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。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度地区的同类个体大，因为个体大的动物，其单位体重散热量相对较少，这就是Bergman规律。另外，恒温动物身体的突出部分，如四肢、尾巴和外北极狐、赤狐、非洲大耳狐耳等，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Allen规律，例如北极狐、赤狐、非洲大耳狐的耳壳的大小变化。恒温动物的另一形态适应是在寒冷地区和寒冷季节增加毛和羽毛的数量和质量或增加皮下脂肪的厚度，从而提高身体的隔热性能。
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，增加抗寒能力。例如鹿蹄草就是通过在叶细胞中大量贮存五碳糖、黏液等物质来降低冰点，这可使其结冰温度下降到-31℃。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，虎耳草等耐寒植物的叶片在冬季时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。动物则靠增加体内产热量来增加御寒能力和保持恒定的体温，但寒带动物由于有隔热性能良好的毛皮，往往能使其在少增加甚至不增加（北极狐）代谢产热的情况下就能保持恒定的体温。
高温对生物的影响及生物对高温环境的适应
高温对生物的影响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。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。例如马铃薯在温度达到40℃时，光合作用等于零，而呼吸作用在温度达到50℃以前一直随温度的上升而增强，但这种状况只能维持很短的时间。高温还会破坏植物的水分平衡，加速生长发育，促使蛋白质凝固和导致有害代谢产物在体内的积累。高温对动物的有害影响主要是破坏酶的活性，使蛋白质凝固变性，造成缺氧、排泄功能失调和神经系统麻痹等。
水稻开花期间如遇高温就会使受精过程受到严重伤害，因为高温可伤害雄性器官，使花粉不能在柱头上发育。日平均温度30℃持续5d就会使空粒率增加20％以上。在38℃的恒温条件下，水稻的实粒率下降为零，几乎是颗粒无收。
动物对高温的忍受能力因种类而异。哺乳动物一般都不能忍受42℃以上的高温；鸟类体温比哺乳动物高，但也不能忍受48℃以上的高温。多数昆虫、蜘蛛和爬行动物都能忍受45℃以下的高温，温度再高就有可能引起死亡。例如家蝇在6℃时开始活动，28℃以前活动一直增加，到大约45℃时活动中止，当温度达到46.5℃左右时便会死亡。虽然生活在温泉中的斑鳝能忍受52℃或更高的水温，但目前除海涂火山口群落的动物以外，还没有发现一种动物能在50℃以上的环境中完成其整个的生活史。
生物对高温环境的适应生物对高温环境的适应也表现在形态、生理和行为3个方面。就植物来说，有些植物生有密绒毛和鳞片，能过滤一部分阳光；有些植物体呈白色、银白色，叶片革质发亮，能反射一大部分阳光，使植物体免受热伤害；有些植物叶片垂直排列使叶缘向光或在高温条件下叶片折叠，减少光的吸收面积；还有些植物的树干和根茎生有很厚的木栓层，具有绝热和保护作用。植物对高温的生理适应主要是降低细胞含水量，增加糖或盐的浓度，这有利于减缓代谢速率和增加原生质的抗凝结力。其次是靠旺盛的蒸腾作用避免使植物体因过热受害。还有一些植物具有反射红外线的能力，夏季反射的红外线比冬季多，这也是避免使植物体受到高温伤害的一种适应。
动物对高温环境的一个重要适应就是适当放松恒温性，使体温有较大的变幅，这样在高温炎热的时刻身体就能暂时吸收和贮存大量的热并使体温升高，尔后在环境条件改善时或躲到阴凉处时再把体内的热量释放出去，体温也会随之下降。沙漠中的啮齿动物对高温环境常常采取行为上的适应对策，即夏眠、穴居和白天躲入洞内，夜晚出来活动。有些黄鼠不仅在冬季进行冬眠，还要在炎热干旱的夏季进行夏眠。昼伏夜出是躲避高温的有效行为适应，因为夜晚湿度大、温度低，可大大减少蒸发散热失水，特别是在地下巢穴中。这就是所谓“夜出加穴居”的适应对策。
每一种生物都有自己固定的温度适应幅度。不过，有的能在较宽的温度范围内生活，例如马尾松、白桦、栓皮栎等植物；还有像蟾蜍、美洲狮、亚洲虎以及甲壳虫等动物能在-5℃～55℃的范围内生活，成为广温动物，或广温种；有的只能在很窄的范围内生活，不能适应温度的波动，成为窄温动物，如雪球藻、雪衣藻、真涡虫等，只能生活在冰点温度范围内，属于窄温好冷种；有一种菊科植物，某些蓝绿藻及多种昆虫，属于窄温好热种。另一些喜温植物，如椰子、可可等只能生活在热带。
马尾松
温度因子对植物在地球上的分布是起决定性作用的。年平均温度达24℃～30℃，最冷月平均温度在18℃以上者属于热带雨林气候，这里是橡胶、可可、咖啡和金鸡纳等热带植物的家乡。冬季温暖、夏季炎热，最冷月平均在2℃以上，属于亚热带森林气候，这里是柑橘、马尾松、樟木和毛竹的家乡。1月平均气温在20℃以下，7月平均气温在20℃～25℃，属于温带季风气候，这里是落叶树白杨、栎、桃、李、梨和苹果的故乡。7月平均气温一般在10℃～12℃以上，年平均气温在0℃左右，属于寒温带针叶林气候，东北红松林的家乡就在这里。最热月平均气温不超过10℃～12℃，但高于0℃者属于寒带苔原气候，这里是苔原的天下，生物种类稀少，几乎所有动、植物都不大乐意在这里安家落户，只有某几种地衣和一些散生的灌木。
生物长期适应于一年中温度的寒暑节律性变化，形成与此相适应的生物发育节律称为物候。
大多数植物在春天温度回升时，开始发芽、现蕾、生长，夏秋气温较高时，植物开花、结实，秋末转入低温，于是植物落叶，进入休眠。植物的物候期直接与温度相关，每一物候期需要有一定的热量，它像气象站一样，植物发育的某一阶段，便预报了当时的气候状况。如杨柳绿表示春来了，枫叶红表示秋天到，秋风扫落叶则表示冬天即将来临。温度决定了植物的生长，而植物的生长发育又反映了环境的温度状况。
自古就有“三月榆荚时，可种禾”的记载，说的是榆树结果的时候，就该种禾类植物了。我国华北地区有“枣发芽，种棉花”，四川种小麦有“过了九月九，下种要跟菊花走”等。上述枣、菊就是棉花、小麦播种期的指示植物。例如，“迎春花开，杨柳吐絮，小地老虎成虫出现；桃花一片红，发蛾到高峰；榆钱落，幼虫多；花椒发芽，棉蚜孵化；五月鲜桃发红，赶快诱杀棉铃虫”等。利用物候防虫治虫，是传统的好经验。
知识点嗜热菌
嗜热菌，又称高温细菌、嗜热微生物。它是一类生活在高温环境中的微生物，如火山口及其周围区域、温泉、工厂高温废水排放区等。近30年来，这一类微生物越来越广泛地引起了科学家们的重视和兴趣。特别是在水的沸点和沸点以上温度条件下还能生存的细菌被发现后，更促进了对嗜热微生物的研究。
生物与水的关系
地球素有“水的行星”之称，地球表面约有70％以上被水所覆盖。“水是生命之源”，水对生物的重要性应先从水的生态意义说起。
首先，水是任何生物都不可缺少的重要组成成分，生物体的含水量一般为60％～80％，有些生物可达90％以上（如水母、蝌蚪等），从这个意义上说，没有水就没有生命。其次，生物的一切代谢活动都必须以水为介质，生物体内营养的运输、废物的排除、激素的传递以及生命赖以存在的各种生物化学过程，都必须在水溶液中才能进行，而所有物质也都必须以溶解状态才能出入细胞，所以在生物体和它们的环境之间时时刻刻都在进行着水交换。
各种生物之所以能够生存至今，都有赖于水的一种特性，即在3.98℃时密度最大。水的这一种特殊性质使任何水体都不会同时全部冻结，当水温降到3.98℃以下时，冷水总是在水体的表层而暖水在底层，因此结冰过程总是从上到下进行的，这对历史上的冰河时期和现今寒冷地区生物的生存和延续来说是至关重要的。此外，水的比热容很大，而且吸热和放热是一个缓慢的过程，因此水体温度不像大气温度那样变化剧烈，也较少受气温波动的影响，这样，水就为生物创造了一个非常稳定的温度环境。
生物起源于水环境，生物进化90％的时间都是在海洋中进行的。生物登陆后所面临的主要问题是如何减少水分蒸发和保持体内的水分平衡。至今，完全适应在干燥陆地生活的只有像高等植物、昆虫、爬行动物、鸟类和哺乳动物这样一些生物，因为它们的表皮和皮肤基本是干燥和不透水的，而且在获取更多的水、减少水的消耗和贮存水3个方面都具有特殊的适应性。水对陆生生物的热量调节和热能代谢也具有重要意义，因为蒸发散热是所有陆生生物降低体温的最重要手段。
植物的水平衡
由于植物光合作用所需的CO2只占大气组成的0.03％，植物要获得1毫升CO2必须和3000毫升以上的大气交换，从而导致植物失水量增多，使植物生长需水量很大。如一株玉米一天需水2千克，一株树木夏季一天需水量是全株鲜叶重的5倍。在这么多的耗水量中，只有1％的水被组合到植物体内，而99％的水被植物蒸腾掉了。植物在得水（根吸水）和失水（叶蒸腾）之间保持平衡，才能维持其正常生活。因此，在根的吸水能力与叶片的蒸腾作用方面，植物对环境产生了适应性。对于陆地植物，水主要来自土壤，土壤孔隙抗重力所蓄积的水称土壤的田间持水量，是土壤储水能力的上限，为植物提供可利用的水。根从土壤孔隙中吸水，根系分支的精细和深浅程度，决定了植物是否能接近土壤的储水。在潮湿土壤上，植物生长浅根系，仅在表土下几寸的土层中，有的植物根缺乏根毛。在干燥土壤中，植物具有发达的深根系，主根可长达几米或十几米，侧根扩展范围很广，有的植物根毛发达，充分增加吸水面积，例如沙漠中的骆驼刺（旱生植物），地上部分只有几厘米，根深达到15米，扩展的范围达623米。植物蒸腾失水首先是气孔蒸腾，在不同环境中生活的植物具有不同的调节气孔开闭的能力。生活在潮湿、弱光环境中的植物，在轻微失水时，就减少气孔开张度，甚至主动关闭气孔以减少失水。阳生草本植物仅在相当干燥的环境中，气孔才慢慢关闭。另外，叶子的外表覆盖有蜡质的、不易透水的角质层，能降低叶表面的蒸腾量，生活在干燥地区的植物尽量缩小叶面积以减少蒸腾量。
陆生植物随生长环境的潮湿状态而分为三大类型：湿生植物、中生植物和旱生植物。各类植物形成了其自身的适应特征。如阴性湿生植物大海芋生长在热带雨林下层隐蔽潮湿环境中，大气湿度大，植物蒸腾弱，容易保持水分，因此其根系极不发达。湿生植物抗旱能力小，不能忍受长时间缺水，但抗涝性很强，根部通过通气组织和茎叶的通气组织相连接，以保证根的供氧。属于这一类的植物有秋海棠、水稻、灯芯草等。
湿生植物中生植物，如大多数农作物、森林树种，由于环境中水分减少，而逐步形成一套保持水分平衡的结构与功能。如根系与输导组织比湿生植物发达，保证能吸收、供应更多的水分；叶片表面有角质层，栅栏组织较整齐，防止蒸腾能力比湿生植物高。
