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第7章 光及其生态作用

1.分布规律及其作用

光在这里指的是自然界的太阳光,阳光在自然界是热量的主要来源。在地球上,光的分布是不均匀的,不过它的分布却有一定的规律。光的分布与太阳高度角和日照时间的长短有关,太阳高度角和日照时长都与纬度和太阳直射的位置有关。一般说来,纬度越低,接收到的阳光越多;纬度越高,接收到的阳光越少,在南北极圈内还有极夜的现象。另外,阳光和地理位置有关。山的南侧、河的北岸,接受阳光较多;山的北侧、河的南岸阳光照射较少。同时,阳光的多少还受大气的透光度影响。

20世纪70年代,人们发现撒哈拉大沙漠东部阳光最多,那里年平均日照时间达4300小时。也就是说,每天大约有11小时45分钟的时间能见到光辉灿烂的阳光。撒哈拉大沙漠东部为什么日照会如此之多呢?因为这里是世界上最干燥的地方,没有能遮住阳光的云层;加上这里纬度低,日照时间长,因而成了世界上阳光最多的地方。

光是光合作用能量的来源。自养型的绿色植物,为维持正常的生命活动,在阳光的照射下,将二氧化碳和水转化成有机物,这一过程就是光合作用。光合作用不仅为植物提供了必备的养料,同时绿色植物自身的生长也为植食动物提供了食物,而植食动物又是肉食动物的美餐。如此,形成了一个类似链条的关系,我们称之为食物链。

如狼吃兔子,兔子吃草。在这一食物链中真正创造能量的只有草,我们把它称作生产者,其余都称为消费者。作为生产者的草,它生产能量的必不可少的原材料之一就是光。

光也是热的来源,无法想象,如果没有阳光的照射,地球将是什么样子?应该到处是冰冷与黑暗,水也将全部结成冰,地球上的生物也就绝迹了。

2.生物生活的主导因素——光的影响

光对生物的影响基本上有三个方面:光的强度(能量)、光的性质(波长)以及光照周期(简称为光周期,指昼夜长短及其季节性变化)。

①光的强度,即光的辐射能量。光的强度主要影响生物的活动节律及行为习性,这表现在生物的日出性与夜出性、趋光性与背光性上。生物对光强度的要求也有一定的范围,在该范围内,趋光性随着光强度的增加而加强,低于下限则无趋光性,高于上限趋光性也不再增加。生物的种类不同,要求的光强度也不同。如向日葵地里的向日葵花都朝着太阳的方向。

②光的性质。光是一种电磁波,因为波长不同,显出各种不同的性质。太阳光通过大气层到达地面的波长为290~2000纳米,人眼能见的光只限于390~750纳米。波长不同,显出的光色也不同。波长由750纳米逐步缩短为390纳米的过程中,可见光色呈现由红、橙、黄、绿、青(蓝绿)、蓝、紫的变化。短于390纳米的是紫外光,长于750纳米的是红外光,人眼都不能见。

昆虫辨别光波的能力与人不同,能见的光在250~700纳米之间,偏于短光波。即昆虫可以见到紫外光(人眼看不到),而见不到红外光。有些红色花能反射紫外光,昆虫对它们也有识别能力,这也是利用黑光灯诱虫效果好的道理。人类可以辨别可见光谱中的60种光色,而昆虫中视觉较发达的蜜蜂只能辨别4种光色,即紫、绿、黄、红。不同昆虫对光波各有特殊的反应。如蚜虫,对黄色光波有趋光性,对银灰色光波有背光性,这就可以利用黄色板来诱蚜,利用银光来驱蚜。而在我国南方柑橘园中有一种吸果的嘴壶夜蛾,对黄光有背光性,这就可以利用黄光来驱蛾。

③光周期,指的是一天中昼夜的交替现象,一般以24小时中日照时数来表示。光周期在不同地理纬度上,有不同程度的季节变化(赤道上无变化)。在北半球,“夏至”日昼最长,夜最短;“冬至”日昼最短,夜最长;“春分”、“秋分”日昼夜时数相等。这种光周期的季节变化在一定纬度地区是相当稳定的。因此对生活于该纬度地区的生物的影响,也是深刻而稳定的,并使生物获得了遗传上的稳定性。

受光的周期性影响,在自然界的动物的活动都有昼夜节律性,如各种蜂类、鸣禽及大多数哺乳类动物属昼行性,它们在有光的白天活动,而在无光的夜间休息。不过,也有部分动物与之相反,如鼠、蝙蝠、猫头鹰等属于夜行性动物,还有如夜鹰等动物多在早上或黄昏活动,称晨昏性动物。无论是哪种动物,它们都以一昼夜为一个活动周期。

光周期对昆虫的生命活动规律起着重要的信息作用,它是引起昆虫滞育的主导因子。有些昆虫以长日照的出现为信息,进入滞育(夏眠性昆虫,如大地老虎等),称此类为长日照滞育型(或称为短日照发育型,因为此类昆虫在短日照下不发生滞育);另一些昆虫以短日照的出现为信息,进入滞育(冬眠性昆虫,如蚜虫等),称此类昆虫为短日照滞育型(或长日照发育型,因为此类昆虫在长日照下不发生滞育)。属于长日照滞育型的昆虫种类很少;属于短日照滞育型的昆虫种类很多,生活于温带及寒温带地区的昆虫大多属于此类;有些种类属于中间型,如桃小食心虫;也有的种类对光照无反应,如秋千毛虫。

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