植物的温度三基点和范霍夫定律
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无论何种生物的生命活动都需要在一定的温度范围内才能进行,生物的每一生命活动都有其最高温度、最低温度和最适温度,成为三基点温度。其中生长发育的最低温度又称生物学零度。恒温动物能将其体温保持在最适水平,但其保持恒温的能力又受到外界环境的限制,在过高或过低的环境温度下都不能维持其正常体温,实际上也存在一定的适温范围,只是其自身的调节能力更强些。植物、变温动物和微生物都是在某种适温下生命活动最为活跃,低于最低温度或高于最高温度,其生长发育都要趋于停止。在最低温度以下,仍能在一段时间内维持生命,继续降温就会危及生命,直至死亡。超过最高温度也是如此。因此,在三基点以外,还存在最低致死温度和最高致死温度,合称五基点温度。

不同生物的三基点或五基点温度是不同的,几种主要作物的三基点温度如表2-18所示。

鸡在20℃舍温下产蛋率最高,低于7℃或高于25℃产蛋率都会下降,可看作是母鸡产蛋的三基点温度。大多数鱼类在20~30℃水温下生长良好,低于15℃或高于30℃都不爱吃食,生长速率下降。

鱼是一种变温动物,由于水体环境相对稳定,鱼对水温的适应范围要比陆生动物狭窄。原产热带的鱼类适应水温要比原产高纬度地区的鱼类更高(表2-19)。

同一种生物不同发育时期及不同生命过程的三基点温度是不同的,如水稻秧苗生长要求至少13~15℃的水温,但到灌浆期则要求达到20℃以上。植物生长的三基点温度与光合作用的三基点温度并不吻合,有时在一定的低温下已不能进行光合作用了,但仍有微弱的生长。通常口乎吸作用的下限温度要低于光合作用,但最大呼吸作用的温度又高于光合作用的最适温度。

在最适温度以下,温度对主要生命活动过程的影响服从范霍夫定律(Van't Hoff)

式中 Kt与Kt+10分别为温度t与t+10时的化学反应速率;Q10为温度提高10℃后与原温度下反应速率的比值,范霍夫的假定认为Q10应等于2。根据这一定律,反应速率应随温度升高按指数关系增长:

K2/K1=2(t2-t1)/10

植物生长与酶的催化反应密切相关。因此,植物生长的温度曲线近似于酶的温度关系曲线形式。酶Q10的一般大于2,温度升高10℃后反应加快1倍多。但生物化学反应与一般化学反应不同,在较低温度时反应速率随温度稳定增加,越过最适温度点反应速率反而下降,直到死亡点附近不再进行反应,这是因为超过最适点酶本身会变性,催化能力下降。

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