(一)光的性质 光是由波长范围很广的电磁波所组成,主要波长范围是150~4000nm,其中可见光的波长在380~760nm之间,可见光谱中根据波长的不同又可分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光。波长小于380nm的是紫外光,波长大于760nm的是红外光,它们都是不可见光。波长小于290nm的紫外光被大气圈上层(平流层)的臭氧吸收,所以只有波长在290~380nm之间的紫外光能到达地面。紫外光对人和生物有杀伤和致癌作用,所以臭氧层遭破坏后果十分严重。全部太阳辐射中,红外光区约占50~60%,紫外光部分约占1%,其余的都是可见光部分。可见光具有最大的生态学意义,因为只有可见光才能在光合作用中被植物所利用并转化为化学能。植物叶片可见光区中的红橙光和蓝紫光的吸收率最高,因此这两部分称为生理有效光;绿光被叶片吸收极少,称为生理无效光。 (二)光质的变化及其对植物的影响 光质就是指光谱成分,它的空间变化规律是短波光随纬度增加而减少,随海拔升高而增加;长波光则与之相反。时间变化规律是冬季长波光增多,夏季短波光增多;一天之内中午短波光较多,早晚长波光较多。不同波长的光对植物有不同的作用,如上面提到的生理有效光。植物叶片对太阳光的吸收、反射和透射的程度直接与波长有关,并与叶的厚薄、构造和绿色的深浅,以及叶表面的性状不同而异。如叶对红橙光和蓝光吸收较多,而对绿光反射较多;厚的叶片透射光的比例较低。 当太阳光透过森林生态系统时,因植物群落对光的吸收、反射和透射,到达地表的光照强度和光质都大大改变了,光照强度大大减弱,而红橙光和蓝紫光也已所剩不多。因此,生长在生态系统不同层次的植物,对光的需求是不同的。 太阳光通过水体时,强度减弱和光质改变更为强烈。水对光有很强的吸收和反射作用。水所反射的光线,波长在420~550nm之间,所以水多是淡绿色,湖水以黄绿光占优势,深水多呈蓝色,海洋中以微弱的蓝绿光为主。水吸收的光线以长波光为主,因此长波热辐射在水的表层就被吸收,短波光及紫外辐射则能透入水体一、二十米深处。说明生理有效光可达较大的深度。此外,水中的溶解物质、悬浮的土壤和碎屑颗粒以及浮游生物也能吸收和散射光线,所以水体中光的减弱程度,与水体的混浊度也有关。水体中的光照强度则随水深的增加呈对数下降,在纯海水的100米深处,光强仅有水面的7%。一般沉水的维管植物可以在5~10米处生存,10米以下就很少有维管植物生长。但有些藻类(如红藻)可以生活在20~30米的海水中,这是因为红藻的藻红素对深水中的短波光(蓝绿光)有补色效应,如红藻主要由藻红素和类胡萝卜素吸收蓝绿光。这是植物在长期演化过程中对深水中光质变化的生理适应。 (三)光照强度的变化及其对植物的影响 光照强度的空间变化规律是随纬度和海拔高度增加而逐渐减弱,并随坡向和坡度的变化而变化。如在北半球的温带地区,南坡所接受的光照比平地多,北坡则较平地少;无论在什么纬度,南坡的光照强度都比北坡大,且坡度越大差异越显著;在南坡,随着纬度的增加,最大光强的坡度也随之增大;在北坡,无论什么纬度都是坡度越小得到的太阳光越多;较高纬度的南坡可比较低纬度的北坡得到更多的日光能,因此南方的喜热作物可以移栽到北方的南坡上生长。光照强度的时间变化规律是,一年中以夏季光强最大,冬季最弱;在一天中,中午光强最大,早晚最小。此外,光照强度在一个生态系统内部也有变化,一般光强在陆地生态系统内自上而下逐渐减弱,在水生生态系统中则是随水深的增加而迅速递减。 光照强度对植物生长与形态结构的建成有重要的作用,如植物的黄化现象。光强同时也影响植物的发育,在开花期或幼果期,如光强减弱,也会引起结实不良或果室发育中途停止,甚至落果。光对果实的品质也有良好作用。根据植物与光照强度的关系,可以把植物分为阳性植物、阴生植物和耐阴植物三大生态类型。

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