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文檔簡介
第I部分個體生態(tài)學(autecology)Chap2.TemperatureasanecologicalfactorMacroclimateinteractswiththelocallandscapetoproducemicroclimate.MostspeciesperformbestinafairlynarrowrangeoftemperatureManyorganismshaveevolvewaystocompensateforvariationsinenvironmentbyregulatingbodytemperatureManyorganismssurviveextremetemeraturesbyenteringarestingstage現在是1頁\一共有49頁\編輯于星期三Case1.MicroclimatesMacroclimate
iswhatweatherstationsreport.
Microclimate
isclimatevariationonasmallscale.
Vegetationonnorth–andsouth-facingslopes現在是2頁\一共有49頁\編輯于星期三Plantheight,canopysize,andcoveraffectmicroclimate
Desertshrubsandmicroclimate現在是3頁\一共有49頁\編輯于星期三現在是4頁\一共有49頁\編輯于星期三WhitesandBlacksandColoroftheGround現在是5頁\一共有49頁\編輯于星期三PresenceofBouldersandBurrows
Microclimatesunderstones現在是6頁\一共有49頁\編輯于星期三AquaticTempPhysicsofwater,riparianvegetationMicroclimateinaquaticenvironmentsriffle:淺灘reed:蘆葦現在是7頁\一共有49頁\編輯于星期三Case2:TemperatureandperformanceoforganismsEnzymeactivity(a)TemperatureandperformanceatthemolecularlevelEnzyme-substrateaffinity(親和力)乙酰膽堿酯酶鮭魚現在是8頁\一共有49頁\編輯于星期三(b)Extremetemperatureandphotosynthesis現在是9頁\一共有49頁\編輯于星期三(C)Developmentand
TemperatureAnlinearrelationshipisexhibitedbetweenratesofgrowth
and
developmentofwholeorganismsandtemperatureinmostofectotherms.AprotistEggofabeetle現在是10頁\一共有49頁\編輯于星期三Eggtoadultdevelopmentinamite24.22days8.18daysOrganismsrequireacombinationoftimeandtemperature–‘physiologicaltime’tocompleteacertainstageofdevelopment.K=N(T–C)K-積溫常數(daydegrees);N-Developmenttime(day);T-Temperature(℃);C-Threshold發(fā)育起點(閾值)溫度(℃);
有效積溫法則-變溫動物完成一定發(fā)育時期所需熱量是一個常數現在是11頁\一共有49頁\編輯于星期三公式假定:Assumptionsoftheequation(1)Thereisalinearrelationshipbetweendevelopmentrateandtemperature;(2)Developmentisonlyaffectedbytemperature;(3)Temperatureisconstant.Applicationsoftheequation:(1)Predictingpotentialdistributionoforganisms.(2)Predictingemergenceofacertainstageoforganisms現在是12頁\一共有49頁\編輯于星期三Temperature-sizeruleTheratesofgrowthanddevelopmentdeterminethefinalsizeofanorganism.Iftheresponsesofgrowthanddevelopmenttovariationsintemperaturearenotthesame,temperaturewillaffectfinalsize.Infact,developmentusuallyincreasesmorerapidlywithtemperaturethandoesgrowth,suchthatfinalsizetendstodecreasewithrearingtemperature,forawiderangeoforganisms.RatestemperatureDevelopmentGrowthsize現在是13頁\一共有49頁\編輯于星期三Blackbeanaphidat15℃Blackbeanaphidsat30℃現在是14頁\一共有49頁\編輯于星期三(D)AdaptationstotemperatureAcclimation:Physiologicalchangesinresponsetoenvironmentalconditions
最佳溫度相差8℃Pearcy(1977)collectedcuttings(插條)ofaplantfromtheDeathValley,California,andplantedthemundertwodifferenttemperatures.Growingtemperatureandoptimaltempforphotosynthesis現在是15頁\一共有49頁\編輯于星期三TemperatureandBacterialactivityTemperatureandpopulationgrowthbyanantarcticbacterium(南極)(Morita,1975)Temperatureandpopulationgrowthbyahotspringbacterium(黃石公園溫泉)(Brock(1978)現在是16頁\一共有49頁\編輯于星期三CaseIII:Regulatingbodytemperature(A)BodytemperatureequationK.Schmidt-Nielsen(1983):Hs=Hm±Hcd±Hcv±Hr-HeHs-storage總熱量;Hm-metabolic新陳代謝;Hcd-conduct傳導;Hcv-convection對流;Hr-radiation輻射;He-evaporation蒸發(fā)
Manyorganismshaveevolvewaystocompensateforvariationsinenvironmentbyregulatingbodytemperature現在是17頁\一共有49頁\編輯于星期三生物與環(huán)境的熱交換傳導對流代謝輻射輻射蒸發(fā)現在是18頁\一共有49頁\編輯于星期三(B)植物的溫度調節(jié)
沙漠植物-如何降溫?
HeatexchangebyadesertplantHs=Hm±Hcd±Hcv±Hr-
He現在是19頁\一共有49頁\編輯于星期三北極和高山墊狀植物的熱交換北極和高山植物——如何保溫?Hs=Hm+Hcd+Hcv+Hr-
He現在是20頁\一共有49頁\編輯于星期三現在是21頁\一共有49頁\編輯于星期三斯堪蒂納維亞植物體熱收支Growthformandtemperature(datafromFitterandHay,1987)現在是22頁\一共有49頁\編輯于星期三TropicalAlpinePlants
Littleannualvariationbutwidedailyfluctuationintemperature.Adaptation:1)Giantrosette(蓮座)growthform;2)Retainingdeadleaves;3)Densepubescence(絨毛)4)Retainingalargeamountoffluid.a.非洲Kilimajaro山上的千里光,b.南美Andes山現在是23頁\一共有49頁\編輯于星期三(C)TemperatureregulationbyectothermicanimalsTemperatureregulationbyalizardinthehighAndesLizard蜥蜴
—Afteranhourofsunbasking,asairtemperaturerisestoabout1.5℃,thebodytemperaturerisestoabout33℃,over30℃abovethatofthesurroundingair.Thevastmajorityofanimalsuseexternalsourcesofenergytoregulatebodytemperature.現在是24頁\一共有49頁\編輯于星期三蝗蟲Grasshopperstakethesunbaskingforheat,andprobablymore?
Bodytemperature(38-40℃)>airtemperature?透翅蝗CamnulapellucidaInArizonamountains現在是25頁\一共有49頁\編輯于星期三Currathurs’sstudy(續(xù))Question:Canthegrasshopperincreasethebodytemperature?
Experiment:twogroupsofinsectswereraisedattwodifferenttemperatures.Thebodytemperaturewasmeasured,andcompared.現在是26頁\一共有49頁\編輯于星期三Currathurs’sstudy(續(xù))溫度與蟲霉菌種群增長真菌數量(μlDoesthehighbodytemperaturesuppresspathogens?TemperatureandpopulationgrowthofEntomophagagrylli現在是27頁\一共有49頁\編輯于星期三Whatisthelimitationofthisstudy?
Howdoestemperatureaffectthepathogeninthefield?Exposureto40℃temperatureforasfewas4hourseachdaysignificantlyreducedthenumberofgrasshoppersdyingofEntomophagainfections.
現在是28頁\一共有49頁\編輯于星期三(e)TemperatureregulationbyendothermicanimalsEnvironmentaltemperatureandmetabolicrates
Whentheenvironmentaltemperatureisbeyondthethermalneutralzone,themetabolicratewillrapidlyincreasetotwo-threetimesrestingmetabolism.中溫區(qū)(thermalneutralzone):therangeofenvironmentaltemperatureoverwhichthemetabolicrateofahomeothermic(恒溫)animaldoesnotchange.指恒溫動物代謝速率保持恒定時的溫度范圍?,F在是29頁\一共有49頁\編輯于星期三溫度與北極和熱帶哺乳動物的中溫區(qū)Twogroupsofanimalsaredefinedbythedifferenceintheneutralthermalzones:tropicalspeciesandarcticspecies.
Sharedrange現在是30頁\一共有49頁\編輯于星期三AquaticbirdsandMammals水生鳥和水生哺乳動物
So,howtokeepheataswellasgetoxygenforendotherms?1)Usingair-breathingtogetoxygen,insteadofgill-breathing2)Bearingathicklayeroffatorfur.Appendages(附肢)areoutfittedwithcountercurrentheatexchangers(逆流交換系統)
toreduceheatloss。1)Thecapacityofwatertoabsorbheatwithoutchangingtemperatureisca.3000timesthatofair;2)Butconductiveandconvectiveheatlosstowateraremuchmorerapidthantoair:over20timesfasterinstillwaterandupto100timesfasterinmovingwater.現在是31頁\一共有49頁\編輯于星期三Countercurrentheatexchanger現在是32頁\一共有49頁\編輯于星期三金槍魚體側肌肉中的逆流交換器WarmingtheSwimmingMusclesoflargemarineFish動脈靜脈現在是33頁\一共有49頁\編輯于星期三Watertemperatureandbodytemperatureofabluefintuna現在是34頁\一共有49頁\編輯于星期三WarmingInsectFlightMuscles昆蟲飛行肌加熱機制Doessphinxmothsregulationbodytemperaturethroughchangingmetabolicrate?(Adams&Heath,1964)現在是35頁\一共有49頁\編輯于星期三HawkmothHeinrichdidnotfindchangingofthemetabolicrateinresponsetovariationsintemperature.So,heproposedahypothesisthatsphinxmothsregulatebodytemperaturebychangingtheirratesofheatlosstotheenvironment.
現在是36頁\一共有49頁\編輯于星期三煙草天蛾的體溫調節(jié)和血液循環(huán)現在是37頁\一共有49頁\編輯于星期三思考題1蝴蝶是變溫動物,白天活動,從赤道雨林到北極都有分布,它們以曬太陽的方式提高體溫。那么,隨緯度的不同,它們用于曬太陽和飛行的時間比例會如何變化?蝴蝶曬太陽的時間會隨著每天溫度的變化而改變嗎?2有人在新疆塔城的嚴冬雪地里發(fā)現一種會飛的蛾子,你分析它的體色是什么顏色?為什么?為什么能在零下20多度的冬天飛翔?現在是38頁\一共有49頁\編輯于星期三東方臭甘藍-恒溫植物肉穗花序苞片主根(D)Temperatureregulationbythermogenicplants產熱植物
現在是39頁\一共有49頁\編輯于星期三氣溫與東方臭甘藍的代謝速率代謝率(用耗氧率表示)現在是40頁\一共有49頁\編輯于星期三ManyorganismssurviveextremetemperaturesbyenteringarestingstageCaseIV:SurvivingExtremetemperature(a)InactivityTigerbeetle現在是41頁\一共有49頁\編輯于星期三(B)ReducingMetabolicRateWhentouseTorpor蟄伏?Torporisastateoflowmetabolicrateandloweredbodytemperature.“Routinehypothesis”or“Emergency-onlyHypo”Howtotestthehypotheses?Hummingbird現在是42頁\一共有49頁\編輯于星期三Howtoknowwhetherhummingbirdsgointotorporatnight?Byweightinghummingbirdsjustbeforetheywenttotheirnightroosts(鳥窩),andthenagainintheearlymorning.現在是43頁\一共有49頁\編輯于星期三花蜜食物量與蟄伏狀態(tài)的關系Calder’sobservationsupportedthe‘Emergency-onlyHypothesis’.Hummingbirdsgointotorporwhen:(1)flowersarenotabundant;(2)foodinta
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