2．3．1　光的生態(tài)作用與生物的適應(yīng)

光是地球上所有生物得以生存和繁衍的最基本的能量源泉，地球上生物生活所必需的全部能量都直接或間接地源于太陽光。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的平衡狀態(tài)是建立在能量基礎(chǔ)上的，綠色植物的光合系統(tǒng)是太陽能以化學(xué)能的形式進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)的唯一通路，也是食物鏈的起點。光本身又是一個十分復(fù)雜的環(huán)境因子，太陽輻射的強度、質(zhì)量及其周期性變化對生物的生長發(fā)育和地理分布都產(chǎn)生著深遠(yuǎn)的影響，而生物本身對這些變化的光因子也有著極其多樣的反應(yīng)。光是一個十分復(fù)雜而重要的生態(tài)因子，包括光強、光質(zhì)和光照長度。光因子的變化對生物有著深刻的影響。

1．光強的生態(tài)作用與生物的適應(yīng)

1）光強與植物

光對植物的形態(tài)建成和生殖器官的發(fā)育有重要影響。植物的光合器官葉綠素必須在一定光強條件下才能形成，許多其他器官的形成也有賴于一定的光強。在黑暗條件下，植物就會出現(xiàn)“黃化現(xiàn)象”。在植物完成光周期誘導(dǎo)和花芽開始分化的基礎(chǔ)上，光照時間越長，強度越大，形成的有機物越多，越有利于花的發(fā)育。光強還有利于果實的成熟，對果實的品質(zhì)也有良好作用。

不同植物對光強的反應(yīng)是不一樣的，根據(jù)植物對光強適應(yīng)的生態(tài)類型可分為陽性植物、陰性植物和中性植物（耐陰植物）。在一定范圍內(nèi)，光合作用效率與光強成正比，達(dá)到一定強度后實現(xiàn)飽和，再增加光強，光合效率也不會提高，這時的光強稱為光飽和點。當(dāng)光合作用合成的有機物剛好與呼吸作用的消耗相等時的光強稱為光補償點。陽性植物對光要求比較迫切，只有在足夠光照條件下才能正常生長，其光飽和點、光補償點都較高（圖2-8（a））。陰性植物對光的需求遠(yuǎn)較陽性植物低，光飽和點和光補償點都較低（圖2-8（b））。中性植物對光照具有較廣的適應(yīng)能力，對光的需要介于上述兩者之間，但最適在完全的光照下生長。

圖2-8　陽性植物和陰性植物的光補償點位置示意圖

（引自J．C．Emberlin，1983；CP為光補償點）

2）光強與動物

光照強度與很多動物的行為有著密切的關(guān)系。有些動物適應(yīng)于在白天的強光下活動，如靈長類、有蹄類和蝴蝶等，稱為晝行性動物；另一些動物則適應(yīng)于在夜晚、早晨或黃昏的弱光下活動，如蝙蝠、家鼠和蛾類等，稱為夜行性動物或晨昏性動物；還有一些動物既能適應(yīng)于弱光也能適應(yīng)于強光，白天黑夜都能活動，如田鼠等。晝行性動物（夜行性動物）只有當(dāng)光照強度上升到一定水平（下降到一定水平）時，才開始一天的活動，因此這些動物將隨著每天日出日落時間的季節(jié)性變化而改變其開始活動的時間。

2．光質(zhì)的生態(tài)作用與生物的適應(yīng)

1）光質(zhì)與植物

植物的光合作用不能利用光譜中所有波長的光，只是可見光區(qū)（400～760nm），這部分輻射通常稱為生理有效輻射，約占總輻射的40%～50%?？梢姽庵屑t、橙光是被葉綠素吸收最多的成分，其次是藍(lán)、紫光，綠光很少被吸收，因此又稱綠光為生理無效光。此外，長波光（紅光）有促進(jìn)延長生長的作用，短波光（藍(lán)紫光、紫外線）有利于花青素的形成，并抑制莖的伸長。

2）光質(zhì)與動物

大多數(shù)脊椎動物的可見光波范圍與人接近，但昆蟲則偏于短波光，在250～700nm之間，它們看不見紅外光，卻看得見紫外光。而且許多昆蟲對紫外光有趨光性，這種趨光現(xiàn)象已被用來誘殺農(nóng)業(yè)害蟲。

3．光照長度與生物的光周期現(xiàn)象

地球的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)，帶來了地球上日照長短的周期性變化，長期生活在這種晝夜變化環(huán)境中的動植物，借助于自然選擇和進(jìn)化形成了各類生物所特有的對日照長度變化的反應(yīng)方式，這就是生物的光周期現(xiàn)象。

1）植物的光周期現(xiàn)象

根據(jù)對日照長度的反應(yīng)類型可把植物分為長日照植物、短日照植物、中日照植物和中間型植物。長日照植物是指在日照時間長于一定數(shù)值（一般14小時以上）才能開花的植物，如冬小麥、大麥、油菜和甜菜等，而且光照時間越長，開花越早。短日照植物則是日照時間短于一定數(shù)值（一般14小時以上的黑暗）才能開花的植物，如水稻、棉花、大豆和煙草等。中日照植物的開花要求晝夜長短比例接近相等（12小時左右），如甘蔗等。在任何日照條件下都能開花的植物是中間型植物，如番茄、黃瓜和辣椒等。

光周期對植物的地理分布有較大影響。短日照植物大多數(shù)原產(chǎn)地是日照時間短的熱帶、亞熱帶；長日照植物大多數(shù)原產(chǎn)于溫帶和寒帶，在生長發(fā)育旺盛的夏季，一晝夜中光照時間長。如果把長日照植物栽培在熱帶，由于光照不足，就不會開花。同樣，短日照植物栽培在溫帶和寒帶也會因光照時間過長而不開花。這對植物的引種、育種工作有極為重要的意義。

2）動物的光周期現(xiàn)象

許多動物的行為對日照長短也表現(xiàn)出周期性。鳥、獸、魚、昆蟲等的繁殖，以及鳥、魚的遷移活動，都受光照長短的影響。