温度对生物的影响1在线视频

同学们

通过前面内容的学习

我们了解了动植物的水分平衡

从这节课开始

我们一起来认识

温度对生物的影响

生物都是生活在

具有一定温度的外界环境中

并受着温度变化的影响

太阳辐射是地球表面的热能来源

由于太阳和地球之间的相对方位

在有规律地变化

因此

地球表面的温度在时间上和空间上

都有一定的变化规律

温度的时间变化

指日变化和年变化

这是由地球的自转和公转引起的

在一天当中

一般于13-14点时

气温达到最高

于凌晨日出前降到最低

最高和最低气温之差称日较差

日较差随纬度增加而减少

随海拔升高而增加

并受地形特点

及地面性质等因素的影响

如赤道处的高山

白天气温最高可达30℃或更高

夜间却降到霜冻的程度

沙漠地区的日较差有时可达40℃

所以

才有

早穿皮袄午穿纱

怀抱火炉吃西瓜

这样的说法

温度的年变化

体现在四季的轮回

一年内

最热月和最冷月的平均温度之差

称年较差

年较差受纬度

海陆位置

及地形等众多因素的影响

一般来说

大陆性气候越明显的地方

温度年较差越大

纬度越高年较差越大

温度的空间变化

指温度随着纬度

海拔高度

生态系统的垂直高度

和各种小生境而产生的变化

低纬度地区的太阳辐射量最大

随着纬度逐渐增加

太阳辐射量逐渐减少

地表气温也随之下降

纬度每增加1°

年平均温度降低0.5℃

从赤道到北极

形成了热带

亚热带

温带和寒带

受海陆位置影响

同一纬度不同地区的温度

有很大差异

这主要是因为

海洋吸热和散热的速度

均较陆地慢

地表温度还受到山脉走向

地形变化

及海拔高度的影响

在我国

东西走向的山脉

对南北

暖冷气流常具阻挡作用

使山的南坡温暖湿润

而山的北坡则寒冷干燥

如秦岭和南岭山脉

均是不同生物气候带的分界线

封闭山谷与盆地

白天受热强烈

热空气不易散发

使地面温度增高

夜晚冷空气又常沿山坡下沉

形成逆温现象

同学们

前面我们简单介绍了

地球表面温度分布的基本规律

接下来我们一起来

学习温度对生物的基本生态作用

以及生物如何适应温度环境

首先

生物体内的生物化学过程

必须在一定的温度范围内

才能正常进行

一般来说

酶催化反应的速度

随温度升高而增加

但每一种酶的活性

都有最适温度范围

低温限与高温限

生物的代谢速度

随温度的增加

能够用温度系数描述

温度系数等于

t℃体温时的代谢率

除以

（t-10）℃体温时的代谢率

在适宜的温度范围内

温度系数通常为2

也就是说体温每升高10℃

代谢率提高两倍

当环境温度

超过生物耐受的最高限时

酶失活或细胞脱水

使动物代谢失衡

或失去降温的能力而致死

高温超过植物的耐受限度时

因呼吸速率大于光合速率

而导致饥饿

同时植物大量失水

破坏水分平衡

当环境温度低于-1℃时

细胞内形成冰晶

原生质膜发生破裂

蛋白质失活或变性

这种伤害称为冻害

当环境温度在0℃以上时

一些喜温生物也会受到伤害

称为冷害

这可能是低温降低

破坏了生理平衡导致的

根据动物受外界温度的影响程度不同

通常将动物分为

恒温动物和变温动物

恒温动物能够维持

大致恒定的体温

受环境温度变化的影响较小

而变温动物的体温

总是随着外界温度的变化而变化

所以它们一般

不能忍受冰点以下的低温

这是因为

细胞中冰晶

会使蛋白质的结构受到致命的损伤

除了鸟类和哺乳动物是恒温动物外

其它所有生物都是变温动物

温度作为一种刺激

能够决定植物是否发育和开花

冬小麦等很多植物在开花前

需要经历一个寒冷期

这种由低温诱导的开花

称为春化

温度也能够和其它的生态因子

相互作用解除植物种子的休眠

如一些松树的种子

经过低温层积后可打破休眠

实际上就是提供了种子低温

潮湿

通气的储藏条件

由于大多数植物

都固定在一个地点不能移动

所以植物所处的环境温度

变幅很大

例如

早春天气

三叶草在地上

3cm处茎周围的温度是21℃

而在地下根周围的温度是-1℃

两个测量点虽相距只有9cm

但温度变幅却达22℃

植物的特别之处在于

每一株植物有很多的叶

芽和枝

其中有些完全暴晒在阳光下

另一些

则受上方枝叶的遮蔽

几乎见不到太阳

因此

不同的枝叶对光照

和温度的耐受性不同

所以在碰到极端天气条件时

有些叶

芽

和枝会死去

而另一些却活了下来

陆生植物主要依靠蒸腾

和空气对流散热

而水生植物则主要靠对流散热

蒸腾作用

使植物体内的水分通过气孔

进入周围的大气

同时伴随着叶温下降

对流散热

主要取决于叶温

和周围环境温度的差值

沙漠植物

近地面的叶片稀疏

是一种有利于对流散热的形态适应

栎树的深裂叶

和槐树的小复叶

其散热效能要比阔叶

不裂叶好

因为这种形态的叶

每单位体积的叶子量

相对有更多的叶面积

与空气进行热交换

每片叶内的温度也存在差异

因为叶缘

比叶中心更快地冷却

这样就有可能使叶缘部分凝有露水

或遭受霜害

而叶的中央部分不受伤害

树干的温度常常比周围空气高

因为树干能储存热量

且热传导性能不良

因此

树洞常被鸟类和哺乳动物利用作为繁殖

或隐蔽场所

植物的光合作用与叶温有关

一般来说

呼吸作用随温度的升高而增强

而在光合作用

能正常进行的温度范围内

起初光合作用速率

随着温度的增加而增加

但当达到最适温度时

如果温度继续上升

光合作用反而下降

此时

热会造成酶

和其它蛋白质的损伤

光合作用的最适温度范围

和最适温度

随着植物种类的不同而不同

这表明

植物对温度的反应

存在遗传差异

比如C4植物

比C3植物光合作用的最适温度高

能达到30-40℃之间

而C3植物在20℃左右

即达到最适光合作用温度

同一种植物分布在不同地区的种群

光合作用的最适温度也会发生变化

这表明

植物在经过长期的温度驯化后

对各自所处的环境温度

产生了适应

好了

以上是关于

温度对生物的基本生态作用

及生物适应的基本规律的内容

下面我简单讲解一下

在生产实践上

非常有指导意义的有效积温法则

有效积温法则

最初是在研究植物的发育中

总结出来的

科学家发现

植物必须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

因此可以用公式表示

K=N·T

其中

T为发育期间的平均温度

N为生物发育所需时间

K是总积温

后来越来越多的研究发现

昆虫和其它变温动物

也符合这个公式

无论是植物还是变温动物

其发育都是从某一温度开始的

这个起点温度

称为发育阈温度

也叫生物学零度

有效积温法则在生产上的应用

包括以下几个方面

第一

预测生物发生的世代数

一项在南京地区开展的

对一种昆虫

小地老虎的研究发现

小地老虎完成一个世代

包括卵

幼虫

蛹

及成虫

所需总积温是504.7日度

而南京地区

对这种昆虫发育的年总积温为

2220.9日度

因此预测小地老虎发生的世代数为

2220.9

除以504.7日度

等于

4.54代

通过实际观察发现

南京地区小地老虎每年

实际发生4-5代

但有效积温法则

不能用于

有休眠和滞育生物的世代数计算

第二

预测生物地理分布的北界

一种生物分布的地区的最北边

全年的有效总积温

必须满足该种生物完成一个世代

所需的总积温

如果低于这个值

则该种生物不会分布在那里

第三

预测害虫来年发生程度

例如东亚飞蝗

只能以卵越冬

如果某年因气温偏高

使东亚飞蝗在晚秋时

卵已经孵化

这一代在冬天来临之前

难发育到成熟

于是

越冬卵的数目大大减少

来年飞蝗的危害程度必然减轻

第四

根据有效积温

制定农业气候规划

合理安排作物

不同作物所需求的有效积温

是不同的

如小麦

马铃薯大约需要有效积温

1000-1600日度

棉花

玉米为2000-4000日度

柑橘类为4000-4500日度

椰子为5000日度以上

根据作物需要的有效积温数据

再参考某地的气象资料

就可以推断

是否适合种植某种作物

第五

应用积温预报农时

依据作物所需总积温和当地节令

作物生长状况

以及某个地方的气温资料

就可以估算作物的收割期

经过检验

发现用有效积温

预报农时

远比植物生育期天数更准确可靠

除温度外

生物的发育同时还受

其它生态因子的影响

比如

长日照可以加快小麦发育

短日照则相反

如果采用积温和光照时数的乘积

来表示小麦的发育速度

就比单用积温值稳定

可靠

好了

我们总结一下

这节课我们介绍了三个知识点

第一

温度的分布规律

第二

温度的生态作用

第三

有效积温法则

希望同学们课后

都能够查阅更多的案例

来理解温度和生物的关系

同学们再见