第六章溫度因子

1、第六章第六章 溫度因子溫度因子 一、溫度變化規(guī)律一、溫度變化規(guī)律 1 溫度的空間變化溫度的空間變化 緯度緯度:影響太陽入射高度角、晝夜長(zhǎng)短、太陽影響太陽入射高度角、晝夜長(zhǎng)短、太陽 輻射輻射量。隨著緯度增高，太陽輻射量減少，溫度逐步降低。量。隨著緯度增高，太陽輻射量減少，溫度逐步降低。 緯度增加緯度增加1度，年均溫下降度，年均溫下降0.50.6度。度。 海陸分布：海陸分布： 東南為海洋性氣候，從東南為海洋性氣候，從 東南到西北，大陸性氣東南到西北，大陸性氣 候逐漸增強(qiáng)。候逐漸增強(qiáng)。 海拔和地形海拔和地形 海拔：山地溫度隨海拔的升高而降低，海海拔：山地溫度隨海拔的升高而降低，海拔每升高拔每升高10

2、0m，氣溫下降，氣溫下降0.50.6度。溫度。溫度的垂直遞減率，夏季較大，冬季較小。度的垂直遞減率，夏季較大，冬季較小。 坡向：影響熱量分配，北半球的南坡空氣坡向：影響熱量分配，北半球的南坡空氣和土壤溫度都較北坡高。和土壤溫度都較北坡高。 谷地和盆地：影響溫度的晝夜變化規(guī)律，谷地和盆地：影響溫度的晝夜變化規(guī)律，白天受熱強(qiáng)烈，且不易消散，溫度較白天受熱強(qiáng)烈，且不易消散，溫度較 高；高；夜間形成夜間形成 “冷湖冷湖”或或霜穴和霜穴和暖帶暖帶 。 2.溫度的時(shí)間變化溫度的時(shí)間變化 （1）晝夜變化：）晝夜變化： 氣溫：最低溫出現(xiàn)于日出之前，最高溫出現(xiàn)在氣溫：最低溫出現(xiàn)于日出之前，最高溫出現(xiàn)在1314

3、點(diǎn)之間。點(diǎn)之間。 地溫：地表溫度變化劇烈，隨深度增加，變化延地溫：地表溫度變化劇烈，隨深度增加，變化延遲土遲土 表以下溫度變幅減小，一天中最高最低溫度表以下溫度變幅減小，一天中最高最低溫度有后延現(xiàn)有后延現(xiàn) 象。至象。至35100cm深以上，土溫幾乎無深以上，土溫幾乎無晝夜變化。晝夜變化。 （2）季節(jié)變化：）季節(jié)變化： 溫度年較差是溫度季節(jié)變化的一個(gè)指標(biāo)溫度年較差是溫度季節(jié)變化的一個(gè)指標(biāo)。指最熱。指最熱 月與最冷月平均氣溫之差。赤道年較差最小，隨月與最冷月平均氣溫之差。赤道年較差最小，隨緯度緯度 增加，年較差變大；海洋地區(qū)小于大陸地區(qū)；增加，年較差變大；海洋地區(qū)小于大陸地區(qū)；有植被的地區(qū)小于裸地

4、。有植被的地區(qū)小于裸地。 二、關(guān)于溫度的一些生態(tài)概念二、關(guān)于溫度的一些生態(tài)概念 （一）三基點(diǎn)溫度（一）三基點(diǎn)溫度 最適溫度：生物生長(zhǎng)發(fā)育或生理活動(dòng)得以最適溫度：生物生長(zhǎng)發(fā)育或生理活動(dòng)得以 正常進(jìn)行的溫度范圍。正常進(jìn)行的溫度范圍。 最低溫度和最高溫度：植物生長(zhǎng)發(fā)育和生最低溫度和最高溫度：植物生長(zhǎng)發(fā)育和生 理活動(dòng)的低溫和高溫限度。理活動(dòng)的低溫和高溫限度。 合稱為三基點(diǎn)溫度。合稱為三基點(diǎn)溫度。 （二）積溫：（二）積溫： 積溫既能說明某一地區(qū)的熱積溫既能說明某一地區(qū)的熱量條件，又能說明生物各生長(zhǎng)發(fā)育階段或量條件，又能說明生物各生長(zhǎng)發(fā)育階段或整個(gè)生長(zhǎng)期所需要的熱量條件。整個(gè)生長(zhǎng)期所需要的熱量條件。 1.

5、定義：定義：對(duì)于一個(gè)地區(qū)來說，積溫指某一對(duì)于一個(gè)地區(qū)來說，積溫指某一 段時(shí)間段內(nèi)溫度的積累量，而對(duì)于生物來段時(shí)間段內(nèi)溫度的積累量，而對(duì)于生物來說，說， 積溫指生物完成某一生命活動(dòng)所需要積溫指生物完成某一生命活動(dòng)所需要的溫度的溫度 的積累量。的積累量。生物完成某一生命活動(dòng)生物完成某一生命活動(dòng)的積溫常為一恒定值。的積溫常為一恒定值。 2.有效積溫：有效積溫：An(T-B) A為積溫，為積溫，n為某一段時(shí)期的天數(shù)，為某一段時(shí)期的天數(shù)，T這這 一一段時(shí)期的平均溫度，段時(shí)期的平均溫度，B為生物學(xué)零度。為生物學(xué)零度。 生物學(xué)零度：指生物生長(zhǎng)發(fā)育的起點(diǎn)溫生物學(xué)零度：指生物生長(zhǎng)發(fā)育的起點(diǎn)溫 度，度，溫帶一般取

6、溫帶一般取5 ；亞熱帶?。粊啛釒?0 。 3.活動(dòng)積溫：活動(dòng)積溫：An(T-B) B取物理學(xué)零度，其他各項(xiàng)含義同上。取物理學(xué)零度，其他各項(xiàng)含義同上。 如，某溫帶樹種生長(zhǎng)發(fā)育的起始溫度為如，某溫帶樹種生長(zhǎng)發(fā)育的起始溫度為 5 ，到開花需要，到開花需要30天，這段時(shí)期的平均天，這段時(shí)期的平均 度為度為15 ，則：，則： 有效積溫為有效積溫為300 ；活動(dòng)積溫為；活動(dòng)積溫為450 。 一般來講，柑桔需要的有效積溫為一般來講，柑桔需要的有效積溫為 40004500 ；紫丁香：；紫丁香：202 ；刺槐：；刺槐： 374 。 三、溫度對(duì)植物的影響三、溫度對(duì)植物的影響 （一）溫度對(duì)生理活動(dòng)的影響（一）溫度

7、對(duì)生理活動(dòng)的影響 * 溫度每升高溫度每升高10 ，化學(xué)反應(yīng)速度成一定倍數(shù)增，化學(xué)反應(yīng)速度成一定倍數(shù)增加，加， 一般用一般用溫度系數(shù)溫度系數(shù)（Q10 ）來表示這一倍數(shù)。）來表示這一倍數(shù)。 * 不同植物的光合作用所要求的最適溫度范圍不同。不同植物的光合作用所要求的最適溫度范圍不同。 C4植物，植物，30 以上；以上；C3植物，植物，2030 ；耐蔭；耐蔭植植 物，物，1020 。 多數(shù)植物的光合的最低限溫度為多數(shù)植物的光合的最低限溫度為0 ，最高限為，最高限為20 30 。 * 植物呼吸作用的最適溫度范圍和最高點(diǎn)溫度比光植物呼吸作用的最適溫度范圍和最高點(diǎn)溫度比光合合 作用高。作用高。 （二）對(duì)生長(zhǎng)

8、發(fā)育的影響（二）對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育的影響 1.影響種子的萌發(fā)影響種子的萌發(fā) 大多數(shù)種子萌發(fā)的最適溫度為大多數(shù)種子萌發(fā)的最適溫度為2530 ，最高溫，最高溫度為度為3540 。許多種子需要經(jīng)過一個(gè)低溫期，。許多種子需要經(jīng)過一個(gè)低溫期，才能萌發(fā)。另外，變溫對(duì)種子萌發(fā)有利。才能萌發(fā)。另外，變溫對(duì)種子萌發(fā)有利。 2.影響植物的生長(zhǎng)影響植物的生長(zhǎng) 多數(shù)植物在多數(shù)植物在035的溫度范圍內(nèi)，溫度上升，生的溫度范圍內(nèi)，溫度上升，生長(zhǎng)加速。長(zhǎng)加速。 在一定溫度范圍內(nèi)，溫度上升、細(xì)胞透性增大，在一定溫度范圍內(nèi)，溫度上升、細(xì)胞透性增大， 植物對(duì)生長(zhǎng)所必須的水分、植物對(duì)生長(zhǎng)所必須的水分、CO2、養(yǎng)分吸收增多，、養(yǎng)分吸收增多，

9、酶活性增強(qiáng)、促進(jìn)細(xì)胞分裂、伸長(zhǎng)，因此生長(zhǎng)量酶活性增強(qiáng)、促進(jìn)細(xì)胞分裂、伸長(zhǎng)，因此生長(zhǎng)量增增 加。加。 3.影響生產(chǎn)力影響生產(chǎn)力 溫度是影響生產(chǎn)力的主要因素之一。懷梯克認(rèn)溫度是影響生產(chǎn)力的主要因素之一。懷梯克認(rèn) 為，為，沿溫度梯度，生產(chǎn)力從熱帶到到北極逐漸降低。沿溫度梯度，生產(chǎn)力從熱帶到到北極逐漸降低。 對(duì)生產(chǎn)力而言，最適溫度為對(duì)生產(chǎn)力而言，最適溫度為1525，與光合作用，與光合作用的的 適宜范圍一致。適宜范圍一致。 不同生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力 生物群系 NPP（g/m 2d） 熱帶森林 6.8 溫帶森林 6.2 北方森林 2.5 溫帶草原 5.0 極地苔原 1.8 四、節(jié)律性變溫對(duì)植物的影響四、節(jié)律性變

10、溫對(duì)植物的影響 （一）溫周期現(xiàn)象（一）溫周期現(xiàn)象 植物對(duì)溫度的日變化和季節(jié)變化的反應(yīng)稱植物對(duì)溫度的日變化和季節(jié)變化的反應(yīng)稱為溫周期現(xiàn)象。為溫周期現(xiàn)象。植物只有在已適應(yīng)的晝夜植物只有在已適應(yīng)的晝夜和季節(jié)溫度變化的條件下，才能正常生長(zhǎng)。和季節(jié)溫度變化的條件下，才能正常生長(zhǎng)。 *晝夜變溫與種子萌發(fā)晝夜變溫與種子萌發(fā) 有一些植物的種子在變溫下萌發(fā)良好。有一些植物的種子在變溫下萌發(fā)良好。 低溫有利于增加氧在細(xì)胞中的溶解度；提低溫有利于增加氧在細(xì)胞中的溶解度；提 高透性。高透性。 晝夜變溫與生長(zhǎng)發(fā)育晝夜變溫與生長(zhǎng)發(fā)育 較低的夜溫和適宜的晝溫對(duì)植物生長(zhǎng)、開花、結(jié)較低的夜溫和適宜的晝溫對(duì)植物生長(zhǎng)、開花、結(jié) 實(shí)

11、和物質(zhì)的貯藏有利。實(shí)和物質(zhì)的貯藏有利。 云南松林：云南松林：1000m 3/ha。 波密云杉林：波密云杉林：2000m 3/ha。 （二）物候（二）物候 季節(jié)明顯地區(qū)，植物適應(yīng)于氣候條件的節(jié)律性季節(jié)明顯地區(qū)，植物適應(yīng)于氣候條件的節(jié)律性 變變化，形成與此相應(yīng)的植物發(fā)育節(jié)律，稱為物候?；纬膳c此相應(yīng)的植物發(fā)育節(jié)律，稱為物候。 植物發(fā)芽、生長(zhǎng)、現(xiàn)蕾、開花、結(jié)實(shí)、落葉、植物發(fā)芽、生長(zhǎng)、現(xiàn)蕾、開花、結(jié)實(shí)、落葉、 休休眠等生長(zhǎng)發(fā)育階段的開始和結(jié)束稱為眠等生長(zhǎng)發(fā)育階段的開始和結(jié)束稱為物候期物候期。 植物物候具有穩(wěn)定性，可以用來指導(dǎo)林業(yè)生產(chǎn)。植物物候具有穩(wěn)定性，可以用來指導(dǎo)林業(yè)生產(chǎn)。 影響物候的因素影響物候

12、的因素 緯度、經(jīng)度和海拔緯度、經(jīng)度和海拔 霍普金斯通過研究發(fā)現(xiàn)：霍普金斯通過研究發(fā)現(xiàn)： 在北美洲溫帶，每向北移動(dòng)緯度在北美洲溫帶，每向北移動(dòng)緯度1度，或向度，或向東移動(dòng)經(jīng)度東移動(dòng)經(jīng)度5度，或海拔上升度，或海拔上升124m，植物，植物在春天和初夏在春天和初夏 物候會(huì)延遲物候會(huì)延遲4天。這一規(guī)律稱天。這一規(guī)律稱為為霍普金斯定律霍普金斯定律。 南京和北京，緯度相差南京和北京，緯度相差6度，桃、李開花度，桃、李開花 間間差差19天；但到天；但到4、5月間，兩地物候相差月間，兩地物候相差9天天。五、極端溫度對(duì)植物的危害五、極端溫度對(duì)植物的危害 （一）低溫危害（一）低溫危害 1. 寒害：又稱冷害，寒害：又

13、稱冷害，指指0度以上低溫度以上低溫對(duì)植物的傷對(duì)植物的傷害。害。 熱帶、亞熱帶植物，在氣溫?zé)釒?、亞熱帶植物，在氣?10度左右就度左右就能受到寒害。能受到寒害。 原因：原因： 低溫造成植物代謝紊亂，膜透性改變和根低溫造成植物代謝紊亂，膜透性改變和根系吸收力降低等。系吸收力降低等。 2.凍害：凍害：溫度降到冰點(diǎn)以下溫度降到冰點(diǎn)以下，植物組織發(fā)生冰凍，植物組織發(fā)生冰凍而引起的而引起的 傷害。傷害。 原因：原因： 冰點(diǎn)以下，細(xì)胞間隙形成冰晶，導(dǎo)致細(xì)胞冰點(diǎn)以下，細(xì)胞間隙形成冰晶，導(dǎo)致細(xì)胞失水而死亡。失水而死亡。 細(xì)胞失水，原生質(zhì)收縮，鹽類物細(xì)胞失水，原生質(zhì)收縮，鹽類物 質(zhì)濃度升高，引起蛋白質(zhì)沉淀。水與質(zhì)

14、濃度升高，引起蛋白質(zhì)沉淀。水與 原生質(zhì)分離，原生質(zhì)分離，酶系統(tǒng)失活，化學(xué)鍵斷酶系統(tǒng)失活，化學(xué)鍵斷 裂，膜性改變和蛋白質(zhì)變裂，膜性改變和蛋白質(zhì)變性，植物受害。性，植物受害。 3.凍舉：又稱凍拔。凍舉：又稱凍拔。土壤反復(fù)凍融土壤反復(fù)凍融，使樹苗被完，使樹苗被完全全 拔出土壤。是寒冷地區(qū)更新造林的危害之一。拔出土壤。是寒冷地區(qū)更新造林的危害之一。 多發(fā)生在土壤粘重、含水量高、地表溫度容易多發(fā)生在土壤粘重、含水量高、地表溫度容易 劇劇變的立地。變的立地。 4.凍裂：由于凍裂：由于晝夜溫差晝夜溫差導(dǎo)致樹干縱向開裂。導(dǎo)致樹干縱向開裂。 5.生理干旱：生理干旱：冬季或早春土壤凍結(jié)冬季或早春土壤凍結(jié)時(shí)，樹木根

15、系時(shí)，樹木根系不不 活動(dòng)。這時(shí)如果氣溫過暖，地上部分進(jìn)行蒸騰，活動(dòng)。這時(shí)如果氣溫過暖，地上部分進(jìn)行蒸騰， 不斷失水，而根系又不能加以補(bǔ)充，導(dǎo)致植物干不斷失水，而根系又不能加以補(bǔ)充，導(dǎo)致植物干 枯死亡?？菟劳?。 （二）高溫危害（二）高溫危害 大多數(shù)高等植物的最高點(diǎn)溫度是大多數(shù)高等植物的最高點(diǎn)溫度是3540度。度。 1.皮燒：強(qiáng)烈的太陽輻射，使樹木形成層和皮燒：強(qiáng)烈的太陽輻射，使樹木形成層和 樹皮組織局部死亡。樹皮組織局部死亡。 2.根頸灼傷：土表溫度增高，灼傷苗木柔根頸灼傷：土表溫度增高，灼傷苗木柔弱弱 根莖，殺死輸導(dǎo)組織和形成層。根莖，殺死輸導(dǎo)組織和形成層。 六、溫度與植物的分布六、溫度與植物

16、的分布 （一）溫度與森林的分布（一）溫度與森林的分布 （二）溫度對(duì)植物分布的限制作用（二）溫度對(duì)植物分布的限制作用 1.高緯度和高海拔的限制高緯度和高海拔的限制 （1）冬溫過低）冬溫過低 （2）夏溫不足）夏溫不足 2.低緯度和低海拔低緯度和低海拔 （1）夏溫過高）夏溫過高 （2）冬季冷期過短）冬季冷期過短 七、溫室效應(yīng)的概念七、溫室效應(yīng)的概念 （一）、溫室效應(yīng)的概念（一）、溫室效應(yīng)的概念 由于由于CO2、CH4、H2O等溫室氣體的存在，等溫室氣體的存在，大氣阻大氣阻 擋了地球表面的長(zhǎng)波輻射，而使地?fù)趿说厍虮砻娴拈L(zhǎng)波輻射，而使地球表面溫度保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍之球表面溫度保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范

17、圍之內(nèi)，這種現(xiàn)象稱為溫室效內(nèi)，這種現(xiàn)象稱為溫室效 應(yīng)。應(yīng)。 溫室效應(yīng)使地球溫度保持在一定的范圍之溫室效應(yīng)使地球溫度保持在一定的范圍之內(nèi)，對(duì)地內(nèi)，對(duì)地 球生命有利，但超過一定的限度球生命有利，但超過一定的限度之后，導(dǎo)致全球溫之后，導(dǎo)致全球溫 度的異常升高，對(duì)人類度的異常升高，對(duì)人類和其他生命可能產(chǎn)生不利影響。和其他生命可能產(chǎn)生不利影響。 （二）、溫室效應(yīng)產(chǎn)生的原因（二）、溫室效應(yīng)產(chǎn)生的原因 地球大氣透過太陽的短波輻射，而吸收地地球大氣透過太陽的短波輻射，而吸收地球球 表面的長(zhǎng)波輻射。表面的長(zhǎng)波輻射。 大氣吸收的長(zhǎng)波又以大氣逆輻射的形式返大氣吸收的長(zhǎng)波又以大氣逆輻射的形式返回回 地球表面。實(shí)質(zhì)是地面有效輻射降低。地球表面。實(shí)質(zhì)是地面有效輻射降低。 The greenhouse effect The greenhouse effect （三）溫室效應(yīng)造成的影響（三）溫室效應(yīng)造成的影響 若是溫室效應(yīng)氣體濃度不斷增加，則將使地表溫度增加，進(jìn) 而導(dǎo)致氣候的變化，其影響包括： 1.北半球冬季將縮短，並更冷更濕，而夏季則變長(zhǎng)且更乾更 熱，亞熱帶地區(qū)則將更乾，而熱帶地區(qū)則更濕。 2.由於氣溫增高水汽蒸發(fā)加速。全球雨量每年將減少，各地 區(qū)降水型態(tài)將會(huì)改變。 3.改變植物、農(nóng)作物之分佈及生長(zhǎng)力，並加快生長(zhǎng)速度，造 成土壤貧瘠，作物生長(zhǎng)終將受限制，且間接破壞生態(tài)環(huán)境