水生生物学 --养殖水域生态学
第二章 光的生态作用
概述
? 光和热是从太阳辐射到地球上的两种辐
射能的形态，生物圈内的光主要包含 5
种基本类型的电磁波。即：
? 微波和无线电波：波长 1m以上；
? 热红外线,波长 4× 106-7600?;
? 可见光,波长 7600-3800 ?;
? 紫外线,波长 3800-40.3 ?;
? X射线和 γ射线,波长 40.3-0.01 ?。
? 太阳辐射能按波长不同而顺序排列，称为太阳辐射光谱，就是以上
5种电磁波。根据人肉眼所能感受到的光谱段，光可分为可见光和
不可见光两部分。可见光光谱段的波长为 7600-3800A,也就是人眼
能看到的白光。可见光谱中根据波长的不同，又可分为红、橙、黄、
绿、青、蓝、紫七色光，如图所示。波长大于 7600 ?和小于 3800 ?
的都是不可见光，前者为红外线，我们可借助于热的感受来察觉这
种光的存在，地表热量基本上是由这部分太阳辐射能产生的，其波
长越大，增热效应也越大，红外光被大气中的臭氧、水蒸气和二氧
化碳吸收；后者叫紫外光，但其中波长短于 2900 ?的部分被大气圈
上层的臭氧吸收，所以紫外线部分真正到地面上来的，只有波长在
2900-3800 ?之间的光波。紫外线具有杀伤生物的作用。如杀菌、
引发皮肤癌和促进 VD合成。当臭氧层出现空洞时，将会增加地球表
面的紫外光辐射，特别是 UV-B(2800 -3200 ?)对生态系统的影响已
引起人们的注意。
? 可见，光是太阳辐射能以电磁波形式投射到地球表面上的辐射线。光
主要来自太阳辐射，其他星体的光仅占极小部分。光是生命的极为重
要的生态因子之一。地球上所有生命都是依靠进入生物圈的太阳辐射
能流来维持的。太阳辐射对地球表面和水体不仅带来光照，还直接产
生热效应。光能影响有机体的理化变化，从而产生各种各样的生态学
效应。
? (1)光对动物和植物的生存提供能量的来源。
? (2)光直接影响植物的光合作用和色素的形成。没有光，绿色植物难
以生存。水环境的光照条件远远不及陆地，即使在水的上层，光照强
度也较空气中小得多，在水体的深处则是永远黑暗的。因此光在水生
植物的生活中具有特别重要的生态意义。
? (3)动植物对光的刺激都会产生一定的反应，如视觉、繁殖、发育、
行为、分布等。
? (4)光对于动物的重要意义，一方面是通过植物和影响其他环境因素
的动态而产生的间接关系，另一方面主要起着信号作用，对于动物的
行为和生理上有很大影响。在有些情况下光是动物生活中所需要的环
境因子之一。然而，光对动物的深刻影响在许多方面还没有充分的了
解，因为光对有机体的作用可能是直接的，也可能是间接的，还有可
能是通过对其他环境因子的影响而起作用。
一,水体的光照条件
? 在大气层上界垂直于太阳光的平面上所受到
的太阳辐射强度为 8.10 J/(cm2·min),被称为太
阳系数。太阳辐射在遇到大气层的各种成分
时，发生反射、吸收和散射，因此到达水面
（地面）的强度有所减弱。
? 太阳辐射能到达水面的强度随太阳高度角、
地理纬度、海拔高度、季节和大气状况而变
化。一般地理纬度越高，年平均辐射量越小，
季节变化在高纬度大于低纬度。
七,海洋生物发光现象
? 自然界很多生物能够发光，生物产生光的现
象称为生物发光（ biolumines-cence）。海
洋生物能发光的种类特别多，从细菌到脊椎
动物几乎每一门类都有发光的种类。其中以
细菌、水母、头足类、甲壳类、被囊类和鱼
类较为重要。在海洋中，鱼类、甲壳类和头
足类发出的光最明亮，这些动物具有特化的
发光器。具报道，深海鱼类约有 2/3能发光，
头足类约有一半能发光。
发光的生化机制
? 荧光素 -荧光酶发光系统：在有氧的情况下，由一种荧光酶
（ luciferase）对荧光素（ luciferin） 发生作用的产物。旋沟藻、
海萤、海笋（ Pholas）,
? 1分子荧光酶
? LH2 + 1/2O2 -----------→L* + H 2O
? ↘ L + hv
?
? 发光蛋白系统：在不需要酶和氧的参与条件下，发光蛋白
（ photo-protein）受 Ca2+的触发而发光。管水母等腔肠动物。
?
? 蛋白 -荧光素 + Ca2+ -----→Ca 2+--蛋白 — 氧化荧光素 + CO2
+hv
生物发光的生物学意义
? 作为同种集群的识别信号（识别同类、
控制集群、引诱异性）。
? 引诱捕获物，如深海鱼类和腔肠动物。
? 照明或警告肉食性敌害或利用光幕来
掩护自己。
复习思考题
? 水环境的光照条件及其生态意义与陆环境有
那些差别?
? 光照强度和光合作用有何关系?
? 光谱成分对藻类的色素组成有何影响?
? 光与水生生物的行为有何关系?这种关系又受
到那些条件的影响?
? 浮游生物昼夜垂直移动有何特征?其原因和适
应性意义如何?
? 光对水生动物的生命过程有那些影响?
? 在浮游动物中昼夜垂直移动现象就更为广泛。如原生动物中沙
(Diffugia bivae)和梨壳虫 (Nebela kizakiensis)、轮
虫中独角聚花轮虫 (Conochilus unicornis)、奇异巨腕轮虫
(Pedalia mira)、皱甲轮虫 (Ploesoma)、螺形龟甲轮虫
(Keratella cochlearis)、矩形龟甲轮虫 (K,quadrata)、多肢
轮虫 (Polyarthra)等都有过白天从表层下沉夜晚又上升的报道。
在枝角类和桡足类中昼夜垂直移动的现象更为普遍，形式也多
样些。多数情况是夜间从深层上升，白天从表层下降，一昼夜
升降一次，另一种情况是在黎明和薄暮两次上升到表层，也就
是说一昼夜有两次垂直移动，在少数情况下，也出现类似浮游
植物的移动情况，即白天上升夜晚下降，如在长刺蚤、拟细镖
水蚤 (Eudiaptomus graciloides)、隆线蚤 (Daphnia
carinata)、单肢蚤 (Holopedium gibberum)和几种轮虫中都有
过这种记载。
第二章 光的生态作用
概述
? 光和热是从太阳辐射到地球上的两种辐
射能的形态，生物圈内的光主要包含 5
种基本类型的电磁波。即：
? 微波和无线电波：波长 1m以上；
? 热红外线,波长 4× 106-7600?;
? 可见光,波长 7600-3800 ?;
? 紫外线,波长 3800-40.3 ?;
? X射线和 γ射线,波长 40.3-0.01 ?。
? 太阳辐射能按波长不同而顺序排列，称为太阳辐射光谱，就是以上
5种电磁波。根据人肉眼所能感受到的光谱段，光可分为可见光和
不可见光两部分。可见光光谱段的波长为 7600-3800A,也就是人眼
能看到的白光。可见光谱中根据波长的不同，又可分为红、橙、黄、
绿、青、蓝、紫七色光，如图所示。波长大于 7600 ?和小于 3800 ?
的都是不可见光，前者为红外线，我们可借助于热的感受来察觉这
种光的存在，地表热量基本上是由这部分太阳辐射能产生的，其波
长越大，增热效应也越大，红外光被大气中的臭氧、水蒸气和二氧
化碳吸收；后者叫紫外光，但其中波长短于 2900 ?的部分被大气圈
上层的臭氧吸收，所以紫外线部分真正到地面上来的，只有波长在
2900-3800 ?之间的光波。紫外线具有杀伤生物的作用。如杀菌、
引发皮肤癌和促进 VD合成。当臭氧层出现空洞时，将会增加地球表
面的紫外光辐射，特别是 UV-B(2800 -3200 ?)对生态系统的影响已
引起人们的注意。
? 可见，光是太阳辐射能以电磁波形式投射到地球表面上的辐射线。光
主要来自太阳辐射，其他星体的光仅占极小部分。光是生命的极为重
要的生态因子之一。地球上所有生命都是依靠进入生物圈的太阳辐射
能流来维持的。太阳辐射对地球表面和水体不仅带来光照，还直接产
生热效应。光能影响有机体的理化变化，从而产生各种各样的生态学
效应。
? (1)光对动物和植物的生存提供能量的来源。
? (2)光直接影响植物的光合作用和色素的形成。没有光，绿色植物难
以生存。水环境的光照条件远远不及陆地，即使在水的上层，光照强
度也较空气中小得多，在水体的深处则是永远黑暗的。因此光在水生
植物的生活中具有特别重要的生态意义。
? (3)动植物对光的刺激都会产生一定的反应，如视觉、繁殖、发育、
行为、分布等。
? (4)光对于动物的重要意义，一方面是通过植物和影响其他环境因素
的动态而产生的间接关系，另一方面主要起着信号作用，对于动物的
行为和生理上有很大影响。在有些情况下光是动物生活中所需要的环
境因子之一。然而，光对动物的深刻影响在许多方面还没有充分的了
解，因为光对有机体的作用可能是直接的，也可能是间接的，还有可
能是通过对其他环境因子的影响而起作用。
一,水体的光照条件
? 在大气层上界垂直于太阳光的平面上所受到
的太阳辐射强度为 8.10 J/(cm2·min),被称为太
阳系数。太阳辐射在遇到大气层的各种成分
时，发生反射、吸收和散射，因此到达水面
（地面）的强度有所减弱。
? 太阳辐射能到达水面的强度随太阳高度角、
地理纬度、海拔高度、季节和大气状况而变
化。一般地理纬度越高，年平均辐射量越小，
季节变化在高纬度大于低纬度。
七,海洋生物发光现象
? 自然界很多生物能够发光，生物产生光的现
象称为生物发光（ biolumines-cence）。海
洋生物能发光的种类特别多，从细菌到脊椎
动物几乎每一门类都有发光的种类。其中以
细菌、水母、头足类、甲壳类、被囊类和鱼
类较为重要。在海洋中，鱼类、甲壳类和头
足类发出的光最明亮，这些动物具有特化的
发光器。具报道，深海鱼类约有 2/3能发光，
头足类约有一半能发光。
发光的生化机制
? 荧光素 -荧光酶发光系统：在有氧的情况下，由一种荧光酶
（ luciferase）对荧光素（ luciferin） 发生作用的产物。旋沟藻、
海萤、海笋（ Pholas）,
? 1分子荧光酶
? LH2 + 1/2O2 -----------→L* + H 2O
? ↘ L + hv
?
? 发光蛋白系统：在不需要酶和氧的参与条件下，发光蛋白
（ photo-protein）受 Ca2+的触发而发光。管水母等腔肠动物。
?
? 蛋白 -荧光素 + Ca2+ -----→Ca 2+--蛋白 — 氧化荧光素 + CO2
+hv
生物发光的生物学意义
? 作为同种集群的识别信号（识别同类、
控制集群、引诱异性）。
? 引诱捕获物，如深海鱼类和腔肠动物。
? 照明或警告肉食性敌害或利用光幕来
掩护自己。
复习思考题
? 水环境的光照条件及其生态意义与陆环境有
那些差别?
? 光照强度和光合作用有何关系?
? 光谱成分对藻类的色素组成有何影响?
? 光与水生生物的行为有何关系?这种关系又受
到那些条件的影响?
? 浮游生物昼夜垂直移动有何特征?其原因和适
应性意义如何?
? 光对水生动物的生命过程有那些影响?
? 在浮游动物中昼夜垂直移动现象就更为广泛。如原生动物中沙
(Diffugia bivae)和梨壳虫 (Nebela kizakiensis)、轮
虫中独角聚花轮虫 (Conochilus unicornis)、奇异巨腕轮虫
(Pedalia mira)、皱甲轮虫 (Ploesoma)、螺形龟甲轮虫
(Keratella cochlearis)、矩形龟甲轮虫 (K,quadrata)、多肢
轮虫 (Polyarthra)等都有过白天从表层下沉夜晚又上升的报道。
在枝角类和桡足类中昼夜垂直移动的现象更为普遍，形式也多
样些。多数情况是夜间从深层上升，白天从表层下降，一昼夜
升降一次，另一种情况是在黎明和薄暮两次上升到表层，也就
是说一昼夜有两次垂直移动，在少数情况下，也出现类似浮游
植物的移动情况，即白天上升夜晚下降，如在长刺蚤、拟细镖
水蚤 (Eudiaptomus graciloides)、隆线蚤 (Daphnia
carinata)、单肢蚤 (Holopedium gibberum)和几种轮虫中都有
过这种记载。
