03 第二章 光的生态作用.ppt

第1页：第二章章节封面

第二章 光的生态作用。课程内容隶属水生生物学——养殖水域生态学。

第2页：太阳辐射光谱

光和热是从太阳辐射到地球上的两种辐射能形态，生物圈内的光主要包含五种基本类型的电磁波。

说明：原文热红外线波长记作“4×106-7600 Å”，按量级应为4×10⁶ Å，此处已按标准值修正。

第3页：可见光与不可见光

可见光波长为7600～3800 Å，按波长分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光。波长大于7600 Å为红外线，被大气中的臭氧、水蒸气和二氧化碳吸收，波长越大增热效应越大；小于3800 Å为紫外光，其中短于2900 Å部分被大气圈上层臭氧吸收，真正到达地面的只有2900～3800 Å。

• 紫外线具有杀伤生物的作用：杀菌、引发皮肤癌、促进维生素D合成。
• 臭氧层出现空洞将增加地表紫外辐射，其中UV-B（2800～3200 Å）对生态系统的影响已引起关注。

第4页：光的生态作用

• 能量来源：光为动物和植物的生存提供能量。
• 光合作用与色素形成：水环境光照远不及陆地，深处永远黑暗，光对水生植物具特别重要的生态意义。
• 刺激反应：动植物的视觉、繁殖、发育、行为、分布均受光影响。
• 信号作用：光通过植物和其他环境因子的动态产生间接关系，同时对动物行为和生理起信号作用。

光对有机体的作用可能是直接的、间接的，或通过对其他环境因子的影响而起作用。

第5页：水体的光照条件

太阳系数

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)。太阳辐射经大气层的反射、吸收和散射后到达水面的强度有所减弱。

到达水面的太阳辐射强度随太阳高度角、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。

第6页：海洋生物发光现象

生物产生光的现象称为生物发光（bioluminescence）。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，以细菌、水母、头足类、甲壳类、被囊类和鱼类较为重要。

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。据报导，深海鱼类约有2/3能发光，头足类约有一半能发光。

第7页：发光的生化机制

荧光素—荧光酶发光系统

在有氧条件下，由荧光酶（luciferase）作用于荧光素（luciferin）而发光：LH₂ + 1/2O₂ → L* + H₂O → L + hv。见于旋沟藻、海萤、海笋（Pholas）等。

发光蛋白系统

不需酶和氧参与，发光蛋白（photoprotein）受Ca²⁺触发而发光：蛋白—荧光素 + Ca²⁺ → Ca²⁺—蛋白—氧化荧光素 + CO₂ + hv。见于管水母等腔肠动物。

第8页：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，或利用光幕掩护自己。

第9页：复习思考题

• 水环境的光照条件及其生态意义与陆环境有哪些差别？
• 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？这种关系又受到哪些条件的影响？
• 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哪些影响？

第10页：浮游动物昼夜垂直移动

浮游动物中昼夜垂直移动现象更为广泛。原生动物中的沙壳虫、梨壳虫，轮虫中的独角聚花轮虫、奇异巨腕轮虫、螺形龟甲轮虫、矩形龟甲轮虫、多肢轮虫等，均有白天从表层下沉、夜晚上升的报导。

• 单峰型：夜间从深层上升，白天从表层下降，一昼夜升降一次，枝角类和桡足类中更为普遍。
• 双峰型：黎明和薄暮两次上升到表层，一昼夜两次垂直移动。
• 反向型：白天上升夜晚下降，见于长刺蚤、拟细镖水蚤、隆线蚤、单肢蚤和几种轮虫。