1、第二章 能量環(huán)境,一、光的生態(tài)作用及生物對(duì)光的適應(yīng) 二、生物對(duì)溫度的適應(yīng),二、生物對(duì)溫度的適應(yīng),（一）溫度的分布 （二）生物對(duì)溫度的適應(yīng),（一）溫度的分布,1、溫度的空間分布與時(shí)間變化 2、土壤溫度的變化 3、水體溫度的變化,1、溫度的空間分布與時(shí)間變化,1）溫度的空間分布 緯度 海拔 山脈走向 地形地貌、坡向、坡度 大型水體 2）溫度的時(shí)間變化 日變化（日較差） 年變化（年較差） 冰期變化,2、土壤溫度的變化,表層變化大，隨土壤深度增加而變化幅度減小。 隨深度增加，土壤最高溫和最低溫出現(xiàn)的時(shí)間后延，其后延落后于氣溫的時(shí)間與深度成正比。 溫度的短期變化主要出現(xiàn)在土壤上層，長(zhǎng)周期變化主要出現(xiàn)在土

2、壤較深的位置。 土壤溫度年變化在不同地區(qū)差異很大。,3、水體溫度的變化,海洋水溫晝夜變幅 4。 海洋：赤道變化大，溫帶變化中等。 海水上層水溫也隨緯度增加而降低。,以淡水為例，夏季分層，上層熱，下層冷，中層變化大；秋季環(huán)流，冬季上層0，下層4；秋季風(fēng)力環(huán)流。,（二）生物對(duì)溫度的適應(yīng),1、溫度與動(dòng)物類型 2、生物發(fā)育速度與溫度閾 3、生物對(duì)極端環(huán)境溫度的適應(yīng) 4、生物對(duì)周期性變溫的適應(yīng) 5、物種分布與環(huán)境溫度 6、溫度與動(dòng)物壽命的關(guān)系,1、溫度與動(dòng)物類型,常溫動(dòng)物 變溫動(dòng)物 外溫動(dòng)物 內(nèi)溫動(dòng)物,2、生物發(fā)育與溫度閾,1）溫度對(duì)動(dòng)物代謝的影響 2）有效積溫和發(fā)育閾溫度,1）溫度對(duì)動(dòng)物代謝的影響,2

3、）有效積溫和發(fā)育閾溫度,（1）發(fā)育閾溫度,生物學(xué)零度,（2）有效積溫,植物和某些變溫動(dòng)物完成某一發(fā)育階段所需總熱量。（有效積溫）是一個(gè)常數(shù)。 K = N T,總積溫、有效積溫法則,有效積溫法則：,其中 K 為生物完成某階段的發(fā)育所需要的總熱量,N 為完成某階段的發(fā)育所需要的天數(shù),T 為發(fā)育期間的環(huán)境平均溫度,C 為該生物的發(fā)育閾溫度,K = N （T - C） 或 T = C + K/N 溫度T與發(fā)育時(shí)間N呈雙曲線關(guān)系，由于發(fā)育速度V=1/N。 所以， T = C + KV，溫度與發(fā)育速度呈線性關(guān)系。,生物的發(fā)育也有一個(gè)高限溫度，發(fā)育時(shí)間也有生理極限，即最短發(fā)育時(shí)間N0。 K=（N-N0）（T

4、-C）,例題,地中海果蠅在26下，20d內(nèi)完成生長(zhǎng)發(fā)育，而在19.5下則需要41.7d。求該果蠅發(fā)育的有效積溫、發(fā)育閾溫度。 K = 250d. To = 13.5 ,有效積溫法則的應(yīng)用,預(yù)測(cè)生物發(fā)生的時(shí)代數(shù)。 預(yù)測(cè)生物地理分布的北界，全年有效積溫大于K。 預(yù)測(cè)害蟲來(lái)年發(fā)生程度。 推算生物的年發(fā)生歷。 據(jù)此制定農(nóng)業(yè)氣候規(guī)劃，合理安排作物，預(yù)報(bào)農(nóng)時(shí)。,有效積溫法則的局限性,有效積溫和發(fā)育起點(diǎn)溫度是在恒溫下測(cè)得的，變溫下昆蟲發(fā)育較快。 溫度和發(fā)育速度的關(guān)系為S型，而非直線型。 生物的生長(zhǎng)還受溫度外其它因素的影響，如長(zhǎng)日照促進(jìn)小麥發(fā)育。 不能用于休眠、滯育生物的時(shí)代數(shù)計(jì)算。,3、生物對(duì)極端環(huán)境溫度的

5、適應(yīng),1）極端低溫對(duì)生物的生態(tài)作用 2）生物對(duì)極端低溫的適應(yīng) 3）極端高溫對(duì)生物的生態(tài)作用 4）生物對(duì)極端高溫的適應(yīng),1）極端低溫對(duì)生物的生態(tài)作用（1）極端低溫對(duì)植物的生態(tài)作用,引起低溫的主要因素是寒流,低溫對(duì)植物的直接傷害,凍害：當(dāng)植物體受到冰點(diǎn)以下的低溫脅迫，使植物組織發(fā)生冰凍而引起的傷害。 冷害：0 以上低溫對(duì)植物體產(chǎn)生的傷害（喜溫植物）。 霜害：由于霜的出現(xiàn)而造成的植物傷害。,低溫對(duì)植物的間接傷害,凍拔 凍裂 凍旱（生理性干旱）,（2）極端低溫對(duì)動(dòng)物的生態(tài)作用,體液的冰凍和結(jié)晶 昆蟲的過(guò)冷卻現(xiàn)象,2）生物對(duì)極端低溫的適應(yīng),（1）植物對(duì)極端低溫的適應(yīng) （2）動(dòng)物對(duì)極端低溫的適應(yīng),（1）植

6、物對(duì)極端低溫的適應(yīng),形態(tài)上，葉片表面有油類物質(zhì)；芽具鱗片；體表具蠟粉和密毛；矮小。 生理上，水分降低，糖、脂、色素增加，以降低細(xì)胞冰點(diǎn)；吸收光譜增寬，能吸收紅外線。 北極和高山植物的芽和葉片受到油脂類物質(zhì)的保護(hù)，樹干粗短彎曲，枝條匍匐狀，樹皮堅(jiān)厚。 鹿蹄草的葉細(xì)胞貯藏大量五碳糖、粘液，可使其冰點(diǎn)下降到-31，能耐受-31以上寒冷溫度。,（2）動(dòng)物對(duì)極端低溫的適應(yīng),形態(tài)上，形體改變，增加羽、毛密度，提高羽、毛質(zhì)量；增加皮下脂肪厚度；動(dòng)靜脈血管幾何排列（增加逆流熱交換）。,貝格曼定律,內(nèi)容：恒溫動(dòng)物在寒冷地區(qū)個(gè)體較大。 東北虎的顱骨長(zhǎng)于華南虎,幾種生活在不同緯度的企鵝個(gè)體大小的比較,皇企鵝,國(guó)王企

7、鵝,非洲企鵝,加島環(huán)企鵝,皇企鵝,國(guó)王企鵝,非洲企鵝,加島環(huán)企鵝,阿倫定律,內(nèi)容：恒溫動(dòng)物在寒冷環(huán)境中突出部位（耳、四肢、尾）有變短的趨勢(shì)（較通用）。,北極狐 赤狐 大耳狐,北極狐,赤 狐,大耳狐,格洛洛法則,內(nèi)容：動(dòng)物的顏色，在溫暖潮濕的氣候中顯示較深的顏色，在寒冷地區(qū)的氣候中呈較淺的顏色。,生理上，增加產(chǎn)熱，局部異溫。 冷水中外溫動(dòng)物：依賴激活代謝適應(yīng)寒冷。,溫帶和寒帶地區(qū)小型鳥獸：生理調(diào)節(jié)增加產(chǎn)熱，主要靠增加基礎(chǔ)代謝產(chǎn)熱和非顫抖性產(chǎn)熱。,非顫抖性產(chǎn)熱是小型哺乳動(dòng)物冷適應(yīng)性產(chǎn)熱的主要熱源，主要發(fā)生在褐色脂肪組織，這種產(chǎn)熱主要受交感神經(jīng)支配和甲狀腺激素的調(diào)控，是不涉及肌肉活動(dòng)而釋放的化學(xué)能。

8、鳥類中未發(fā)現(xiàn)褐色脂肪組織。,冷適應(yīng)產(chǎn)熱多的動(dòng)物是否是冷適應(yīng)好的動(dòng)物？,熱中性區(qū)：動(dòng)物的代謝率最低、并不隨著環(huán)境溫度變化而變化的環(huán)境溫度范圍。,異溫性,異溫性是恒溫動(dòng)物的體溫偏離正常范圍的變化現(xiàn)象。 動(dòng)物的體溫因身體部位之不同而有差異的現(xiàn)象，則稱為部位異溫性 。 空間異溫性：動(dòng)物局部體溫下降，減少熱散失 時(shí)間異溫性：日麻痹和季節(jié)性麻痹冬眠和夏眠。 內(nèi)溫動(dòng)物與外溫動(dòng)物冬眠的根本區(qū)別？,33,6,行為上，遷徙、集群和冬眠。 遷徙：選擇溫度適宜地區(qū)。 集群：較少散熱。 冬眠：在溫寒帶，變溫動(dòng)物的休眠很常見。,3）極端高溫對(duì)生物的生態(tài)作用,植物：光合作用下降；呼吸作用加強(qiáng)；水分代謝不平衡；代謝物積累；蛋

9、白質(zhì)凝固。 動(dòng)物：呼吸作用加強(qiáng)；排泄失調(diào)；蛋白質(zhì)凝固，酶失活；神經(jīng)麻痹。,（1）植物對(duì)極端高溫的適應(yīng),形態(tài)上，某些植物生有密絨毛和鱗片，體呈白色，可反射部分光線；葉片垂直排列；葉片對(duì)折、卷曲，減少輻射；木栓層厚。 生理上，降低含水量，增加糖或鹽的濃度；提高蒸騰作用。,4）生物對(duì)極端高溫的適應(yīng),（2）動(dòng)物對(duì)極端高溫的適應(yīng),形態(tài)上，減少毛密度，改變毛色澤。 生理上，放松對(duì)恒溫的要求，使體溫波動(dòng)。 行為上，夜出加穴居，動(dòng)物夏眠或夏季滯育。,北極狐 冬季具厚的白色毛,北極狐 夏季具薄的棕色毛,4、生物對(duì)周期性變溫的適應(yīng),溫周期： 自然條件中，溫度的周期性變化稱為溫周期。,溫周期對(duì)生物的生態(tài)意義,變溫能

10、提高種子萌發(fā)率，主要是由于降溫后可增加氧在細(xì)胞中的溶解度，從而改善了萌發(fā)中的通氣條件。 變溫對(duì)植物生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用。 變溫有利于開花結(jié)實(shí)：春化作用。 變溫有利于產(chǎn)品品質(zhì)。 變溫有利于干物質(zhì)積累。,采用引種經(jīng)驗(yàn)：,北種南移比南種北移容易成功 (如鳳凰木、荔枝、大白菜)。 草本植物比木本植物容易成活。 一年生比多年生容易成功。 落葉植物容易成功。,5、物種分布與環(huán)境溫度,等溫線：是在地圖上將一年的特殊時(shí)間上有相同平均溫度的地方連接起來(lái)的線。,（1）極端溫度是限制溫度分布的首要因素。 高溫：白樺、云杉不能在華北平原生長(zhǎng)；蘋果、梨、桃不能在熱帶開花結(jié)果；黃山松分布在1000-1200米以上；菜粉蝶不能忍受26以上的氣溫。 低溫：橡膠分布區(qū)低于北緯2440（云南盈江），海拔960米以下；劍麻是北緯26，海拔900米以下；椰子是2430（廈門），海拔640米以下（海南）；東亞飛蝗的北界為等溫線13.6。,（2）有效積溫足夠完成一個(gè)生活周期的地方才能分布。 昆蟲大發(fā)生時(shí)常暫時(shí)地超越其分布北界。 溫度對(duì)恒溫動(dòng)物分布限制可通過(guò)其食物等生態(tài)因子而影響其分布。,變溫動(dòng)物在較冷環(huán)境中壽命較長(zhǎng)，恒溫動(dòng)物在最適溫度壽命較長(zhǎng)。 某一特定溫度下生殖力最強(qiáng)，一般在最適溫度以下。,6、溫度與動(dòng)物壽命的關(guān)系,城市熱島效應(yīng),城市人口密集，建筑