只有波长在 2900-3800 Å之间的光波。紫外线具有杀伤生物的作用。如杀菌、 引发皮肤癌和促进VD合成。当臭氧层出现空洞时，将会增加地球表 面的紫外光辐射，特别是UV-B(2800 -3200 Å)对生态系统的影响已 引起人们的注意
可见,光是太阳辐射能以电磁波形式投射到地球表面上的辐射线。光 主要来自太阳辐射,其他星体的光仅占极小部分。光是生命的极为重 要的生态因子之一。地球上所有生命都是依靠进入生物圈的太阳辐射 能流来维持的。太阳辐射对地球表面和水体不仅带来光照,还直接 生热效应。光能影响有机体的理化变化,从而产生各种各样的生态学 效应。 (1)光对动物和植物的生存提供能量的来源 (2)光直接影响植物的光合作用和色素的形成。没有光,绿色植物难 以生存。水环境的光照条件远远不及陆地,即使在水的上层,光照强 度也较空气中小得多,在水体的深处则是永远黑暗的。因此光在水生 植物的生活中具有特别重要的生态意义。 ③3)动植物对光的刺激都会产生一定的反应,如视觉、繁殖、发育、 行为、分布等 (4)光对于动物的重要意义,一方面是通过植物和影响其他环境因素 的动态而产生的间接关系,另一方面主要起着信号作用,对于动物的 行为和生理上有很大影响。在有些情况下光是动物生活中所需要的环 境因子之一。然而,光对动物的深刻影响在许多方面还没有充分的了 解,因为光对有机体的作用可能是直接的,也可能是间接的,还有可 能是通过对其他环境因子的影响而起作用
◼ 可见，光是太阳辐射能以电磁波形式投射到地球表面上的辐射线。光 主要来自太阳辐射，其他星体的光仅占极小部分。光是生命的极为重 要的生态因子之一。地球上所有生命都是依靠进入生物圈的太阳辐射 能流来维持的。太阳辐射对地球表面和水体不仅带来光照，还直接产 生热效应。光能影响有机体的理化变化，从而产生各种各样的生态学 效应。 ◼ (1)光对动物和植物的生存提供能量的来源。 ◼ (2)光直接影响植物的光合作用和色素的形成。没有光，绿色植物难 以生存。水环境的光照条件远远不及陆地，即使在水的上层，光照强 度也较空气中小得多，在水体的深处则是永远黑暗的。因此光在水生 植物的生活中具有特别重要的生态意义。 ◼ (3)动植物对光的刺激都会产生一定的反应，如视觉、繁殖、发育、 行为、分布等。 ◼ (4)光对于动物的重要意义，一方面是通过植物和影响其他环境因素 的动态而产生的间接关系，另一方面主要起着信号作用，对于动物的 行为和生理上有很大影响。在有些情况下光是动物生活中所需要的环 境因子之一。然而，光对动物的深刻影响在许多方面还没有充分的了 解，因为光对有机体的作用可能是直接的，也可能是间接的，还有可 能是通过对其他环境因子的影响而起作用
水体的光照条件 在大气层上界垂直于太阳光的平面上所受到 的太阳辐射强度为8.10J(cm2min),被称为 太阳系数。太阳辐射在遇到大气层的各种成 分时,发生反射、吸收和散射,因此到达水 面(地面)的强度有所减弱。 ■太阳辐射能到达水面的强度随太阳高度角 地理纬度、海拔高度、季节和大气状况而变 化。一般地理纬度越高,年平均辐射量越小, 季节变化在高纬度大于低纬度
一.水体的光照条件 ◼ 在大气层上界垂直于太阳光的平面上所受到 的太阳辐射强度为8.10 J/(cm2·min),被称为 太阳系数。太阳辐射在遇到大气层的各种成 分时，发生反射、吸收和散射，因此到达水 面（地面）的强度有所减弱。 ◼ 太阳辐射能到达水面的强度随太阳高度角、 地理纬度、海拔高度、季节和大气状况而变 化。一般地理纬度越高，年平均辐射量越小， 季节变化在高纬度大于低纬度
七,海洋生物发光现象 自然界很多生物能够发光,生物产生光的现 象称为生物发光( biolumines- cence)。海 洋生物能发光的种类特别多,从细菌到脊椎 动物几乎每一门类都有发光的种类。其中以 细菌、水母、头足类、甲壳类、被囊类和鱼 类较为重要。在海洋中,鱼类、甲壳类和头 足类发出的光最明亮,这些动物具有特化的 发光器。具报道,深海鱼类约有2/3能发光, 头足类约有一半能发光
七． 海洋生物发光现象 ◼ 自然界很多生物能够发光，生物产生光的现 象称为生物发光（biolumines-cence）。海 洋生物能发光的种类特别多，从细菌到脊椎 动物几乎每一门类都有发光的种类。其中以 细菌、水母、头足类、甲壳类、被囊类和鱼 类较为重要。在海洋中，鱼类、甲壳类和头 足类发出的光最明亮，这些动物具有特化的 发光器。具报道，深海鱼类约有2/3能发光， 头足类约有一半能发光
发光的生化机制 荧光素-荧光酶发光系统:在有氧的情况下,由一种荧光酶 ( luciferase)对荧光素( luciferin)发生作用的产物。旋沟藻、 海萤、海笋( Pholas) 1分子荧光酶 H2+1/202 L*+HO yL+hy 发光蛋白系统:在不需要酶和氧的参与条件下,发光蛋白 ( photo- protein)受Ca2+的触发而发光。管水母等腔肠动物。 蛋白荧光素+Ca2+--Ca2t-蛋白一氧化荧光素+cO2 thy
发光的生化机制 ◼ 荧光素-荧光酶发光系统：在有氧的情况下，由一种荧光酶 （luciferase）对荧光素（luciferin） 发生作用的产物。旋沟藻、 海萤、海笋（Pholas）. ◼ 1分子荧光酶 ◼ LH2 + 1/2O2 -----------→L* + H2O ◼ ↘L + hv ◼ ◼ 发光蛋白系统：在不需要酶和氧的参与条件下，发光蛋白 （photo-protein）受Ca2+的触发而发光。管水母等腔肠动物。 ◼ ◼ 蛋白-荧光素 + Ca2+ -----→Ca2+--蛋白—氧化荧光素+ CO2 +hv
生物发光的生物学意义 作为同种集群的识别信号(识别同类 控制集群、引诱异性) 引诱捕获物,如深海鱼类和腔肠动物 照明或警告肉食性敌害或利用光幕来 掩护自己
生物发光的生物学意义 ◼ 作为同种集群的识别信号（识别同类、 控制集群、引诱异性）。 ◼ 引诱捕获物，如深海鱼类和腔肠动物。 ◼ 照明或警告肉食性敌害或利用光幕来 掩护自己
复习思考题 水环境的光照条件及其生态意义与陆环境有 那些差别? 光照强度和光合作用有何关系 光谱成分对篠类的色素组成有何影响? ■光与水生生物的行为有何关系筏这种关系又受 到那些条件的影响? 浮游生物昼夜垂直移动有何特征?其原因和适 友性意义如何? 光对水生动物的生命过程有那些影响?
复习思考题 ◼ 水环境的光照条件及其生态意义与陆环境有 那些差别? ◼ 光照强度和光合作用有何关系? ◼ 光谱成分对藻类的色素组成有何影响? ◼ 光与水生生物的行为有何关系?这种关系又受 到那些条件的影响? ◼ 浮游生物昼夜垂直移动有何特征?其原因和适 应性意义如何? ◼ 光对水生动物的生命过程有那些影响?
在浮游动物中昼夜垂直移动现象就更为广泛。如原生动物中沙 壳虫( Diffugia bivae)和梨壳虫( Nebe la kizakiensis)、轮 虫中独角聚花轮虫( Conochilus unicornis)、奇异巨腕轮虫 ( Pedalia mira)、皱甲轮虫( Ploesoma)、螺形龟甲轮虫 ( Keratella cochlearis)、矩形龟甲轮虫(h. quadrata)、多肢 轮虫( Polyarthra)等都有过白天从表层下沉夜晚又上升的报道 在枝角类和桡足类中昼夜垂直移动的现象更为普遍,形式也多 样些。多数情况是夜间从深层上升,白天从表层下降,一昼夜 升降一次,另一种情况是在黎明和薄暮两次上升到表层,也就 是说一昼夜有两次垂直移动,在少数情况下,也出现类似浮游 植物的移动情况,即白天上升夜晚下降,如在长刺蚤、拟细镖 水蚤( Eudiaptomus graciloides)、隆线蚤( Daphnia carinata)、单肢蚤( Holopedium gibberun)和几种轮虫中都有 过这种记载
◼ 在浮游动物中昼夜垂直移动现象就更为广泛。如原生动物中沙 (Diffugia bivae)和梨壳虫(Nebela kizakiensis)、轮 虫中独角聚花轮虫(Conochilus unicornis)、奇异巨腕轮虫 (Pedalia mira)、皱甲轮虫(Ploesoma)、螺形龟甲轮虫 (Keratella cochlearis)、矩形龟甲轮虫(K. quadrata)、多肢 轮虫(Polyarthra)等都有过白天从表层下沉夜晚又上升的报道。 在枝角类和桡足类中昼夜垂直移动的现象更为普遍，形式也多 样些。多数情况是夜间从深层上升，白天从表层下降，一昼夜 升降一次，另一种情况是在黎明和薄暮两次上升到表层，也就 是说一昼夜有两次垂直移动，在少数情况下，也出现类似浮游 植物的移动情况，即白天上升夜晚下降，如在长刺蚤、拟细镖 水蚤(Eudiaptomus graciloides)、隆线蚤 (Daphnia carinata)、单肢蚤 (Holopedium gibberum)和几种轮虫中都有 过这种记载