全国成人高考专升本生态学基础第二章生物与环境第三节.docVIP

第二章生物与环境 第三节 生物与温度因子 一、温度因子的生态作用 温度是一种无时无处不在起作用的重要生态因子，任何生物都是生活在具有一定温度的外界环境中并受着温度变化影响。地球表面的温度条件总是在不断变化的，在空间上它随纬度、海拔高度、生态系统的垂直高度各种小生境而变化；在时间上它有一年的四季变化和一天的昼夜变化。温度的这些变化都能给生物带来多方面和深刻的影响。 1．温度与生物生长 任何一种生物，其生命活动中每一生理生化过程都有酶系统的参与。然而每一种酶的活性都有它的最低温度、最适温度和最高温度，相应形成生物生长的“三基点”。一旦超过生物的耐受能力，酶的活性就将受到制约。例如，高温将使蛋白质凝固，酶系统失活，低温将引起细胞膜系统渗透性改变、脱水、蛋白质沉淀以及其他不可逆转的化学变化。 不同生物的“三基点”是不一样的。例如，水稻种子发芽的最适温度是25～35℃，最低温度是8℃，45℃中止活动，46．5℃就要死亡；雪球藻和雪衣藻只能在冰点温度范围内生长发育；而生长在温泉中的生物可以耐受100℃的高温，一般地说，生长在低纬度的生物高温阈值偏高，而生长在高纬度的生物低温阈值偏低。在一定温度范围内，生物的生长速率与温度成正比，在多年生木本植物茎的横断面上大多可以看到明显的年轮，这就是植物生长快慢与温度高低关系的真实写照。同样，动物的鳞片、耳石等，也有这样的“记录”。 2．温度与生物发育 温度是生物发育的重要条件。冬小麦春播只长茎、叶，不能抽穗结实，只有秋播后经历一个冬天，受到低温的锻炼，才能在第二年正常开花结实。这是因为冬小麦的发育必须先得到一定的低温条件。冬小麦这种需要以低温为主的生育阶段，叫做春化阶段。低温促进植物开花的作用，称为春化作用。其他的冬性作物和某些二年生植物也像冬小麦一样要求有春化阶段。不同种(包括不同类型)的植物春化阶段要求的温度和时间不同。种子植物在通过春化阶段以后的发育中，仍然和温度有密切关系。一般温度高，发育快，果实成熟早；温度低则相反。 在果实成熟期，如果温度较高，则果实含糖量高，味甜，着色好；如果温度较低，则含糖量低，酸度高，品质下降。广东的柑橘含酸量比湖南、湖北等地的柑橘低，就是因为广东的气候比较温暖，有足够的温度促进果实的呼吸作用，使果实内有机酸分解加快，因而降低了酸的含量。 动物的发育一般也随温度的增高而加速。在适于动物生长发育的温度范围内，外界温度与发育速度成正比例，与完成发育期所需时间成反比例。 温度对动物寿命的长短也有影响。对于一些变温动物来说，一般在较低的环境温度下，寿命比较长，而在温度较高的情况下，寿命有缩短的趋势。这是因为在较高温度下，生长发育加快，促进它加快完成各阶段的生活史。对于常温动物来说，在最适温条件下寿命最长，温度过低或过高都有缩短寿命的趋势。 3．温度生物的地理分布 生物不仅需要适应一定的温度幅度，而且还需要有一定的温度量。极端温度(高温和低温)常常成为限制生物分布的重要因素。例如由于高温的限制，白桦、云杉在自然条件下不能在华北平原生长，苹果、梨、桃不能在热带地区栽培；在长江流域和福建，黄山松因高温限制不能分布在海拔1000～1200米以下的高度。菜粉蝶不能忍受26℃以上的高温，所以26℃就是这种昆虫分布的南界，虽然秋季和冬季菜粉蝶可以越过这个界限，但到夏季气温超过26℃时，卵和幼虫就会全部死亡。高温限制生物分布的原因主要是破坏生物体内的代谢过程和光合呼吸平衡，其次是植物因得不到必要的低温刺激而不能完成发育阶段，如苹果、桃、梨在低纬地区不能开花结实。 低温对生物分布的限制作用更为明显。橡胶、椰子、可可等只能在热带分布，它是受低温的限制。就北半球而言，生物分布的北界受低温限制，南界受高温限制。生物垂直分布韵上限的主要因 对于常温动物，温度的直接限制是比较少见的，但温度对分布往往有间接影响。例如，许多蝙蝠分布的北缘与一年中霜冻期日数等值线相吻合，但其因果联系可能是与蝙蝠食虫有关。由于温度影响昆虫的分布，从而间接地影响蝙蝠的分布。 温度不仅影响动物的水平分布，也影响它们的垂直分布。例如，生活在高纬度地区的动物往往在热带地区的高山上出现。 4．有效积温法则 温度对生物的影响不仅是平均气温高低，还应考虑温度持续的时间，温度越高，持续时间越长，对生物的影响越大。早在1735年，Reaumur就概括出有效积温法则，其主要含意是植物在生长发育过程中，需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要的总热量是一个常数，这个总热量可用有效积温表示。 植物在一定温度下，便可开始生长，但生长期间的温度低于一定临界值时，植物生长停止，这时的温度是无效的，这个最低的临界温度称为生物学零度，即发育起点温度。在一定生育期内，高于生物学零度的温度叫活动温度，有效温度是活动温度减去生物学