第二章 第2节 生物与温度的关系.ppt

一 地球上温度的分布 太阳辐射是地球表面的热源。大气温度主要取决于太阳辐射量和地球表面水陆分布。 (一) 地表大气温度的分布与变化 ;;温度的时间变化指日变化和年变化。 日变化：于13-14时气温达到最高，于凌晨日出前降至最低。最高和最低气温之差称日较差。日较差受纬度、海拔高度、地形、及地面性质等因素影响。;3 土壤和水体温度变化 （1）土壤：不同性质的土壤，热容量和热导率不同，随气温变化温度变化模式也不同。随土壤深度，土壤最高温和最低温出现时间后延。 （2）水：水热容大，温度变化小于气温，随深度增加，变化幅度更小。温带深水湖泊，由于水温的季节变化，春秋季水体出现垂直混合，使初级生产力升高。 ; 1 生物体内的生化反应过程必须在一定温度范围内才能正常进行 2 环境中温度的改变会引起其它生态因子的改变，如湿度、降水、风、水中溶氧含量等的改变，从而间接影响生物。;三 极端温度对生物的影响 ? 1 极端低温对生物的影响 冷害：温度在冰点以上，但低于喜温生物对 温度的耐受下限而使生物 受害或死亡。它可能是通过破坏了膜结构造成的，它是喜温生物向北方引种和扩张分布区的主要障碍。 冻害：冰点以下低温使生物体内形成冰晶，蛋白质失活变性造成生物受害或死亡。 ;生物对冻害的适应: 耐受冻结与超冷现象 ;超冷现象（supercooling) : 动物（昆虫）体液温度下降到冰点以下而不结冰的现象。如小叶蜂，极地鱼类等。;2 极端高温对生物的影响： 高温可能导致动植物的机体脱水，蛋白质凝固变形，酶失活或者代谢的组分不平衡，最终导致细胞死亡。;四 温度对生物（植物和变温动物）生长、发育和繁殖的影响 酶反应速度： 外温动物及植物的代谢速度随温度变化而变化。其代谢速度随温度增加通常用温度系数Q10 来描述： 公式： Q10= T℃体温时的代谢率/ (T-10) ℃体温时的代谢率 即：温度每升高10 ℃ ，变温动物与植物代谢率的变化。;23-30度下Q10=2.5，30度以上Q10为3.4。;2 发育和生长： （1）发育阈温度或生物学零度（biological zero）：生物开始生长发育的温度。;（2）有效积温法则：;不同物种，完成发育所需积温不同。 一般起源于或适于高纬度地区种植的植物，所需有效积温较少，反之则较多。例如，麦子需要有效积温1000~1600日度，棉花、玉米为2000~4000日度，椰子约5000日度。;有效积温法则在农业上的应用: （1）可预测某地区害虫发生的世代数； （2）可作为农业规划、引种、作物布局、预测农时的重要依据； （3）预测生物地理分布北界； （4）预测害虫来年发生程度; (5)利用天敌昆虫进行害虫防治时，可以用来计算天敌昆虫合适的释放时间 ;3 春化作用 （Vernalization effect) 低温作为一种刺激物起作用，诱导或促进植物的发育和开花。这种经过低温诱导的植物的发育或繁殖，称为春化作用。 例：冬小麦的种子经历了预寒冷后可缩短萌发到开花的时间。甜菜不经过春化作用则无法开花。 种子萌发时感受低温的部位是胚，营养体时期的感受部位为茎尖。 ;4 温度对动物繁殖的影响 ; （一） 温度与动物类型 ： 根据有机体和环境温度的相互关系，动物可划分为：温血动物和冷血动物； 或分为常温动物（homeothermic）和变温动物(poikilothermic)。根据有机体热能的主要来源，还可分为外温动物(ectothermic)和内温动物(endothermic )。 异温动物(heterothermy )：常温动物中具有休眠习性，在冬眠过程中体温降低的动物(熊）。;影响生物体温的因素;猫 有袋类 鸭嘴兽 针鼹鼠 蜥蜴;（二） 生物对低温的适应: ;2 内温动物对低温的适应 ?;阿伦规律：高纬度地区的恒温动物个体身体突出部分，如四肢、尾巴和外耳有变小变短的趋势。;寒冷地区的内温动物在冬季增加了羽、毛的密度、提高了羽、毛的质量，增加了皮下脂肪的厚度。;（2）内温动物的生理适应： A 增加产热：颤抖性产热与非颤抖性产热 ? ;图2-20 在冰上，鸟的脚和腿 皮肤温度。血管的解剖结构使动脉血管（A）和静脉血管（B）间有逆流热交换。箭头表明血流方向，横箭头指热传递。在 S点以下的分支血管可收缩，从而减少血流和热丢失。 （引自Ricklefs et al., 2000） ;C 局部异温性：肢体末端温度比核心温度低，减少了体表热 ?散失。 ;D 热中性区：适应低温的内温动物热中性区宽，下临界点温度低、下临界点温度以下曲线斜率小（增加产热）。 ;E 适应性低体温，冬眠 ? ;（三） 生物对高温的适应 ;;（2）生理适应：放松恒温性，使体温有较大幅度