1、 绿色植物所吸收的太阳能，通过光合作用合绿色植物所吸收的太阳能，通过光合作用合成有机物质，将一部分太阳光能转变成贮藏于有成有机物质，将一部分太阳光能转变成贮藏于有机物中的化学能，它不仅供给自身的需要，而且机物中的化学能，它不仅供给自身的需要，而且还维持食物链中所有成员的生物量及生命过程。还维持食物链中所有成员的生物量及生命过程。地表吸收的绝大部分辐射能直接转变成热能，地表吸收的绝大部分辐射能直接转变成热能，其中一部分用于水分蒸发，其余部分用来增加地其中一部分用于水分蒸发，其余部分用来增加地球表面的温度。球表面的温度。因此，太阳辐射是构成热量、水分和有机物质因此，太阳辐射是构成热量、水分和有机物
2、质分布基础的能量源泉，为地球上所有生命得以生分布基础的能量源泉，为地球上所有生命得以生存和繁衍创造了必要条件。太阳辐射由于其光强、存和繁衍创造了必要条件。太阳辐射由于其光强、光质和光周期随时间和空间不同而深刻影响着植光质和光周期随时间和空间不同而深刻影响着植物生长发育、生物量和地理分布，因此，光是植物生长发育、生物量和地理分布，因此，光是植物的一个非常重要的生态因子。物的一个非常重要的生态因子。一、光的性质一、光的性质 二、光照强度及变化二、光照强度及变化 三、光谱成分的变化三、光谱成分的变化 四、日照长度及变化四、日照长度及变化 五、水体和植物群落中光照情五、水体和植物群落中光照情 第一节第
3、一节 光的性质和变化光的性质和变化 一、光的性质一、光的性质 太阳辐射是一种电磁波，占太阳辐射总太阳辐射是一种电磁波，占太阳辐射总能量能量99%99%集中在波长集中在波长150150-4000nm4000nm的范围内。的范围内。按波长的不同分为：按波长的不同分为：紫外线紫外线 380nm380nm，约占，约占1%1%可见光可见光 380760nm380760nm，约占，约占40%50%40%50%红外线红外线 760nm760nm，约占，约占50%60%50%60%500 1000 2000 3000 4000500 1000 2000 3000 4000 可可 见见 光光 红红 外外 线线
4、紫紫 外外 线线 波长波长nmnm 能能 流流 强强 度度 太阳辐射及其光谱组成 紫外线：小于紫外线：小于290nm290nm的被臭氧吸收的被臭氧吸收 可见光：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫可见光：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 红外线：地球热量的主要来源红外线：地球热量的主要来源 红光：红光：760626nm760626nm 橙光：橙光：626595nm626595nm 黄光：黄光：595595-575nm575nm 絿光：絿光：575490nm575490nm 蓝光：蓝光：490435nm490435nm 紫光：紫光：435380nm435380nm 叶绿素叶绿素b 波长波长(nm)400 500
5、 600 700 叶绿素叶绿素a和和b在乙醚中的吸收光谱在乙醚中的吸收光谱 胡萝卜素和叶黄素在乙烷中的吸收光谱胡萝卜素和叶黄素在乙烷中的吸收光谱 400 420 440 460 480 500 520 波长波长(nm)叶绿素叶绿素a 胡萝卜素胡萝卜素 叶黄叶黄素素 叶绿体色素的吸收光谱叶绿体色素的吸收光谱 光合有效辐射：光合有效辐射：太阳辐射中，能直接太阳辐射中，能直接参与植物光合作用，被植物吸收的太阳辐参与植物光合作用，被植物吸收的太阳辐射，波长为射，波长为400400700nm.700nm.最大活性：最大活性：600600-700nm700nm的橙红光的橙红光 其次：其次：400400-4
6、70nm470nm的蓝紫光的蓝紫光 最差：对绿光吸收最少最差：对绿光吸收最少 二、光照强度及其变化二、光照强度及其变化(一一)光照强度的表示单位和太阳常数光照强度的表示单位和太阳常数 太阳辐射强度：太阳辐射强度：垂直于太阳光的单位垂直于太阳光的单位面积、单位时间的黑体上所获得的太阳总面积、单位时间的黑体上所获得的太阳总热量。最常用表示：卡热量。最常用表示：卡/厘米厘米2 2分分 太阳常数：太阳常数：在地球大气上界垂直于太在地球大气上界垂直于太阳光的平面上所接受的太阳辐射强度为阳光的平面上所接受的太阳辐射强度为1.941.94卡卡/厘米厘米2 2分。分。影响地表太阳辐射强度的因素影响地表太阳辐射
7、强度的因素 大气圈 太阳高度角 纬度和季节 海拔 地形因素 （二）大气层对太阳辐射的作用（二）大气层对太阳辐射的作用 把到达地球大气上界的太阳辐射作为把到达地球大气上界的太阳辐射作为 100100 其中约其中约1919被大气吸收被大气吸收 约约3434被大气和地面反射、散射回宇宙被大气和地面反射、散射回宇宙 达到地面的太阳辐射约为达到地面的太阳辐射约为4747 反反 射射 高层大气高层大气 平流层平流层 对流层对流层 紫外线紫外线 臭氧臭氧(O3)红外线红外线 臭氧吸收紫外线臭氧吸收紫外线 水汽和二氧化碳吸收红外线水汽和二氧化碳吸收红外线 空气分子空气分子 细小尘埃细小尘埃 散射散射 地 面
8、1 1、吸收作用、吸收作用 可见光可见光 可见光可见光 臭氧吸收紫外线，水汽和二氧臭氧吸收紫外线，水汽和二氧化碳吸收红外线化碳吸收红外线 具有选择性具有选择性 云层和较大的尘埃能把一部云层和较大的尘埃能把一部分太阳辐射反射回宇宙空间分太阳辐射反射回宇宙空间 没有选择性没有选择性 空气分子与尘埃，雾粒、小水空气分子与尘埃，雾粒、小水滴等能把太阳光向四面八方散滴等能把太阳光向四面八方散射出去射出去 具有选择性具有选择性 2 2、反射作用、反射作用 3 3、散射作用、散射作用 大气对太阳辐射的散射规律：大气对太阳辐射的散射规律：（1 1）散射质点小于辐射波长：散射的强散射质点小于辐射波长：散射的强
9、度与太阳辐射波长的四次方成反比，即对短度与太阳辐射波长的四次方成反比，即对短 波光散射强度大，对长波光散射作用小。波光散射强度大，对长波光散射作用小。如：晴朗天空呈蓝色的道理。如：晴朗天空呈蓝色的道理。（2 2）散射质点大于辐射波长：对不同波）散射质点大于辐射波长：对不同波 长的光线几乎以同等程度散射。长的光线几乎以同等程度散射。如：多云时天空呈乳白色。如：多云时天空呈乳白色。小结：大气对太阳辐射的作用小结：大气对太阳辐射的作用 作用作用 参与的大气参与的大气成分成分 波长范围波长范围 作用特点作用特点 吸收吸收 臭氧臭氧 紫外线紫外线 有选择性：红有选择性：红、紫紫外线被强烈吸收；外线被强烈
10、吸收；可见光被吸收少可见光被吸收少，大部分可到达地面大部分可到达地面 二氧化碳二氧化碳、水汽水汽 红外线红外线 反射反射 云层云层、尘埃尘埃 所有波段所有波段 无选择性无选择性，反射光反射光呈白色呈白色 散射散射 空气分子空气分子、微小尘埃微小尘埃 短波光最易短波光最易被散射被散射 有选择性：波长越有选择性：波长越短越易散射短越易散射 颗粒较大尘颗粒较大尘埃埃、雾粒雾粒、小水滴小水滴 所有波段所有波段 无选择性无选择性，各波段各波段同样被散射同样被散射 （三）地表的太阳辐射强度与太阳高度的关系（三）地表的太阳辐射强度与太阳高度的关系 太阳高度角太阳高度角：以平行光束射向地球表面：以平行光束射向
11、地球表面的太阳辐射与地面的交角。的太阳辐射与地面的交角。太阳高度角变化在太阳高度角变化在0 0和和90 90 之间。之间。太阳高度角与地面日光强度的关系 太阳高度角 射程 地面日光强度 小 远 弱 大 短 强（四）太阳辐射强度与纬度的关系（四）太阳辐射强度与纬度的关系 纬度低纬度低太阳高度太阳高度角大角大经过的大气经过的大气路程短路程短大气削弱大气削弱少少地面得到能量地面得到能量多多 纬度高纬度高太阳高度角小太阳高度角小经过的经过的大气路程长大气路程长大气削弱多大气削弱多地面得地面得到能量少到能量少（五）太阳辐射强度与海拔高度的关系（五）太阳辐射强度与海拔高度的关系 海拔升高海拔升高大气厚度相
12、对减小，混浊度大气厚度相对减小，混浊度 小小太阳辐射减弱少太阳辐射减弱少 如：在海拔如：在海拔1000m1000m的山地，平均可得到的山地，平均可得到全部太阳辐射能的全部太阳辐射能的70%70%，而在海平面上仅，而在海平面上仅有有50%50%左右。左右。例：高山植物例：高山植物 （六）太阳辐射强度与地形因素的关系（六）太阳辐射强度与地形因素的关系 地面的朝向和坡度也影响光照强度。地面的朝向和坡度也影响光照强度。北半球的温带北半球的温带 太阳位置偏南太阳位置偏南 南坡入射角大南坡入射角大 北坡入射角小北坡入射角小 南坡接受光照南坡接受光照较平地多较平地多 北坡接受光照北坡接受光照较平地少较平地少
13、 南坡上随着纬度的增加，坡度越大，辐射量也越大南坡上随着纬度的增加，坡度越大，辐射量也越大 北坡则相反，坡度越小得到的辐射越大北坡则相反，坡度越小得到的辐射越大 三、光谱成分的变化三、光谱成分的变化 在不同条件下，不同波长的光在大气中的在不同条件下，不同波长的光在大气中的 吸收和散射是不同的。由于大气对太阳辐射吸收和散射是不同的。由于大气对太阳辐射 的吸收和散射具有选择性。所以当太阳辐射的吸收和散射具有选择性。所以当太阳辐射 通过大气时，不仅辐射强度减弱了，而且光通过大气时，不仅辐射强度减弱了，而且光 谱成分也发生了改变。谱成分也发生了改变。大气对短波大气对短波光的散射较光的散射较强强 太阳高
14、度角增加太阳高度角增加 太阳高度角减少太阳高度角减少 紫外线可见光紫外线可见光所占比例增加所占比例增加 长波光所占比长波光所占比例增大例增大 不同纬度：不同纬度：低纬度处短波光所占比例增大低纬度处短波光所占比例增大 高纬度长波光所占比例增大高纬度长波光所占比例增大 不同时间：不同时间：中午短波光所占比例较大中午短波光所占比例较大 早晚长波光所占比例较大早晚长波光所占比例较大 四、日照长度及其变化四、日照长度及其变化 日照长度日照长度：指每天太阳的可照时数即昼长。：指每天太阳的可照时数即昼长。北半球：北半球：夏半年（春分到秋分）随纬度的增高，白昼夏半年（春分到秋分）随纬度的增高，白昼时间逐渐加长
15、，以夏至的白昼最长；时间逐渐加长，以夏至的白昼最长；冬半年（秋分到春分）随纬度的增高，白昼冬半年（秋分到春分）随纬度的增高，白昼时间逐渐变短，以冬至的白昼最短；时间逐渐变短，以冬至的白昼最短；赤道附近，终年昼夜平分赤道附近，终年昼夜平分 北极地区，夏季全是白昼，冬季全是黑夜北极地区，夏季全是白昼，冬季全是黑夜 五、水体和植物群落中的光照情况五、水体和植物群落中的光照情况(一一)水体中的光照情况水体中的光照情况 水能吸收光线，尤其是对长波辐射水能吸收光线，尤其是对长波辐射 。红外线在水表层就被吸收，紫外线则能透红外线在水表层就被吸收，紫外线则能透 入水体几米，可见光波长在入水体几米，可见光波长在
16、500nm范围的辐范围的辐 射，可透入射，可透入1020m。水体中辐射强度的变化，主要有以下情况：水体中辐射强度的变化，主要有以下情况：1 1、在水面或接近水面处太阳辐射被反射或逆在水面或接近水面处太阳辐射被反射或逆射的量：射的量：与太阳高度角及水面状况相关。与太阳高度角及水面状况相关。水体多呈蓝绿色的原因？水体多呈蓝绿色的原因？2 2、水体中辐射强度随深度的增加而减弱、水体中辐射强度随深度的增加而减弱 在完全清澈的水中，在完全清澈的水中，1.8m1.8m深处的辐射强度深处的辐射强度 只有表面的只有表面的50%50%；在混浊而流动的水中，在在混浊而流动的水中，在0.5m0.5m的深度，辐的深度，辐 射强度可减少至射强度可减少至7%7%。（二）植物群落中的光照情况（二）植物群落中的光照情况 1 1、植物叶片对太阳辐射的吸收、反射和透过、植物叶片对太阳辐射的吸收、反射和透过 照射到叶片的光照射到叶片的光 75%75%被叶片吸收被叶片吸收 25%25%被叶面反射被叶面反射 2%10%2%10%透过叶片透过叶片 叶片对太阳辐射的反射叶片对太阳辐射的反射 红外光区：反射垂直入射辐射的红外光区：反
