安徽科技学院：《生态学》课程电子教案（PPT课件）能量环境

2 能量环境 太阳表面以电磁波的形式不断释放的能量，即太阳辐射 或太阳光。 光和温度组成了地球上的能量环境 物质环境：空气，水，岩石，土壤，动植物，微生物； 环 能量环境：太阳辐射，气温，地温，pH值，引力，地磁力； 自然体系：地壳的稳定性（地质构造情况，火山活动，地震，海啸）， 太阳稳定性，大气的流动，水循环，水土流失

2023/8/8 安徽科技学院 王晓鹏 1 2 能量环境 太阳表面以电磁波的形式不断释放的能量，即太阳辐射 或太阳光。 光和温度组成了地球上的能量环境。 物质环境：空气，水，岩石， 土壤，动植物，微生物； 能量环境：太阳辐射，气温，地温，pH值，引力，地磁力； 自然体系：地壳的稳定性（地质构造情况，火山活动，地震，海啸）， 太阳稳定性，大气的流动，水循环，水土流失。 环 境

2能量环境 ■2.1地球上光及温度的分布 ■2.2生物对光的适应 ■2.3生物对温度的适应 思考题 2023/8/8 安徽科技学院王晓鹏

2023/8/8 安徽科技学院 王晓鹏 2 2 能量环境 2.1 地球上光及温度的分布 2.2 生物对光的适应 2.3 生物对温度的适应 ⚫ 思考题

2.1地球上光及温度的分布 ■2.1.1 地球上光的分布 ■2.1.2地球上温度的分布 2023/8/8 安徽科技学院王晓鹏

2023/8/8 安徽科技学院 王晓鹏 3 2.1 地球上光及温度的分布 2.1.1 地球上光的分布 2.1.2 地球上温度的分布

2.1.1地球上光的分布 太阳辐射光谱主要由短波（紫外线）、可见光和红外线组成。 ■紫外线(760nm)46%。 光照强度：是指单位面积上的光通量的 紫外线可见光红外线 地表的光照强度也随时间和空间而变化 ■光强对植物光合作用速率产生 电 积上 物 绿素接受光子的量与光通量呈正 相 400 6301000 2500 4000 流长(n四) ■光照强度对植物形态建成有重安作用，元近纽添目 的分化，制约着器官的生长发育进度。 ■动物生长发育、繁殖和形态的分化也对光强有一定 的反应。 2023/8/8 安徽科技学院王晓鹏

2023/8/8 安徽科技学院 王晓鹏 4 2.1.1 地球上光的分布 太阳辐射光谱 主要由短波(紫外线）、可见光和红外线组成。 紫外线（＜380nm）9%、可见光（380～760nm）45%、红外线 （＞760nm）46%。 光照强度：是指单位面积上的光通量的大小。 地表的光照强度也随时间和空间而变化。 植物: 光强对植物光合作用速率产生直接影响，单位叶面积上叶 绿素接受光子的量与光通量呈正相关。 光照强度对植物形态建成有重要作用，光促进组织和器官 的分化,制约着器官的生长发育进度。 动物生长发育、繁殖和形态的分化也对光强有一定 动物: 的反应

2.1.1地球上光的分布 太阳光射向地球表面时，经大气圈内各种成分（如臭氧 氧、水气、雨滴、二氧化碳和尘埃等)的吸收、反射和 散射，最后到达地球表面的仅是总太阳辐射的47%，其 中直接辐射为24%，散射为23%。而地球截取的太阳能 约为太阳输出总能量的20亿分之一，地球上绿色植物光 合作用所固定的太阳能，只占从太阳接受的总能量的千 分之一。 一随太阳高度升高，紫外线和可见光所占比例随之增大； 反之，高度变小，长波光比例增加。 在空间变化上，低纬度处短波光多，高纬度长光波多： 一随海拔升高短光波随之增多。 在时间变化上，夏季短光波多，冬季长光波多；中午短 光波多，早晚长光波多。 2023/8/8 安徽科技学院王晓鹏

2023/8/8 安徽科技学院 王晓鹏 5 2.1.1 地球上光的分布 太阳光射向地球表面时，经大气圈内各种成分（如臭氧、 氧、水气、雨滴、二氧化碳和尘埃等）的吸收、反射和 散射，最后到达地球表面的仅是总太阳辐射的47%，其 中直接辐射为24%，散射为23%。而地球截取的太阳能 约为太阳输出总能量的20亿分之一，地球上绿色植物光 合作用所固定的太阳能，只占从太阳接受的总能量的千 分之一。 – 随太阳高度升高，紫外线和可见光所占比例随之增大； 反之，高度变小，长波光比例增加。 – 在空间变化上，低纬度处短波光多，高纬度长光波多； – 随海拔升高短光波随之增多。 – 在时间变化上，夏季短光波多，冬季长光波多；中午短 光波多，早晚长光波多

2.1. 50° 87 45 7 纬度 2.1. 40° 16 35 8 -光照强度在赤道最 306 相应减弱。 20° 9 日照长度随纬度变化 和最短日光照差距起 (书米 10° 13 增加，最长日和最袋 10° 11 (吉聚 化越明显。 12 209 12 ■坡向 30 11 13 40° - 在北半球温带地区 59 456 14 平地多；反之，北戈 9 50° 50 15 ■海拔高度 1 23456789101112月 图1不同纬度处的日照长度 一光照强度随着海拔高度的升高而增强，因为海拔高度越高，空气密 度越稀薄。 ■植被 2023/8/8 安徽科技学院王晓鹏 6

2023/8/8 安徽科技学院 王晓鹏 6 2.1.1 地球上光的分布 纬度 2.1.1.1光在空间上的分布 – 光照强度在赤道最大；随着纬度的增加，太阳高度变低，光照强度 相应减弱。 – 日照长度随纬度变化而进行不同的周期性变化。纬度越低，最长日 和最短日光照差距越小，如赤道地区分别都是12小时；随着纬度的 增加，最长日和最短日的差距越来越大，即纬度越高日照长短的变 化越明显。 坡向 – 在北半球温带地区太阳的位置偏南，因此，南坡所接受的光照要比 平地多；反之，北坡就比较少。 海拔高度 – 光照强度随着海拔高度的升高而增强，因为海拔高度越高，空气密 度越稀薄。 植被 图1 不同纬度处的日照长度

2.1.1地球上光的分布 ⊙太阳高 光强度(%) 5 10 50 100 O M. ⊙水体中 红光 橙光 10 20 30 10 穿过水的深度 (M) 50 图岛各种波长的光学过云都水时的幽度变化 黄光 60 绿光 2023/8/8 紫光 “光 70

2023/8/8 安徽科技学院 王晓鹏 7 2.1.1 地球上光的分布 太阳高度角 2.1.1.1光在空间上的分布 图2 太阳高度角随纬度的变化 水体中 图3各种波长的光穿过蒸馏水时的强度变化

这里没有夜与星 斯瓦尔巴群岛北板入

2023/8/8 安徽科技学院 王晓鹏 8 2.1.1 地球上光的分布 2.1.1.2光在时间上的变化规律 时间变化有四季变化和昼夜变化。 四季变化 – 冬至日，太阳直射南回归线，南回归线及其以南地区正午太阳高度达到一 年中最大值，北半球各纬度正午太阳高度达到一年中最小值； – 夏至日，太阳直射北回归线，北回归线及其以北地区正午太阳高度达到一 年中最大值，南半球各纬度正午太阳高度达到一年中最小值； – 春、秋分日，太阳直射赤道，正午太阳高度由赤道向两极递减。 昼夜变化 – 正午太阳高度的变化 冬至日 南回归线最大，向两极递减。 夏至日 北回归线最大，向两极递减。 春、秋分日赤道最大，向两极递减。 – 北半球昼夜长短的变化： ❖春、秋分 全球昼夜平分 ❖夏至日 昼长夜短且昼最长夜最短（北极圈内极昼） ❖冬至日 昼短夜长且昼最短夜最长（北极圈内极夜） 这 里 没 有 夜 与 昼—— 斯 瓦 尔 巴 群 岛( 北 极 ）

2.1.2地球上温度的分布 温度是生命活动不可缺少的因素，任何生物都在 一定温度环境中生存，受温度的高低、极端温度 积温、变温（温差）、温度节律变化等影响。 茶2.1.2.1地表大气温度的分布与变化 举2.1.2.2土壤温度的变化 *2.1.2.3水体温度的变化 2023/8/8 安徽科技学院王晓鹏

2023/8/8 安徽科技学院 王晓鹏 9 2.1.2 地球上温度的分布 温度是生命活动不可缺少的因素，任何生物都在 一定温度环境中生存，受温度的高低、极端温度、 积温、变温（温差）、温度节律变化等影响。 2.1.2.1 地表大气温度的分布与变化 2.1.2.2 土壤温度的变化 2.1.2.3 水体温度的变化

2.1.2.1地表大气温度的分布与变化 1.温度的空间分布与变化 纬度 陆地与海洋 山脉、地形变什 1封闭山谷与盆 2.温度的时间变 430N 日变化：地球目 040 年变化：地球么 30°s 4460 -100102030 2023/8/8 温度d

2023/8/8 安徽科技学院 王晓鹏 10 2.1.2.1 地表大气温度的分布与变化 1. 温度的空间分布与变化 – 纬度 – 陆地与海洋 – 山脉、地形变化及海拔高度 封闭山谷与盆地的逆温现象 2. 温度的时间变化 – 日变化：地球自转 – 年变化：地球公转