第18章 認識生態因子的作用(2)(2 / 3)

微亮的海洋深處能夠穿過大氣層到達地球表麵的紫外光雖然很少,但在高山地帶紫外光的生態作用很明顯。由於紫外光抑製了植物莖的伸長,很多高山植物具有特殊的蓮座狀葉叢。強烈的紫外線輻射不利於植物克服高山障礙進行散布,因此它是決定很多植物垂直分布上限的因素之一。

色覺在不同動物類群中的分布也很有趣。在節肢動物、魚類、鳥類和哺乳動物中,有些物種色覺很發達,另一些物種則完全沒有色覺。在哺乳動物中,隻有靈長類動物才具有發達的色覺。

光照強度在赤道地區最大,隨緯度的增加而逐漸減弱。例如在低緯度的熱帶荒漠地區,年光照強度為8.37×105焦/平方厘米以上;而在高緯度的北極地區,年光照強度不會超過2.93×105焦/平方厘米。位於中緯地區的我國華南地區,年光照強度大約是5.02×105焦/平方厘米。光照強度還隨海拔高度的增加而增強,例如在海拔1000米可獲得全部入射日光能的70%,而在海拔0米的海平麵卻隻能獲得50%。此外,山的坡向和坡度對光照強度也有很大的影響。在北半球的溫帶地區,山的南坡所接受的光照比平地多,而平地所接受的光照又比北坡多。隨著緯度的增加,在南坡上獲得最大年光照量的坡度也隨之增大,但在北坡無論什麼緯度都是坡度越小光照強度越大。較高緯度的南坡可比較低緯度的北坡得到更多的日光能,因此南方的喜熱作物可以移栽到北方的南坡上生長。在一年中,夏季光照強度最大,冬季最小;在一天中,中午的光照強度最大,早晚的光照強度最小。分布在不同地區的生物長期生活在具有一定光照條件的環境中,久而久之就會形成各自獨特的生態學特性和發育特點,並對光照條件產生特定的要求。

光照強度在一個生態係統內部也有變化。一般來說,光照強度在生態係統內部將會自上而下逐漸減弱,由於冠層吸收了大量日光能,使下層植物對日光能的利用受到了限製,所以一個生態係統的垂直分層現象既決定於群落本身,也決定於所接受的日光能總量。

在水生生態係統中,光照強度將隨水深的增加而迅速遞減。水對光的吸收和反射是很有效的,在清澈靜止的水體中,照射到水體表麵的光大約隻有50%能夠到達15米深處,如果水是流動和渾濁的,能夠到達這一深度的光量就要少得多,這對水中植物的光合作用是一種很大的限製。

光照強度與水生植物光的穿透性限製著植物在海洋中的分布,隻有在海洋表層的透光帶內,植物的光合作用量才能大於呼吸量。在透光帶的下部,植物的光合作用量剛好處於植物的呼吸消耗量相平衡之處。如果海洋中的浮遊藻類沉降到此點以下或者被洋流攜帶到此點以下而又不能很快回升到表層時,這些藻類便會死亡。在一些特別清澈的海水和湖水中(特別是在熱帶海洋),此點可以深達幾百米,但這是很少見的。在浮遊植物密度很大的水體或含有大量泥沙顆粒的水體中,透光帶可能隻限於水麵下1米處,而在一些受到汙染的河流中,水麵下幾厘米處就很難有光線透入了。

由於植物需要陽光,所以紮根海底的巨型藻類通常隻能出現在大陸沿岸附近,這裏的海水深度一般不會超過100米。生活在開闊大洋和沿岸透光帶中的植物主要是單細胞的浮遊植物。以浮遊植物為食的小型浮遊動物也主要分布在這裏,因為這裏的食物極為豐富。但是動物的分布並不局限在水體的上層,甚至在幾千米以下的深海中也生活著各種各樣的動物,這些動物靠海洋表層生物死亡後沉降下來的殘體為生。

接受一定量的光照是植物獲得淨生產量的必要條件,因為植物必須生產足夠的糖類以彌補呼吸的消耗。當影響植物光合作用和呼吸作用的其他生態因子都保持恒定時,生產和呼吸這兩個過程之間的平衡就主要決定於光照強度了。光合作用將隨著光照強度的增加而增加,直至達到最大值。

光照強度在光補償點(即植物的光合作用與植物的呼吸消耗量相平衡之處)下,植物的呼吸消耗大於光合作用,因此不能積累幹物質;在光補償點處,光合作用固定的有機物質剛好與呼吸消耗相等;在光補償點以上,隨著光照強度的增加,光合作用強度逐漸提高並超過呼吸強度,於是在植物體內開始積累幹物質,但當光照強度達到一定水平後,光合產物也就不再增加或增加得很少,該處的光照強度就是光飽和點。各種植物的光飽和點也不相同,陰地植物比陽地植物能更好地利用弱光,它們在極低的光照強度下便能達到光飽和點,而陽地植物的光飽和點則要高得多。在植物生長發育的不同階段,光飽和點也不相同,一般在苗期和生育後期光飽和點低,而在生長盛期光飽和點高。幾乎所有的農作物都具有很高的光飽和點,即隻有在強光下才能進行正常的生長發育。