第2章：能量環(huán)境

1、第一部分第一部分 有機體與環(huán)境有機體與環(huán)境 1 1 生物與環(huán)境生物與環(huán)境 2 2 能量環(huán)境能量環(huán)境 2.1 2.1 光的生態(tài)作用及生物對光的適應(yīng)光的生態(tài)作用及生物對光的適應(yīng) 2.2 2.2 溫度的生態(tài)作用及生物對溫度的適應(yīng)溫度的生態(tài)作用及生物對溫度的適應(yīng) 2.3 2.3 風對生物的作用風對生物的作用 2.4 2.4 水流對生物的作用水流對生物的作用 2.52.5火對生物的作用火對生物的作用 3 3 物質(zhì)環(huán)境物質(zhì)環(huán)境 太陽表面以電磁波的形式不斷釋放能量，為地球上所有生命系統(tǒng)提供了能量。綠色植物將太陽能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲存于植物體內(nèi)，這一過程是生物圈與太陽能發(fā)生聯(lián)系的唯一環(huán)節(jié)，也是生物圈賴以生存的基礎(chǔ)

2、。 太陽輻射又溫暖了地球表面，使生物能夠生長、發(fā)育和繁衍， 并對生物的分布起了重要的作用。 因此，光和溫度組成了地球上的主要能量環(huán)境。風、水流和火也可看作能量環(huán)境的一部分。 2 能量環(huán)境能量環(huán)境太陽輻射能通過大氣層時輻射強度大大減弱。而地球截取的太陽能約為太陽輸出總能量的20億分之一， 地球上綠色植物光合作用所固定的太陽能，只占從太陽接受的總能量的千分之一。 大氣層物質(zhì)：大氣層物質(zhì)：臭氧、二氧化碳、塵埃、氧氣、水汽和雨滴等可吸收、反射和散射光線，直接輻射到地球表面的僅為24%，散射到地面的為23%；總太陽輻射為47%。 太陽輻射100反射25反射5地球吸收地球吸收 47大氣層吸收46直接輻射2

3、4散射23地球表面太陽輻射受以下幾方面因素的影響：太陽高度角：太陽高度角： 太陽入射光與地面的夾角即為太陽高度角。太陽入射光與地面的夾角即為太陽高度角。 太陽高度角越小，太陽輻射穿過大氣層的路程太陽高度角越小，太陽輻射穿過大氣層的路程越長，輻射面積越大，輻射強度越弱。越長，輻射面積越大，輻射強度越弱。 黃赤交角：黃赤交角：地球公轉(zhuǎn)的黃道地球公轉(zhuǎn)的黃道面與自轉(zhuǎn)形成的面與自轉(zhuǎn)形成的赤道面之間的夾赤道面之間的夾角稱為角稱為黃赤交角黃赤交角，其度數(shù)為其度數(shù)為23 26。這就導(dǎo)致地球南這就導(dǎo)致地球南北半球的季節(jié)不北半球的季節(jié)不同，不同緯度和同，不同緯度和季節(jié)的太陽輻射季節(jié)的太陽輻射時間成周期性變時間成周

4、期性變化。化。 23262326黃道面黃道面赤道面赤道面地貌： 地面的海拔高度、朝向和坡度，都會引起太陽輻射強度和日照時間的變化。第一部分第一部分 有機體與環(huán)境有機體與環(huán)境 1 1 生物與環(huán)境生物與環(huán)境 2 2 能量環(huán)境能量環(huán)境 2.1 2.1 光的生態(tài)作用及生物對光的適應(yīng)光的生態(tài)作用及生物對光的適應(yīng) 2.2 2.2 溫度的生態(tài)作用及生物對溫度的適應(yīng)溫度的生態(tài)作用及生物對溫度的適應(yīng) 2.3 2.3 風對生物的作用風對生物的作用 2.4 2.4 水流對生物的作用水流對生物的作用 2.52.5火對生物的作用火對生物的作用 3 3 物質(zhì)環(huán)境物質(zhì)環(huán)境2.1光的生態(tài)作用及生物對光的適應(yīng) 光的生物學(xué)作用表

5、現(xiàn)在：光質(zhì)、光照強度和光照周期。 2.1.1 地球上的光質(zhì) 太陽輻射光譜主要由短波(紫外線、波長小于380 nm)、可見光(波長380-760 nm之間)和紅外線（波長大于760 nm）組成。380 760 4000 波長 (nm)圖2-1 進入地球大氣的太陽光譜紫外線 可見光 紅外線能量強度1. 微波和無線電波（0.4mm以上，一般1m以上）：微波通訊、廣播、電視等。2. 紅外線（0.4mm-760nm）：產(chǎn)生熱效應(yīng)。3. 可見光（760-380nm）：分七色，紅光（760-620nm）和藍光（490-435nm）是光合作用的主要光譜。4. 紫外線(380-4nm)：紫外線對生物有殺傷和致癌

6、作用，大氣層允許290-380nm的紫外線到達地球表面。5. X射線和射線 (10-10-4nm)：高能輻射，可傷害原生質(zhì)，主要來自原子能。 （2）光質(zhì)的變化）光質(zhì)的變化 1.空間：高緯度，短波光少；高海拔，短波光多。 2.時間：季節(jié)，夏天短波光多， 冬天短波光少。 日，中午短波光多，早晚長波光多。 3.地貌：陸地，主要被植物的葉子吸收和反射。 水體，水體吸收和散射作用強，大部分紅外線被吸收，紫藍光散射（水色），綠光深入水中。 在海水中10米深處，可見光消減50，100米處僅剩7。2.1.2 光質(zhì)的生態(tài)作用及生物的適應(yīng) （1）光質(zhì)影響植物的光合作用。 光質(zhì)影響植物的光合作用強度，綠色植物的葉綠

7、素葉綠素吸收最強的光譜是640-660nm的紅光和430-450nm的藍紫光，綠光最差。海帶等紅藻的類胡蘿卜素類胡蘿卜素吸收最強的是綠色光。光合細菌的葉綠素的吸收峰值在800-890nm。（2） 光質(zhì)影響植物的形態(tài)建成、向光性與色素形成。 青、藍紫光與紫外線抑制植物莖的伸長，使植物成矮小形態(tài)，莖干粗短，葉小、毛絨發(fā)達。高山上無高大樹木，植物具特殊的蓮座狀葉叢。短波光（青藍紫光）使植物向光性更敏感，促進植物色素的形成，高山植物莖葉富含花青素。 紅外線和紫外線在水的上層被吸收，綠藻分布在上層水中，褐藻分布在較深水層中，紅藻分布在最深層，可達200 m左右。（3） 光質(zhì)影響水中藻類的分布光質(zhì)影響水中

8、藻類的分布。（4）光質(zhì)影響光合作用產(chǎn)物。 紅光對糖的合成有利，藍紫光有利于蛋白質(zhì)的合成。紅光促進雞的繁殖，短波光（藍光）有助于生長。（5）光質(zhì)影響動物的活動 靈長類、鳥類、魚類、節(jié)肢動物等都有很發(fā)達的色覺，魚類對綠、藍、紅光比較敏感。太陽魚的視力靈敏峰值在500-530 nm波長，有利于魚在水中覓食。昆蟲的可見光范圍偏重于短光波，這便是用利用黑光燈誘殺農(nóng)業(yè)害蟲的機理。 （6）紅外和紫外光對動物的影響： 短波的紫外線有殺菌作用，可引起人類皮膚產(chǎn)生紅疹及皮膚癌，和促進體內(nèi)維生素D的合成。紫外線又是昆蟲新陳代謝所依賴的。長波紅外線是地表熱量的基本來源，對外溫動物的體溫調(diào)節(jié)和能量代謝起了決定性的作用。

9、 2.1.3地球上光強度的變化 空間：高緯度，低強度。 高海拔，高強度；海拔1000m，入射光能的70，海平面為50。 坡向：北緯2326以北，南坡、平地和北坡強度越來越低。與坡度有關(guān)，不同緯度的最強光照的坡度不同。 時間：季節(jié)，夏天高強度；冬天強度低日，中午強度最高； 早晚強度較低 生態(tài)系統(tǒng)：上層，強度大；下層，強度低。 植物和水體都分層。清澈靜止的水體植物和水體都分層。清澈靜止的水體15m15m深處，深處，5050衰減。衰減。 根據(jù)光照強度將水體分為：根據(jù)光照強度將水體分為： 光亮帶（光亮帶（euphoticeuphotic zone zone）：光合作用）：光合作用大于等于代謝能。大于等

10、于代謝能。 弱光帶（弱光帶（dysphoticdysphotic zone zone）：光合作用）：光合作用小于代謝能。小于代謝能。 無光帶（無光帶（aphoticaphotic zone zone）：無光合作用）：無光合作用。2.1.4 光照強度的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)光照強度的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)2.1.4.1 2.1.4.1 光照強度影響生物的生長發(fā)育與形態(tài)建成光照強度影響生物的生長發(fā)育與形態(tài)建成 光照強度影響生物的生長速度，植物這種關(guān)系很普遍。光照強度影響植物器官、組織的生長發(fā)育；果實的產(chǎn)量與品質(zhì)；且能提高果實花青素含量，色彩好看。水生植物只能生活在水體的透光帶（0-100米），海帶等巨

11、型藻類在大陸沿岸生活，單細胞浮游植物只能在海洋上層生活。 黃化現(xiàn)象黃化現(xiàn)象：一般植物在黑暗中不能合成葉綠素，而形成胡蘿卜素，導(dǎo)致葉子發(fā)黃，稱為黃化現(xiàn)象。黃化植物在形態(tài)、色澤和內(nèi)部結(jié)構(gòu)上都與正常植物不同，表現(xiàn)為莖細長軟弱、節(jié)間距離拉長，葉片小而不展開，植株長度伸長而重量顯著下降。只是光對植物形態(tài)建成作用的典型例子。 在動物中，蛙卵、昆蟲卵和海星卵的發(fā)育與光照強度正相關(guān)，但過強的光照也會使發(fā)育延緩或停止；中華鱉在低光照光強度下生長更快。 光照還會引起動物的體色變化，蛺蝶在光照環(huán)境中體色變淡，黑暗環(huán)境中體色變深。 2.1.4.2 植物對光照強度的適應(yīng)性 (1) 植物葉子的日運動反映了光強度和光方向的

12、日變化。 (2) 溫帶樹葉脫落是對光強度的年周期變化的反映。 (3) 光強度影響植物的光合作用速率，不同種植物光合能力不同。 C4植物（如玉米、高粱）光合作用速率隨光強度而增加，能夠利用低濃度的CO2，水的利用效率也較高；C3植物（如小麥）光合作用速率也隨光強度而增加，但曲線變平。 植物光合作用達到最大值時的光照強度，稱為該種植物的光飽和點。光合作用和呼吸作用相等時的光照強度稱為光補償點。 根據(jù)植物對光強度表現(xiàn)出的適應(yīng)性差異，把植物分為：陽地植物陽地植物：光補償點較高，光飽和點一般也較高，可利用強光，如楊、柳、樺等。陰地植物陰地植物：光飽和點較低，光補償點一般較低，可有效利用弱光，如云杉、人參

13、、三七等。 另外，植物苗期和生育后期光飽和點較低，生長旺期光飽和點較高。 2.1.4.3 動物對光照強度的適應(yīng) (1) 光照強度影響動物的視覺器官 夜行性動物眼大，有的嚙齒類的眼球突出于眼眶外；貓頭鷹，懶猴，飛鼠。 終生營地下生活的獸類，眼睛一般退化；鼴鼠，鼢鼠 深海魚或者具有發(fā)達的視覺器官，或者是本身具有發(fā)光器官。 (2) 光照強度影響動物的行為：晝行性動物，多數(shù)鳥類，多數(shù)靈長類，松鼠等夜行性動物，家鼠，刺猬，壁虎，夜猴等 動物每天開始活動的時間是由光照強度決定的 圖2-11 美洲飛鼠活動開始的日時間季節(jié)變化(引自Mackengine et al., 1998) 2.1.5光周期 北半球：夏

14、至最長，冬至最短。 南半球：相反 赤道：晝夜平分 兩極：半年白天，半年黑夜。 2.1.6 生物對光周期的適應(yīng)生物對光周期的適應(yīng)2.1.6.12.1.6.1生物的晝夜節(jié)律生物的晝夜節(jié)律 生物的生理活動具有晝夜周期性變化，稱為晝夜節(jié)律。如動物的活動行為、體溫變化、能量代謝、激素水平，植物的光合作用、蒸騰作用、積累與消耗等。 一般認為，生物的晝夜節(jié)律受兩個周期的影響，即外源性周期（除光周期外，還有溫度、濕度、磁場等的晝夜變化）和內(nèi)源性周期（內(nèi)部生物鐘）。只有光周期使動植物的似晝夜節(jié)律與外界環(huán)境的晝夜變化同步起來。 2.1.6.2 生物的光周期現(xiàn)象 生物借助于自然選擇和進化而形成的對日照長短的規(guī)律性變

15、化的反應(yīng)方式，稱為光周期現(xiàn)象。 (1) 植物的光周期現(xiàn)象 根據(jù)植物開花對日照長度的反應(yīng)，將植物分成四種類型： 長日照植物：日照超過某一數(shù)值或黑夜小于某一數(shù)值時才能開花的植物，如蘿卜、菠菜、小麥等。 短日照植物：日照小于某一數(shù)值或黑夜長于某一數(shù)值時才能開花的植物, 如玉米、高粱、水稻、棉花等。 中日照植物： 晝夜長度接近相等時才開花的植物，如甘蔗只在12.5小時的光照下才開花。 僅少數(shù)熱帶植物屬于這一類型。 日中性植物： 開花不受日照長度影響的植物，如蒲公英、四季豆、黃瓜、番茄及番薯等。 植物的光周期現(xiàn)象在農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中具有很大的應(yīng)用價值。如新品種培育, 引種馴化，園藝上控制開花時間，便于觀賞等等

16、。（2） 動物的光周期現(xiàn)象 影響動物的冬眠和昆蟲滯育 常與溫度有關(guān)。影響動物的生殖時間。 長日照動物：春季交配繁殖，雉雞，水貂，刺猬等， 短日照動物：秋季交配，羊、鹿、麝等，但產(chǎn)子也 在春夏。 影響換毛與換羽: 溫帶和寒帶地區(qū)，大部分獸于春秋兩季換毛，許多鳥每年換羽一次。 決定動物遷徙、遷移或洄游的時間。 夏候鳥杜鵑、家燕，冬候鳥大雁。 第一部分第一部分 有機體與環(huán)境有機體與環(huán)境 1 1 生物與環(huán)境生物與環(huán)境 2 2 能量環(huán)境能量環(huán)境 2.1 2.1 光的生態(tài)作用及生物對光的適應(yīng)光的生態(tài)作用及生物對光的適應(yīng) 2.2 2.2 溫度的生態(tài)作用及生物對溫度的適應(yīng)溫度的生態(tài)作用及生物對溫度的適應(yīng) 2.

17、3 2.3 風對生物的作用風對生物的作用 2.4 2.4 水流對生物的作用水流對生物的作用 2.52.5火對生物的作用火對生物的作用 3 3 物質(zhì)環(huán)境物質(zhì)環(huán)境2.2 溫度的生態(tài)作用及生物對溫度的適應(yīng)2.2.1地球上溫度的分布 地球表面大氣溫度變化很大，它主要取決于太陽輻射量和地球表面水陸分布。 2.2.1.1 地表大氣溫度的分布與變化 低緯度地區(qū)太陽高度角大，太陽輻射量也大。隨著緯度逐漸增加，太陽輻射量逐漸減少(極地只有赤道的40%)，地表氣溫也逐漸下降（下圖）。大約緯度每增加1度，年平均溫度降低0.5。因此，從赤道到北極形成了熱帶、亞熱帶、北溫帶和寒帶。(1) 空間 海洋-陸地比海洋表面反射

18、熱少、升溫快、降溫快，因而，從我國的東南到西北，由海洋性氣候逐漸明顯地轉(zhuǎn)變?yōu)榇箨懶詺夂颉?山脈-地表溫度會受到山脈走向、地形變化及海拔高度的影響。特別是東西走向的山脈，對南北暖冷氣流常具阻擋作用，使山坡兩側(cè)溫度明顯不同。 封閉山谷與盆地，白天受熱強烈, 熱空氣又不易散發(fā), 使地面溫度增高, 夜晚冷空氣又常沿山坡下沉, 形成逆溫現(xiàn)象。 氣溫還隨海拔升高而降低，在干燥空氣中海拔每升高100 m，氣溫下降 1，潮濕空氣中下降 0.6。 (2) 時間變化 溫度的時間變化指日變化和年變化，這是由地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)引起的。最高和最低氣溫之差稱日較差。日較差隨緯度增高而減少，隨海拔升高而增加，并受地形特點及地

19、面性質(zhì)等因素的影響。如赤道處的高山，白天氣溫可達30或更高，夜間卻降到霜凍的程度。沙漠地帶的日較差有時可達40。 氣溫有四季變化。一年內(nèi)最熱月和最冷月的平均溫度之差，稱年較差。年較差受緯度、海陸位置及地形等眾多因素的影響。一般來說，大陸性氣候越明顯的地方溫度年較差越大，緯度越高年較差越大。2.2.1.2 土壤溫度的變化 (1)土壤表面的溫度變化比氣溫劇烈，但隨土壤深度加深溫度變化幅度減小，1米以下的土壤無晝夜變化，30米以下的土壤無季節(jié)性變化。(2)隨土壤深度加深，土壤最高溫度和最低溫度出現(xiàn)的時間后延，其比氣溫后延的時間與土壤深度成正比。(3)土壤溫度的短周期變化主要出現(xiàn)在土壤上層，長周期變化

20、出現(xiàn)在較深的位置。(4)土壤溫度的年變化在不同地區(qū)差異很大，中緯度地區(qū)由于太陽輻射強度與照射時間變化較大，土壤的年變幅也較大。熱帶地區(qū)太陽輻射年變化小，土壤溫度受雨量控制。高緯度與高海拔地區(qū)，土壤溫度的年變化與積雪有關(guān)。2.2.1.3 水體溫度的變化 （1）時間變化：水體熱容量大，溫度變化幅度較小。海洋晝夜溫差小于4，隨深度增加變幅減小，15米以下無晝夜變化，140米以下的無季節(jié)性變化。赤道和兩極地帶海洋的溫度年較差不超過5，溫帶為1015 ，有時可達23 。 （2）成層現(xiàn)象：以淡水為例，中、高緯度地區(qū)春季風力環(huán)流-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。低緯度地區(qū)

21、成層現(xiàn)象不是很明顯。在低緯度水域的全年和中緯度地區(qū)的夏季，海洋水溫有成層現(xiàn)象，兩極地區(qū)全是冷水層。2.2.2 生物對溫度的適應(yīng) 2.2.2.1 溫度與動物類型 ： 根據(jù)有機體和環(huán)境溫度的相互關(guān)系，動物可劃分為常溫動物和變溫動物。根據(jù)有機體熱能的主要來源，還可分為外溫動物和內(nèi)溫動物。 異溫動物：常溫動物中具有休眠習(xí)性，在冬眠過程中體溫降低的動物。2.2.2.2 生物對溫度的反應(yīng)2.2.2.2.1 酶反應(yīng)速率與溫度閾 外溫動物及植物的代謝速度隨溫度變化而變化。其代謝速度隨溫度增加通常用溫度系數(shù)Q10 來描述：Q10= T體溫時的代謝率/ (T-10) 體溫時的代謝率 即：溫度每升高10 ，變溫動物

22、與植物代謝率的變化。通常Q10的值大約為2。 當環(huán)境溫度超過生物耐受的高限和低限時，酶的活性將受到抑制。高溫可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)凝固變 性、酶失活、失去水平衡。 低溫對生物的傷害可以分為： 凍害：冰點以下低溫使生物體內(nèi)形成冰晶，蛋白質(zhì)失活變性。 冷害：溫度在冰點以上，但低于喜溫生物對溫度的耐受下限而使生物受害或死亡。可能是通過破壞膜結(jié)構(gòu)造成的，是喜溫生物向北方引種和擴張分布區(qū)的主要障礙。 菜 白 蝶 在 溫度閾10 以上，從卵到蛹的發(fā)育2.2.2.2.2 2.2.2.2.2 溫度與溫度與生物發(fā)育和生長速度：生物發(fā)育和生長速度：溫度直接影響外溫動物和植物的發(fā)育和生長速率。有效積溫法則： 植物和某些外溫

23、動物完成某一發(fā)育階段所需總熱量（有效積溫）是一個常數(shù)。 K=N*T (式中K為有效積溫，N為發(fā)育時間，T為平均溫度) 生物都有一個發(fā)育的起點溫度，即生物開始生長發(fā)育的溫度（最低有效溫度C，發(fā)育閾溫度或生物學(xué)零度biological zero），所以，應(yīng)對平均溫度進行修飾。上式變?yōu)椋?K=N*(T-C) 或 T=C+K/N, 溫度T與發(fā)育時間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。發(fā)育歷程發(fā)育速率 生物的發(fā)育也有一個高限溫度，發(fā)育時間也有生理極限，即最短發(fā)育時間N0， K=(N-N0)(T-C) 鱉的胚胎發(fā)育時間（N）與溫度（T）的關(guān)系如下： 1

24、09=(N-30.6)(T-22.5), 有效積溫為109度天，最短孵化期為30.6天，最低發(fā)育溫度為22.5度。 即 N=30.6+109/(T-22.5) 不同物種，完成發(fā)育所需積溫不同。一般起源于或適于高緯度地區(qū)種植的植物，所需有效積溫較少，反之則較多。 例如，麥子需要有效積溫10001600日度，棉花、玉米為20004000日度，椰子約5000日度。有效積溫法則的應(yīng)用： 預(yù)測生物發(fā)生的時代數(shù)； 預(yù)測生物地理分布的北界，全年有效積溫大于K； 預(yù)測害蟲來年發(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)報農(nóng)時。局限性 有效積溫和發(fā)育起點溫度是在恒溫下測得的，變溫下昆

25、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。 生物的生長還受溫度外其他因素的影響，如長日照促進小麥發(fā)育。 不能用于休眠、滯育生物的時代數(shù)計算。 2.2.2.2.3 春化作用和馴化 溫度能夠作為一種刺激物起作用，決定有機體是否將開始發(fā)育，這種必須經(jīng)過低溫誘導(dǎo)的發(fā)育或繁殖，稱為春化（vernalization）。 例如，冬小麥的種子只有經(jīng)歷了預(yù)寒冷后才發(fā)育和開花。 生物經(jīng)一定時間的人工馴化或氣候馴化，可以改變生物的溫度閾和發(fā)育速度。 2.2.2.3 生物對極端環(huán)境溫度的適應(yīng)2.2.2.3.1 生物對低溫的適應(yīng): （1）植物形態(tài)適應(yīng)：芽和葉片受到油脂類物質(zhì)保護、表面有蠟粉和密毛、植株矮小，

26、常呈墊狀或蓮花狀。（2）植物生理適應(yīng)：減少細胞中水分，增加糖類、脂肪和色素等物質(zhì)以降低冰點、增加抗寒能力。 （3）內(nèi)溫動物的形態(tài)適應(yīng)：貝格曼規(guī)律：高緯度地區(qū)的恒溫動物個體比低緯度同類個體大。例如東北虎的顱骨長331-345 mm， 而華南虎的僅283-318 mm 長。 阿倫規(guī)律：高緯度地區(qū)的恒溫動物個體身體突出部分，如四肢、尾巴和外耳有變小變短的趨勢。 寒冷地區(qū)的內(nèi)溫動物在冬季增加了羽、毛的密度、提高了羽、毛的質(zhì)量，增加了皮下脂肪的厚度。 （4）內(nèi)溫動物的生理適應(yīng)：A 增加產(chǎn)熱：顫抖性產(chǎn)熱與非顫抖性產(chǎn)熱B 逆流熱交換機制：肢體中動靜脈血管的幾何排列，增加了逆流熱交換。C 局部異溫性：肢體末端

27、溫度比核心溫度低，減少了體表熱 散失。 右圖：在冰上，鳥的腳和腿 皮膚溫度。動脈血管（A）和靜脈血管（V）間逆流熱交換D 熱中性區(qū)：熱中性區(qū)寬，下臨界點溫度低、下臨 界點溫度以下曲線斜率?。ㄔ黾赢a(chǎn)熱）。E 適應(yīng)性低體溫，冬眠 耐受凍結(jié)與超冷現(xiàn)象： 耐受凍結(jié)（freezing tolerance) 少數(shù)動物能夠耐受一定程度的身體凍結(jié)，而避免低溫傷害。 超冷現(xiàn)象（supercooling) 動物（昆蟲）體液溫度下降到冰點以下而不結(jié)冰的現(xiàn)象。 如小葉蜂越冬時體內(nèi)分泌甘油，耐受-30的氣溫；南極硬骨魚類血液糖蛋白使其耐受-1.8等。(5) 動物的行為適應(yīng)： 遷徙、集群、穴居2.2.2.3.2 生物對高

28、溫的適應(yīng)（1）植物的形態(tài)適應(yīng)：生有密絨毛和鱗片；體色呈白色、銀白色，葉片發(fā)光；有些植物葉片垂直主軸排列，使葉緣向光,；在高溫條件下葉片對折；有的植物樹干和根莖生有厚的木栓層，具絕熱和保護作用。 （2）植物的生理適應(yīng)：降低細胞含水量，增加糖或鹽的濃度，這有利于減慢代謝率，增加原生質(zhì)的抗凝結(jié)能力；靠旺盛的蒸騰作用避免植物體過熱。 （3 3）動物的形態(tài)適應(yīng)：動物的形態(tài)適應(yīng)： 皮毛在高溫下起隔熱作用；夏季毛色變淺，具光澤；多數(shù)哺乳動物的精巢持久的或季節(jié)性的下降到腹腔外，比體核溫低幾度。有蹄動物的頸動脈在腦下部形成復(fù)雜的小動脈網(wǎng)，包圍在從較冷的鼻區(qū)過來的靜脈血管外，通過逆流熱交換而降溫，使腦血液溫度比總

29、動脈血低3（4）動物的生理適應(yīng)： 放松恒溫性，使體溫有較大幅度的波動。（5）行為適應(yīng)： 穴居；晝伏夜出；夏眠或夏季滯育。2.2.2.4 生物對周期性變溫的適應(yīng) （1）許多生物在晝夜變溫環(huán)境中比在恒溫環(huán)境中發(fā)育更好。如黑蝗。 （2）大多數(shù)植物種子，在晝夜變溫中萌發(fā)率高，有些需光萌發(fā)的種子，經(jīng)變溫處理后，在暗處也能萌發(fā)。 （3）植物在晝夜變溫中，生長、開花結(jié)實及產(chǎn)品質(zhì)量均有提高。2.2.2.5 溫度與物種分布(1)對變溫動物和植物的分布，有低溫限制與高溫限制。低溫限制：低溫限制生物向高緯度和高海拔地區(qū)分布。 如橡膠、椰子只能生長在熱帶。長江流域地區(qū)的馬尾松只生長在海拔10001200 m以下。玉米

30、分布在氣溫15以上的天數(shù)必需超過70天的地區(qū)。東亞飛蝗的北界為等溫線13.6的地區(qū)。 圖 東菲比霸鹟的越冬分布圖高溫限制： 高溫限制生物向低緯度和低海拔地區(qū)分布。 如春化作用限制蘋果、梨、桃在熱帶地區(qū)栽種。在長江流域地區(qū)，黃山松只能生長在海拔10001200 m 以上的高山。菜粉蝶的分布南限是26。(2)溫度變化也可能和其它的環(huán)境因素或資源緊密聯(lián)系影響生物分布。(3)溫度和降水是影響地球生物群落分布的兩個最重要因子。第一部分第一部分 有機體與環(huán)境有機體與環(huán)境 1 1 生物與環(huán)境生物與環(huán)境 2 2 能量環(huán)境能量環(huán)境 2.1 2.1 光的生態(tài)作用及生物對光的適應(yīng)光的生態(tài)作用及生物對光的適應(yīng) 2.2 2.2 溫度的生態(tài)作用及生物對溫度的適應(yīng)溫度的生態(tài)作用及生物對溫度的適應(yīng) 2.3 2.3 風對生物的作用風對生物的作用 2.4 2.4 水流對生物的作用水流對生物的作用 2.52.5火對生物的作用火對生物的作用 3 3 物質(zhì)環(huán)境物質(zhì)環(huán)境 風是由于地面上氣溫分布不均引起的氣壓分布不均產(chǎn)生的，再加上地球的自轉(zhuǎn)，使地球表面具有規(guī)律的風帶和氣壓帶。 大陸和海洋的熱