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植物光合作用最适温度是多少?
光合作用的暗反应是由酶催化的化学反应,其反应速率受温度影响,因此温度也是影响光合速率的重要因素。
在强光、高CO2浓度下,温度对光合速率的影响比在低CO2浓度下的影响更大,因为高CO2浓度有利于暗反应的进行。光合作用有温度三基点,即光合作用的最低、最适和最高温度。温度的三基点因植物种类不同而有很大差异。耐寒植物的光合作用冷限与细胞结冰温度相近;而起源于热带的喜温植物,如玉米、高粱、番茄、黄瓜、橡胶树等在温度低于10℃时,光合作用即受到明显抑制。低温抑制光合的原因主要是低温导致膜脂相变,叶绿体超微结构破坏以及酶的钝化。高温抑制光合的原因,一是膜脂和酶蛋白的热变性,二是高温下光呼吸和暗呼吸加强,净光合速率下降。C4植物的光合最适温度一般在40℃左右,高于C3植物的最适温度(25℃左右),这与PEPC的最适温度高于Rubisco的最适温度有关。温度对光合机构的影响涉及到叶绿体膜的稳定性,而膜的稳定性与膜脂脂肪酸组成有关,膜脂不饱和脂肪酸的比例随生长温度的提高而降低。热带植物比温带植物的热稳定性高,因而其光合最适温度和最高温度均较高。图示 昼夜温差对光合净同化率有很大的影响。白天温度较高,日光充足,有利于光合作用进行;夜间温度较低,可降低呼吸消耗。因此,在一定温度范围内,昼夜温差大,有利于光合产物积累。植物是否有体温?会随着温度变化,自身温度也变化吗?
为了抵御低温,一些植物除了通过驯化从生理上被动地适应低温外,还发育形成了一些非常巧妙的特殊的结构:它们将花或果实等重要的器官包裹在内部,那里的温度可以比周围的环境温度要高出很多,从而为它们的生长、发育提供适宜的温度条件。这很像我们人类为植物建造温室。这种特殊的结构通常由植物的各种器官经过变态发育而成,例如叶片经过变态成为包在花(或花序)外面的苞片。具有这种增温作用的植物被称为“增温植物”。
在进化过程中,生命已经扩散到世界各地。这意味着不同种类的植物和动物实际上居住在地球上气候条件不同的每一个地方。对人类来说,即使生活在极端条件下也不是问题。我们的技术,例如夏天的空调和冬天的供暖系统,就是我们所需要的!但对于动物和植物来说,情况并非如此,如果它们想生活在生存机会更好的地方(如食肉动物更少,营养更丰富),它们必须通过进化过程来适应这些条件。
为了调节温度,生物体在其适应性发展过程中向不同的方向发展。有些侧重于绝缘材料,表面形态,体形或者行为策略,其他人在小气候创造。
隔离用户:最著名的例子是北极熊的透明皮毛,它将入射光散射到变热的深色皮肤上,包裹在毛发之间的空气防止热量散失。另一方面,黑鸟(如乌鸦、鸵鸟)在炎热的沙漠中被发现,这在第一种观点上可能不太合理。秘密在于它们的羽毛结构。上面的黑色羽毛比周围的空气热得多,这就产生了一个比体温更大的温度梯度。因此,热传递会发生在周围的空气中,而不会发生在绒毛下层的空气分子中。
表面形态对调节光反射很重要。这一点非常重要,一旦你不能像植物一样移动(或者只是非常慢).在高海拔地区,植物的叶子表面通常有明亮的毛发来反射有害的紫外线(如雪绒花,火绒草).在长时间烈日当空的地区,植物以这样一种方式确定其结构部分的方向,即在强烈的阳光下,尽可能少的表面暴露在阳光下。球形几何形状也是降低植物表面太阳光密度的解决方案。低角度入射和多重散射、衰减和反射会降低有效光密度。
人类的体温通常维持在37℃,属于温血动物。冷血动物是对变温动物的俗称,除鸟类和哺乳动物,其他动物都是冷血动物。那么植物有温度吗?
当然有,笼统点说有形生物都有一定的温度。植物的生长、发育等生理活动对温度是非常敏感的,尤其对极端低温是如此。事实上,植物对低温的忍耐能力非常弱,特别是当处在繁殖阶段时,植物更容易受到低温的伤害。因此,温度成为限制很多植物生长和分布的决定性因素。由此,我们不难理解为什么椰子树、橡胶树等植物只能生长在常年温度较高的南方地区,要想让这些热带植物生长在寒冷地区几乎是不可能的。
在温暖的地方植物生长茂盛很容易理解,那么在长年寒冷的地方,这些植物又是如何忍耐严酷的低温环境的呢?科学家们通过长期的研究发现,这些植物已经进化出了一些非常绝妙的本领。为了抵御低温,一些植物除了通过驯化从生理上被动地适应低温外,还发育形成了一些非常巧妙的特殊的结构:它们将花或果实等重要的器官包裹在内部,那里的温度可以比周围的环境温度要高出很多,从而为它们的生长、发育提供适宜的温度条件。这很像我们人类为植物建造温室。这种特殊的结构通常由植物的各种器官经过形态变化发育而成,例如叶片经过形态变化成为包在花外面的苞片。具有这种增温作用的植物被称为“增温植物”。
有些植物我们可以称作为变温植物,即随着外在环境的温度而改变自身的温度。澳大利亚科学家发现了一些“温血植物”,例如葛芋花的温度约为38摄氏度,而外界气温达20摄氏度时,其温度还是维持在40摄氏度左右。
为了准确知道这类温血植物的恒温能力有多高,生物学家西摩进行了一些测试。他测试一种名叫羽裂蔓绿绒的植物,
它的花朵温度保持在30摄氏度~36摄氏度之间。西摩在实验里将环境温度降温为4摄氏度时,这种植物的花朵温度仍然能保持在这个温度范围内。可想而知,植物对自身的温度是可调的。
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