三、生物与温度因子
温度是影响生物生长发育、分布与繁殖的重要生态因子。节律性变温和极端温度会引起生物温周期现象、物候节律、休眠等一系列的生态反应。
1．温度因子的生态作用
（1）生物生长
生命活动是由一系列生理生化反应过程构成的，而每一生化反应都几乎有酶系统的参与。酶的活性高低与温度存在密切的关系，因而生物体内的生物化学过程必须在一定的温度范围内才能正常进行。
①温度系数（Q10）
在一定的温度范围内，生物的生长速度与温度成正比。温度系数（Q10）表示温度对生物生长或生化反应速度的影响程度，即温度每升高10℃生物生长或反应速度增加的倍数。
②“三基点”温度
“三基点”温度是生物生命活动过程的最适温度，最低温度和最高温度的总称。
a．最适温度，最适温度下，生物生长最好；
b．最低温度，在最低温度时，若再继续降温，生物将死亡；
C．最高温度，在最高温度时，若再继续升温，生物将死亡。
（2）生物发育
温度影响生物的发育生长速率，变温动物和植物需在一定温度范围以上，低于该温度，生物不发育，这个温度称为生物学零度，它是生物进行发育的最低温度。
（3）生物的地理分布
①地球表面的温度分布是不均匀的，整体上是随着纬度、海拔的升高而降低。生物往往分布于其最适温度附近地区。多数生物的最适温度在20～30℃，因而温暖地区分布的生物种类多，低温地区生物种类少。
②地球上主要生物群系的分布成为主要温度带的反映，年均温度、最高温度和最低温度都是影响生物分布的重要因子，但物种的分布并不完全由温度决定，温度可能与其他环境因素或资源紧密联系，例如相对湿度和温度间的关系，二者共同作用决定了地球上生物群系分布的总格局。
（4）有效积温法则
①有效积温法则最初是雷米尔在研究植物发育时总结出来的，其主要含义：植物在生长发育过程中必须从环境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，这个总热量可用有效积温表示。
②在一定生育期内，高于生物学零度的温度叫活动温度，有效温度是活动温度减去生物学零度。有效积温是一定生育期内有效温度的总和，即：
③式中：K表示某生物全生育期（或某生物的某一发育阶段）所需的有效积温，为一常数；Ti表示某生物生育期或发育阶段的日平均温度值；T0表示某生物生长活动的起点温度（生物学零度）；n表示某生物生育期或发育阶段历经的天数。
④昆虫和其他一些变温动物的发育，也符合有效积温法则。通过害虫的有效积温计算可以预测一个地区某种害虫可能发生的时期和世代数，可以预测某种害虫的分布区。
2．节律性变温的生态作用
（1）温周期现象
地表太阳辐射的周期性变化产生温度有规律的昼夜变化，使许多生物适应了变温环境。温周期现象，是生物对温度的一种调节现象，在自然条件下生物会适应温度变化而产生变化。例如植物在日温差越大的情况下，干物质积累越多，产量越高，而且品质也好，表现在蛋白质、糖分含量提高等。
（2）物候节律
温度的季节变化形成相对稳定的年周期性变化。生物长期适应于这种节律性变化，形成相应的生长发育节律称为物候。例如大多数植物春天发芽，夏天开花。秋天结果，冬天休眠。动物有冬眠、迁徙、惊蛰行为。
（3）休眠
休眠是生物适应极端温度的结果，指生物的潜伏、蛰伏或不活动状态，是抵御不利环境的一种有效的生理机制。进入休眠状态的动植物可以忍耐比其生态幅宽得多的环境条件，可分为冬眠和夏眠两种。例如植物种子成熟后不能立即萌发的现象即是休眠形式的一种。
3．极端温度的生态作用
（1）极端低温对生物的影响与生物的适应
①极端低温的影响
a．冷害
低温会造成生物生理活动（光合、呼吸、吸收和蒸腾等）机能的降低和生理平衡状态的破坏。如热带橡胶树林在10℃左右时便不能生长。
b．冻害
冰点以下低温造成的生物体内结冰，细胞原生质膜破裂和酶蛋白失活与变性。
②生物的适应
面对极端低温，动植物会自我调节抵御严寒，主要有形态适应、生理适应、行为适应三种情况：
a．形态适应
植物的芽和叶片常有油脂类物质保护，树干粗短，树皮坚厚；而内温动物则会出现贝格曼规律和阿伦规律的变化：
第一，贝格曼规律。高纬度恒温动物往往比来自低纬度恒温动物个体高大，导致其相对体表面积变小，使单位体重的热散失减少，有利于抗寒。
第二，阿伦规律。恒温动物身体的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低温环境中有变小变短的趋势，这也是减少散热的一种形态适应。
b．生理适应
植物减少细胞中的水分，增加糖类、脂肪和色素等物质以降低植物冰点，增强抗旱能力；内温动物主要增加体内产热，此外还采用逆流热交换、局部异温性和适应性低体温等适应寒冷环境。
c．行为适应
主要表现在休眠和迁移两个方面，前者有利于增加抗寒能力，后者可躲过低温环境。
（2）极端高温对生物的影响与生物的适应
极端高温引起植物皮烧、根茎灼烧等影响，不同的动物对高温的耐受性不同。动植物同样从以下三个方面形成了对高温的适应性：
①形态适应
a．植物
有些植物具有密绒毛或鳞片，能过滤一部分阳光；有些植物叶片垂直排列，或是高温下叶片折叠，减少吸光面积等。
b．动物
动物毛皮、羽毛、皮下脂肪冬季加厚，夏季变薄。
②生理适应
a．植物
植物主要降低细胞含水量，增加糖和盐的浓度，以及增加蒸腾作用以散热。
b．动物
动物则适当放松恒温性，将热量储存于体内，使体温升高，等夜间再通过对流、传导、辐射等方式将体内的热量释放出去。
③行为适应
行为适应主要变现为动物的夏眠和滞育等。