植物与温度的关系

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1、第 四 章 植 物 生 活 与 环 境4.3 温 度 的 生 态 作 用 4.3 植 物 与 温 度 的 关 系n 4.3.1 温 度 的 生 态 作 用 温 度 对 植 物 生 长 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 对 植 物 分 布 的 影 响 植 物 的 温 度 生 态 类 型n 4.3.2 温 度 胁 迫 及 其 植 物 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 温 度 对 植 物 生 长 的 影 响n 植 物 的 代 谢 过 程 必 须 在 一

2、定 的 温 度 范 围内 才 能 正 常 进 行 n 温 度 对 植 物 生 长 的 影 响 主 要 表 现 在 温 度对 光 合 作 用 的 影 响 温 度 三 基 点n 昼 夜 变 温 对 植 物 生 长 具 有 促 进 作 用 在自然的CO2浓度和光饱和情况下不同植物光合作用的温度三基点（）（引自姜汉侨，2004）植物种类最低温度最适温度最高温度草本植物热带C4植物C3植物温带阳性植物阴性植物CAM植物夜间固定CO 2 57-20-20-20-20 3545203020301020515 506040504050约402530木本植物春天开花植物和高山植物热带和亚热带常绿乔木干旱地区硬叶

3、乔木和灌木温带冬季落叶乔木常绿针叶乔木-7205-51-31-53 10202530153515251025 30404550425540453542 温 度 对 植 物 发 育 的 影 响 n 春 化 作 用 n 发 育 起 点 温 度 n 有 效 积 温 法 则 v某 些 植 物 需 要 经 过 一 个低 温 刺 激 才 能 开 花 的 现 象 ，称 为 春 化 作 用 。v需 要 低 温 刺 激 的 发 育 阶段 称 为 “ 春 化 ” 阶 段 。v春 化 阶 段 信 号 开 关 发 育 起 点 温 度n 植 物 的 生 长 发 育 需 要 一 定 的 温 度 范 围 ， 低于 某 一

4、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 一温 度 阈 值 称 为 发 育 起 点 温 度 或 生 物 学 零 度 。 温 带 植 物 5 6 亚 热 带 植 物 10 热 带 植 物18 有 效 积 温 法 则 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 ， 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 ： K =N(T-T0)n K 为 有 效 积 温

5、（ 常 数 ）n N为 发 育 历 期 即 生 长 发 育 所 需 时 间n T为 发 育 期 间 的 平 均 温 度 n T0为 生 物 发 育 起 点 温 度 （ 生 物 零 度 ）n 发 育 时 间 N的 倒 数 为 发 育 速 率 有 效 积 温 法 则 的 意 义n 预 测 生 物 发 生 的 世 代 数n 预 测 生 物 地 理 分 布 的 北 界n 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n 预 报 农 时 温 度 日 变 化 对 植 物 的 影 响温 周 期 现 象n 概 念 植 物 的 生 长 发 育 与昼 夜

6、温 度 变 化 同 步 的 现象 ， 称 为 温 周 期 现 象（ thermoperiod） 。n 温 周 期 现 象 的 生 理 基 础 有 利 于 光 合 作 用 n 温 度 日 变 化 对 植 物 的 生态 作 用（ 1） 促 进 种 子 发 育 ， 提 高萌 发 率（ 2） 促 进 植 物 生 长（ 3） 影 响 植 物 开 花 结 实（ 4） 影 响 植 物 的 产 品 质 量（ 5） 对 植 物 分 布 的 影 响 温 度 年 变 化 对 植 物 的 影 响n 物 候 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

7、 适 应 的 生 物 节 律 的 现象 ， 称 为 物 候 。 物 候 期（phenological phase）： 生 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 ， 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 化 关 系的 科 学 称 为 物 候 学（phenology）。 温 度 对 植 物 分 布 的 影 响n 温 度 对 植 物 分 布 的 影 响n 极 端 温 度 常 常 成 为 制 约生 物 分 布 的 重 要 因 子n 平 均 气 温 、 节 律 变

8、温 、温 差 、 积 温 、 极 端 温 度等 多 种 温 度 因 子 的 综 合作 用 n 温 度 生 态 类 型（图）q 广 温 植 物q 窄 温 植 物n 低 温 窄 温 植 物 q 冰 雪 藻n 高 温 窄 温 植 物q 蓝 绿 藻 q 椰 子q 可 可 4.3.2 温 度 胁 迫 及 其 植 物 的 适 应n 极 端 温 度 ： 超 出 常 态的 过 高 或 过 低 的 温 度 。n 低 温 胁 迫 及 植 物 对 低温 的 适 应q 低 温 胁 迫n 临 界 温 度n 低 温 伤 害 的 类 型q 植 物 对 低 温 的 适 应q 植 物 的 抗 旱 锻 炼q 植 物 对 低 温

9、适 应 的生 态 类 型 n 高 温 对 植 物 的 影 响 及其 生 物 的 适 应q 高 温 对 植 物 的 生 态作 用q 植 物 对 高 温 的 适 应q 热 驯 化q 植 物 对 高 温 适 应 的生 态 类 型 低 温 胁 迫 及 植 物 对 低 温 的 适 应n 低 温 的 危 害 作 用临 界 温 度 ： 温 度 低 于 一 定 数 值 ，生 物 就 会 因 低 温 而 受害 ， 这 个 温 度 数 值 称为 临 界 温 度 ， 或 称 为“ 生 物 学 零 度 ” 。n 低 温 胁 迫 的 类 型 n 冷 害 （ 寒 害 ） 零 度 以 上 的 低 温 对生 物 的 伤 害

10、。 原 因 ： 低 温 打 破 了 代 谢的 协 调 性n 冻 害 冰 点 以 下 的 低 温 对 生物 的 伤 害原 因 ： 冰 晶 的 形 成 n 霜 害n 生 理 干 旱 植 物 对 低 温 的 适 应n （ 1） 形 态 上 油 脂 、 芽 鳞 、 蜡 被 、 茸 毛 、 厚 木栓 层 、 形 体 矮 小 等 。n （ 2） 生 理 上q A.原 生 质 特 性 发 生 改 变n a.减 少 细 胞 水 分n b.有 机 质 增 加q B.吸 收 更 多 的 红 外 线 q C.休 眠n （ 3） 行 为 适 应 植 物 对 低 温 的 适 应n （ 1） 形 态 上 油 脂 、 芽

11、鳞 、 蜡 被 、 茸 毛 、 厚 木栓 层 、 形 体 矮 小 等 。n （ 2） 生 理 上q A.原 生 质 特 性 发 生 改 变n a.减 少 细 胞 水 分n b.有 机 质 增 加q B.吸 收 更 多 的 红 外 线 q C.休 眠n （ 3） 行 为 适 应 植 物 的 抗 寒 锻 炼n 1） 概 念 温 带 植 物 抗 寒 性 随 秋 季 气 温的 逐 步 降 低 而 逐 渐 增 强 的 现 象 ，称 为 抗 寒 锻 炼 (cold hardiness)。n 2） 影 响 植 物 抗 寒 性 的 因 素（ 1） 不 同 植 物 种 类 抗 寒 性 不 同（ 2） 植 物 不

12、 同 的 器 官 抗 寒 性 不 同（ 3） 外 界 因 素 植 物 对 低 温 适 应 的 生 态 类 型n 冷 敏 感 植 物 （ cold sensitive plant） 可 被 冰 点 以 上 低 温 严 重 伤 害 的 所 有 植 物 。n 冻 敏 感 植 物 （ freezing-sensitive plant） 这 些 植 物 仅 靠 延 迟 冷 冻 时 间 来 防 止 损 伤 。 在 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 温胁 迫 的 抗 性 。 n 耐 冻

13、植 物 （ freezing-tolerant plant） 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n 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 ， 妨 碍正 常 的 生 理 生 化 反 应 ， 导 致 有 毒 物 质 积 累而 伤 害 生 物 。n 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 入 侵 。 植 物 对 高 温 的 适 应n （ 1） 形 态 上 茸 毛 、 鳞 片 叶 片 发

14、 亮 、 呈 白 色 、 银 白 色 叶 片 叶 沿 向 阳 ； 叶 片 折 叠 树 干 和 根 茎 有 厚 的 木 栓 层n （ 2） 生 理 上 A.降 低 细 胞 的 含 水 量 ， 增 加 糖 盐 浓 度 B.增 强 蒸 腾 作 用 C.反 射 红 外 线 n （ 3） 行 为 上 热 驯 化n 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 。n 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 。n 为 产 生 抗 性 ， 温 度 要

15、 足 够 高 以 引 发 原 生 质 的 胁 迫 反 应 。n 通 常 在 气 温 超 过 35 时 大 多 数 陆 生 植 物 产 生 抗 性 ， 在38 40 时 草 本 植 物 会 产 生 抗 性 ， 肉 质 植 物 在 高 温 下抗 性 最 佳 。 植 物 对 高 温 适 应 的 生 态 类 型n 热 敏 感 植 物 （ heat sensitive plant） 此 类 型 包 含 在 30 40 或 最 高 到 45 受 损 伤 的所 有 植 物 种 。n 较 抗 热 植 物 在 阳 光 充 足 和 干 燥 环 境 的 植 物 一 般 具 有 抗 热 性 。n 耐 热 植 物 （ heat-resisting plant, thermophyte） 一 些 喜 温 的 原 核 生 物 能 忍 受 极 高 的 温 度 。