『壹』 研究揭示蜈蚣無眼如何感知陽光
蜈蚣通過記錄它們周圍溫度的變化來感受光線。
東北林業大學的分子生物學家楊仕擾物隆團隊將這種蜈蚣放在兩個相鄰的透明容器中,其中一個被黑膠帶完全覆蓋。研究人員在裝置上方放一盞燈模擬陽光,並記錄蜈蚣在明亮和黑暗環境下的運動。他們還在蜈蚣身上安裝了一台熱成像相機,以確定後者對溫度的反應。每當蜈蚣爬向黑暗容器時,紅外圖像顯示大量熱量集中在它們捲曲的觸角上。在暴露於光線下的10秒內,觸角的溫度便從約28℃上升到37℃以上。
研究人員隨後溶解了觸角中的一些感覺神經,以確定其化學組成,結果發現了一種名為BRTNaC1的熱受肢李芹體。這是一個離子通道,通過觸角在細胞間輸送帶電原子。BRTNaC1在33℃至48℃條件下被觸發。研究人員表示,光線加熱蜈蚣觸角會激活BRTNaC1,從而引發一種生理歷畢反應,提醒蜈蚣已經冒險進入了陽光中。
『貳』 都沒有眼睛的植物,是如何「看見」光的
大家都知道只要有太陽的地方都有光,但後來人類科技發展到創造出了電燈,這個世界就更加明亮了,不管白天和黑夜我們總能看到滿世界的美麗風景。人類和其他有眼睛的動物靠著眼睛來觀看這滲答個多彩的世界,那麼都沒有眼睛的植物,是如何“看見”光的?其實植物滿身都是“眼睛”,因為它們依靠全身上下的機體來感受光,可以達到“看見”光的效果,甚至比其他有眼睛的動物眼睛看光的效果還要強。
素以說植物其實是能夠“看”叢信慧到陽光的,只是它們“看”的方式和我們用眼睛看有所不同,但它們真真切切是可以感受到周圍溫暖的陽光的實質這種干智能力可能遠遠超過人類和其他一些有眼睛的動物對光的感知。就拿我們人類來說吧,太陽散發出的眾多光中我們只能看見一部分光叫可見見光,而那些沒有眼睛的植物就能感知到人類可見光以外的光。
『叄』 植物如何感知光線,科學家發現完全未知的結構
2022年04月04日德媒刊文。
華盛頓[美國],4月3日(ANI):一個感光網路以塗層的形式存在於植物上,它可以探測不同波長的光。
范安德爾研究所和華盛頓大學的科學家已經確定了其中一個重要的光感受器的分子結構,這種蛋白質被稱為PhyB。
這揭示了一種與之前所知的完全不同的結構。
研究結果發表在《自然》雜志上。
這項研究的共同作者、VAI教授李慧琳博士說:「光感受器,如PhyB,通過影響維持生命的過程,如遮蔭、種子萌發、開花時間的決定和葉綠體的發育,幫助植物感知和回應周圍的世界,葉綠體將光轉化為可用能量。」
我們的新結構揭示了PhyB的工作原理,在農業、可再生能源甚至細胞成像方面具有廣泛的應用潛力。了褲好解PhyB的形狀很重要,因為它的結構直接影響到PhyB如何與其他分子相互作用,傳達光條件的變化,並通過驅動基因表達的變化來幫助植物適應。
之前對PhyB的研究只提供了截斷的快照,而沒有提供整個分子的詳細渲染。
為了確定PhyB的近原子解析度圖像,李和華盛頓大學的合著者理查德·D·維爾斯特拉博士轉向了地球上研究最多的植物之一--一種名為擬南芥的不起眼的雜草。
這種小的開花植物是研究的理想模型,因為它繁殖快,體積小,易激塌於種植。
研究小組使用VAI的高性能冷凍電子顯微鏡(Cryo-EM),拍攝了近100萬張PhyB與其天然發色團--一種吸收某種顏色光的分子--相連的粒子圖像。
然後,他們將圖像縮小到1,55,000張,用來構建3.3埃的近原子水平的PhyB結構的完整可視化。
他們的工作揭示了一個令人驚訝的現象:他們發現了一種復雜的3D結構,既有平行的部分,也有反平行的部分,而不是早期研究中描述的平行結構。
這些發現表明,PhyB可能會放大感光發色團分子的微小變化,並大幅改變其形狀作為回應,這一舉動向植物傳達了光的可用性。
這一發現是Li和Vierstra十多年合作的結果,並徹底改變了我們對PhyB和PhyB所屬的受體家族光敏色素的了解胡鉛鉛。
到目前為止,人們認為PhyB和其他光敏色素很可能類似於某些細菌等單細胞生物體使用的光敏色素。
『肆』 科學表明,人是會發光的生物,怎樣才能看到人身上的光呢
科學界正在研究如何應用它「輝光現象」,然而,目前還沒有真正科學地解釋其原因。一些形而上學者認為這是人體的密碼;一些科學家認為這是一種熒光現象。人體血液中有一些射線刺激人體的某些物質;有些人還認為宗教信徒在進行宗教活動時,由於注意力集中,神經異常興奮,刺激皮膚發光。現代生物光子學的研究表明,人體可以自發地發出電子和光子,產生肉眼看不見的光。
科學家們仍然無法解釋神秘的人體光是如何產生的。一些科學家認為,人體的光只是熒光現象。原因是這些人的血液中含有特別強的有絲分裂射線,可以刺激體內的某些物質,因此熒光就產生了。另一些人認為,人體光的產生是由於體表面的某些物質射線和空氣的復合。一些科學家認為,光也是由於人體的高頻率和經絡的高度興奮而產生的。當然,也有一種神經系統認為,當人體的外部信徒認為,這顯然是人體卜滑頃的顏色是由於人體的高度興奮。
『伍』 光是如何到達光速的我們該如何感知光
從理論上看來,大家掌握到超光速能夠讓大家看得以往,倘若說一秒前的那一段界面被光的反射到宇宙中,假如說你的挪動速率賊快,而且超出了這一反射面光的傳播速度,那麼就意味著你可以在這個折射光還沒有抵達的情況下,提早趕到他即將抵達的這個部位,等他沖過來的情況下,你也就能見到他了。
有關宇宙的本身是啥,簡易而言也就是宇宙以前是啥?這個問題較為站得住腳的需要便是宇宙大爆炸理論了。該基礎理論覺得在間距人類十分漫長的一百三十八億光年,也就是宇宙以前的化學物質實際上是以一個奇異點中發生爆炸造成如遲的。絕橡衡這一奇異點發生爆炸後,在一段時間里建立了宇宙和化學物質。
生物學家也覺得,在宇宙產生的初期全過程里,宇宙處在高溫的情況,他以迅雷不及掩耳之勢的速率發展趨勢下來,留有了在科技界被稱作是「輝光」的化學物質。這類觀點決不是毫無根據,由於略見一斑的是,專家之後運用路軌探測儀這類親密無間的機器設備,精確地精確測量出了「宇宙微波加熱背」存有的概率,這針對大爆炸理論的准確性來講,毫無疑問得出了一個事實性的根據。
大家測算光速實際上僅僅為了更好地考量,假定人類所屬的部位是宇宙的奇異點,爆發前的地方上。別忘記光能夠跑到比較遠的時光范疇,可是人類壓根無法證實大家是否有可能是宇宙的核心,並且光也不是大家預想中的能無盡散播的樣子,而在光都趕不及抵達的地區,是否也會出現更為寬闊的宇宙呢?
『陸』 研究揭示蜈蚣無眼如何感知陽光
蜈蚣通過觸角上熱感測器進行感知陽光。
研究人員將紅頭蜈蚣放進了一個透明容器中,其中部分被覆蓋。然後,研究人員觀察了蜈蚣在暴露於不同陽光強度時如何移動,並且利用熱成像儀記錄光照期間體溫的變化。
結果發現,當暴露於陽光時,它們的觸角溫度會立即上升,而且非常快,能在幾秒鍾內上升高達9攝氏度。為了確廳衡認是否是觸角的作用,研究人員將蜈蚣觸扮伍做角進行了覆蓋,然後重新測試。
結果發現,這些蜈蚣對突然的光照反應程度大大降低。研究人員仔細觀察研究了蜈蚣觸角,以了解其如何作為熱感測器進行工作的。
他們發現了一種稱為BRTNaC1的熱受體可用做離子橘拆通道,被光照觸發後溫度會迅速升高。從該研究中可以看出,在漫長的進化中,自然界的各種生物為了生存都能找出復雜而又實用的應對策略。
生活習性
蜈蚣懼畏日光,晝伏夜出,喜歡在陰暗、溫暖、避雨、空氣流通的地方生活。蜈蚣喜歡生活在丘陵地帶和多沙土地區,白天多潛伏在磚石縫隙、牆角邊和成堆的樹葉、雜草、腐木陰暗角落裡,夜間出來活動,尋食青蟲、蜘蛛、蟑螂等。
一般在10月天氣轉冷時,鑽入背風向陽山坡的泥土中,潛伏於離地面約12cm深的土中越冬至次年驚蟄後(三月上旬),隨著天氣轉暖又開始活動覓食。
蜈蚣鑽縫能力極強,它往往以靈敏的觸角和扁平的頭板對縫穴進行試探,岩石和土地的縫隙大多能通過或棲息。密度過大或驚擾過多時,可引起互相廝殺而死亡。但在人工養殖條件下,餌料及飲水充足時也可以幾十條在一起共居。
『柒』 海膽用什麼來感知光線
海膽用身上的棘刺來感知光線。
海膽的簡介:
海膽是棘皮動物門下的一個綱,是一類生活在海洋淺含陵畝水區的無脊椎動物。主談森要特徵為體呈球形、盤形或心臟形,無腕。內骨骼互相癒合,形成一個堅固的殼,多數種類口內具復雜的咀嚼器,稱亞里士多德提燈,其上具齒,可咀嚼汪納食物。消化管長管狀,盤曲於體內,以藻類、水螅、蠕蟲為食。
『捌』 生物與光有什麼樣的關系
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,地球上生物的生存所必需的全部能量都直接或間接地源於太陽光。生態系統內部的平衡狀態是建立在能量基礎上的,綠色植物的光合系統是太陽能以化學能的形式進入生態系統的唯一通路,也是食物鏈的起點。光本身又是一個十分復雜的環境因子,太陽輻射的強度、質量及其周期性變化對生物的生長發育和地理分布都產生著深遠的影響,而生物本身對這些變化的光因子也有著極其多樣的反應。
光是由波長范圍很廣的電磁波組成的,主要波長范圍是150~4000納米,其中人眼可見光的波長在380~760納米。可見光譜中根據波長的不同又可分為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色的光。波長小於380納米的是紫外光,波長大於760納米的是紅外光,紅外光和紫外光都是不可見光。在全部太陽輻射中,紅外光佔50%~60%,紫外光約佔1%,其餘的是可見光部分。由於波長越長,增熱效應越大,所以紅外光可以產生大量的熱,地表熱量基本上就是由紅外光能所產生的。紫外光對生物和人有殺傷和致痘的作用,但它在穿過大氣層時,波長短於290納米的部分將被臭氧層中的臭氧吸收,只有波長在290~380納米的紫外光才能到達地球表面。在高山和高原地區,紫外光的作用比較強烈。可見光具有最大的生態學意義,因為只有可見光才能在光合作用中被植物所利用並轉化為化學能。植物的葉綠素是綠色的,它主要吸收紅光和藍光,所以在可見光譜中,波長為760~620納米的紅光和波長為490~435納米的藍光對光合作用最為重要。
光質(光譜成分)隨空間發生變化的一般規律是短波光隨緯度增加而減少,隨海拔升高而增加。在時間變化上,冬季長波光增加,夏季短波光增加;一天之內中午短波光較多,早晚長波光較多。不同波長的光對生物有不同的作用,植物葉片對太陽輻射的吸收、反射和透射的程度直接與波長有關。
當太陽輻射穿透森林生態系統時,大部分能量被樹冠層截留,到達下層的太陽輻射不僅強度大大減弱,而且紅光和藍光也所剩不多,所以生活在那裡的植物必須對低輻射能環境有較好的適應。
光以同樣的強度照射到水體表面和陸地表面。在水體中,水對光有很強的吸收和散射作用,這種情況限制了海洋透光帶的深度。在純海水中,10米深處的光強度只有海洋表面光強度的50%,而在100米深處,光強度則衰減到只及海洋表面強度的7%(均指可見光部分)。更值得注意的是,不同波長的光被海水吸收的程度是不一樣的。紅外光僅在幾米水深處就會被完全吸收,而紫色和藍色等短波光則很容易被水分子散射,也不能射入到很深的海水中,結果在較深的水中只有綠色光占較大優勢。植物的光合作用色素對光譜的這種變化具有明顯的適應性。分布在海水表層的植物,如綠藻海白菜,所含有的色素與陸生植物所含有的色素很相似,主要是吸收藍、紅光,但是,分布在深水中的紅藻紫菜,則能通過另一些色素有效地利用綠光。
能夠穿過大氣層到達地球表面的紫外光雖然很少,但在高山地帶紫外光的生態作用很明顯。由於紫外光抑制了植物莖的伸長,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,只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米的海平面卻只能獲得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系統內部也有變化。一般來說,光照強度在生態系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制,所以一個生態系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。
在水生生態系統中,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,照射到水體表面的光大約只有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制。
光照強度與水生植物光的穿透性限制著植物在海洋中的分布,只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。如果海洋中的浮游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。在浮游植物密度很大的水體或含有大量泥沙顆粒的水體中,透光帶可能只限於水面下1米處,而在一些受到污染的河流中,水面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只能出現在大陸沿岸附近,這里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游植物。以浮游植物為食的小型浮游動物也主要分布在這里,因為這里的食物極為豐富。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凈生產量的必要條件,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恆定時,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,因此不能積累干物質;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干物質,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,即只有在強光下才能進行正常的生長發育。
一般說來,植物個體對光能的利用效率遠不如群體高,夏季當陽光最強時,單株植物很難充分利用這些光能,但在植物群體中對反射、散射和透射光的利用要充分得多。這是因為在群體中當上部的葉片已達到飽和點時,群體內部和下部的葉片還遠沒有達到光飽和狀態,有的甚至還處在光補償點以下,所以植物群體的光合作用是隨著光照的不斷增強而提高的,盡管有些葉片可能已超過了光飽和點。例如水稻單葉的光飽和點要比晴天時的最強光照低得多,但水稻群體的光合作用卻隨著光照強度的增強而增加。
對植物群體的總光能利用率產生影響的主要因素是光合面積、光合時間和光合能力。光合面積主要指葉面積,通常用葉面積指數來表示,即植物葉面積總和與植株所覆蓋的土地面積的比值。要提高植物群體的光能利用率,首先要保證有足夠的葉面積以截留更多的日光能。在一定范圍內,葉面積指數與光能利用率和植物生產量成正相關,但並不意味著葉面積指數越大越好。農作物的最適葉面積指數一般是4,其中小麥為6~8.8,水稻為4~7,玉米為5,大豆為3.2。光合時間是指植物全年進行光合作用的時間,光合時間越長,植物體內就能積累更多的有機物質並增加產量。延長光合時間主要是靠延長葉片的壽命和適當延長植物的生長期。光合能力是指大氣中CO2含量正常和其他生態因子處於最佳狀態時的植物最大凈光合作用速率。光合能力是以每天每平方米葉面積所生產的有機物質乾重來計算的[克/(平方米·天)]。一般說來,個體的光合能力與群體的產量成正相關,而群體的光合能力則決定於葉層結構和光的分布情況。
另外,光還是影響動物行為的重要生態因子,很多動物的活動都與光照強度有著密切的關系。有些動物適應於在白天的強光下活動,如大多數鳥類、哺乳動物中的靈長類、有蹄類、松鼠、旱獺和黃鼠,爬行動物中的蜥蜴和昆蟲中的蝶類、蠅類和虻類等,這些動物被稱為晝行性動物。另一些動物則適應於在夜晚或晨昏的弱光下活動,如夜猴、蝙蝠、家鼠、夜鷹、壁虎和蛾類等,這些動物被稱為夜行性動物或晨昏性動物,因其只適應於在狹小的光照范圍內活動,所以又稱為狹光性種類。晝行性動物所能耐受的日照范圍較廣,故又稱為廣光性種類。還有一些動物既能適應於弱光也能適應於強光,它們白天黑夜都能活動,常不分晝夜地表現出活動與休息的不斷交替,如很多種類的田鼠,它們也屬於廣光性種類。土壤和洞穴中的動物幾乎總是生活在完全黑暗的環境中並極力躲避光照,因為光對它們就意味著致命的乾燥和高溫。幼鰻的溯河性洄遊則是選擇在白天進行,一到夜間便停止洄遊並躲藏起來。蝗蟲的群體遷飛也是發生在日光充足的白天,如果烏雲遮住了太陽使天色變暗,它們馬上就會停止飛行。
在自然條件下動物每天開始活動的時間常常是由光照強度決定的,當光照強度上升到一定水平(晝行性動物)或下降到一定水平(夜行性動物)時,它們才開始一天的活動,因此這些動物將隨著每天日出日落時間的季節性變化而改變其開始活動的時間。例如夜行性的美洲飛鼠,冬季每天開始活動的時間大約是16時30分,而夏季每天開始活動的時間將推遲到大約19時30分。晝行性的鳥類每天開始活動的時間也是隨季節而變化的,例如麻雀在上海郊區(晴天)每天開始鳴囀的時間,3月15日為5時45分左右,6月15日為4時20分左右,9月15日為5時18分左右,12月15日為6時20分左右。這說明光照強度與動物的活動有著直接的關系。
白晝的持續時數或太陽的可照時數稱為日照長度。在北半球從春分到秋分是晝長夜短,夏至晝最長;從秋分到春分是晝短夜長,冬至夜最長。在赤道附近,終年晝夜平分。緯度越高,夏半年(春分到秋分)晝越長而冬半年(秋分至春分)晝越短。在兩極地區則半年是白天,半年是黑夜。由於我國位於北半球,所以夏季的日照時間總是多於12小時,而冬季的日照時間總是少於12小時。隨著緯度的增加,夏季的日照長度也逐漸增加,而冬季的日照長度則逐漸縮短。高緯度地區的作物雖然生長期很短,但在生長季節內每天的日照時間很長,所以我國北方的作物仍然可以正常地開花結果。
日照長度的變化對動植物都有重要的生態作用,由於分布在地球各地的動植物長期生活在具有一定晝夜變化格局的環境中,藉助於自然選擇和進化而形成了各類生物所特有的對日照長度變化的反應方式,這就是在生物中普遍存在的光周期現象。例如植物在一定光照條件下的開花、落葉和休眠,以及動物的遷移、生殖、冬眠、築巢和換毛換羽等。
根據植物對日照長度的反應可以將植物分為長日照植物、短日照植物和中日照植物。
長日照植物的原產地在長日照地區,即北半球高緯度地帶,如我國的北方。長日照植物在生長過程中,需要在發育的某一階段要求每天有較長的光照時數,即日照必需大於某一時數(這個時間稱為臨界光期);或者說暗期短於某一時段才能形成花芽。長日照時間越長,開花時間越早。例如北方體系的植物,大麥、小麥、油菜、菠菜、甜菜、甘藍、蘿卜以及牛蒡、紫菀、鳳仙花等都屬於長日照植物。它們的開花期通常是在全年光照最長的季節里,如果人工施光,延長光照時間,就可使其提前開花;如果光照時數不足,它們將停留在營養生長階段,不能及時開花。
與長日照植物相反,要求光照短於臨界光期才能開花的植物稱為短日照植物。暗期越長開花越早。這種植物在長日照下是不會開花的,只能進行營養生長。我國南方體系的植物,如水稻、大豆、玉米、棉、煙草、向日葵、菊芋均屬於短日照植物,它們多在深秋或早春開花,人工縮短其日照時數,則可提前開花。
中日照植物要求日照與暗期各半的日照長度才能開花。甘蔗是中日照植物的代表,它要求每天12.5小時的日照,否則不能開花。
自然界的現象也不一定絕對嚴格,還有一些植物,對日照長短的要求並不嚴格,只要其他條件合適,在不同的日照長度下都能開花。如蒲公英、番茄、黃瓜、四季豆等,就是中間類型日照的植物。
了解植物的光周期現象對植物的引種馴化工作非常重要,引種前必須特別注意植物開花對光周期的需要。在園藝工作中也常利用光周期現象人為控制開花時間,以便滿足觀賞需要。
在脊椎動物中,鳥類的光周期現象最為明顯,很多鳥類的遷移都是由日照長短的變化所引起。由於日照長短的變化是地球上最嚴格和最穩定的周期變化,所以也是生物節律最可靠的信號系統。鳥類在不同年份遷離某地和到達某地的時間都不會相差幾日,如此嚴格的遷飛節律是任何其他因素(如溫度的變化、食物的缺乏等)都不能解釋的,因為這些因素各年相差很大。同樣,各種鳥類每年開始生殖的時間也是由日照長度的變化決定的。溫帶鳥類的生殖腺一般都在冬季時最小,處於非生殖狀態,隨著春季的到來,生殖腺開始發育,隨著日照長度的增加,生殖腺的發育越來越快,直到產卵時生殖腺才達到最大。
生殖期過後,生殖腺便開始萎縮,直到來年春季才再次發育。鳥類生殖腺的這種周期發育是與日照長度的周期變化完全吻合的。在鳥類生殖期間人為改變光周期可以控制鳥類的產卵量,人為夜晚給予人工光照提高母雞產蛋量的歷史已有200多年了。
日照長度的變化對哺乳動物的生殖和換毛也具有十分明顯的影響。很多野生哺乳動物(特別是生活在高緯度地區的種類)都是隨著春天日照長度的逐漸增長而開始生殖的,如雪貂、野兔和刺蝟等,這些種類可稱為長日照獸類。還有一些哺乳動物總是隨著秋天短日照的到來而進入生殖期,如綿羊、山羊和鹿,這些種類屬於短日照獸類,它們在秋季交配剛好能使它們的幼仔在春天條件最有利時出生。隨著日照長度的逐漸增加,它們的生殖活動也漸趨終止。實驗表明,雪兔換毛也完全是對秋季日照長度逐漸縮短的一種生理反應。
魚類的生殖和遷移活動也與光有著密切的關系,而且也常表現出光周期現象,特別是那些生活在光照充足的表層水的魚類。實驗證實,光可以影響魚類的生殖器官,認為延長光照時間可以提高鮭魚的生殖能力,這一點已在養鮭實踐中得到了應用。日照長度的變化通過影響內分泌系統而影響魚類的遷移。例如光周期決定著三刺魚體內激素的變化,激素的變化又影響著三刺魚對水體含鹽量的選擇,後者則是促使三刺魚春季從海洋遷入淡水和秋季從淡水遷回海洋的直接原因,歸根結底三刺魚的遷移活動還是由日照長度的變化引起的。
昆蟲的冬眠和滯育主要與光周期的變化有關,但溫度、濕度和食物也有一定的影響。例如秋季的短日照是誘發馬鈴薯甲蟲在土壤中冬眠的主要因素,而玉米螟(老熟幼蟲)和梨劍紋夜蛾(蛹)的滯育率則決定於每日的日照時數,同時也與溫度有一定關系。
太陽紫外光輻射雖然對地球上的生物有致癌和殺傷作用,但其大部分將被大氣平流層中的臭氧所吸收。紫外光可區分為兩種類型,波長范圍從315~380納米的紫外光屬於UV-A,而波長范圍從280~315納米的紫外光屬於UV-B。太陽UV-B輻射從熱帶地區(臭氧層最薄)到兩極地區(臭氧層最厚)隨著緯度的增加而減弱。海拔高度越高,UV-B輻射越強,大約每升高1000米增強14%~18%。近年來,由於破壞臭氧的一些人造化合物(如含氯氟烴)的大量釋放,已使平流層的臭氧量減少,這對兩極地區和熱帶地區的影響最大,使到達地球表面的紫外線輻射增加,尤其是UV-B輻射。
UV-B輻射強度的增加對動物的影響比對植物的影響更大。光色素生物尤其敏感,特別是人類,因為紫外光最容易誘發人患皮膚癌。在美國70%的皮膚癌是由紫外光輻射引起的,在世界的大部分地區皮膚癌的患病率都有所增加。據估計,平流層的臭氧每減少1%,由UV-B輻射引起的皮膚癌就會增加1.4%。
紫外線輻射的增加也會對植物產生影響,在實驗室和溫室中所做的實驗表明:UV-B輻射可使DNA受到損傷、抑制植物的光合作用、改變植物的生長型和減緩植物的生長。但是這些有害作用還未用野生植物加以闡明。
植物通過進化對UV-B輻射已經產生了一系列的防護適應,使UV-B輻射不能進入葉的內部。防止UV-B輻射進入葉內的主要障礙是葉的表層細胞,它們含有某些能吸收UV-B輻射的物質,但能確保有光合作用活性的輻射進入葉內。植物在防護UV-B輻射能力方面存在著廣泛差異,熱帶植物和高山植物由於受紫外線輻射比較強烈,因此它們對UV-B輻射的防護比溫帶植物和低海拔植物更為有效。
『玖』 簡述生物對光照的適應
光照分為光照長度,強度和光質三種
鳥類的晨鳴
植物的葉片運動
海洋生物和土壤生物對變化光照強度的垂直運動等
另外動物的遷徙和換毛看似感知溫度變化,實際是光照周期改變的適應結果
高山植物受紫外線較多影響植株多為蓮座狀