2.1 有效积温法则与外温生物对温度的适应.pdf

生态学 第2讲 生物与环境（2） 第1节 有效积温法则与外温生物对 温度的适应 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。 低纬度太阳辐射量大, 气温高。随纬度增加，太阳辐射量减 少。从赤道到北极形成了热带、亚热带、温带和寒带。 维 度 温度（℃） 1. 温度的生态作用 ◼ 生物体内的生化反应过程必在一定温度范围内才能 正常进行。 ◼ 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。 2. 极端温度的影响及生物的适应 极端低温对外温生物的影响 ◼ 冷害：温度高于冰点，但低于喜 温生物对温度的耐受下限而使生 物受害或死亡。是喜温生物向北 方扩张分布的主要障碍。 ◼ 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 ◼ 耐受冻结 （freezing tolerance ）：少数动物能够耐受一定 程度的身体冻结，而避免低温伤害。如潮间带贝类。 ◼ 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。 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。 3. 温度对外温生物生长发育和繁殖的影响 温度影响酶反应速度 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。 温度影响外温生物的发育和生长 ◼ 发育阈温度或生物学零度 （biological zero ）： 生物开始生长发育的温度。 菜白蝶在温度阀10 ℃以上，从卵到蛹的发育 （引自Mackengine, 1998） ◼ 有效积温法则： 植物和变温动物在生长发育过 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， 这个发育阶段所需要的总热量 是一常数，称为有效积温。该 规律称为有效积温法则。 有效积温法则的公式：K = N (T-C) K ：有效积温；N ：发育历期；T ：发育期间平均环境温度； C ：生物学零度。 （引自孙儒泳等, 1992） 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: ➢ 可预测某地区害虫发生的世代数； ➢ 可作为农业规划、引种、作物布局、预测农时的重要依据； ➢ 预测生物地理分布北界； ➢ 预测害虫来年发生程度； ➢ 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。 局限性：发育速率与温度并不都是直线关系；发育还受其它生 态因子影响；发育起点温度通常在恒温下获得，而自然界是变 温的。 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。 例如，如冬小麦的种子经历 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