生物对极端温度环境的适应
图一 北极冰川
如果有一天你来到寒冷的北极，裹着厚重的棉袄还是被冻得瑟瑟发抖，根本没办法生存下去，看着周围欢脱的北极狐，不仅会想，为什么北极狐不会怕冷呢？
的确，人是很聪明的生物，发明了各种各样御寒抗热的工具，但是我们却难以接受极端环境温度带给我们的挑战。而长期生活在极端环境温度环境中的生物，通过气候驯化或进行变异，在形态结构、生理和行为等各个方面表现出明显的适应性。那么，我们一起来看看这些生物都是如何接受极端环境温度的挑战呢？
一、生物对低温的适应
不同种类的生物对低温的生理适应机制也是不同的，在这里，几个生动的例子告诉你不同种类生物对低温环境是如何适应的。
北极和高山植物的牙和叶片常受到油脂类物质的保护，芽具鳞片，植物体表有蜡粉和密毛，树干粗短弯曲，枝条常成匍匐状，树皮坚厚等，这些形态与北极及高山严酷的气候条件协调一致。
图二 寒冷环境下的植物
来自寒冷地区的内温动物在冬季增加了羽、毛的密度，提高了羽、毛的质量，增加了皮下脂肪的厚度，从而提高身体的隔热性。例如北极狐主要依赖毛皮和皮下脂肪的隔热性，生
活在-30°以下环境中无需增加产热，而能维持恒定的体温；海豹的皮下脂肪厚度达60mm，在躯干的横切面上，58%的面积为脂肪。另外，内温动物肢体中动静脉血管的几何排列，增加了逆流热交换，减少了体表热散失，有利于动物在寒冷中保持恒定的体温。
图三 冰冻海豹躯干横断面，显示厚的脂肪 图四 血管的解剖结构使动脉血管（A）和静
（外周一圈白色） 脉血管（V）间有逆流热交换
图五 北极狐冬季具厚的白色毛 图六 北极狐夏季具薄的棕色毛
通常，生物对低温适应的生理变化包括以下几个方面：第一，植物可以减少细胞中的水分，增加糖类、脂肪和色素等物质以降低植物的冰点，使细胞液冰点常在-5°~-1℃，增加了抗寒防冻能力。第二，生活在温带及寒带地区的小型鸟兽，可以增加体内产热量来增强御寒能力和保持恒定的体温，通常是靠增加基础代谢产热和非颤抖性产热，而颤抖性产热只在急性冷暴露中起重要作用。非颤抖性产热（NST）是小型哺乳动物冷适应性产热的主要热源，主要发生在褐色脂肪组织（BAT）中。第三，北方小内温动物动物对寒冷适应的另一种生理表现为异温性，空间异温性允许有机体局部体温降低，以减少热散失。同时，行为的适应主要表现在迁徙和集群方面。
图七 褐色脂肪组织
二、生物对高温的适应
寒冷对生物是一种极限条件，高温对生物也是不小的挑战。据调查，人体对外界环境的最适温度是25℃，当温度逐渐升高，人体也会感到越来越不适。那么高温条件下的生物如何生存呢？其实，生物对高温的适应也表现在形态、生理和行为等各个方面。
图八 干旱的土壤
首先，我们先看一下植物是如何对抗高温环境的呢？在形态上，有些植物有密绒毛和鳞片，能过滤一部分阳光；有些植物体色呈白色、银白色、叶片反光，可反射大部分阳光，减少植物热能的吸收；有些植物叶片垂直主轴排列，使叶缘向光，这可使组织温度比叶片垂直日光排列的低3~5℃。在生理适应上，主要是降低细胞含水量，增加了糖或者盐的浓度，这就降低了代谢率；另外蒸腾作用旺盛避免了植物过热。
图九 高温环境下的植物
接着，我们再来看看动物是如何保护自己的。动物对高温的适应的重要途径是适当放松恒温性，使体温有较大浮动的波动，在高温炎热时，贮存热量与体内，体温升高，等夜间环境温度降低或在阴凉处时，通过自然对流、传导、辐射等方式将体内的热量散发出去。 一些特殊气候中的特殊动物也有其特殊的方式，比如，沙漠中的啮齿动物非常丰富，它们通常采用“夜出加穴居式的适应方式”内温动物夏眠时，比如黄鼠狼，也产生适应性低体温，能量需求降到最低。还有很多动物以我们想不到的方式在保护着自己免受高温的攻击。 看完这些介绍，你能了解植物和动物如何在极端温度下生存了吗？对生物的敬佩之情油然而生，珍爱环境，保护植物。
生物对极端温度环境的适应
