周虹

摘要：類和哺乳動(dòng)物是恒溫動(dòng)物，其體溫受環(huán)境溫度變化的影響較小，但其他生物都是變溫的化。但這并不意味著生物只能在某一溫度范圍內(nèi)生活，在長(zhǎng)期的歷史進(jìn)化過(guò)程中，生物們進(jìn)化出了能夠適應(yīng)極端溫度的生理特征，比如植物對(duì)低溫和高溫的適應(yīng)，可以從形態(tài)和生理上解釋；動(dòng)物對(duì)低溫的適應(yīng)遵守Bergman規(guī)律，Allen規(guī)律和生理機(jī)能改變，動(dòng)物對(duì)高溫的適應(yīng)體現(xiàn)在放松恒溫性和逆流熱交換。

關(guān)鍵詞：生物；極端溫度；適應(yīng)性

【生物對(duì)低溫環(huán)境的適應(yīng)】

長(zhǎng)期生活在低溫環(huán)境中的生物通過(guò)自然選擇，在生理、形態(tài)和行為方面表現(xiàn)出很多明顯的適應(yīng)。

一、植物對(duì)低溫環(huán)境的適應(yīng)

研究發(fā)現(xiàn)，生活在嚴(yán)寒地區(qū)的植物在形態(tài)方面明顯表現(xiàn)出對(duì)低溫環(huán)境的適應(yīng)。例如生長(zhǎng)在北極和高山上的植物，其芽和葉片常受到油脂類物質(zhì)的保護(hù)，芽具鱗片，體表面生有蠟粉或被有密毛。另外，生長(zhǎng)在嚴(yán)寒地區(qū)的植物，其植株矮小并常成匍匐狀、墊狀或蓮座狀等。

在生理方面，生活在低溫環(huán)境中的植物通過(guò)減少細(xì)胞中的水分和增加細(xì)胞中的糖類、脂肪和色素等物質(zhì)來(lái)降低植物的冰點(diǎn)，增加抗寒能力.例如，鹿蹄草就是通過(guò)在葉細(xì)胞中大量貯存五碳糖、粘液等物質(zhì)來(lái)降低冰點(diǎn)的，這可使其結(jié)冰溫度下降到-31℃。此外，生活在極地和高山的植物其可見(jiàn)光的吸收光譜較寬，并能吸收更多的紅外線，虎耳草和十大功勞等植物的葉片在冬季時(shí)由于葉綠素破壞和其他色素增加而變?yōu)榧t色，有利于吸收更多的熱量。

另外，植物冬季產(chǎn)生休眠、植物種子的休眠現(xiàn)象和后熟作用也是對(duì)寒冷的適應(yīng)。

二、動(dòng)物對(duì)低溫環(huán)境的適應(yīng)

通過(guò)對(duì)大量生活在低溫環(huán)境中的動(dòng)物進(jìn)行形態(tài)研究，科學(xué)家們總結(jié)出了以下幾條規(guī)律：（1）Bergman規(guī)律：生活在高緯度的恒溫動(dòng)物往往比生活在低緯度的同類個(gè)體大。人類就是驗(yàn)證該規(guī)律最好的例子，中國(guó)幅員遼闊，南北差距較大，而北方人通常情況下比南方人高大，高大的身材使得北方人的單位散熱面積減小，從而有利于適應(yīng)低溫的環(huán)境。（2）Allen規(guī)律：恒溫動(dòng)物身體的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低溫環(huán)境中有變小變短的趨勢(shì)。例如我們所熟知的北極狐，其耳朵明顯小于赤狐和大耳狐。（3）增加毛和羽毛的數(shù)量和質(zhì)量或增加皮下脂肪的厚度，提高隔熱性能。比如：北極熊體型龐大，皮下脂肪很厚。

在生理方面，動(dòng)物也存在著對(duì)低溫環(huán)境的適應(yīng)。（1）逆流熱交換：內(nèi)溫動(dòng)物肢體中動(dòng)靜脈血管的幾何排列，增加了逆流熱交換，減少了熱量的散失。水禽就利用逆流熱交換使得其足部溫度只有0到5攝氏度，脛部大約32攝氏度，軀干大約38攝氏度到41攝氏度。通過(guò)降低身體終端部位的溫度，使得溫暖的血流在到達(dá)身體終端之前就進(jìn)行了充分的熱交換，從而減少了熱量在環(huán)境中的散失。（2）異溫和適應(yīng)性低體溫：空間的異溫性允許有機(jī)體局部體溫降低，以減少熱散失。比如搖蚊在零下25攝氏度的環(huán)境中仍然能通過(guò)反復(fù)的結(jié)冰融化而存活。溫帶及寒帶的小型鳥(niǎo)獸，在寒冷季節(jié)依靠生理調(diào)節(jié)機(jī)制，增加體內(nèi)產(chǎn)熱來(lái)御寒和保持體溫。（3）增加甘油、糖蛋白以及其它抗冰凍物質(zhì)，降低體液冰點(diǎn)：比如小繭蜂使血液冰點(diǎn)降到-17.5 ℃， 其幼蟲(chóng)在- 4 7 ℃ 不結(jié)冰?！?】

動(dòng)物相較于植物還有另一種更好的適應(yīng)低溫環(huán)境的方式，那就是改變自己的行為方式。主要表現(xiàn)在休眠和遷移兩個(gè)方面，前者是對(duì)嚴(yán)寒的適應(yīng)后者則是躲避寒冷。休眠能使動(dòng)物最大限度的減少能量消耗，動(dòng)物的休眠伴隨很多生理變化，例如哺乳動(dòng)物在冬眠開(kāi)始之前體內(nèi)先要儲(chǔ)備特殊的低熔點(diǎn)脂肪，冬眠時(shí)心跳速率大大減緩，血流速度變慢，為防止血液凝固，血液的化學(xué)性質(zhì)也會(huì)發(fā)生很大的改變。

【生物對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng)】

一、植物對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng)

生活在高溫地區(qū)的植物，其表面被有密絨毛和鱗片，體色呈白色或銀白色，葉片發(fā)光，用來(lái)反射大部分陽(yáng)光。其葉片垂直主軸排列，使葉緣向光，葉片對(duì)折，可以大大減少接受陽(yáng)光的表面積。另外，它們還具有厚的木栓層，起到絕熱和保護(hù)的作用。

在生理方面，高溫地區(qū)的植物通過(guò)降低細(xì)胞含水量、增加糖或鹽濃度來(lái)適應(yīng)環(huán)境溫度。糖和鹽含量的增加有利于減慢新陳代謝，增加原生質(zhì)的抗凝結(jié)能力、另外，一些植物具有反射紅外線的能力，夏季反射的紅外線比冬季多。當(dāng)然也有一部分植物能夠靠旺盛的蒸騰作用帶走過(guò)多的熱量，避免植物體燒焦。

二、動(dòng)物對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng)

高溫地區(qū)的動(dòng)物其皮毛起隔熱作用，夏季毛色變淺，具光澤。

在生理方面，大致有以下幾種適應(yīng)方式（1）放松恒溫性，使體溫有較大幅度的波動(dòng)，在高溫炎熱的時(shí)候，將熱量貯存于體內(nèi)，使體溫升高，等夜間環(huán)境溫度低時(shí)將體內(nèi)的熱釋放出去。比如生活在沙漠地區(qū)的蜥蜴（2）逆流熱交換，比如一些洞角科動(dòng)物（3）出汗、喘氣、分泌唾液等也是很常見(jiàn)的方式。

另外，動(dòng)物能通過(guò)改變自己的一些行為來(lái)適應(yīng)高溫炎熱的環(huán)境。最常見(jiàn)的就是夏眠或夏季滯育、夜出、穴居等，當(dāng)然這些行為中也不乏很多有意思的現(xiàn)象，比如沙漠中的一種貓科動(dòng)物，其在沙漠中行走時(shí)只用三個(gè)腳著地，輪流交換爪子，從而減少每一個(gè)爪子與地面的接觸時(shí)間，使得爪子不至于被熾熱的沙子燙傷。[2]再比如蜜蜂，冬天筑巢，不斷活動(dòng)使得巢穴內(nèi)溫度可達(dá)30攝氏度。夏天煽動(dòng)翅膀使空氣向一個(gè)方向流動(dòng)，與外界進(jìn)行熱交換。

參考文獻(xiàn)：

[1]嵇保中、劉曙雯、張凱，昆蟲(chóng)學(xué)基礎(chǔ)與常見(jiàn)種類識(shí)別，2011

[2]安東妮，炙熱中快樂(lè)著的沙漠動(dòng)物，2013-8endprint