能量环境 安徽科技学院.ppt

* 安徽科技学院 王晓鹏 * 2.3.3.1生物对低温的适应 生理上的适应 植物：减少细胞中的水分和增加细胞中糖类、脂肪的浓度以降低冰点，增加红外线和可见光的吸收带（高山和极地植物）,从而增加叶片色素。另外，还有一些植物在特定时期能够维持温度的稳定，如Skunk cabbage。 动物： 变温动物:如增加外表色素含量。 恒温动物：增加体内基础代谢产热，毛皮隔热，或存在热量交换系统。以及非颤抖性产热、异温性。 具体表现在热中性宽、下临界点温度低和下临界点温度以下的曲线斜率小。 行为上的适应－－迁移(migration)和休眠(dormancy，降低温度，减缓新陈代谢率，节约能量。包括冬眠hibernation，夏眠aestivation)。 外温动物冬眠（休眠、滞育）时，代谢速率几乎下降到零，体内水分也大大减少，以防冻结。 植物冬季休眠及种子的休眠现象、后熟作用等均是对寒冷的一种适应。 * 安徽科技学院 王晓鹏 * 高山植物对低温的适应（自M.C.Molles,Jr,2002) Hs=Hcd±Hcv±Hr 叶片与阳光 垂直增加Hr 叶片色素含量增加Hr 簇状生长减少与风的接触面积降低Hcv 贴地生长减少热传导损失Hcd 天然色素 紧密的， 暴露 垂直的;直立的 拥抱 * 安徽科技学院 王晓鹏 * 植物对低温的调节[Skunk cabbage(臭菘),Knutson,1974] 高Hm融化雪 肉穗花序 淀粉 (植物的)主根, 直根 改变…的位置 佛焰苞 根部淀粉提供开花所需能量 * 安徽科技学院 王晓鹏 * 变温动物对低温的适应(Liolaemus Lizards) 肤色变深增加辐射热量获得Hr 基底 传送,对流 平卧紧贴地减少对流热损失Hcv vi.暂栖, 停留 贴在植被上减少传导热损失Hcd * 安徽科技学院 王晓鹏 * 蛾对低温的适应(Heinrich,1993) 蛾 胸 柱 腹 * 安徽科技学院 王晓鹏 * 非颤抖性产热、异温性 非颤抖性产热（nonshivering thermogenesis）：是小型哺乳动物冷适应性产热的主要热源，主要发生在褐色脂肪组织中。非颤抖性产热是一种不涉及肌肉活动而释放的化学能的热量。 机理：在褐色脂肪组织线粒体内膜上，有一个独特的蛋白质质子通道，当受冷应激时，即打开质子通道，使氧化磷酸化解偶联，由呼吸链生物氧化所产生的跨膜质子梯度，通过质子通道回到膜内，而全部能量以热的形式释放。这种产热主要受交感神经支配和甲状腺激素的调控。鸟类的非颤抖性产热可能发生在骨骼肌中，因为它们无褐色脂肪组织。 异温性（heterothermy）：北方小内温动物对寒冷的一种生理性适应。空间异温性允许有机体局部体温降低，以减少热散失；时间异温性使动物产生日麻痹和季节性麻痹——冬眠及夏眠。因此，产生冬眠的内温动物又称异温动物。 机理：异温动物在冬眠前体内贮存大量低熔点脂肪，进入冬眠期，代谢速率、体温、心率及呼吸速率都大大降低，从而降低生物对能量的需求。 这是动物对冬季寒冷和食物短缺的适应。 * 安徽科技学院 王晓鹏 * 海豚对低温的适应 鲸脂 使隔热 脚蹼 鳍脂防止 热量损失 传送,对流 传导,导热 热交换系统使鳍升温 * 安徽科技学院 王晓鹏 * 恒温动物对低温的适应 * 安徽科技学院 王晓鹏 * 动物对低温的适应（休眠,hummingbird,蜂鸟） 食物不足—— 休眠 食物充足—— 不休眠 休眠一夜消耗脂肪0.02g 不休眠一夜消耗脂肪0.24g 花蜜 冬眠 栖息 * 安徽科技学院 王晓鹏 * 2.3.3.2生物对高温的适应 形态上的适应 植物：密毛、鳞片滤光；体色反光；叶缘向上或暂时折叠，减少辐射伤害；干和茎具厚的木栓层，绝热。 动物：体形变小，外露部分增大；腿长将体抬离地面；背部具厚的脂肪隔热层，背部色素变淡。 生理上的适应 植物：降低细胞含水量，增加糖或盐浓度，减缓代谢率，增强原生质抗凝结能力；蒸腾作用旺盛，降低体温；反射红外光。 动物：放宽恒温范围；贮存热量，减少内外温差。 行为上的适应 动物：休眠，穴居，避阴，昼伏夜出等。 * 安徽科技学院 王晓鹏 * 沙漠植物对高温的适应 Hs=Hcd±Hcv ±Hr 叶片高反射率减少辐射热量获得Hr 叶片与阳光平行减少辐射热量获得Hr 植株生长空间开阔增加风与叶片接触面积从而增加对流热损失Hcv 离地生长减少地表传导热获得Hcd * 安徽科技学院 王晓鹏 * 动物对高温的适应[Grasshoppers(蚱蜢),P.I.Carruthers,1992] 吸收剂 * 安徽科技学院 王晓鹏 * Tiger beetles 对高温的行为适应(Hadley,etal,1992) 甲虫 * 安徽科技学院 王晓鹏 * 2.3.4生物对周期