试述极端低温对生物的影响及生物对低温环境的适应。

溶菌剂和杀菌剂

温度超过生物适宜温区的上限后就会对生物产生有害影响，温度越高对生物的伤害作用越大。如高温可减弱光合作用，增强呼吸作用，使植物的这两个重要过程失调，还可破坏植物的水分平衡。生物对高温环境的适应表现在形态、生理和行为3个方面。

生物对高温的适应（1）植物的形态适应：生有密绒毛和鳞片；体色呈白色、银白色，叶片发光；有些植物叶片垂直主轴排列，使叶缘向光；在高温条件下叶片对折；有的植物树干和根茎生有厚的木栓层，具绝热和保护作用。（2）植物的生理适应：降低细胞含水量，增加糖或盐的浓度，这有利于减慢代谢率，增加原生质的抗凝结能力；靠旺盛的蒸腾作用避免植物体过热。（3）动物的形态适应：皮毛在高温下起隔热作用；夏季毛色变浅。（4）动物的生理适应：逆流热交换；放松体温的恒温性，白天升高体温来存储热量，等环境温度降低时释放。（5）动物的行为适应：夜行性；穴居；夏眠；滞育等。对低温的适应（1）植物形态适应：芽和叶片受到油脂类物质保护、表面有蜡粉和密毛、 植株矮小，常呈垫状或莲花状。（2）植物生理适应：减少细胞中水分，增加糖类、脂肪和色素等物质以降 低冰点、增加抗寒能力；冬季产生休眠，种子休眠现象 和后熟作用（3）内温动物的形态适应（4）内温动物的生理适应

(1)极端低温对生物的影响。温度低于一定的数值，生物便会因低温而受害，这个数值便称为临界温度。在临界温度以下，温度越低生物受害越重。低温对生物的伤害可分为冷害和冻害两种。 ①冷害是指喜温生物在0℃以上的温度条件下受害或死亡，冷害是喜温生物向北方引种和扩展分布区的主要障碍。 ②冻害指冰点以下低温对生物的伤害。不同的动物和植物之间的冻害发生温度均存在较大差异。 (2)生物对低温环境的适应。长期生活在低温环境中的生物通过自然选择，在形态、生理和行为方面表现出很多明显的适应。 ①在形态方面，北极和高山植物的芽和叶片常受到油脂类物质的保护，芽具鳞片，植物体表面生有蜡粉和密毛，植物矮小并常成匍匐状、垫状或莲座状等，这种形态有利于保持较高的温度，减轻严寒的影响。生活在高纬度地区的恒温动物，其身体往往比生活在低纬地区的同类个体大，因为个体大的动物，其单位体重散热量相对较少，这就是贝格曼规律。另外，恒温动物身体的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低温环境中有变小变短的趋势，这也是减少散热的一种形态适应，这一适应常被称为阿伦规律。 ②在生理方面，生活在低温环境中的植物常通过减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类、脂肪和色素等物质来降低植物的冰点，增强抗寒能力。此外，极地和高山植物在可见光谱中的吸收带较宽，并能吸收更多的红外线，一些植物的叶片在冬季由于叶绿素破坏和其他色素增加而变为红色，有利于吸收更多的热量。动物靠增加体内产热来增强御寒能力和保持恒定的体温，而寒带动物利用隔热性能良好的毛皮。往往能使其在少增加甚至不增加代谢产热的情况下就能保持恒定的体温。 ③在行为方面，动物主要表现在休眠和迁移两个方面，前者有利于增强抗寒能力，后者可躲过低温环境。

（1）冰点以上：微生物仍然具有一定的生长繁殖能力，虽然只有部分能适应低温的微生物和嗜冷的菌逐渐增长，但最后也回导致食品变质。 -8~-12℃，尤其-2-5℃（冻结温度）：此时微生物的活动就会受到抑制或几乎全部死亡。 -20~-25℃：微生物的死亡比-8~-12℃时缓慢；当温度急剧下降到-20~-30℃时，所有生化变化和胶体变性几乎完全处于停顿状态，以致细胞能在较长时间内保持其生命力。 （2）降温速度 冻结前，降温越快，微生物的死亡率越大； 冻结时，缓冻将导致大量微生物死亡，而速冻则相反。 （3）结合状态和过冷状态 急剧冷却时，如果水分能迅速转化成过冷状态，避免结晶形成固态玻璃体，就有可能避免因介质内水分结冰所遭受的破坏作用。 微生物细胞内原生质含有大量结合水分时，介质极易进入过冷状态，不再形成冰晶体，有利于保持细胞内胶体稳定性。（比如芽孢，低温下稳定性比生长细胞高） （4）介质 高水分和低pH值的介质会加速微生物的死亡，而糖、盐、蛋白质、胶体、脂肪对微生物则有保护作用。 （5）贮期 低温贮藏时微生物一般总是随着贮存期的增加而有所减少； 但贮藏温度越低，减少的量越少，有时甚至没有减少； 贮藏初期微生物减少的量最大，其后死亡率下降。 （6）交替冻结和解冻 理论上讲会加速微生物的死亡，但实际效果并不显著。