生物對(duì)溫度的適應(yīng)課件

第二章能量環(huán)境

太陽表面以電磁波的形式不斷釋放的能量，即太陽輻射或太陽光。

光和溫度組成了地球上的能量環(huán)境。

物質(zhì)環(huán)境：空氣，水，巖石，土壤，動(dòng)植物，微生物；能量環(huán)境：氣溫，PH值，引力，地磁力；自然體系：地殼的穩(wěn)定性（地質(zhì)構(gòu)造情況，火山活動(dòng)，地震，海嘯），

太陽穩(wěn)定性，大氣的流動(dòng)，水循環(huán)，水土流失。能量環(huán)境第二章能量環(huán)境太陽表面以電磁波的形式不12能量環(huán)境

2．1地球上光及溫度的分布2．2生物對(duì)光的適應(yīng)2．3生物對(duì)溫度的適應(yīng)2能量環(huán)境2．1地球上光及溫度的分布2．2生物對(duì)22．1地球上光及溫度的分布一地球上的光的分布

太陽輻射光譜主要由短波(紫外線）、可見光和紅外線組成。紫外線（＜380nm）9%、可見光（380～760nm）45%、紅外線（＞760nm）46%。光照強(qiáng)度：是指單位面積上的光通量的大小。地表的光照強(qiáng)度也隨時(shí)間和空間而變化。

光強(qiáng)對(duì)植物光合作用速率產(chǎn)生直接影響，單位葉面積上葉綠素接受光子的量與光通量呈正相關(guān)。

光照強(qiáng)度對(duì)植物形態(tài)建成有重要作用，光促進(jìn)組織和器官的分化,制約著器官的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)度。

動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖和形態(tài)的分化也對(duì)光強(qiáng)有一定的反映。植物:動(dòng)物:2．1地球上光及溫度的分布植物:動(dòng)物:3太陽光射向地球表面時(shí)，因經(jīng)大氣圈內(nèi)各種成分，如臭氧、氧、水氣、雨滴、二氧化碳和塵埃等的吸收、反射和散射，最后到達(dá)地球表面的僅是總太陽輻射的47%，其中直接輻射為24%，散射為23%。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。隨太陽高度升高，紫外線和可見光所占比例隨之增大；反之，高度變小，長(zhǎng)波光比例增加。在空間變化上，低緯度處短波光多，高緯度長(zhǎng)光波多；同時(shí)，隨海拔升高短光波隨之增多。在時(shí)間變化上，夏季短光波多，冬季長(zhǎng)光波多；中午短光波多，早晚長(zhǎng)光波多。

太陽光射向地球表面時(shí)，因經(jīng)大氣圈內(nèi)各種41，在空間上的分布緯度坡向植被海拔高度圖1不同緯度處的日照長(zhǎng)度

光照強(qiáng)度在赤道最大；隨著緯度的增加，太陽高度變低，光照強(qiáng)度相應(yīng)減弱。

光照強(qiáng)度隨著海拔高度的升高而增強(qiáng)，因?yàn)楹０胃叨仍礁撸諝饷芏仍较”　?/p>

在北半球溫帶地區(qū)太陽的位置偏南，因此，南坡所接受的光照要比平地多；反之，北坡就比較少。

日照長(zhǎng)度隨緯度變化而進(jìn)行不同的周期性變化。緯度越低，最長(zhǎng)日和最短日光照差距越小，如赤道地區(qū)分別都是12小時(shí)；隨著緯度的增加，最長(zhǎng)日和最短日的差距越來越大，即緯度越高日照長(zhǎng)短的變化越明顯。1，在空間上的分布緯度坡向植被海拔高度圖1不同緯度處的日照5太陽高度角水體中圖3各種波長(zhǎng)的光穿過蒸餾水時(shí)的強(qiáng)度變化

圖2太陽高度角水體中圖3各種波長(zhǎng)的光穿過蒸餾水時(shí)的強(qiáng)度變化圖6這里沒有夜與晝——斯瓦爾巴群島(北極）

冬至日，太陽直射南回歸線，南回歸線及其以南地區(qū)正午太陽高度達(dá)到一年中最大值，北半球各緯度正午太陽高度達(dá)到一年中最小值；夏至日，太陽直射北回歸線，北回歸線及其以北地區(qū)正午太陽高度達(dá)到一年中最大值，南半球各緯度正午太陽高度達(dá)到一年中最小值；春、秋分日，太陽直射赤道，正午太陽高度由赤道向兩極遞減。

正午太陽高度的變化：冬至日南回歸線最大，向兩極遞減。

夏至日北回歸線最大，向兩極遞減。

春、秋分日赤道最大，向兩極遞減。北半球晝夜長(zhǎng)短的變化：

春、秋分全球晝夜平分

夏至日晝長(zhǎng)夜短且晝最長(zhǎng)夜最短（北極圈內(nèi)極晝）

冬至日晝短夜長(zhǎng)且晝最短夜最長(zhǎng)（北極圈內(nèi)極夜）

2，光在時(shí)間上的變化規(guī)律時(shí)間變化有四季變化和晝夜變化。這里沒有夜與晝——斯瓦爾巴群島(北極）冬至日7二地球上溫度的分布

溫度是生命活動(dòng)不可缺少的因素，任何生物都在一定溫度環(huán)境中生存，受溫度的高低、極端溫度、積溫、變溫（溫差）、溫度節(jié)律變化等影響。1地表大氣溫度的分布與變化(1)溫度空間分布與變化(2)溫度的時(shí)間變化生物對(duì)溫度的適應(yīng)課件82土壤溫度的變化土壤溫度自身特點(diǎn)：1、土壤表層的溫度變化遠(yuǎn)較氣溫劇烈，隨土壤深度加深，土壤溫度的變化幅減小。在1m深度以下，土壤溫度無晝夜變化。一般在30m以下，土壤溫度無季節(jié)變化。深井水恒溫，冬暖夏涼。2、隨土壤深度增加，土壤最高溫和最低溫出現(xiàn)的時(shí)間后延，其后延落后于氣溫的時(shí)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(zhǎng)周期變化出現(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(qiáng)度與照射時(shí)間變化較大，土溫的年變幅也較大。2土壤溫度的變化93水體溫度的變化(1)水體溫度隨時(shí)間的變化

海洋水溫晝夜變化不超過4℃，15m以下深度，海水溫度無晝夜變化，140m以下，無季節(jié)性變化。(2)水體溫度的成層現(xiàn)象較冷的水位于較暖的水層之上。分為：上湖層，斜溫層，下湖層。

3水體溫度的變化10一光質(zhì)的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)

綠色植物依賴葉綠素進(jìn)行光合作用，將輻射能轉(zhuǎn)換成具豐富能量的糖。光合有效輻射：光合作用系統(tǒng)只能夠利用太陽光譜的一個(gè)有限帶，即從380~710nm之間波長(zhǎng)的輻射能，稱為光合有效輻射。光質(zhì)不同對(duì)植物形態(tài)建成、向光性及色素形成的影響也不同。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，但促進(jìn)體內(nèi)維生素D的合成。

2能量環(huán)境2．2生物對(duì)光的適應(yīng)一光質(zhì)的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)2能量環(huán)境2．2生物對(duì)光111光照強(qiáng)度對(duì)生物的生長(zhǎng)、發(fā)育和形態(tài)建成的作用

黃化現(xiàn)象：一般植物在黑暗中不能合成葉綠素，但能形成胡蘿卜素，導(dǎo)致葉子發(fā)黃，稱為黃化現(xiàn)象。2植物對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)性

光合能力：當(dāng)傳入的輻射能是飽和的、溫度適宜、相對(duì)濕度高、大氣中CO2和O2的濃度正常時(shí)的光合作用速率，稱為光合能力。

陽性植物：在強(qiáng)光下才能生長(zhǎng)發(fā)育良好，而在耐蔭蔽和弱光下生長(zhǎng)發(fā)育不良的植物。如松、杉、柏及櫟。陰性植物：需要在較弱的光照條件下生長(zhǎng)，不能忍耐高強(qiáng)度光照的植物。如咖啡、茶樹、蕨類、苔蘚類。

耐陰植物：既可以在強(qiáng)光下良好生長(zhǎng)，又能忍受不同程度的遮蔭，對(duì)光照具有較廣的適應(yīng)能力。如葉菜類、豆子葉。二光照強(qiáng)度的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)1光照強(qiáng)度對(duì)生物的生長(zhǎng)、發(fā)育和形態(tài)建成的作用二光照強(qiáng)度的12

特征陽地植物葉陰地植物葉形態(tài)特征枝葉葉片角質(zhì)層氣孔柵欄組織稀疏較小發(fā)達(dá)較多發(fā)達(dá)茂盛較大、薄不發(fā)達(dá)較少不發(fā)達(dá)

生理特征

細(xì)胞汁液濃度蒸騰作用CO2補(bǔ)償點(diǎn)的光強(qiáng)度光合作用的光飽和點(diǎn)RvDP羧化酶以干重計(jì)的葉綠素可溶性蛋白（=酶）++++高高++++++++低低++++

陰地植物與陽地植物葉的比較

特征陽地植物葉陰地植物葉形枝葉稀疏茂盛13黃化現(xiàn)象黃化現(xiàn)象14三生物對(duì)光照周期的適應(yīng)

光周期：光照長(zhǎng)度指理論日照加上曙、幕光的有效光照時(shí)間，每天光照與黑夜交替稱為一個(gè)光周期。1生物的晝夜節(jié)律具有晝夜節(jié)律的生命現(xiàn)象很多。例如動(dòng)物的活動(dòng)行為、體溫變化、能量代謝以及激素的變化等等，都表現(xiàn)出晝夜節(jié)律性。

2生物的光周期現(xiàn)象

光周期現(xiàn)象：植物的開花結(jié)果、落葉及休眠，動(dòng)物的繁殖、冬眠、遷徙和換毛換羽等，是對(duì)日照長(zhǎng)短的規(guī)律性變化的反應(yīng)，稱為光周期現(xiàn)象。三生物對(duì)光照周期的適應(yīng)2生物的光周期現(xiàn)象15（2）、動(dòng)物的光周期現(xiàn)象a繁殖的光周期現(xiàn)象根據(jù)動(dòng)物繁殖與日照長(zhǎng)短的關(guān)系，動(dòng)物可分為長(zhǎng)日照動(dòng)物和短日照動(dòng)物。b動(dòng)物遷徙的光周期現(xiàn)象（1）、植物的光周期現(xiàn)象a長(zhǎng)日照植物;b短日照植物;c中日照植物;d中日性植物.（2）、動(dòng)物的光周期現(xiàn)象（1）、植物的光周期現(xiàn)象16一溫度與動(dòng)物類型

當(dāng)考察有機(jī)體和環(huán)境溫度相互關(guān)系時(shí)，通?？蓪⒂袡C(jī)體劃分為“溫血?jiǎng)游铩焙汀袄溲獎(jiǎng)游铩薄?/p>

常溫動(dòng)物：當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，常溫動(dòng)物維持大致恒定的體溫。

變溫動(dòng)物：當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，變溫動(dòng)物的體溫隨環(huán)境溫度而變化。

外溫動(dòng)物：依賴外部的熱源，如魚類、兩棲類和爬行類。

內(nèi)溫動(dòng)物：通過自己體內(nèi)氧化代謝產(chǎn)熱來調(diào)節(jié)體溫，如鳥獸。2能量環(huán)境2．3生物對(duì)溫度的適應(yīng)一溫度與動(dòng)物類型2能量環(huán)境2．3生物對(duì)溫度的適應(yīng)171酶反應(yīng)速率和溫度閾

一般說來，生物體內(nèi)的生理生化反應(yīng)會(huì)隨溫度的升高而加快，從而加快生長(zhǎng)發(fā)育速度；生化反應(yīng)也會(huì)隨著溫度的下降而變緩，從而減慢生長(zhǎng)發(fā)育的速度。在一定的溫度范圍內(nèi)，生物的生長(zhǎng)速度與溫度成正比，生物學(xué)常用溫度系數(shù)表示溫度對(duì)生物生長(zhǎng)或生化反應(yīng)速度的影響強(qiáng)度，即溫度每升高10℃，生長(zhǎng)或反應(yīng)速度均加的倍數(shù)。

凍害：由于細(xì)胞內(nèi)冰晶形成的損傷效應(yīng)，使原生質(zhì)膜發(fā)生破裂，蛋白質(zhì)失活或變性，這種損傷稱凍害。

冷害：指喜溫生物在0℃以上的條件下受害或死亡，它可能是通過破壞了膜結(jié)構(gòu)造成的，它是喜溫生物向北方引種和擴(kuò)張分布區(qū)的主要障礙。二生物對(duì)溫度的反應(yīng)1酶反應(yīng)速率和溫度閾二生物對(duì)溫度的反應(yīng)18凍害冷害凍害冷害192生物發(fā)育和生長(zhǎng)速度

最低溫度、最適溫度、最高溫度稱為酶活性的“三基點(diǎn)”溫度，生物的生長(zhǎng)與溫度的關(guān)系也服從“三基點(diǎn)”溫度。

發(fā)育閾溫度：發(fā)育生長(zhǎng)是在一定的溫度范圍上才開始的，低于這個(gè)溫度，生物不發(fā)育，這個(gè)溫度稱為發(fā)育閾溫度，或者稱生物學(xué)零度。1753年，Reanmur概括出有效積溫法則：植物在生長(zhǎng)發(fā)育過程中，需從環(huán)境中攝取一定的熱量才能完成某一階段的發(fā)育，而且植物各個(gè)發(fā)育階段所需要的總熱量是一個(gè)常數(shù)。2生物發(fā)育和生長(zhǎng)速度203馴化和氣候馴化

春化：由低溫誘導(dǎo)的開花，稱為春化。

馴化：內(nèi)溫動(dòng)物經(jīng)過低溫的鍛煉后，其代謝產(chǎn)熱水平會(huì)比在溫暖環(huán)境中高。這些變化過程是由實(shí)驗(yàn)誘導(dǎo)的，稱為馴化，如果是在自然界中產(chǎn)生的稱為氣候馴化。物候：生物的物候節(jié)律形成也是生物對(duì)溫度等因子適應(yīng)的結(jié)果，物候規(guī)律是在大量細(xì)致的觀察資料分析基礎(chǔ)上獲得。

3馴化和氣候馴化21生物對(duì)低溫的適應(yīng)：保暖、抗凍－－形態(tài)、生理、行為的適應(yīng)生物對(duì)高溫的適應(yīng)：抗輻射、保水、散熱－－形態(tài)、生理、行為的適應(yīng)

生物對(duì)低溫的適應(yīng)形態(tài)上的適應(yīng)－－植物：芽具鱗片、體具蠟粉、植株矮??；動(dòng)物：增加隔熱層，體形增大（貝格曼規(guī)律），外露部分減?。ò愐?guī)律）。阿倫規(guī)律(Allen’srule):寒冷地區(qū)的內(nèi)溫動(dòng)物較溫暖地區(qū)內(nèi)溫動(dòng)物外露部分（如四肢、尾、耳朵及鼻）有明顯趨于縮小的現(xiàn)象，稱阿倫規(guī)律，是減少散熱的適應(yīng)。貝格曼規(guī)律(Bergman’srule):生活在寒冷氣候中的內(nèi)溫動(dòng)物的身體比生活在溫暖氣候中的同類個(gè)體更大，這種趨向稱貝格曼規(guī)律，是減少散熱的適應(yīng)。約旦規(guī)律(Jordan’srule):魚類的脊椎骨數(shù)目在低溫水域比在溫暖水域的多。生理上的適應(yīng)－－植物：減少細(xì)胞中的水分和增加細(xì)胞中有機(jī)質(zhì)的濃度以降低冰點(diǎn)，增加紅外線和可見光的吸收帶（高山和極地植物）；動(dòng)物：超冷和耐受凍結(jié)，當(dāng)環(huán)境溫度偏離熱中性區(qū)增加體內(nèi)產(chǎn)熱，維持體溫恒定，局部異溫等。行為上的適應(yīng)－－遷移和冬眠／休眠等。三生物對(duì)極端環(huán)境溫度的適應(yīng)三生物對(duì)極端環(huán)境溫度的適應(yīng)22生物對(duì)高溫的適應(yīng)形態(tài)上的適應(yīng)－－植物