2．3．2　溫度的生態(tài)作用與生物的適應(yīng)

主導(dǎo)因子作用于任何生物都是在一定溫度范圍內(nèi)活動的，溫度是對生物影響最為明顯的環(huán)境因素之一。

1．溫度對生物生長的影響

生物正常的生命活動是在相對狹窄的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，一般在零下幾度到50℃之間。溫度對生物的作用可分為最低溫度、最適溫度和最高溫度，即生物的三基點溫度。當(dāng)環(huán)境溫度在最低和最適溫度之間時，生物體內(nèi)的生理生化反應(yīng)會隨著溫度的升高而加快，代謝活動加強(qiáng)，從而加快生長發(fā)育速度；當(dāng)溫度高于最適溫度后，參與生理生化反應(yīng)的酶系統(tǒng)受到影響，代謝活動受阻，勢必影響到生物正常的生長發(fā)育；當(dāng)環(huán)境溫度低于最低溫度或高于最高溫度時，生物將受到嚴(yán)重危害，甚至死亡。不同生物的三基點溫度是不一樣的，即使是同一生物，在不同的發(fā)育階段所能忍受的溫度范圍也有很大差異。

2．溫度對生物發(fā)育的影響與有效積溫法則

溫度與生物發(fā)育的關(guān)系一方面體現(xiàn)在某些植物需要經(jīng)過一個低溫“春化”階段，才能開花結(jié)果，完成生命周期；另一方面反映在有效積溫法則上。有效積溫法則的主要含義是植物在生長發(fā)育過程中，必須從環(huán)境中攝取一定的熱量才能完成某一階段的發(fā)育，而且植物各個發(fā)育階段所需要的總熱量是一個常數(shù)。用公式表示為

K＝N（T-T₀）（2．1）

式中：K為有效積溫（常數(shù)）；N為發(fā)育歷期，即生長發(fā)育所需時間；T為發(fā)育期間的平均溫度；T₀為生物發(fā)育起點溫度（生物零度）；發(fā)育時間N的倒數(shù)為發(fā)育速率。

有效積溫法則不僅適用于植物，還可應(yīng)用到昆蟲和其他一些變溫動物。在生產(chǎn)實踐中，有效積溫可作為農(nóng)業(yè)規(guī)劃、引種、作物布局和預(yù)測農(nóng)時的重要依據(jù)，可以用來預(yù)測一個地區(qū)某種害蟲可能發(fā)生的時期和世代數(shù)以及害蟲的分布區(qū)和危害猖獗區(qū)等。

3．極端溫度對生物的影響

1）低溫對生物的影響

溫度低于一定數(shù)值，生物便會受害，這個數(shù)值稱為臨界溫度。在臨界溫度以下，溫度越低生物受害越重。低溫對生物的傷害可分為寒害和凍害兩種。

寒害是指溫度在0℃以上對喜溫生物造成的傷害。植物寒害的主要原因有蛋白質(zhì)合成受阻、碳水化合物減少和代謝紊亂等。凍害是指0℃以下的低溫使生物體內(nèi)（細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間）形成冰晶而造成的損害。植物在溫度降至冰點以下時，會在細(xì)胞間隙形成冰晶，原生質(zhì)因此而失水破損。極端低溫對動物的致死作用主要是體液的冰凍和結(jié)晶，使原生質(zhì)受到機(jī)械損傷、蛋白質(zhì)脫水變性。昆蟲等少數(shù)動物的體液能忍受0℃以下的低溫仍不結(jié)冰，這種現(xiàn)象稱為過冷卻。過冷卻是動物避免低溫的一種適應(yīng)方式。

2）高溫對生物的影響

溫度超過生物適宜溫區(qū)的上限后就會對生物產(chǎn)生有害影響，溫度越高對生物的傷害作用越大。高溫可減弱光合作用、增強(qiáng)呼吸作用，使植物的這兩個重要過程失調(diào)；高溫還會破壞植物的水分平衡，促使蛋白質(zhì)凝固、脂類溶解，導(dǎo)致有害代謝產(chǎn)物在體內(nèi)的積累。高溫對動物的有害影響主要是破壞酶的活性，使蛋白質(zhì)凝固變性，造成缺氧、排泄功能失調(diào)和神經(jīng)系統(tǒng)麻痹等。

4．生物對溫度的適應(yīng)

生物對溫度的適應(yīng)是多方面的，包括分布地區(qū)、物候的形成、休眠及形態(tài)行為等。極端溫度是限制生物分布的最重要條件。高溫限制生物分布的原因主要是破壞生物體內(nèi)的代謝過程和光合呼吸平衡，其次是植物因得不到必要的低溫刺激而不能完成發(fā)育階段。低溫對生物分布的限制作用更為明顯。對植物和變溫動物來說，決定其水平分布北界和垂直分布上限的主要因素就是低溫。溫度對恒溫動物分布的直接限制較小，常常是通過其他生態(tài)因子（如食物）而間接影響其分布的。

物候是指生物長期適應(yīng)于一年中溫度的節(jié)律性變化，形成的與此相適應(yīng)的發(fā)育節(jié)律。例如大多數(shù)植物春天發(fā)芽，夏季開花，秋天結(jié)實，冬季休眠。休眠對適應(yīng)外界嚴(yán)酷環(huán)境有特殊意義。植物的休眠主要是種子的休眠。動物的休眠有冬眠和夏眠（夏蟄）。

植物對低溫的形態(tài)適應(yīng)表現(xiàn)在芽及葉片常有油脂類物質(zhì)保護(hù)，芽具有鱗片，器官的表面有蠟粉和密毛，樹皮有較發(fā)達(dá)的木栓組織，植株矮小，常呈匍匐、墊狀或蓮座狀；對高溫的適應(yīng)表現(xiàn)在有些植物體具有密生的絨毛或鱗片，能過濾一部分陽光，發(fā)亮的葉片能反射大部分光線，以及葉片垂直排列，減少吸光面積等。

動物對溫度的形態(tài)適應(yīng)表現(xiàn)在同類動物生長在較寒冷地區(qū)的比生長在溫?zé)岬貐^(qū)的個體要大，個體大有利于保溫，個體小有利于散熱。