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生物中的光学现象

时间:2019-06-20    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

生物中的光学现象


光是太阳辐射到地球上来的一种能量。人类视觉能看到的光,其波长一

般在 7,7000~400,000A(1A=1×10-8 厘米=0.0001 微米)之间。虽然这段

光波的光,也能产生热量,但没有红外线产生的热量大。红外线的波长在 0.1

毫米~7700 埃之间,紫外线的波长在 4000~3000 埃之间,它们都位于人类

的视觉范围之外,但动物(特别是昆虫)的视觉范围比较广,常常能延伸到

短光波之中。

生物在亿万年的进化过程中,由于受到太阳光长期的直接作用,所以其

生命活动和光有着密切的关系,即光对于加速或降低生物的新陈代谢和习

性,都会产生很大的影响。

大多数鸟类在春季进行营巢、产蛋、育雏等等,那是因为这个季节是一

年中日照逐渐增长的美好时光。许多鸟类从秋季就开始停育、换羽、育肥、

流浪或迁徙,那是因为这个季节,是一年中日照逐渐缩短的时期。

在一般情况下,大多数鸟类必须在光照时间为 14~16 小时的白天下进行

繁殖。为了改变这种情况,人们在鸟类停育的冬季,每天晚上给它们补充光

照,使白天的时间延长到 14~15 小时,则有趣地发现已经停止的生殖腺又能

重新活动。

根据这个特点,人们常采用补充光照的方法来提高家禽的产蛋量。如在

14~15 小时的光照条件下,夏德林种鹅的产蛋率能提高 70%;土伦兹品种鹅

的产蛋率能提高 20%;罗马尼亚种鹅的产蛋率能提高 25.9%;普通信鸽的产

蛋率能提高 64.6%;火鸡和朱鸡的产蛋率能提高 40%;普通家鸡的产蛋率能

提高 25.3%~77.6%。

为什么采用补充光照的办法能提高家禽的产蛋量呢?经过研究发现,家

禽生蛋与它的脑垂体有很大关系。当脑垂体分泌催卵激素时,就能促进家禽

的卵巢生蛋。实践证明,要使脑垂体分泌这种催卵激素,就一定要有比较长

的光照时间,所以一般家禽在春季的产蛋量要比冬季多。


不同波长的光线,对生物的生命活动也会产生一定的影响。人们又用家

禽做试验,结果发现受到红光照射的家禽,它的产蛋量增加很少,有的甚至

没有增加。

自从科学工作者揭开了家禽产蛋量与光照之间的秘密之后,人们一方面

在选择鸡种和饲料上面下功夫;另一方面利用光对家禽生理活动的影响,加

以精心的饲养和管理,结果使家禽的产蛋量大幅度提高。有些良种母鸡,已

经达到每年下蛋 360~370 个的新水平。

光对于鱼类的生活习性,也能产生明显的影响。人们一方面观察在自然

光线照射下,鱼类在早晨和晚上的活动情况;另一方面研究了在用人工光线

的照射下,鱼类的反应情况,结果发现随着光线颜色的不同,被照射的鱼类

(特别是鳗鱼、鲭鱼等)会表现出不同的反应。

当光的颜色从波长较短的青色光变换到波长较长的红色光时,发现光的

波长愈短,鱼的活动愈活泼;相反,当光的波长愈长,则鱼的行动愈迟钝。

在蓝色光和绿色光的照射下,鱼可以做大范围的活动;在黄色光的照射下,

鱼群开始集结到照射灯的附近,行动变得不活跃;在红色光线照射下,鱼群

密集在一起,行动大为迟钝。

人们又用虾做实验,结果发现,当用红灯照射时,它们会一动不动地浮

到水面上来。

鱼类分布在海洋中各个不同的水层。人们一般习惯地把生活在海洋较底

层的鱼类,称为底层鱼类,如我国的大黄鱼、小黄鱼、鲳鱼等;而把生活在

接近海面或海面以下的鱼,称为中上层鱼类,如我国的马鲛鱼、鲐鱼(俗称

油筒鱼)、太平洋鲱鱼(俗称青鱼、青条鱼等)。中上层的鱼类一般都具有

敏锐的视觉,发达的测线以及适应迅速游动的体型,所以捕捉比较困难。

自从人们发现光对鱼的生活习性能产生影响之后,近年来世界各国在充

分利用底层鱼类资源的同时,积极发展“灯光围网渔业”。这是一种先进的

捕鱼方法,利用灯光把鱼诱集起来,然后用围网进行捕捉。

昆虫的生长发育和生活习性,与光也有密切的关系。生活在苍郁的林中,

植物的茎(或根)中、地下或大多数仓库中的昆虫,由于它们习惯于弱光,

所以若增强其生活环境的光度,则它们的活动就会受到抑制。而许多有翅的

昆虫就具有很强的趋光性,它们在夜间飞行时,都是利用光线辨别方向的。

利用这个特性,人们常常用橙、黄、绿、蓝、紫和紫外光(因为昆虫看不见

红光,所以一般不采用红光)来诱捕大量有害昆虫,侦察虫害发生的时期和

数量。

人们曾用不同波长、强度和照射周期的光做试验,结果有趣地发现,家

蚕的幼虫在白色光线照射下(红色光次之)生长最快,起眠也比较整齐;当

用绿色的光线照射时,发现家蚕的结茧很大;用短波光照射能促进蚕的生长,

而长光照射能迟延蚕的生长。

光的颜色,除了对昆虫的生长发育产生影响之外,还能在一定程度上改

变其生活的习性。如用黄色的光线照射蚂蚁时,发现它们在受到刺激后能立

即去搬移蚁卵;当用绿色的光照射竹节虫时,发现它们受到刺激后能立刻变

色。

植物和光的关系,可以追溯到远古的年代。在白垩纪中叶以前,根据当

时植物的特征进行判断,地球上还没有直射的阳光,那时地球的表面是一片

水汽雾和密密层层的云海。但自从白垩纪中叶起,地球上开始有直射的阳光

后,这种浑浊的局面才逐步澄清,大地也渐渐变得暖和起来了。

环境的改变,对于植物的进化起着决定性的作用。一种完全新颖的植物


类型——被子植物,就是在这种形势下诞生的。它一经出现,就非常迅速地

在地球大陆上排挤裸子植物而大量地进行繁殖。

对于植物来说,光的作用是一种非常有用的刺激剂。它不仅对于植物茎

的大小、形状、生长方向、生长程度以及茎上芽和分枝的产生能起到很大的

影响,而且能以直接的光压和辐射能,为植物的生长创造最适宜的条件,促

使植物两种最基本的生命活动过程——同化作用(光合作用)与蒸腾作用(水

分的吸收和蒸发)顺利的进行。植物生命和光的关系,还表现在其他的许多

方面。如植物的开花时节,与光照的关系就很密切:

为什么鲜艳华丽的桃花,必须在春回大地、群营乱飞的清明时节开放?

为什么雅致素淡的荷花和灿烂多娇的兰花,必须在炎热的夏季开放?

为什么馥郁芬芳的桂花和瑰丽多姿的菊花,必须在秋高气爽的中秋佳节

开放?

为什么清香贞洁的梅花,必须在已是悬崖百丈冰的数九寒天开放?

这种情形的出现除了和温度、水、肥料等因素有密切的关系之外,有关

的研究表明,在很大的程度上,光照的周期、光照的颜色对开花的时节,能

起到决定性的作用。

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