1、第四章第四章 植物生活与环境植物生活与环境4.3 4.3 温度的生态作用温度的生态作用14.3 植物与温度的关系n4.3.1 4.3.1 温度的生态作用温度的生态作用温度对植物生长的影响温度对植物生长的影响温度对植物发育的影响温度对植物发育的影响温度变化对植物的影响温度变化对植物的影响温度对植物分布的影响温度对植物分布的影响植物的温度生态类型植物的温度生态类型n4.3.2 4.3.2 温度胁迫及其植物的适应温度胁迫及其植物的适应低温胁迫及植物对低温的适应低温胁迫及植物对低温的适应高温胁迫及植物对高温的适应高温胁迫及植物对高温的适应2温度对植物生长的影响温度对植物生长的影响n植物的代谢过程必须在
2、一定的温度范围植物的代谢过程必须在一定的温度范围内才能正常进行内才能正常进行 n温度对植物生长的影响主要表现在温度温度对植物生长的影响主要表现在温度对光合作用的影响对光合作用的影响 温度三基点温度三基点n昼夜变温对植物生长具有促进作用昼夜变温对植物生长具有促进作用 3在自然的在自然的COCO2 2浓度和光饱和情况下不同植物光合作用浓度和光饱和情况下不同植物光合作用的温度三基点（的温度三基点（）（引自姜汉侨，）（引自姜汉侨，20042004）植物种类植物种类最低温度最低温度最适温度最适温度最高温度最高温度草本植物草本植物热带热带C4植物植物C3植物植物温带阳性植物温带阳性植物阴性植物阴性植物CA
3、M植物夜间固定植物夜间固定CO257-20-20-20-203545203020301020515506040504050约约402530木本植物木本植物春天开花植物和高山植物春天开花植物和高山植物热带和亚热带常绿乔木热带和亚热带常绿乔木干旱地区硬叶乔木和灌木干旱地区硬叶乔木和灌木温带冬季落叶乔木温带冬季落叶乔木常绿针叶乔木常绿针叶乔木-7205-51-31-5310202530153515251025304045504255404535424温度对植物发育的影响温度对植物发育的影响 n春化作用春化作用 n发育起点温度发育起点温度 n有效积温法则有效积温法则 v某些植物需要经过一个某些植物需要
4、经过一个低温刺激才能开花的现象，低温刺激才能开花的现象，称为春化作用。称为春化作用。v需要低温刺激的发育阶需要低温刺激的发育阶段称为段称为“春化春化”阶段。阶段。v春化阶段春化阶段信号开关信号开关5发育起点温度发育起点温度n植物的生长发育需要一定的温度范围，低植物的生长发育需要一定的温度范围，低于某一温度，植物的生长发育就停止，高于某一温度，植物的生长发育就停止，高于这一温度，植物才开始生长发育，这一于这一温度，植物才开始生长发育，这一温度阈值称为发育起点温度或生物学零度。温度阈值称为发育起点温度或生物学零度。温带植物温带植物5 566亚热带植物亚热带植物10 10 热带植物热带植物18 18
5、 6有效积温法则 植物在生长发育过程中，必须从环境中植物在生长发育过程中，必须从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育，摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育，而且植物各个发育阶段所需要的总热量是一而且植物各个发育阶段所需要的总热量是一个常数。用公式表示：个常数。用公式表示： K=N(T-TK=N(T-T0 0) )nK K为有效积温（常数）为有效积温（常数）nN N为发育历期即生长发育所需时间为发育历期即生长发育所需时间nT T为发育期间的平均温度为发育期间的平均温度nT T0 0为生物发育起点温度（生物零度）为生物发育起点温度（生物零度）n发育时间发育时间N N的倒数为发育速率的倒数为发
6、育速率7有效积温法则的意义有效积温法则的意义n预测生物发生的世代数预测生物发生的世代数n预测生物地理分布的北界预测生物地理分布的北界n预测害虫来年的发生情况预测害虫来年的发生情况n制定农业气候区划，合理安排作物制定农业气候区划，合理安排作物n预报农时预报农时8温度日变化对植物的影响温度日变化对植物的影响温周期现象温周期现象n概念概念 植物的生长发植物的生长发育与昼夜温度变化同步育与昼夜温度变化同步的现象，称为温周期现的现象，称为温周期现象（象（thermoperiodthermoperiod）。）。n温周期现象的生理基础温周期现象的生理基础 有利于光合作用有利于光合作用n温度日变化对植物的生温
7、度日变化对植物的生态作用态作用（1 1）促进种子发育，提高）促进种子发育，提高萌发率萌发率（2 2）促进植物生长）促进植物生长（3 3）影响植物开花结实）影响植物开花结实（4 4）影响植物的产品质量）影响植物的产品质量（5 5）对植物分布的影响）对植物分布的影响9温度年变化对植物的影响温度年变化对植物的影响n物候物候 生物生长长期适应于一年中温度水生物生长长期适应于一年中温度水分的节律性变化，形成了与此相适应的生物节分的节律性变化，形成了与此相适应的生物节律的现象，称为物候。律的现象，称为物候。 物候期（物候期（phenological phasephenological phase）：）：
8、生生物生长发育节律称为物候期。物生长发育节律称为物候期。 物候期可以预报农时活动，预报虫害，物候期可以预报农时活动，预报虫害，推测未来气候的变迁等。推测未来气候的变迁等。 研究生物季节性节律活动与环境变研究生物季节性节律活动与环境变化关系的科学称为化关系的科学称为物候学（物候学（phenologyphenology）。10温度对植物分布的影响温度对植物分布的影响n温度对植物分布的影响温度对植物分布的影响n极端温度常常成为制约极端温度常常成为制约生物分布的重要因子生物分布的重要因子n平均气温、节律变温、平均气温、节律变温、温差、积温、极端温度温差、积温、极端温度等多种温度因子的综合等多种温度因子
9、的综合作用作用n温度生态类型温度生态类型（图）（图）q广温植物广温植物q窄温植物窄温植物n低温窄温植物低温窄温植物 q冰雪藻冰雪藻n高温窄温植物高温窄温植物q蓝绿藻蓝绿藻q椰子椰子q可可可可11124.3.2 4.3.2 温度胁迫及其植物的适应温度胁迫及其植物的适应n极端温度：超出常态的极端温度：超出常态的过高或过低的温度。过高或过低的温度。n低温胁迫及植物对低温低温胁迫及植物对低温的适应的适应q低温胁迫低温胁迫n临界温度临界温度n低温伤害的类型低温伤害的类型q植物对低温的适应植物对低温的适应q植物的抗旱锻炼植物的抗旱锻炼q植物对低温适应的植物对低温适应的生态类型生态类型n高温对植物的影响及其
10、高温对植物的影响及其生物的适应生物的适应q高温对植物的生态高温对植物的生态作用作用q植物对高温的适应植物对高温的适应q热驯化热驯化q植物对高温适应的植物对高温适应的生态类型生态类型13低温胁迫及植物对低温的适应低温胁迫及植物对低温的适应n低温的危害作用低温的危害作用临界温度：临界温度： 温度低于一定温度低于一定数值，生物就会因低温数值，生物就会因低温而受害，这个温度数值而受害，这个温度数值称为临界温度，或称为称为临界温度，或称为“生物学零度生物学零度”。n低温胁迫的类型低温胁迫的类型n冷害（寒害）冷害（寒害） 零度以上的低温零度以上的低温对生物的伤害。对生物的伤害。 原因：低温打破了代谢的原因
11、：低温打破了代谢的协调性协调性n冻害冻害 冰点以下的低温对冰点以下的低温对生物的伤害生物的伤害原因：冰晶的形成原因：冰晶的形成n霜害霜害n生理干旱生理干旱14植物对低温的适应植物对低温的适应n（1 1）形态上）形态上 油脂、芽鳞、蜡被、茸毛、厚木油脂、芽鳞、蜡被、茸毛、厚木栓层、形体矮小等。栓层、形体矮小等。n（2 2）生理上）生理上qA.A.原生质特性发生改变原生质特性发生改变na.a.减少细胞水分减少细胞水分nb.b.有机质增加有机质增加qB.B.吸收更多的红外线吸收更多的红外线qC.C.休眠休眠n（3 3）行为适应）行为适应15植物对低温的适应植物对低温的适应n（1 1）形态上）形态上
12、油脂、芽鳞、蜡被、茸毛、厚木油脂、芽鳞、蜡被、茸毛、厚木栓层、形体矮小等。栓层、形体矮小等。n（2 2）生理上）生理上qA.A.原生质特性发生改变原生质特性发生改变na.a.减少细胞水分减少细胞水分nb.b.有机质增加有机质增加qB.B.吸收更多的红外线吸收更多的红外线qC.C.休眠休眠n（3 3）行为适应）行为适应16植物的抗寒锻炼植物的抗寒锻炼n1 1）概念）概念 温带植物抗寒性随秋季温带植物抗寒性随秋季气温的逐步降低而逐渐增强的气温的逐步降低而逐渐增强的现象，称为抗寒锻炼现象，称为抗寒锻炼(cold (cold hardiness)hardiness)。n2 2）影响植物抗寒性的因素）影
13、响植物抗寒性的因素（1 1）不同植物种类抗寒性不同）不同植物种类抗寒性不同（2 2）植物不同的器官抗寒性不同）植物不同的器官抗寒性不同（3 3）外界因素）外界因素17植物对低温适应的生态类型植物对低温适应的生态类型n冷敏感植物（冷敏感植物（cold sensitive plantcold sensitive plant） 可被冰点以上低温严重伤害的所有植物。可被冰点以上低温严重伤害的所有植物。n冻敏感植物（冻敏感植物（freezing-sensitive plantfreezing-sensitive plant） 这些植物仅靠延迟冷冻时间来防止损伤。在这些植物仅靠延迟冷冻时间来防止损伤。在较
14、冷的季节，细胞液和原生质中的渗透活性物较冷的季节，细胞液和原生质中的渗透活性物质如糖类、不饱和脂肪酸等增加，以提高对低质如糖类、不饱和脂肪酸等增加，以提高对低温胁迫的抗性。温胁迫的抗性。n耐冻植物（耐冻植物（freezing-tolerant plantfreezing-tolerant plant）18高温胁迫及植物对高温的适应高温胁迫及植物对高温的适应n破坏光合作用和呼吸作用的平衡破坏光合作用和呼吸作用的平衡n破坏蒸腾作用与吸收作用的平衡破坏蒸腾作用与吸收作用的平衡n使蛋白质凝固变性，破坏酶的活性使蛋白质凝固变性，破坏酶的活性 ，妨碍正，妨碍正常的生理生化反应，导致有毒物质积累而伤害常的生
15、理生化反应，导致有毒物质积累而伤害生物。生物。n影响受精过程影响受精过程n突然的高温使树皮灼伤甚至开裂，导致病虫害突然的高温使树皮灼伤甚至开裂，导致病虫害入侵。入侵。19植物对高温的适应植物对高温的适应n（1 1）形态上）形态上 茸毛、鳞片茸毛、鳞片 叶片发亮、呈白色、银白色叶片发亮、呈白色、银白色 叶片叶沿向阳；叶片折叠叶片叶沿向阳；叶片折叠 树干和根茎有厚的木栓层树干和根茎有厚的木栓层n（2 2）生理上）生理上 A.A.降低细胞的含水量，增加糖盐浓度降低细胞的含水量，增加糖盐浓度 B.B.增强蒸腾作用增强蒸腾作用 C.C.反射红外线反射红外线n（3 3）行为上）行为上20热驯化热驯化n在热
16、胁迫数小时内热驯化就会完成。在热胁迫数小时内热驯化就会完成。n在炎热天气中，早晨热抗性弱而下午热抗性强。在炎热天气中，早晨热抗性弱而下午热抗性强。n冷天气中解除锻炼或热抗性损失发生较慢，需几天才冷天气中解除锻炼或热抗性损失发生较慢，需几天才能完成。能完成。n为产生抗性，温度要足够高以引发原生质的胁迫反应。为产生抗性，温度要足够高以引发原生质的胁迫反应。n通常在气温超过通常在气温超过3535时大多数陆生植物产生抗性，在时大多数陆生植物产生抗性，在38384040时草本植物会产生抗性，肉质植物在高温下时草本植物会产生抗性，肉质植物在高温下抗性最佳。抗性最佳。21植物对高温适应的生态类型植物对高温适应的生态类型n热敏感植物（热敏感植物（heat sensitive plantheat sensitive plant） 此类型包含在此类型包含在30304040或最高到或最高到4545受损受损伤的所有植物种。伤的所有植物种。n较抗热植物较抗热植物 在阳光充足和干燥环境的植物一般具有抗热在阳光充足和干燥环境的植物一般具有抗热性。性。n耐热植物（耐热植物（heat-resisting plant, heat-resisting plant, thermophytethermophyte） 一些喜温的原核生物能忍受极高的温度。一些喜温的原核生物能忍受极高的温度。22
