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大家好

今天我们讲解温度与生物

生物有机体的每一个生命过程

都有一个生物学的温度

我们把它划分为三个基点温度

最适温度

它是生物生长以及

生物量形成过程当中

最适宜的温度

最高温度是生物生长过程

当中的上限温度

最低温度是生物生长

过程当中的下限温度

有效积温

可以说是温度与生物发育最普遍的

一个规律

积温

它是指某一时段内逐日

平均气温的累积之和

是衡量生物生长发育

对于热量条件要求

和评价热量资源的一个重要的指标

那么生物完成某一发育阶段

所需要的积温基本上是一定的

它是一个常数

由于植物开始生长发育的温度

通常都在零度以上

所以

将植物开始生长的温度

我们把它称之为生物学的零度

或者称之为生物学的下限温度

那么如果低于此值

就属于无效的温度

那么 有效积温法则

是指生物在生长发育过程当中

必须从环境当中摄取一定的热量

才能完成某一阶段的发育

而且各个阶段所需要的总热量

它是一个常数

用公式 K = N(T-T0)

来表示

K就是该生物所需要的有效积温

是一个常数

那么T是当地该时期的平均温度

那么T0

就是该生物生长活动所需要的

最低临界温度

那也就是我们所说的生物学零度

或者发育起点温度

N就是生物生长发育

所经历的时间段

活动积温

是指作物某生育时期内

日活动温度的总和

那也就是说

高于或者等于生物学零度的

日平均的总和

那我举个例子

大家就非常清晰了

比如说

10摄氏度是某一作物的

生物学零度

其中三天它的温度是12.1摄氏度

9.8摄氏度和13.5摄氏度

那么这三天的活动积温就是什么呢

其中9.8摄氏度

由于低于生物学零度

不统计在内

这个时候

三天的活动积温就是25.6摄氏度

那么再来看 有效积温

有效积温

是指某作物生育时期内

日有效温度的总和

换句话讲

就是日平均温度

减去生物学零度的差值

就是有效积温

同样

某一作物的生物学零度是10度

某日的温度是12.1摄氏度

那么这个时候

该天的有效温度是多少呢

12.1减去10就是2.1摄氏度

那么发育时段内逐日有效温度之和

就是该发育时期内的有效积温

从这里我们可以看出

有效积温

它不包含低于生物学零度的温度值

因此

用来表征植物生长发育对于

热量的要求

就相对准确

与活动积温相比的时候

有效积温变化较小 相对较为稳定

我们通常用于作物生长发育的计算

和发育时期的一个预报

我们再来看

生物对温度的适应植物

大多数植物的种子都需要

经变温处理

才能提前萌发

那么 植物的生活史周期

也是与季节的年周期相吻合的

比如说

树木生长的年轮

那么

动物发育速度

在昼夜温度变化当中

较恒温当中要快

动物的昼夜活动以及年活动的节律

这个时候 也与温度是相关的

我们来看

生物对低温的适应

如果长期生活在低温的环境当中

生物在形态 生理和行为方面

就会表现出很多明显的适应

比如说

在形态方面

北极和高山植物的芽和叶片

那么 常常会受到

油脂类物质的保护

这个时候 我们发现

它的芽是有鳞片的

那么 植物体表面

会有蜡粉和密毛

植物矮小

并且形成了匍匐状 垫状

或者是莲座状的这样一种形态

那么 这种形态

就有利于保持较高的温度

减轻寒冷的影响

而生活在高纬度地区的恒温动物

我们会发现

他们的身体往往

会比生活在低纬度地区的

同类个体要大

为什么呢

因为个体大的动物

其单位体重的散热量就相对较小

这也就是我们通常

所说的贝格曼定律

另外

恒温动物身体的突出的部分

比如说 四肢 尾巴等

它们在低温环境下

就会有变短和变小的趋势

这也是减少散热的一种形态适应

我们把这种适应称之为阿伦规律

我们会发现什么呢

北极狐的外耳明显短于温带的赤狐

那么 赤狐的外耳

又明显短于

热带的大耳狐

这就是阿伦规律

那么 恒温动物的另一个形态适应

是在寒冷的地区和寒冷的季节

增加毛和羽毛的数量和质量

或者增加皮下脂肪的厚度

从而提高身体的隔热性能来保暖

那么再来看 生理方面

生活在低温环境下的植物

常会通过减少细胞当中的水分

和增加细胞当中的糖类

脂肪 色素等物质

来降低植物的冰点

增强其抗寒能力

比如说

鹿蹄草

就是通过在叶细胞当中

大量贮存五碳糖

粘液等物质来降低冰点的

这可以使其结冰的温度

下降到零下31摄氏度

此外

极地和高山的植物

在可见光谱当中的吸收带较宽

它能够吸收更多的红外线

比如说

十大功劳植物

我这里所说的十大功劳

并不是这种植物它真的有十大功劳

这是它的学名

那么 十大功劳

植物的叶片在冬季的时候

由于叶绿素的破坏和其它色素增加

会变为红色

那么这个就有利于其吸收

更多的热量

动物它也可以依靠增加

体内的产热量

来增强御寒的能力和

保持恒定的体温

那么 寒带的动物

是由于隔热

性能良好的毛皮

在代谢产热不增加的情况下

保持恒定的体温

那么

在低温的环境当中

减少身体散热的另一个适应

就是大大降低身体终端部位的温度

而身体的中央的温暖血液

则很少流到这些部位

比如说

生活在冰天雪地里北极的灰狼

那么它的脚爪接触地面的那个温度

它是接近冰点

而一直站立在冰面上的鸥类

它的脚掌部的温度是0-5摄氏度

温度自下而上逐渐升高

到达有羽毛的胫部的时候

是32摄氏度

而它的体温

鸥类的体温是38-41摄氏度

那么在行为方面

我们都非常清晰

动物有迁徙的本领

还有什么呢

冬天睡大觉的本领

还有集群等等行为

我们来再看另外一个方面

生物对高温环境的适应

那么同样

生物对高温环境的适应也会表现在

形态 生理和行为这三个方面

就植物来说

有些植物生有密绒毛和鳞片

这个时候 可以过滤一部分阳光

植物体表呈现了白色 银白色

而这个时候 叶片就像皮鞋一样

革质发亮

它能够反射一大部分阳光

那么这个时候使植物体

免受热而伤害

还有有些植物的叶片就垂直排列

使得叶缘向光

或者在高温条件下叶片折叠

减少光的吸收面积

还有一些植物

它的树干和根茎就生有

很厚的木栓层

那么这个层

就具有一个绝热和保护作用

那么

植物对高温的生理适应

主要是降低细胞的含水量

增加糖或者盐的浓度

那么 有利于减缓代谢

或者说增加原生质的抗凝结力

其次是靠旺盛的蒸腾作用

避免使植物体因为过热而受害

还有一些植物

它具有反射红外线的能力

夏季反射的红外线会比冬季多

这也是避免使植物体

受到高温伤害的一种适应

那么

动物对高温环境的一个重要的适应

是什么呢

就是适当放松恒温性

也就是说

使我的体温跟着这个气温来变化

有一个较大的变幅

这样在高温炎热的时刻

身体就能够暂时吸收和

贮存大量的热

使得体温升高

而后环境条件一旦发生变化

或者说它自己躲到阴凉处

再把体内的热量释放出去

这个时候体温随着下降

像沙漠当中的啮齿类的动物

对高温环境常常

采取行为上的适应对策

比如说

夏天睡大觉

生活在洞里

或者说白天就躲起来

我夜晚再出来活动

这就是行为上的对策

像有一些黄鼠它们不仅仅

在冬季冬眠

而且还要在炎热干旱的夏季

进行夏眠

昼伏夜出

这是他们躲避高温

最有效的行为适应

那么 夜晚

湿度大 温度低

这个时候

就大大减少蒸发散热失水

特别是在地下巢穴当中

这就是所谓的夜出加穴居的

一个适应对策

那么 我们再来看看人类

面对极端气候现象的增多

人类如何应对高温呢

有的人会说

很简单

面对高温

我给你开个方子

比如说

此时此刻 电风扇就变成了电吹风

顿时觉得人生失去了意义

但是

幸亏有一项 人类最伟大的发明

是什么呢

大家都能猜得出来

空调

这个时候

又顿时觉得世界又敞亮起来了

那么生物和温度之间

我们会这样讲

不高不低

适合最好

这就是今天我所讲的内容

谢谢