溫度生態效應

任何生物都是在一定的溫度範圍內活動,溫度是對生物影響最為明顯的環境因素之一。溫度影響生物的生長、發育,極端溫度會傷害到生物。高溫’低溫都會限制生物的分布。低溫對植物和變溫動物的限制作用更大。

簡介

任何生物都是在一定的溫度範圍內活動,溫度是對生物影響最為明顯的環境因素之一。

溫度對生物生長的影響

1.溫度對生物生長的影響生物正常的生命活動一般是在相對狹窄的溫度範圍內進行,大致在零下幾度到50℃左右之間。溫度對生物的作用可分為最低溫度、最適溫度和最高溫度,即生物的三基點溫度。當環境溫度在最低和最適溫度之間時,生物體內的生理生化反應會隨著溫度的升高而加快,代謝活動加強,從而加快生長發育速度;當溫度高於最適溫度後,參與生理生化反應的酶系統受到影響,代謝活動受阻,勢必影響到生物正常的生長發育。當環境溫度低於最低溫度或高於最高溫度,生物將受到嚴重危害,甚至死亡。不同生物的三基點溫度是不一樣的,即使是同一生物不同的發育階段所能忍受的溫度範圍也有很大差異。
2.溫度對生物發育的影響棗有效積溫法則 溫度與生物發育的關係一方面體現在某些植物需要經過一個低溫“春化”階段,才能開花結果,完成生命周期;另一方面反映在有效積溫法則上。有效積溫法則的主要含義是植物在生長發育過程中,必須從環境中攝取一定的熱量才能完成某一階段的發育,而且植物各個發育階段所需要的總熱量是一個常數。用公式表示:K=N·(T-T0)式中,K為有效積溫(常數),N為發育歷期即生長發育所需時間,T為發育期間的平均溫度,T0為生物發育起點溫度(生物零度)。發育時間N的倒數為發育速率。 有效積溫法則不僅適用於植物,還可套用到昆蟲和其他一些變溫動物。在生產實踐中,有效積溫可作為農業規劃、引種、作物布局和預測農時的重要依據,可以用來預測一個地區某種害蟲可能發生的時期和世代數以及害蟲的分布區危害猖獗區等。
3.極端溫度對生物的影響(1)低溫對生物的影響 溫度低於一定數值,生物便會受害,這個數值稱為臨界溫度。在臨界溫度以下,溫度越低生物受害越重。低溫對生物的傷害可分為寒害和凍害兩種。 寒害是指溫度在0℃以上對喜溫生物造成的傷害。植物寒害的主要原因有蛋白質合成受阻、碳水化合物減少和代謝紊亂等。凍害是指0℃以下的低溫使生物體內(細胞內和細胞間)形成冰晶而造成的損害。植物在溫度降至冰點以下時,會在細胞間隙形成冰晶,原生質因此而失水破損。極端低溫對動物的致死作用主要是體液的冰凍和結晶,使原生質受到機械損傷、蛋白質脫水變性。昆蟲等少數動物的體液能忍受0℃以下的低溫仍不結冰,這種現象稱為過冷卻。過冷卻是動物避免低溫的一種適應方式。(2)高溫對生物的影響 溫度超過生物適宜溫區的上限後就會對生物產生有害影響,溫度越高對生物的傷害作用越大。高溫可減弱光合作用,增強呼吸作用,使植物的這兩個重要過程失調;破壞植物的水分平衡,促使蛋白質凝固、脂類溶解,導致有害代謝產物在體內的積累。高溫對動物的有害影響主要是破壞酶的活性,使蛋白質凝固變性,造成缺氧、排泄功能失調和神經系統麻痹等。

生物對溫度的適應

生物對溫度的適應是多方面的,包括分布地區、物候的形成、休眠及形態行為等。 極端溫度是限制生物分布的最重要條件。高溫限制生物分布的原因主要是破壞生物體內的代謝過程和光合呼吸平衡,其次是植物因得不到必要的低溫刺激而不能完成發育階段。低溫對生物分布的限制作用更為明顯。對植物和變溫動物來說,決定其水平分布北界和垂直分布上限的主要因素就是低溫。溫度對恆溫動物分布的直接限制較小,常常是通過其他生態因子(如食物)而間接影響其分布。 物候是指生物長期適應於一年中溫度的節律性變化,形成的與此相適應的發育節律。例如大多數植物春天發芽,夏季開花,秋天結實,冬季休眠。休眠對適應外界嚴酷環境有特殊意義。植物的休眠主要是種子的休眠。動物的休眠有冬眠和夏眠(夏蟄)。 植物對低溫的形態適應表現在芽及葉片常有油脂類物質保護,芽具有鱗片,器官的表面有蠟粉和密毛,樹皮有較發達的木栓組織,植株矮小,常呈匍匐、墊狀或蓮座狀;對高溫的適應表現在有些植物體具有密生的絨毛或鱗片,能過濾一部分陽光,發亮的葉片能反射大部分光線,以及葉片垂直排列,減少吸光面積等。 動物對溫度的形態適應表現在同類動物生長在較寒冷地區的比生長在溫熱地區的個體要大,個體大有利於保溫,個體小有利於散熱。

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