植物与光的关系

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 植物生活与环境,4.2 植物与光的关系,1,4.2 植物与光的生态关系,4.2.1 光的生态意义,4.2.2 光对植物的生态作用,4.2.3 植物的光合功能型,2,4.2.1 光的生态意义,太阳能是地球一切生物能量的源泉,太阳辐射为维持生命的环境创造了必要的条件。,有害方面：紫外线的杀伤作用,光的信号作用,3,4.2.2 光对植物的生态作用,光照强度的生态作用及植物的生态适应,光质的生态作用,日照长度的生态作用,光与水生植物,4,光照强度的生态作用及植物的生态适应,光照强度的生态作用,植物对光强的适应类型,5,光合作用的过程,原初反应,光能的吸收、传递和转换过程。,电子传递与光合磷酸化,电能转变为活跃化学能,碳同化,光反应(light reaction),内囊体膜,暗反应 dark reaction,叶绿体基质,光合作用的实质是将光能转变成化学能。,6,CO,2,+2H,2,O* (CH,2,O)+O,2,*+H,2,O,糖,其他有机化合物,淀粉,纤维素,细胞呼吸,CO,2,O,2,H,2,O,叶绿体,C 反应,光反应,三C糖(PGA),光,光合作用,GAP,7,三、光强的生态作用,光强与植物的形态建成,光强与植物的发育,光强与植物的光合作用,光补偿点,光饱和点,光抑制,光呼吸,气体交换,光饱和点,光补偿点,净光合,总光合,黑暗中释放的CO,2,量,光照强度,CO,2,吸收量,CO,2,放出量,光合速率与呼吸速率相等时的光照强度,光合速率达到最大值时的光强,光强超过一定范围后，光合功能下降的现象,光抑制,8,植物对光强的适应类型,植物,阳性植物,耐荫性植物,阴性植物,适应,强光,环境，耐荫力弱，对,强光,的利用力强,介于阳生植物与阴生植物之间,适应,弱光,环境，耐荫力强，对,弱光,的利用力强,9,比较特征,阳性植物,阴性植物,形,态,特,征,树木特征,枝叶稀疏，透光，自然整枝良好；枝下高长；树皮厚；叶色淡；植物开花结实力较大；生长快，寿命短,枝叶茂密，透光度小，自然整枝不良；枝下高短；树皮薄；叶色深；植物生长缓慢，寿命较长。,茎,外形,较粗，节间短，分枝多。,茎细长，节间长，分枝少。,内部,结构,细胞体积小，胞壁厚，木质部与机械组织发达，维管束多，细胞结构紧密，含水量较少。,细胞体积大，胞壁薄，木质部与机械组织不发达，维管束少，细胞结构疏松，含水量较多。,叶,外形,叶子较小，厚；角质层厚；叶脉细密而长；有的叶子表面具有绒毛； 叶子常常与直射光排列呈一定的角度。,叶子较大，薄；角质层不发达；叶脉较稀；叶面光滑；叶柄长短不齐，呈镶嵌状排列。,内部,结构,细胞排列紧密，细胞小，胞壁厚，气孔小而数目多，栅栏组织发达，海绵组织不发达,细胞排列疏松，细胞大，胞壁薄，气孔大而数目少，栅栏组织不发达，海绵组织发达,生理生化特征,耐荫力弱；光补偿点、光饱和点高；呼吸作用与光合作用强；渗透压大；叶绿素含量小；抗性高,耐荫力强；光补偿点、光饱和点低；呼吸作用与光合作用弱；渗透压小；叶绿素含量高；抗性低,阳性植物和阴性植物的比较,10,阳性植物（a）与阴性植物（b）光补偿点（CP）示意图,11,三、光质的生态作用及生物的适应,微波和无线电波,x,射线和,射线,红外线,紫外线,可见光,12,太阳辐射能,(仿A. Mackenzie et. al,1999),光的性质：波长1504000nm,分紫外光、可见光和红外光三类，波长在380760nm之间的光为可见光。绿色植物的光合作用有效范围是380700nm之间。,紫外线,可见光,红外线,400,630,1000,2500,4000,波长(nm),能,量,强,度,13,红外线及其生态作用,增热效应,温室效应,（,greenhouse effect,）,的产生,14,紫外线及其生态作用,紫外线的生态作用,由于其具有高能量，紫外线有杀伤生物的作用,紫外线参与动物体内维生素D的合成,参与植物的形态建成，诱导向光性及色素形成,臭氧层对紫外线的吸收,当光穿过大气时，紫外线大部分被臭氧层吸收，使生物避免紫外线的伤害。,空气中的污染物如氯氟烃类会通过化学反应破坏臭氧层，使地球上一些地区尤其是高纬度地区形成臭氧层漏洞。,15,可见光及其生态作用,红（760-620nm）,橙（620-590nm）,黄（590-560nm）,绿（560-510nm）,青（510-490nm）,蓝（490-460nm）,紫（460-380nm）,16,可见光与光合作用,生理有效辐射,能被植物光合作用所吸收利用的光辐射称为生理有效辐射或光合有效辐射。,红橙光,蓝紫光,生理无效光,绿光在植物的光合作用中很少被吸收，因此又称绿光为生理无效光。,这是因为绿色叶子对绿光反射和透射的结果。,光质对光合作产物的影响,17,可见光的生态作用,（1）蓝紫光、青光抑制植物体内某些生长激素的形成，从而抑制植物的伸长生长，造成植物矮化。,（2）青蓝紫光促进花青素的形成。,（3）青蓝紫光引起植物向光性的敏感。,（4）蓝紫光、青光是支配细胞分化最重要的光线。,18,日照长度的生态作用,光周期与植物的开花,光周期现象（photoperiodism）,植物对于白天和黑夜相对长度规律性变化的反应。,植物对光周期的反应,长日照植物,短日照植物,中日照植物,中间型植物,光周期对植物休眠和地下器官形成的影响,对植物伸长生长的影响,19,光与水生植物,光强,水深,深,弱,补偿深度,在水体中，随着 水深度的增加，光合作用减弱，当光合作用合成量减少到与呼吸作用消耗量平衡时的水深。,补偿深度是水体 中光合植物垂直分布的下限。,补偿深度随着水 的透明度而变化。,20,4.2.3 植物的光合功能型,植物功能型(plant functional types，PFTs),具有确定植物功能特征的一系列植物的组合，是研究植被随环境动态变化的基本单元。,植物的光合功能型,C3植物,C4植物,CAM植物,21,C,3,植物,C,3,途径,固定CO,2,的最初产物3-磷酸苷油酸,采取这种途径的植物称为C,3,植物。,C,3,植物叶片的维管束鞘细胞小，几乎不含叶绿体，叶肉细胞排列松散，叶绿体大而多，CO,2,吸收、固定与碳水化合物合成均在这类细胞中完成。,光呼吸,22,23,C,4,植物,C,4,途径（Hatch-Slack循环）,CO,2,首先与PEP结合，形成一种四碳化合物即草酰乙酸(OAA) 。,C,4,植物特点,叶片具花环结构,C,4,植物对CO2的净固定是由叶肉细胞和维管束鞘细胞密切配合而完成的。,没有光呼吸,24,叶肉细胞,CO,2,OAA(四C糖）,卡尔文循环,CO,2,维管束鞘细胞,糖,淀粉,纤维素,细胞呼吸,其他有机化合物,PEP羧化酶,不能固定O,2,C,4,途径,C,4,植物,25,26,CAM植物,CO,2,CO,2,OAA,PEP,羧化酶,苹果酸,苹果酸,CO,2,Calvin 循环,糖,淀粉,纤维素,细胞呼吸,其他有机化合物,夜晚,白昼,液泡,CAM途径,CAM植物,27,28,特征,C,3,植物,C,4,植物,CAM植物,植物类群,大部分绿色植物，如水稻,不包括藻类、蕨类植物和针叶树，常见于有花植物，如玉米，甘蔗、高梁、狗尾草等,肉质植物，如波萝、仙人掌、景天属植物等,生境特征,广泛,开阔、温暖、盐生,开阔、干旱、温暖、盐生,维管束鞘细胞,无花环型结构,花环型结构,无花环型结构,CO,2,固定途径,Calvin循环,C4途径,CAM途径,初始酶及对CO,2,亲和度,Rubisco酶,亲和度低,PEP羧化酶,亲和度高,PEP羧化酶,亲和度高,CO,2,固定最初产物,PGA（3C）,OAA （4C）,OAA （4C）,气孔,白天开，夜晚闭,白天开，夜晚闭,白天闭，夜晚开,光呼吸,高,低,低,最大光合速率,55,100,小于1,光合最适温,20-30,30-45,30-35,光补偿点,0.2-2,1-3,1-3,C3植物、C4植物和CAM植物的适应特征,29,30,