植物与温度的关系

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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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植物的代谢过程必须在一定的温度范围内才能正常进行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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CO25～7-2～0-2～0-2～0-2～035～4520～3020～3010～205～1550～6040～5040～50约4025～30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乔木和灌木温带冬季落叶乔木常绿针叶乔木-7～20～5-5～1-3～1-5～310～2025～3015～3515～2510～2530～4045～5042～5540～4535～42温度对植物发育的影响春化作用发育起点温度有效积温法则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。需要低温刺激的发育阶段称为“春化”阶段。春化阶段——信号开关发育起点温度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)K为有效积温（常数）N为发育历期即生长发育所需时间T为发育期间的平均温度T0为生物发育起点温度（生物零度）发育时间N的倒数为发育速率有效积温法则的意义预测生物发生的世代数预测生物地理分布的北界预测害虫来年的发生情况制定农业气候区划，合理安排作物预报农时温度日变化对植物的影响温周期现象概念植物的生长发育与昼夜温度变化同步的现象，称为温周期现象（thermoperiod）。温周期现象的生理基础有利于光合作用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物候生物生长长期适应于一年中温度水分的节律性变化，形成了与此相适应的生物节律的现象，称为物候。物候期（phenologicalphase）：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温度对植物分布的影响极端温度常常成为制约生物分布的重要因子平均气温、节律变温、温差、积温、极端温度等多种温度因子的综合作用温度生态类型（图）广温植物窄温植物低温窄温植物冰雪藻高温窄温植物蓝绿藻椰子可可温度生活强度低温窄温植物广温植物高温窄温植物4.3.2温度胁迫及其植物的适应极端温度：超出常态的过高或过低的温度。低温胁迫及植物对低温的适应低温胁迫临界温度低温伤害的类型植物对低温的适应植物的抗旱锻炼植物对低温适应的生态类型高温对植物的影响及其生物的适应高温对植物的生态作用植物对高温的适应热驯化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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”。低温胁迫的类型冷害（寒害）零度以上的低温对生物的伤害。原因：低温打破了代谢的协调性冻害冰点以下的低温对生物的伤害原因：冰晶的形成霜害生理干旱植物对低温的适应（1）形态上油脂、芽鳞、蜡被、茸毛、厚木栓层、形体矮小等。（2）生理上A.原生质特性发生改变a.减少细胞水分b.有机质增加B.吸收更多的红外线C.休眠（3）行为适应植物对低温的适应（1）形态上油脂、芽鳞、蜡被、茸毛、厚木栓层、形体矮小等。（2）生理上A.原生质特性发生改变a.减少细胞水分b.有机质增加B.吸收更多的红外线C.休眠（3）行为适应植物的抗寒锻炼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(coldhardiness)。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冷敏感植物（coldsensitiveplant）可被冰点以上低温严重伤害的所有植物。冻敏感植物（freezing-sensitiveplant）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。耐冻植物（freezing-tolerantplant）高温胁迫及植物对高温的适应破坏光合作用和呼吸作用的平衡破坏蒸腾作用与吸收作用的平衡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。影响受精过程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（1）形态上茸毛、鳞片叶片发亮、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（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（3）行为上热驯化在热胁迫数小时内热驯化就会完成。在炎热天气中，早晨热抗性弱而下午热抗性强。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。为产生抗性，温度要足够高以引发原生质的胁迫反应。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热敏感植物（heatsensitiveplant）此类型包含在30～40℃或最高到45℃受损伤的所有植物种。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。耐热植物（heat-resistingplant,thermophyte）一些喜温的原核生物能忍受极高的温度。