03 生态学基础1-生物与环境huzj-02温度与光照

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1、第二章生物与环境第四节主要生态因子的生态作用及生物适应一、温度二、光三、水分四、土壤一、温度1.环境温度分布及其变化格局2.温度与代谢3.生物对温度的响应4.温度与物种分布1.环境温度分布及其变化格局1.1决定地球上温度分布的主要因素太阳光入射角(Anangleofincidenceofsolarradiation)水陆分布.1.2环境温度的变化幅水环境:-2.5——40~45℃[幅度40~45℃].陆地环境:-88.3—60(80)℃[幅度130~150℃].1.3环境温度的时空变化纬度/季节：+1°:-0.5℃。温度最

2、高地方中纬度（38℃）海拔：+100m:-(0.6~1)℃。大陆：沿海变化小，内陆变化大。微气候：2.6m的垂直差别，温度有10℃的变化。深度：波动逐渐减弱；具有时滞。日变化2.温度与代谢2.1恒温与变温动物Homeotherms(恒温动物)随着环境温度的上升，变温动物的体温能基本维持稳定。mammalandbirdPoikilotherms(变温动物)体温随着环境温度的变化而变化。fishandreptileEctotherms(外温动物)外温动物可以依靠外部热源如太阳辐射能量来提高体温。Plants,reptiles,

3、protista.Endotherms(内温动物)内温动物可以依靠内部产热来提高体温Birdsandmammals.2.2外温动物与内温动物2.3温度阈值(Temperaturethresholds)2.3.1温度的“三基点”最低温度、最高温度、最适温度2.3.2极端温度的危害高温风险酶失活(enzymeinactivation);代谢紊乱(unbalancingofcomponentsofmetabolism)，如饥饿(starvation);脱水(dehydration)蟑螂（cockroach）高温脱水2.3.2极端

4、温度的危害低温风险形成冰晶损坏细胞结构(damagingeffectofice-crystal[冰晶]formationwithincell);蛋白质变形(proteindistortion);新陈代谢失调(unbalancingofmetabolism)2.3.3生物对温度的耐受极限UpperlimitoftoleranceMostinsects:45~50℃Reptile:about45℃Bird:46~48℃Mammal:42℃Mostfishes:35℃Lowerlimitoftolerance-196℃under

5、liquidnitrogen(液氮)2.3.4致死温度(lethaltemperature)致死温度的定义与测量方法致死温度：在某一温度下，50%的个体存活，50%的个体死亡，这个温度就是致死温度，也可以成为半致死温度。测量方法见下图耐受冻结（Freezingtolerance）:耐受细胞外冰晶，如摇蚊幼虫Chironomus(-25℃).超冷(Supercooling):体液低于冰点而不结冰.具有抗冻物质(Withantifreezesubstance):Antarcticfishes(南极冰鱼)canliveinAnt

6、arcticwherewatertemperatureisabout-1.8℃becausetheyhaveanantifreezesubstance-Trematomusborch-yrevink,aglycoprotein(糖蛋白).2.3.5耐受低温的方式超冷图解（巴哈比捷夫）3.动物对温度的响应3.1温度与酶促反应外温动物的代谢速率随环境变化内温动物的代谢速率不随环境温度变化范霍夫定律（VantHoff’slaw）定义：在一定范围内，体温每增加10℃，变温动物的生理过程速率加快约2倍，我们把这种关系称为范霍夫定律或

7、Q10定律。表达式t1、t2分别是时间1和时间2的体温,R1、R2分别是时间1和时间2的代谢率.发育起点温度（Developmentalthresholdtemperature）orbiologicalzero（生物学零度）菜白蝶的发育与温度的关系3.2温度与生长发育的关系3.2.1DevelopmentalthresholdtemperatureorbiologicalzeroDefinition(发育起点温度或生物学零度)Mostorganismscangrowordeveloponlyonwithinacertain

8、rangeoftemperature,whichwillceasegrowinganddevelopingbelowacertaintemperature,andwillbegintogrowanddevelopmentabovethatcertaintemperature.动物的生长发育是需要一定温度