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一地球上温度的分布太阳辐射是地球表面的热源。大气温度主要取决于太阳辐射量和地球表面水陆分布。(一)地表大气温度的分布与变化温度的时间变化指日变化和年变化。日变化:于13-14时气温达到最高,于凌晨日出前降至最低。最高和最低气温之差称日较差。日较差受纬度、海拔高度、地形、及地面性质等因素影响。3土壤和水体温度变化(1)土壤:不同性质的土壤,热容量和热导率不同,随气温变化温度变化模式也不同。随土壤深度,土壤最高温和最低温出现时间后延。(2)水:水热容大,温度变化小于气温,随深度增加,变化幅度更小。温带深水湖泊,由于水温的季节变化,春秋季水体出现垂直混合,使初级生产力升高。1生物体内的生化反应过程必须在一定温度范围内才能正常进行2环境中温度的改变会引起其它生态因子的改变,如湿度、降水、风、水中溶氧含量等的改变,从而间接影响生物。三极端温度对生物的影响1极端低温对生物的影响冷害:温度在冰点以上,但低于喜温生物对温度的耐受下限而使生物受害或死亡。它可能是通过破坏了膜结构造成的,它是喜温生物向北方引种和扩张分布区的主要障碍。冻害:冰点以下低温使生物体内形成冰晶,蛋白质失活变性造成生物受害或死亡。生物对冻害的适应:耐受冻结与超冷现象超冷现象(supercooling):动物(昆虫)体液温度下降到冰点以下而不结冰的现象。如小叶蜂,极地鱼类等。2极端高温对生物的影响:高温可能导致动植物的机体脱水,蛋白质凝固变形,酶失活或者代谢的组分不平衡,最终导致细胞死亡。四温度对生物(植物和变温动物)生长、发育和繁殖的影响酶反应速度:外温动物及植物的代谢速度随温度变化而变化。其代谢速度随温度增加通常用温度系数Q10来描述:公式:Q10=T℃体温时的代谢率/(T-10)℃体温时的代谢率即:温度每升高10℃,变温动物与植物代谢率的变化。23-30度下Q10=2.5,30度以上Q10为3.4。2发育和生长:(1)发育阈温度或生物学零度(biologicalzero):生物开始生长发育的温度。(2)有效积温法则:不同物种,完成发育所需积温不同。一般起源于或适于高纬度地区种植的植物,所需有效积温较少,反之则较多。例如,麦子需要有效积温1000~1600日度,棉花、玉米为2000~4000日度,椰子约5000日度。有效积温法则在农业上的应用:(1)可预测某地区害虫发生的世代数;(2)可作为农业规划、引种、作物布局、预测农时的重要依据;(3)预测生物地理分布北界;(4)预测害虫来年发生程度;(5)利用天敌昆虫进行害虫防治时,可以用来计算天敌昆虫合适的释放时间3春化作用(Vernalizationeffect)低温作为一种刺激物起作用,诱导或促进植物的发育和开花。这种经过低温诱导的植物的发育或繁殖,称为春化作用。例:冬小麦的种子经历了预寒冷后可缩短萌发到开花的时间。甜菜不经过春化作用则无法开花。种子萌发时感受低温的部位是胚,营养体时期的感受部位为茎尖。4温度对动物繁殖的影响(一)温度与动物类型:根据有机体和环境温度的相互关系,动物可划分为:温血动物和冷血动物;或分为常温动物(homeothermic)和变温动物(poikilothermic)。根据有机体热能的主要来源,还可分为外温动物(ectothermic)和内温动物(endothermic)。异温动物(heterothermy):常温动物中具有休眠习性,在冬眠过程中体温降低的动物(熊)。影响生物体温的因素猫有袋类鸭嘴兽针鼹鼠蜥蜴(二)生物对低温的适应:2内温动物对低温的适应阿伦规律:高纬度地区的恒温动物个体身体突出部分,如四肢、尾巴和外耳有变小变短的趋势。寒冷地区的内温动物在冬季增加了羽、毛的密度、提高了羽、毛的质量,增加了皮下脂肪的厚度。(2)内温动物的生理适应:A增加产热:颤抖性产热与非颤抖性产热图2-20在冰上,鸟的脚和腿皮肤温度。血管的解剖结构使动脉血管(A)和静脉血管(B)间有逆流热交换。箭头表明血流方向,横箭头指热传递。在S点以下的分支血管可收缩,从而减少血流和热丢失。(引自Ricklefsetal.,2000)C局部异温性:肢体末端温度比核心温度低,减少了体表热散失。D热中性区:适应低温的内温动物热中性区宽,下临界点温度低、下临界点温度以下曲线斜率小(增加产热)。E适应性低体温,冬眠(三)生物对高温的适应(2)生理适应:放松恒温性,使体温有较大幅度的波动。(四)生物对周期性变温的适应1许多生物在昼夜变温环境中比在恒温环境中发育更好。如黑蝗2大多数植物种子,在昼夜变温中萌发率高,有些需光萌发的种子,经变温处理后,在暗处也能萌发。3植物在昼夜变温中,生长、开花结实及产品质量均有提高。六