生物的能量环境
生命存在的一个基本条件是能量环境，地球上生命生存必需的能量主要来自太阳的辐射。太阳产生的能量以电磁波的形式向周围发射，地球表面在太阳直射、没有大气圈的条件下，获得的太阳能为8.12J/cm2·min，称之为太阳常数。实际上，由于大气层对太阳辐射的吸收、反射和散射作用，辐射强度被大大减弱，平均只有47%左右到达地面。
对于地球及其生物来说，太阳辐射具有两种不同的功能：一种是热能，它给地球送来了温暖，使地球表面土壤、水体变热，引起空气和水的流动；另一种是光能，它在光合作用中被绿色植物吸收，转化为化学能形成有机物，这些有机物所包含的能量沿着食物链在生态系统中不停地流动。
1．光的变化规律
由于地理位置、海拔高度和地形特点等的不同，以及由于地球的自转与公转的关系，使地球和太阳的相对位置不断地发生变化，导致地球表面接受的太阳辐射的多少也随之变化。
（1）光照强度
光照强度在地球表面有空间和时间的变化规律。空间变化包括纬度、海拔高度、地形、坡向；时间变化有四季变化和昼夜变化。
纬度变化：光照强度在赤道最大；随着纬度的增加，太阳高度变低，光照强度相应减弱。
海拔变化：光照强度随着海拔高度的升高而增强，因为海拔高度越高，空气密度越稀薄。
坡向和坡度变化：在北半球温带地区太阳的位置偏南，因此，南坡所接受的光照要比平地多；反之，北坡就比较少。
时间变化：在一年中以夏天光照最强，冬季最弱；就一天而言，中午光照最强，早晚最弱。
（2）光谱成分
由于大气层对太阳辐射的吸收和散射具有选择性，所以当太阳辐射通过大气后，不仅辐射强度减弱，而且光谱成分棗光质也发生了变化。随太阳高度升高，紫外线和可见光所占比例随之增大；反之，高度变小，长波光比例增加。
在空间变化上，低纬度处短波光多，高纬度长光波多；同时，随海拔升高短光波随之增多。在时间变化上，夏季短光波多，冬季长光波多；中午短光波多，早晚长光波多。
（3）光照长度
日照长度随纬度变化而进行不同的周期性变化。纬度越低，最长日和最短日光照差距越小，如赤道地区分别都是12小时；随着纬度的增加，最长日和最短日的差距越来越大，，即纬度越高日照长短的变化越明显。
2．温度的变化规律
太阳辐射使地表受热，产生气温、水温和土温的变化。地球上的不同地区与太阳的相对位置不同，而且相对位置不断地发生变化，这样温度也发生有规律的变化。
（1）空间变化
纬向变化：纬度决定一个地区太阳入射高度的大小及昼夜长短，因此也就决定了太阳辐射量的多少。低纬度地区太阳高度角大，太阳辐射量也大，昼夜长短差异小，太阳辐射量的季节分配比较均匀。在北半球随着纬度北移，太阳辐射量减少，温度逐渐降低。纬度每增加1度，年均温度大约降低0.5℃。因此，从赤道到极地一般划分为热带、亚热带、温带和寒带。
海拔变化：海拔高的地方，空气稀薄，水蒸气和CO2含量低，地面的辐射散热量大，所以尽管太阳辐射较强，温度还是较低。通常海拔每升高100m，平均温度降低0.5-0.6℃，相当于纬度北移1度。
（2）时间变化
时间变化分为季节变化和昼夜变化。地球绕太阳的公转是一年四季温度变化的原因。根据气候的冷暖、昼夜长短的节律，一年分为春、夏、秋、冬四季（平均温度10-22℃为春秋季，10℃以下为冬季，22℃以上为夏季）。四季长短受纬度、海拔高度、海陆位置、地形、大气环流等因素的影响，各地差异较大。
温度的昼夜变化是地球的自转引起的。日出后温度逐步上升，一般在13-14点达到最高值，以后逐渐下降，直到日出前降至最低值。此外，纬度高、海拔高以及远离海洋，昼夜温差也大。
（3）土壤和水体中的温度变化
土温变化：白天土壤表面受热后，热量从表土向深层输送；夜间土表冷却后，热量从深层向表层流动。土壤热量正反两方面的输送量及流动速率决定了土壤温带的状况。土壤温度的变化比大气要缓慢且稳定，所以冬暖夏凉。
水体温度变化：光线穿过水体时，辐射强度随深度的增加呈对数值下降，因此太阳辐射增温仅限于水体最上层。由于暖水密度比冷水的密度小，在高温季节或者白天在静水体内形成一个比较稳定、明亮的表水层；在距表层水较深处有一个较冷、密度较大的静水层；在两层之间是温度剧烈变化的变温层。夜晚，特别在寒冷季节，水面温度下降，表层水密度增加而下沉，深层温暖的水上升，上下层水体发生对流、交换充分混合。
