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光质的变化及其对生物的影响

光质的变化及其对生物的影响

　　光是由波长范围很广的电磁波组成的，主要波长范围是150～4000纳米（nm），其中人眼可见光的波长在380～760纳米之间，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380纳米的是紫外光，波长大于760纳米的是红外光，红外光和紫外光都是不可见光。在全部太阳辐射中，红外光约占50～60％，紫外光约占1％，其余的是可见光部分。由于波长越长，增热效应越大，所以红外光可以产生大量的热，地表热量基本上就是由红外光能所产生的。紫外光对生物和人有杀伤和致癌作用，但它在穿过大气层时，波长短于290纳米的部分将被臭氧层中的臭氧吸收，只有波长在290～380纳米之间的紫外光才能到达地球表面。在高山和高原地区，紫外光的作用比较强烈。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。植物的叶绿素是绿色的，它主要吸收红光和蓝光，所以在可见光谱中，波长为760～620纳米的红光和波长为490～435纳米的蓝光对光合作用最为重要。

　　光质（光谱成分）随空间发生变化的一般规律是短波光随纬度增加而减少，随海拔升高而增加。在时间变化上，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。不同波长的光对生物有不同的作用，植物叶片对日光的吸收、反射和透射的程度直接与波长有关。当日光穿透森林生态系统时，大部分能量被树冠层截留，到达下木层的日光不仅强度大大减弱，而且红光和蓝光也所剩不多，所以生活在那里的植物必须对低辐射能环境有较好的适应。

　　光以同样的强度照射到水体表面和陆地表面。在陆地上，大部分光都能被植物的叶子吸收或反射掉，但在水体中，水对光有很强的吸收和散射作用，这种情况大大限制着海洋透光带的深度。在纯海水中，10米深处的光强度只有海洋表面光强度的50％，而在100米深处，光强度则衰减到只及海洋表面光强度的7％（均指可见光部分）。更值得注意的是，不同波长的光被海水吸收的程度是不一样的。红外光仅在几米深处就会被完全吸收，而紫和蓝色等的短波光则很容易被水分子散射，因而也不能潜入到很深的海水中。由于水对光的吸收和散射作用，结果在较深的水层中只有绿光占有较大优势（图2-14）。植物的光合作用色素对光谱的这种变化具有明显的适应性。分布在海水表层的植物，如绿藻海白菜（Ulva）所含有的色素与陆生植物所含有的色素很相似，它们主要是吸收蓝、红光，但是，分布在深水中的红藻紫菜（Porphyra）则另有一些色素能使它在光合作用中较有效地利用绿光。

　　能够穿过大气层到达地球表面的紫外光虽然很少，但在高山地带紫外光的生态作用还是很明显的。由于紫外光的作用抑制了植物茎的伸长，所以很多高山植物都具有特殊的莲座状叶丛。高山强烈的紫外线辐射不利于植物克服高山障碍进行散布，因此它是决定很多植物分布的一种因素。光质对于动物的分布和器官功能的影响目前还不十分清楚，但色觉在不同动物类群中的分布却很有趣。在节肢动物、鱼类、鸟类和哺乳动物中，有些种类色觉很发达，另一些种类则完全没有色觉。在哺乳动物中，只有灵长类动物才具有发达的色觉。

发布日期：2008-6-14　【返回】