【文章內容簡介】 眠的狀態(tài)：在冬眠期間動物的代謝率下降很快，是正?；顒訝顟B(tài)下低幾十倍。 適應性低體溫：內溫動物的冬眠是一種受良好調節(jié)的周期性生理現象。在冬眠期 間，動物的體溫接近環(huán)境溫度，心率、代謝率降到最低。 外溫動物在冬季的蟄眠與內溫動物的冬眠之間的區(qū)別：蟄眠的外溫動物如果無被動的加溫使其暖和過來的話，它是不會自發(fā)的醒覺過來的。它們沒有內溫動物那種保險機制，威脅死亡的低溫會導致冬眠狀態(tài)的內溫動物醒覺，而在此條件下，蟄眠的外溫動物就被結冰了。 適應性低體溫的定義：它是一種受調節(jié)的低體溫現象，此時體溫被調節(jié)到最低，接近與環(huán)境溫度水平，心率。代謝率和其他生理功能相應的降到最低，但是冬眠期內的任何時候，動物都可能自發(fā)地或通過人工誘導恢復到原來的正常狀態(tài)。 適應性低體溫的類型：淺度低體溫：體溫直降到低于正常睡眠狀態(tài)時的水平。深度低體溫或蟄伏（ torpor）：體溫降到 1度左右或略高于環(huán)境，此時動物的耗氧量大幅度降低，代謝率、呼吸率大幅度降低。 日蟄伏：入眠和醒覺以晝夜為周期。 季節(jié)性蟄伏：有冬眠和夏眠 動物對高溫環(huán)境的適應 對內溫動物而言，在高溫環(huán)境下維持恒定的體溫較 困難的原因 鳥獸的體溫調節(jié)主要是朝著有效地控制體熱過度散失的方向進化，并形成減少機體失熱的機制，但在高溫條件下這種機制就不在適應。 內溫動物一般都產生大量的代謝熱，在高溫條件下，內熱必須向著不利的方向傳導，這樣，唯一可行的散熱途徑是通過蒸發(fā)失水來帶走熱量 在一些地方，如荒漠、高熱、和干旱是同時存在的。在那里用加強蒸發(fā)水分的途徑，就是要消耗大量的水分，但此時此地有恰好缺水。 動物對高溫環(huán)境的適應特征 第一類是在高溫環(huán)境中將恒溫機制控制的溫度范圍適當放寬放松，也就是說，不嚴格的恒溫，而能暫時地耐受高溫。第二類是避開不利的溫度環(huán)境，第三類是有機體發(fā)育一些特殊的結構和形成生理上的適應。 個體大小與尺度 溫度對動物的行為 適應性行為表現在主動尋找有利的環(huán)境和創(chuàng)造環(huán)境兩方面： 前者有選擇溫度適合的地點、選擇適宜的活動時間和長距離遷移等 后者有建造具有適宜小氣候條件的隱蔽所和集群行為 （一）：躲避不利溫度，選擇溫度適合的空間 幾乎所有的動物都有此特征 動物所選擇的溫度如何，應與其熱能代謝特點相關，動物的喜好溫度應該是它與環(huán)境之間處于熱平衡狀態(tài)下的溫度。 （二）：選擇適合的活動時間 每一種動物的活動都有一定的活動時間，主要取決于食物供應、天敵條件、光照、濕度、溫度等。測定動物晝夜活動的節(jié)律是對動物進行正確數量調查的基礎，是正確預測預報數量及其危害制定防治計劃的依據。 （三）：動物的遷移與外界溫度 長距離遷移是一種復雜的機制，是對各種環(huán)境條件的綜合反應，不少動物的長距離遷移也是對外界溫度的適應。 魚類的洄游是溫度變化引起的。 （四）：動物自行建立適宜小氣候的隱蔽所 許多動物能建造具有適合小氣候條件的隱蔽所。躲避不利的外界環(huán)境溫度的變化。 （五）：動物的集群行為與溫度的關系 動物集群能建立一定的小氣候環(huán)境，有利于動物的熱能代謝后越冬。 溫度與動物的地理分布 （一）：溫度與動物的分布 對變溫動物的分布，有時溫度可能起直接的限制作用 溫度作為動物分布的限制因子，一般不是各地的平均溫度，而是極端溫度。 對于常溫動物，溫度的直接限制比較少見的。但溫度往往有間接地影響。 例如，溫度影響食物進而間接地影響動物的分布。 持續(xù)代謝率（ sustained metabolic rate）：動物在足夠長的時間內能量攝入與能量消耗向平衡而體重保持不變的平均代謝率。 持續(xù)代謝率的限制因素主要有： 食物可利用假說（ food availability hypothesis）：認為代謝極限是由食物的可利用性制約的，而與動物個體本身的特征無關。 外周限制假說（ peripheral limitation hypothesis）：認為動物的能量收支極限與動物個體本身有關，與動物的能量消耗方式相聯系，外周器官對能量的實際消耗能力制約著動物的持續(xù)能量收支。 中心限制假說（ central limitation hypothesis）：此假說與外周限制假說相對應，認為中心供能器官是主要的制約因素，這些器官的作用是為所有的耗能器官獲取，處理和分配能量。 對稱性形態(tài)構成假說（ symmorphosis limitation hypothesis）：認為動物潛在的制約因子的能力彼此相一致， 由于鋸齒動物種類多， koteja and weiner 提出鋸齒類能量對策，將其劃分為 “ 鼠 ” 對策， “ 倉鼠 ” 對策， “ 田鼠 ” 對策。 “ 田鼠 ” 對策者的代謝率最高， “ 鼠 ” 次之， “ 倉鼠 ” 最低。 “ 田鼠 ” 對策者主要棲息于寒冷地區(qū)，但食物資源比較分散， ” 倉鼠“ 對策者主要在沙漠開闊的干旱環(huán)境中生存， ” 鼠 “ 對策者主要和 ”倉鼠 “ 對策者更多地依賴與選擇性取食和比較溫暖的氣候氣候條件，但 ” 田鼠 “ 對策者和 “ 鼠 ” 對策者的代謝率為什么比 ” 鼠 “ 對策者高呢？這主要是由于 ” 田鼠 “ 對策者主要利用不易消化的食物，高代謝率與食物消化過程的額外消耗有關，也可能是腸道中共生菌團所致，或者二者皆有； ” 鼠 “ 對策者在選擇營養(yǎng)成分高分布稀少的食物時，活動性必然增加，因此高代謝率可能與運動和感覺活動有關，這樣， ”田鼠 “ 對策者可能具有較大的腸道，而 ” 鼠 “ 對策者則可能具有較大的肌肉或大腦，或二者皆有。 Szarski 提出了浪費對策（ wasteful strategy）和節(jié)儉對策（ frugal strategy） ,浪費對策者是向高代謝率進化，高代謝率是高運動性和大而復雜的神經系統(tǒng)的先決條件，節(jié)儉對策者則導致物質和能量的節(jié)約。 Gnaiger 則提出了功率對策（ power strategy）和經濟對策（ economy strategy）。功能對策指生物具有快速生長的潛力，能無限地利用資源，而經濟對策則指生物能夠高效地利用資源。 全球氣候變暖是當今社會關心的挑戰(zhàn)性問題，它能夠影響物種的分布區(qū)，氣候變暖是分布北推的主要因子。 溫度與動物的數量變動 溫度對動物數量變動有很大的影響；溫度變化影響動植物的成活率，越冬等，影響植物的開花期，影響動物的繁殖等。 熱污染（ thermal pollution） 熱污染的形成原因雖然只是一個溫度因子，但它幾乎影響著整個生態(tài)系統(tǒng)的非生物界和生物界。 熱污染的來源：工業(yè)用水使水溫增高，如發(fā)電場等 熱污染對水生生物的影響：水生生物對于溫度變化的敏感性較一般陸地生物高，在自然水體中生活著大多數生物本來對于夏季的水溫就很敏感，因為此時的水溫已接近于亞致死或致死的耐受極限。 熱污染的間接作用：水溫升高，水中的溶氧量容易降低，另一方面，隨著水溫的升高，水生生物的耗氧量也迅速增加，長期處于這種狀況下的有機體必然體質衰弱抵抗力低下，因此，在熱污染的水體中的生物很容易爆發(fā)疾病。 熱污染對生物群落的影響：熱污染除了使生物種類減少，降低群落的物種多樣性以外，同時還會改變群落中的物種組成。在熱污染的水體中，多數種類可能個體數量減少或完全消失，而個別耐熱性強的種類可能由于競爭者減少而發(fā)展起來，從而成為特別明顯的優(yōu)勢種。 熱污染的其它影響：熱污染可能使水生生物的行為發(fā)生變化。 水體的生態(tài)作用 水是有機體內部一切生命活動和生化過程的基本保證，水是陸生動物的熱能代謝中起著重要的作用，蒸發(fā)散熱時降低體溫的重要手段， 水對陸生動物的影響 （一）：陸生動物的水代謝 水代謝：在動物的生命過程中，有機體不斷地與環(huán)境之間進行水交換。有失水和 得水量方面。 通過消化道獲得水分，通過飲水和獲得水分而從環(huán)境中獲得水分的方法是陸生動物得水的最重要的方法。從食物中獲得水分是動物得水的令一條途徑。 通過外皮吸水，兩棲類和一些無脊椎動物通過外皮吸水。 代謝水（ metabolic water）的利用，利用代謝水彌補水的不足。 減少排泄失水和糞便失水，許多昆蟲的直腸和排泄管對水分有重吸收作用，出馬爾比基管能被動由于滲透壓作用而吸收水分以外，他們的后腸還有重吸收水分的作用。 排泄尿酸（ uric acid） ,作為動物氮代謝廢物排泄于體外的物質主要有三種；氨（ ammonia） ,尿素（ urea） ,尿酸（ uric acid）；用排泄尿酸來代替排泄氨和尿素指一種節(jié)水的途徑。 減少體表和呼吸道表面失水； （ 1）：節(jié)肢動物角質層（ cuticle）和蠟膜（ wax layer）的作用；體表的角質層對于保持機體內的含水量是很重要的，保持水分的散失。 （ 2）：昆蟲氣孔開閉的作用：氣孔開閉可以調節(jié)呼吸道表面的失水。 （ 3）：皮膚和呼吸道失水：鳥類主要通過呼吸道表面和口腔的蒸發(fā)失水，獸類除此以外，還有皮膚表面失水，汗腺是失水方面的作用尤其明顯。肺皮失水量也依賴與環(huán)境溫度，環(huán)境溫度越高，其失水量越大，因此調節(jié)肺皮失水率在體溫上具有重要的意義。 濕度對動物的影響 濕度與動物的行為 （ 1）、嗜好或選擇濕地（ moisturepreference） 陸地環(huán)境包括許多的小生境，其濕地條件相差很大，動物可以再一定的范圍內 “ 各區(qū)其所 ” 。如喜濕動物等 （ 2）、選擇一天中濕度適宜的時間活動。 （ 3）、遷移，動物遷移到比較濕潤的地方 （ 4）、夏眠與滯育期 溫度與動物的體色 葛洛格規(guī)律（ Gloger’s rule ）：在干旱而寒冷的地方，動物的體色較淡，而在潮濕而溫暖的地方，其體色較深。 濕熱地區(qū)動物毛色較深的原因可能是與色素的產生和酶的活動有關。較高的濕度能提高在代謝過程中產生色素的酶的活 性。 濕度與動物的生長發(fā)育 昆蟲的個體比較小，故相對表面積就很大，水分丟失很快，因而對空氣濕度最敏感，大多數昆蟲在干燥的空氣中完全停止發(fā)育。如偏離了最適濕度，其發(fā)育歷期就延長。 有些昆蟲在相對濕度達到 100%或飽和差為零時發(fā)育最快， 第三類是發(fā)育速度不依賴環(huán)境濕度的變化。 濕度與動物的繁殖 濕度通過影響發(fā)育速度使性成熟的遲早也有區(qū)別。影響產卵量。 濕度與動物的壽命 對于喜濕的昆蟲，在潮濕的環(huán)境中，壽命較長，隨著相對濕度的降低，其壽命就逐漸縮短。 對于喜干的昆蟲，在 70%的相對濕度時，由于性成熟早，完成生活史最快，壽命就短，隨著濕度的增加或減少，其性成熟緩慢，壽命就相對地延長，如果低于或高于昆蟲的最是濕度幅，則昆蟲的壽命縮短。 水生動物的水鹽代謝和滲透壓調節(jié) 第三章：有機體與環(huán)境 一、光與動物的繁殖 延長光周期可以使動物在非自然繁殖期中性腺增大，經行繁殖活動，也可以使具有 “ 懷孕潛伏期 ” 的動物縮短懷孕期。引起這一反應的不是光周期本身，而是附加的光照在光敏感性似晝夜節(jié)律中的適合時間。 原理：光通過眼和腦影響到下垂體的機能，刺激其 前葉分泌促性腺激素，包括垂體前葉素 A和 B，而使生殖功能活躍起來。 松果腺分泌褪黑激素，它可能作用于腦促性腺中樞，從而引起一連串的生殖功能，褪黑激素的合成受到光周期的控制，就是說，環(huán)境中的光因子，通過松果腺而控制哺乳動類的生殖周期。 外界環(huán)境因素很多，諸如溫度、濕度、氣壓、光等、為什么動物選著光作為信號啟動復雜的繁殖生理機制的觸發(fā)器（ trigger）呢 ? 以光周期（ photoperiod）或白晝長變化（ Daylongth change）為信號，其優(yōu)點是光變化較穩(wěn)定，具有規(guī)律性和恒定性，光，濕度，溫度等環(huán)境因素是多變的，在長期的進化中，選擇光為繁殖信號，作為有利季節(jié)的來臨。 在自然界中，還有其他的因素作為繁殖信號，例如雨季，自然界中飼料的儲存量的變動等。 長日照獸類在春季開始升值活動，短日照獸類在秋冬季開始繁殖，這是由什么因素來決定的呢？ 貝克爾提出區(qū)分近因（ proximate cause）和原因（ ultimate cause），或是直接原因和最終原因。 直接原因和近因，是指引起生殖、換羽、遷移等過程，作為直接刺激的環(huán)境因素，如光照周期對于啟動長日照和短日照動物繁殖的作用。最終原因或原因則是指生殖，遷移等特征在進化中對于保證物種生存和繁衍有決定性意義的環(huán)境因素。 至于引起繁殖活動的原因，有時候是直接原因和最終原因是相同的，更常見的卻是彼此不同的兩個因素，對許多的水生無脊椎動物和魚類，水溫是決定其生殖腺能否成熟和能否經行繁殖的直接原因和最終原因。 （二）、光與動物生活中的其他季節(jié)節(jié)律 動物的遷徒（ migration） 光周期是引起鳥類遷徙的直接原因之一，鳥類遷徙以天體星球為導航。 光和換羽，換毛 鳥獸的換毛和換羽與光周期變化有密切的關系。 昆蟲滯育（ diapause） 昆蟲的滯育主要與光周期變化有關 三、光和動物的晝夜節(jié)律 晝夜節(jié)律（ daynight rhythm）：又叫日節(jié)律（ daily rhythm）。 有的動物白天活動，叫晝行性動物（ diurnal animal）。有的動物夜間活動，叫夜行性動物（ nocturnal animal）。有些動物在夜幕降臨時活動，也在破曉之時活動，叫晨昏