第六章 生物与环境4

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1、生物地理学第七章生物与环境第四节光照条件一、光强对生物的生长发育和形态建成的作用二、植物对光照强度的适应类型三、水体中光的生态作用四、生物对光周期的适应上一节复习生物地理学本节讲授内容第五节温度条件一、温度因子的生态作用二、生物对极端温度的适应三、温度与生物的地理分布四、变温与温周期现象五、物候学六、休眠生物地理学温度因子的生态作用太阳辐射使地表受热，产生气温、水温和土温的变化，温度因子和光因子一样存在周期性变化，称节律性变温。不仅节律性变温对生物有影响，而且极端温度对生物的生长发育都有十分重要的意义。生物地理学一、温度与生物生长任何一种生物，其生命活动中每一生理生化

2、过程都有酶系统的参与。然而，每一种酶的活性都有它的最低温度、最适温度和最高温度，相应形成生物生长的“三基点”。一旦超过生物的耐受能力，如高温使蛋白质凝固，酶系统失活；低温将引起细胞膜系统渗透性改变、脱水、蛋白质沉淀以及其他不可逆转的化学变化。在一定的温度范围内，生物的生长速率与温度成正比，在多年生木本植物茎的横断面上大多可以看到明显的年轮，这就是植物生长快慢与温度高低关系的真实写照。生物地理学(2)温度与生物发育生物完成生命周期，不仅要生长而且还要完成个体的发育阶段，并通过繁衍后代种族得以延续。最明显的例子是某些植物一定要经过一个低温“春化”阶段，才能开花结果，它就像

3、信号开关一样，这个关不过，就不能完成生命周期。温度与生物发育的最普遍规律是有效积温。法国雷米尔(Reaumur，1735)从变温动物的生长发育过程中总结出有效积温法则。当今，这个法则在植物生态学和作物栽培中已经得到相当普遍的应用。K=N（T-T0）上式中，K代表该生物所需的有效积温，它是个常数；T为当地该时期的平均温度(℃)；T0为该生物生长活动所需最低临界温度(生物零度)；N为天数(d)。生物地理学二、生物对极端温度的适应1、生物对低温环境的适应长期生活在低温环境中的生物通过自然选择，在形态、生理和行为方面表现出很多明显的适应。在形态方面，北极和高山植物的芽和叶片常

4、受到油脂类物质的保护，芽具鳞片，植物体表面生有蜡粉和密毛，植物矮小并常成匍匐状、垫状或莲座状等，这种形态有利于保持较高的温度，减轻严寒的影响。生物地理学2.生物对极端温度的适应生活在高纬度地区的恒温动物，其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大。因为个体大的动物，其单位体重散热量相对较少，这就是贝格曼(Bergman)规律(表6-2)。另外，恒温动物身体的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低温环境中有变小变短的趋势，这也是减少散热的一种形态适应，这一适应常被称为阿伦(Allen)规律。例如北极狐的外耳明显短于温带的赤狐，赤狐的外耳又明显短于热带的大耳狐。恒温动物的另一形态

5、适应是在寒冷地区和寒冷季节增加毛或羽毛的数量和质量或增加皮下脂肪的厚度，从而提高身体的隔热性能。生物地理学种类(北方)颅骨长(mm)种类(南方)颅骨长(mm)东北虎331-345华北赤狐148-160东北野猪400-472雪兔95-97华南虎273-313华南赤狐127-140华南野猪295-354华南兔67-86表6-2中国南北方几种兽类颅骨长度的比较生物地理学在生理方面，生活在低温环境中的植物常通过减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类、脂肪和色素等物质来降低植物的冰点，增加抗寒能力。例如鹿蹄草(pirola)就是通过在叶细胞中大量贮存五碳糖、粘液等物质来降低冰点的，

6、这可使其结冰温度下降到-31℃。动物则靠增加体内产热量来增强御寒能力和保持恒定的体温，但寒带动物由于有隔热性能良好的毛皮，往往能使其在少增加(雷鸟、红狐)甚至不增加（北极狐）代谢产热的情况下就能保持恒定的体温。生物地理学2、生物对高温环境的适应生物对高温环境的适应也表现在形态、生理和行为三个方面。就植物来说，有些植物生有密绒毛和鳞片，能过滤一部分阳光；有些植物体呈白色、银白色，叶片革质发亮，能反射大部分阳光，使植物体免受热伤害；有些植物叶片垂直排列使叶缘向光或在高温条件下叶片折叠，减少光的吸收面积；还有些植物的树干和根茎生有很厚的木栓层，具有绝热和保护作用。植物对高温

7、的生理适应主要是降低细胞含水量，增加糖或盐的浓度，这有利于减缓代谢速率和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过热受害。还有一些植物具有反射红外线的能力，夏季反射的红外线比冬季多，这也是避免使植物体受到高温伤害的一种适应。生物地理学动物对高温环境的一个重要适应就是适当放松恒温性，使体温有较大的变幅，这样在高温炎热的时刻身体就能暂时吸收和贮存大量的热并使体温升高，尔后在环境条件改善时或躲到阴凉处时再把体内的热量释放出去，体温也会随之下降。沙漠中的啮齿动物对高温环境常常采取行为上的适应对策，即夏眠、穴居和白天躲入洞内夜晚出来活动。有些