森林生态学3——森林与环境-温度

变化。
2.4.3 温度对植物的影响 三基点温度
植物在其整个生命活动过程中所需要的温度称作生物学温度：
最适温度：生物生长发育或生理活动得以正常进行的温度范围。
最低温度和最高温度：植物生长发育和生理活动的低温和高温限度。
各种植物的三基点温度是不同的。
活动温度：高于生物学最低温度的日平均气温值。
有效温度：活动温度与生物学最低温度之差。
冻裂：由于昼夜温差导致树干纵向开裂； 多发生昼夜温差较大的西南坡上的林木；
冻裂不好造成树木死亡，降低木材质量，可能成为病虫入侵的途径。
生理干旱：冬季或早春，由于土壤冻结导致树木根系的不活动，如果气 温过暖，地上部分进行蒸腾、不断失水，而根系又不能吸水加以补充， 时间久了就会引起枝叶干枯和死亡。
2）高温危害
垫状或莲座状；
生理适应：低温环境的植物减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类、脂
肪和色素来降低植物的冰点，增加抗寒能力。如鹿蹄草通过在叶细胞中
大量贮存五碳糖、粘液来降低冰点，可使结冰温度下降到-31度。 行为适应：通过休眠来增加Байду номын сангаас寒能力。极地和高山植物在可见光谱中的 吸收带较宽，能吸收较多的红外线，增强植物的耐寒性。
山地温度随海拔增加而降低，海拔每升高100m，气温降低0.5~0.6℃； 由于温度的垂直变化，在山区出现了相应的植被垂直地带性。
• 此外，坡向影响热量分配！
陡峻的秦岭造成了南 北气候的巨大差异。
城市的热岛效应 城市气温高于四周郊区气温的现象，也称“城市热岛”。
城市的热岛效应
温度的时间变化
（biological zero）：生物生长发育是在一定的温度范围内才开始，低 于这个温度生物不发育。
温周期现象
由于地表太阳辐射的周期性变化产生温度有规律的昼夜变化，许多生物适 应了变温环境，多数生物在变温下比恒温下生长得更好。 白天高温有利于光合作用，夜间低温使呼吸作用减弱，光合产物消耗减少 ，净积累多。
1）季节变化 太阳高度角是引起温度季节变化的原因；
温度的年较差（一年中最热月与最冷月平均温度的差值）是温度
季节变化的一个重要指标。
地球赤道平面与黄道平面（公转轨道平 面），有约23.5度的倾角。保证了适宜的 季节温差。
2）昼夜变化 气温日变化中，最低值出现在将近日出的时候； 最高值在13:00-14:00； 土温的日变化随深度而异，较气温变化更剧烈；土表以下温度变幅减小， 一天中最高最低温度有后延现象。至35－100cm深以上，土温几乎无昼夜
第二章 森林与环境
2.4 温度因子（热量）
温度是重要的生态因子：
植物的生理生化反应必须在有一定温度的外界环境中才能进行； 温度变化能引起其他因子的变化，进而又影响植物的生长发育、产 量和质量。
2.4.1 温度的来源
太阳辐射是地球表面主要的热量源泉!
热量平衡：地球与太空之间主要是通过辐射过程交换能力并且保持辐 射平衡，地球一方面得到太阳辐射能，同时又在向外太空辐射热量， 这两个过程基本处于一种平衡状态，即大气温度基本温定；
白等措施削弱高温的有害影响。
温度与树种分布
影响生物分布的温度因素
年平均温、最冷、最热月平均温是影响植物分布的重要指标之一，物 种根据其生活的温度最适或耐受的范围而分布在世界各地各自合适的
位置上。
日均温度累积值的高低是限制植物分布的另一重要因素；如日均温高 于18℃的日数长短是决定热带植物能否栽种的重要条件；日均温累积 值可以以积温表示；
2.4.2 温度的变化规律
温度的变化主要取决于： 入射的太阳高度角（纬度、海拔）； 地球表面的水陆分布（是否邻近水体）。
温度的空间变化
1）纬度 纬度决定太阳高度角的大小及昼夜长短，并决定太阳辐射量； 纬度每增加1°，气温约下降0.5~0.6℃； 从赤道到北极：热带、亚热带、暖温带、温带、寒温带和寒带；
暖温带：天然植被为落叶阔叶林；
亚热带：又分为北亚热带、中亚热带和南亚热带，天然植被为常绿阔 叶林； 热带：热带雨林和季雨林；
热带、亚热带植物，在气温0－10度左右就能受到寒害。
冻害：温度降到冰点以下，植物组织发生冰冻而引起的伤害； 原因：冰点以下，细胞间隙形成冰晶，导致细胞失水而死亡。
冻拔：又称冻举，是间接的低温危害，由于土壤反复、快速冻结和融化， 使树苗被完全拔出土壤，是寒冷地区更新造林的危害之一； 多发生在土壤黏重、含水量高、土表温度容易剧变的立地。
花，秋天结实，冬季休眠。
物候是生物对温度的季节性变化适应的一种温周期现象。 物候具有纬度方向和垂直方向的差异。
发芽、生长、现蕾、开花、结实、果实成熟、落叶休眠等生物发育阶段 称为物候期； 动植物在长期的进化过程中，由于受到生境条件的影响，因此它们的生 长、发育、休眠等的生活现象，都表现了和生境条件的一定关系；冬眠 或是惊蛰等现象。
地球的温度变化保持在一定范围内，多亏了大气层和海洋。
如果大气层太稀薄，地表热量易散失，以至昼夜温差加大，造成强烈风
暴。反之，如果大气太厚重，则过强的温室效应也将使地球过热。 金星和地球大小相差无几，距太阳只比地球稍近。但因它没有海洋来缓 和高温，并吸收多余的二氧化碳，致使二氧化碳越积越多，而二氧化碳 的温室效应则使温度持续上升，使整个星球有如火的炼狱。 温室气体就像一层厚 厚的棉被裹住金星， 二氧化碳占大气成分 的96%，表面气压是地 球的92倍，令其地表 炙热如烙铁，高达450 度。
逆温能造成危害， 在冬季加重了城市 空气污染。
冷湖现象：在晚间由于 冷空气流动到低洼地带 ，造成山谷的低温，形 成一个看不见的冷空气 的“湖”。
形成逆温的原因 ：主要是由于天 晴风小的夜晚尤 其是冬季，地面 因长波辐射强烈 ，大量失去热量 ，地面温度显著 降低，以致贴近 地面的空气层温 度也随之冷却。
大多数高等植物的最高点温度是35-40℃，温度达到45℃以上，植物就 会死亡；
旱生植物、热带沙漠的肉质植物和热生境的C4草本植物耐热性比中生
植物高； 皮烧：强烈的太阳辐射，使树木形成层和树皮组织局部死亡； 根颈灼伤：土表温度增高，灼伤幼苗根茎，杀死输导组织和形成层。
一般树木受害除与极端温度有关外，还与温度升降速度、升降幅度和 极温值持续时间有关。
有效积温：植物在某个或整个生育期内的有效温度总和。 活动积温：植物在某个或整个生育期内的活动温度总和。
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。
适用于植物、昆虫和其他一些变温动物。
生产实践的意义： 预测生物地理分布北界； 植物引种适宜性分析； 预测害虫发生的世代数，来年发生程度以及害虫的分布区危害猖獗
树种对极端温度的适应 （1）树种对低温的适应 树种对低温忍耐和抵抗的特性称为树种的耐寒性；
长期生活在低温环境中的植物通过自然选择，在形态、生理和行为方面
表现出很多明显的适应特征： 形态适应：表现在芽及叶片常有油脂类物质保护，芽具有鳞片，器官的
表面有蜡粉和密毛，树皮有较发达的木栓组织，植株矮小，常呈匍匐、
规律：山上比山下晚；高纬度比低纬度晚；沿海比内陆晚； 北京、南京纬度相差7度多，在三、四月桃李开始开花，先后相差19天。
“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开。”
非节律性变温 1）低温危害 寒害：又称冷害，指气温降至0℃以上植物所受的伤害； 直接寒害指气温骤变造成的伤害，间接寒害是缓慢降温造成的危害； 寒害的原因是低温造成植物代谢紊乱，蛋白质合成受阻、膜性改变和根 系吸收力降低等；
2）海陆位置 热容量/热惯性； 气团运行方向：海陆辐射和热量平衡的差异，形成温度或气压梯度， 由此影响气团运行方向。
我国属季风气候！
3）地形和海拔
巨大的山体阻挡气团运行，影响热量传递和湿润状况的地区分配，对
气候形成和自然环境地带性划分，都起了很大的作用。
局部的山谷、盆地，影响温度的昼夜变化规律，形成“霜穴”、暖带，出 现逆温现象。
生长发育 温带和寒温带许多植物种子需要经过一段低温期，才能顺利萌发； 低温对开花的诱导效应：某些植物的开花结果需要一定时间低温的刺激， 这个过程称为春化过程。如冬小麦、山茶、白榆。
这是东北的红松， 树体高大，但是在 南方栽培的红松却 长成了灌木形态。
温度阀
发育阀温度（developmental threshold temperature）或生物学零度
树木的耐寒性随树木的年龄、树木部位及土壤含氧量而变化。 树苗壮龄阶段的耐寒性强于幼苗，茎与粗枝的耐寒性高于花、叶、芽和
幼枝；土壤含氮丰富，树木耐寒性差，土壤含钾丰富，树木耐寒性强；
（2）树种对高温的适应 树种对高温的生态适应性与其原产地密切相关；旱生树种比中生树种 抗高温； 树种抗高温性因植物种类而变化，相同树种不同生长发育阶段抗高温 性亦不同，休眠期最强，生长发育期最弱，以后渐强；
虽然热带地区植物的总生长量高，但其积累的有机物质并不比温带地区高
很多。 较低的夜温和适宜的昼温对植物生长、开花、结实和物质贮藏都很有利。
温周期现象 温度随昼夜和季节而发生有规律的变化称之为节律性变温； 植物对温度昼夜变化和季节变化的反应称温周期现象； 节律性变温包括昼夜变温和季节变温。
植物对温度的日变化和季节变化比较敏感，而且只有在已适应的昼夜和
季节温度变化的条件下，才能正常生长。
昼夜变温与种子萌发 有一些植物的种子在变温下萌发良好，因此变温处理，有利于许多种子 的有效萌发； 昼夜变温与生长发育
较低的液温和适宜的昼温对植物生长发育都很有利。
季节明显地区，植物长期适应于一年中温度、水分节律性变化，形成与 此相适应的植物发育节律称为物候；例如大多数植物春天发芽，夏季开
树种对高温的适应主要表现在形态和生理两个方面；
形态适应：有些植物体具有密绒毛或鳞片，能过滤一部分阳光；有 些植物体呈白色、银白色，叶片革质发亮，能反射大部分光线；有 些植物叶片垂直排列，或高温下叶片折叠，减少吸光面积等。 生理适应：降低细胞含水量，增加糖或盐的浓度，有利于减缓 代谢速率和增加原生质的抗凝结力；蒸 腾作用避免植物体因过热受害。 林业生产常常采用灌溉、遮荫和树干涂
根据一个地区日均温累计值的高低就能初步了解该地区有哪些植物分布，
以及能引种栽培哪些植物。
极端高温限制原因 破坏植物光合、呼吸作用的代谢平衡； 生长发育过程中缺少必要的低温刺激，因而使植物不能通过发育阶段； 油橄榄、苹果、桃、梨等在低纬度高温地区栽种不能开花结果的主要
原因？
极端低温限制原因 低温冻死； 植物对低温的要求在冬季的前期就满足，在冬季尚未结束前就可能恢 复生长受害；
区；
农业规划，合理安排作物和预测农时。
生理代谢 1）光合作用和呼吸作用
温度对光合作用和呼吸作用的影响，是借
助酶和温度的关系实现的； 在一定温度范围内，一般随温度的增加，
生物反应加快；
2）蒸腾作用 改变饱和差影响植物蒸腾； 影响叶片温度和气孔开闭，并影响角质层蒸腾与气孔蒸腾的比率；
生长发育 植物种子只有在一定温度条件下才能萌发； 1年中，树木从树液流动开始，到落叶为止的日数称生长期。 大多数树木种子萌发的最适温度为25-30℃，最高温度为35-40℃；
夏温不足而不能满足生长和繁殖在物质上的需要；
高海拔的限制作用与高纬度相同，低海拔的与低纬度相同。
温度与森林分布 我国根据：气温≥10℃的天数， ≥10℃的积温值，1月平均气温等；我 国东部季风区和蒙新区由北向南划分的温度带如下（由于各带内温度条
件的不同，生有相应的树种和森林类型）：
寒温带：天然分布着寒温带针叶林，即我国面积最大的兴安落叶松林； 温带（中温带）：天然植被为针阔混交林和落叶阔叶林；
热带植物的最适温度高于温带植物；
多数植物根系生长的最适温度比地上部分低。
净光合作用的低温限度，热带植物为5～7℃，而温带和寒带植物在稍低于 0℃的温度下也能同化CO2。
高等植物，当同化器官开始结冰时，CO2吸收便立即停止。
许多地衣在-10℃、甚至-25℃，即叶状体冻结时，仍能吸收并固定CO2。 木本植物净光合作用的高温限度约40～50℃。 最适温度因生物种类，各生长发育阶段和生理活动，以及植物体的 不同部分而异。