光对植物的影响及植物对光的适应

光对植物的影响及植物对光的适应光对植物的影响及植物对光的适应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，地球上几乎所有生命活动所必需的能量都直接或间接地来源于太阳光。植物通过光合作用，将太阳辐射能转变为化学能，贮藏在合成的有机物质中，除提供给自身需要外，还提供给其他异养生物，为地球上几乎一切生物提供了生长、发育和繁殖的能源。光照条件随着不同的地理位置和不同的时间而发生变化，在城市地区更有其特殊性，光对植物的影响使植物为长期适应不同光照条件而形成相应的适应类型。一、光对植物的影响（一）光合作用光合作用，即光能合成作用，是植物、藻类和某些细菌，在可见光的照射下，利用光合色素，将二氧化碳（或硫化氢）和水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气）的生化过程。光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。根据植物光合作用中二氧化碳的固定与还原方式不同，可将植物分为C3植物、C4植物和CAM（景天酸代谢）植物。C3植物固定二氧化碳的形式为卡尔文循环，它是植物界中的主要类群。C4植物叶细胞几乎可以吸收细胞间空气中的所有二氧化碳，并且由于叶细胞中没有光呼吸，故能在叶内二氧化碳浓度很低的情况下进行光合作用。其主要分布在温暖、干燥气候地区，其主要类群为禾本科、莎草科、马齿笕科、藜科和大戟科等，多为一年生植物。CAM植物夜间通过酸的形式保存二氧化碳，白天利用这些二氧化碳进行光合作用。因此，CAM植物主要分布在周期性干旱和贫瘠的生境中，其类群包括所有仙人掌属、大多数干草原、热带与亚热带沙漠的肉质植物以及热带的萝藦科、大戟科和凤梨科的全部的附生植物等。一般来说，C4植物的光和能力较强，对光照强度的需求最高，C3植物的光和能力较弱，其光饱和点明显低于C4植物，而阴生草本植物和苔藓植物对光照强度要求更低。（二）光强对植物生长和形态的作用光照强度与植物茎、叶的生长及形态结构有密切关系。在弱光条件下，幼茎的节间充分延伸，形成细而长的茎；而在充足的光照条件下则节间变短，茎变粗。光能促进植物组织的分化，有利于胚轴维管束中管状细胞的形成，因此在充足的光照条件下，树苗的茎有发育良好的木质部。充足的阳光还能促进树苗根系的生长，形成较大的根茎比。在弱光照下，大多数树木的幼苗根系都较浅，较不发达。此外，很多树木由于接受到的光照强度不均匀，枝叶向强光方向生长茂盛，向弱光方向生长羸弱或不能生长，形成明显偏冠。一些喜光树种甚至发生主干倾斜、扭曲，这种偏冠现象在行道树或庭院树木中经常可以看到。（三）光质的作用太阳光谱中含有各种不同颜色的光，不同颜色的光对植物的作用也不同。其中，红外光促进植物茎的延长生长，有利于种子和孢子的萌发，提高植物体的温度。植食性昆虫能利用其红外光感应性能来找出生理病弱植株，并进行侵害。很多昆虫利用紫外光反射性能的变化来辨认植物，采蜜昆虫以花朵反射的紫外光类型作为采蜜的向导。此外，红光还能促进叶绿素的形成。蓝、紫光也能被叶绿素和类胡萝卜素所吸收。实验表明，红光有利于碳水化合物的形成，蓝光有利于蛋白质的合成。蓝、紫光和青光对植物伸长生长及幼芽形成有很大作用，能抑制植物的伸长而形成矮态，还能促进花青素等植物色素的形成，红光影响植物开花、茎的伸长和种子萌发。二、植物对光的适应植物长期适应不同的光生环境条件，形成了不同的适应策略。根据植物对光照强度的要求，可以把植物分为阳性植物、阴性植物和耐阴植物三大类。1.阳性植物喜光而不能忍受荫蔽的植物，在弱光条件下生长发育不良，对树木而言，在林冠下不能完成更新。如落叶松属、水杉、侧柏、蒲公英、芍药等。2.阴性植物具有较强的耐阴能力，在气候较干旱的环境下，常不能忍受过强光照的植物，林冠下可以正常更新。如冷杉属、云杉属、杜鹃花属、地锦属等。3.耐阴植物在充足阳光下生长最好，但稍受荫蔽是亦不受损害，其耐阴的程度因树种而异。如五角枫、元宝枫、樟、珍珠梅属等为稍耐阴的树种。叶片是直接接受阳光进行光合作用的器官，对光有较强的适应性。由于植物叶片的适光变态在强光照射下趋向养阳结构，在弱光下趋向阴生结构，因此阳性树种的叶片主要具有阳生叶的特征，耐阴树种由于适应光照强度的范围较广，通常阳生叶与阴生叶分化较明显，耐阴性强的植物，主要具有阴生叶的特征。此外，植物的开花要求一定的日照长度，这种特征主要与其原产地在生长季时自然日照的长度有密切的关系，也是植物在系统发育过程中对所处的生态环境长期适应的结果。一般来说，短日照植物都起源于低纬度地区，长日照植物则起源于高纬度地区，因此植物的地理分布除受温度和水分条件影响外，还受光周期控制。如对长日照植物而言，若栽植在临近赤道的低纬度地区，一般不能开花。同时，光周期在很大程度上控制了许多木本植物的休眠和生长，特别是对于一些分布区偏北的树种，这些树种已在遗传特征上适应了一种光周期，可以使它们在当地的寒冷或干旱等特定环境因子到达临界点以前就进入休眠。