低温环境中生物是如何生存的？
长期生活在低温环境中的生物通过自然选择，在形态、生理和行为方面表现出很多明显的适应。在形态方面，北极和高山植物的芽和叶片常受到油脂类物质的保护，芽具鳞片，植物体表面生有蜡粉和密毛，植物矮小并常成匍匐状、垫状或莲座状等，这种形态有利于保持较高的温度，减轻严寒的影响。生活在高纬度地区的恒温动物，其身体往往比生活在低纬地区的同类个体大，因为个体大的动物，其单位体重散热量相对较少，这就是Bergman规律。另外，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，这一适应常被称为Allen规律。例如北极狐的外耳明显短于温带的赤狐，赤狐的外耳又明显短于热带的大耳狐。恒温动物的另一形态适应是在寒冷地区和寒冷季节增加毛和羽毛的数量和质量或增加皮下脂肪的厚度，从而提高身体的隔热性能。
广东宝元通
2024-10-28 广告
在生理方面，生活在低温环境中的植物常通过减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类、脂肪和色素等物质来降低植物的冰点，增加抗寒能力。例如鹿蹄草（Pirola）就是通过在叶细胞中大量贮存五碳糖、粘液等物质来降低冰点的，这可使其结冰温度下降到-31℃。此外，极地和高山植物在可见光谱中的吸收带较宽，并能吸收更多的红外线，虎耳草（saxi fraga）和十大功劳（Mohonia）等植物的叶片在冬季时由于叶绿素破坏和其他色素增加而变为红色，有利于吸收更多的热量。动物则靠增加体内产热量来增强御寒能力和保持恒定的体温，但寒带动物由于有隔热性能良好的毛皮，往往能使其在少增加（图2-20中的红狐和雷鸟）甚至不增加（北极狐）代谢产热的情况下就能保持恒定的体温。从图2-20中可以看出，动物对低温环境的适应主要表现在热中性区宽、下临界点温度低和在下临界点温度以下的曲线斜率小。例如北极狐和生活在阿拉斯加的红狐，其热中性区都很宽，下临界点温度可低到-10℃ 以下，即使在下临界点温度以下代谢率的增加也很缓慢（红狐）甚至不增加（北极狐）。在低温环境中减少身体散热的另一种适应是大大降低身体终端部位的温度，而身体中央的温暖血液则很少流到这些部位。例如生活在冰天雪地的北极灰狼，其脚爪可保持在接近冰点的温度。一只站立在冰面上的鸥，其脚掌部的温度为0～5℃，温度自下而上逐渐升高，到达生有羽毛的胫部为32℃，而鸥的体温为38～41℃。
①形态适应: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短变小的趋势（艾伦法则）。生活在寒冷气候地区的同类恒温动物, 其身体往往趋向于大，而在温暖气候地区生活者体形则趋向于小（伯格曼定律 ）。恒温动物的另一类形态适应，是在寒冷地区和寒冷季节增加毛（或羽）的数量和质量或增厚皮下脂肪，从而提高身体的隔热性能。逆流热交换。②生理适应：局部异温性，即动物的四肢、尾、吻、外耳等部位温度降低, 低于体躯中央的温度，并且身体中央温暖的血液很少流到这些部位，从而使这些隔热不良的部位不至于大量散失体热。另有些动物可通过耐受冻结或处于超冷状态而避免冷伤害。③行为适应:主要表现为休眠和迁移。
