第3章(三)温度对生物的作用

第六节温度对生物影响及生物的适应一、地表大气温度的分布与变化1温度的空间分布与变化：（1）纬度（2）经度(海陆位置)（3）海拔（4）地形（坡向，坡度，阴坡，阳坡等）（5）季节、昼夜（6）水中、土壤中（7）群落中二、温度对生物生长的影响1、温度对植物的影响冷害（寒害）：指喜温生物在0℃以上的温度条件下受害或死亡。烟草冻害：指冰点以下的低温使生物体内（细胞内和细胞间隙）形成冰晶而造成损害，原因是冰晶使原生质膜破裂和原生质的蛋白质失活。茶热害：高温对植物生长发育和产量形成的损害。

温度变化速度：温度变化速度越快，对生物造成的伤害越大。2温度对动物的影响体型变化：温度每上升1.8度，冷血动物体型将会萎缩2.5%

；温度每上升1度，水生动物体型也将缩小5%。低温导致冰晶形成，影响质膜功能和酶活性，出现代谢紊乱；高温导致蛋白变性，影响呼吸和排泄；改变性别比（小老鼠和小蝙蝠一般高温孵出雌性，低温孵出雄性

）Natureletters2010,467:704-7063温度对生物生长发育的影响（1）概念：发育阈温度（生物学零度）积温有效积温（2）有效积温法则植物整个收获发育期或某一发育阶段内高于一定温度度数以上的昼夜温度总和，称为积温。活动积温：K=（T-T0）*NT0为物理学0℃有效积温：K=（T-C）*NC生物学0℃（发育起点温度）有效积温法则原理

植物在生长发育过程中必须从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育，而且植物各个发育阶段所需的总热量是一个常数（总积温）。（3）有效积温法则的实际应用预测生物（特别是病虫害）发生的世代数；预测生物地理分布的边界；预测害虫来年的发生程度；推算生物的年发生率；根据积温制定农业气候区划，合理安排农业生产4驯化和气候驯化春化：植物由低温诱导的开花。实验驯化：由实验诱导的生物对温度耐受性限度的改变的现象。气候驯化：自然产生的生物对温度耐受性限度的改变的现象。三、生物对极端环境温度的适应1生物对低温的适应长期生活在低温环境中的生物通过自然选择，在形态、生理和行为等方面表现出很多明显的适应。（1）形态方面的适应高寒植物：芽和叶片常受到油脂类物质的保护，芽具鳞片，植物体表面生有蜡粉和密毛，植物矮小并常成匍匐状、垫状或莲座状等，这种形态有利于保持较高的温度，减轻严寒的影响。动物Bergman规律：生活在高纬度地区的恒温动物，其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大，因为个体大的动物，其单位体重散热相对较少。Allen规律：恒温动物身体的突出部位如四肢、尾巴和外耳等在低温环境中有变小变短的趋势，是减少散热的一种适应。威尔逊法则：在寒冷地区和寒冷季节增加毛和羽毛的数量和皮下脂肪的厚度，从而提高身体的隔热性能。葛洛格法则：干燥寒冷地区，动物体色浅；潮湿、温暖区体色深。戴耐尔法则：北半球哺乳动物的体重在冬季趋向降低。北极狐非洲狐（2）在生理方面植物：常通过减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类、脂肪和色素等物质来降低植物的冰点，增加抗寒能力。动物：靠增加体内热量来增强御寒能力和保持体温。鹿蹄草虎耳草（3）在行为方面对低温的适应主要表现在休眠和迁移两个方面，休眠

有利于增加抗寒能力，迁移

可躲避低温环境。2生物对高温环境的适应（1）植物：在形态上有密绒毛和鳞片，能过滤一部分阳光；植物体呈白色、银白色，叶片革质发亮，能反射一大部分阳光，使植物体免受热伤害；叶片垂直排列使叶缘向光或在高温条件下叶片折叠，减少光的吸收面积；树干和根茎生有很厚的木栓层，具有绝热和保护作用。在生理上是降低细胞含水量，增加糖和盐的浓度，这有利于减缓代谢速率和增加原生质的抗凝结力。是靠旺盛的蒸腾作用避免使植物体因过热受害。有些植物具有反射红外线的能力，夏季反射的红外线比冬季多，避免植物体受到高温伤害。休眠（2）动物

动物对高温环境的适应是适当放松恒温性，使体温有较大的变幅；休眠。如沙漠的啮齿动物，在高温下采取夏眠、穴居、昼伏夜出等活动。3生物对周期性变温的适应温周期现象（thermoperiodism）:生物对温度节律性变化的反应。许多生物在昼夜变温环境中比在恒温环境中发育更好。植物在昼夜变温中，种子萌发、生长、开花结实及产品质量均有所提高。动物对昼夜温差适应，表现在活动节律上，有昼行性的、夜行性的及晨昏性的。4物种分布与环境温度积温总量和极端温度常常成为限制生物分布的重要因素。高温限制生物分布的原因：A.破坏生物体内的代谢过程和植物光合呼吸平衡；B.植物因得不到必要的低温刺激而不能完成发育阶段。低温对生物分布限制

对植物和变温动物来说，决定其水平分布南北边北界和垂直分布上限的主要因素是低温。温度对恒温动物分布的直接限制较少，但也常常通过影响其他生态因子（如食物）而间接影响其分布。Science2011,333:1024-1026Science2011,333:1024-10265物候学（phenology）1）定义：研究生物的季节性节律变化与环境季节变化关系的科学叫物候学。2）物候差异：不同地区，不同气候条件下物候状况不同。3）物候学研究方法：平行观测法。同时观测生物物候现象和气象因子的变化以研究其相互关系。4）动植物节律性变化及准确性说明，说明动物体内有生物钟，其机制有两种假说：