陆地生态系统通量观测的原理与方法(第二版)

区域尺度无人机涡动相关通量观测系统的应用研究孙义博;张文宇;苏德;耿冰;林兴稳;陈琪婷;姜鹏翰;荆俊平;全占军【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2022(42)22【摘要】陆地生态系统的水热循环与碳循环是陆地表层系统中物质能量循环的核心,其中区域尺度地表水、热、碳通量的直接观测是当下陆地生态系统通量观测与模拟研究中的热点与难点。

机载涡动相关方法能够直接观测区域尺度生态系统通量,基于无人机平台的涡动相关通量观测技术同时兼具了区域覆盖性与经济灵活性等优点,是机载通量观测技术的最新发展方向。

在介绍机载涡动相关通量观测方法的主要技术原理、观测特点以及无人机通量观测系统组成的基础上,通过在相对均匀的区域开展无人机与地面通量观测对比试验,采用谱分析、观测结果对比以及源区分析等方式对无人机通量观测系统的性能进行了初步评价。

结果表明:无人机通量观测系统能够实现对大气高频湍流信号的有效采样;无人机与地面观测的湍流通量具有较好的一致性,但是感热和CO_(2)通量出现了低估、潜热和摩擦风速出现了高估;观测平台与仪器的差异、垂直通量辐散、大气边界层条件、不同的地面源区及地表异质性的影响是造成二者差异的潜在主要因素。

最后对未来研究目标进行了展望,以进一步推动该技术在相关领域中的应用。

【总页数】15页(P9309-9323)【作者】孙义博;张文宇;苏德;耿冰;林兴稳;陈琪婷;姜鹏翰;荆俊平;全占军【作者单位】中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室;中国环境科学研究院生态研究所;中国环境科学研究院国家环境保护区域生态过程与功能评估重点实验室;井冈山生态环境综合观测研究站;中国民航大学航空工程学院;北京市社会科学院;浙江师范大学地理与环境科学学院;中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室;国家海洋技术中心;中国环境科学研究院【正文语种】中文【中图分类】V27【相关文献】1.应用涡动相关技术的底栖溶解氧通量原位观测——以青岛汇泉湾砾石海滩短周期变化为例2.基于涡动相关技术的底栖溶解氧通量原位观测——以青岛汇泉湾砾石海滩短周期变化为例3.水环境涡动相关通量观测技术的实现与应用4.科尔沁梯级生态带大孔径闪烁仪与涡动相关仪观测显热通量间的尺度关系5.基于涡动相关仪的农田下垫面观测通量的变化特征分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

路域生态系统论文1陆地生态系统植被碳汇计算方法1、1关于模型模拟法，中国学者借鉴国外经验改进了CEVSA，CASA，GLO－PEM，BEPS等多个陆地生态系统碳循环模型，同时根据中国的情况研发了AVIM2，Agro－C，FOＲCCHN，DCTEM等陆地生态系统模型，研究了陆地生态系统的净初级生产力和碳储量、气候变化和土地利用变化对中国陆地生态系统碳循环的影响等问题。

这些模型现在已经被广泛地应用于草地、农田、森林等生态系统生物量和生产力的模拟，并且对不同的生态系统类型分别建立了不同的参数和计算系统。

模型一般以天或月为运行的时间步长，模型参数涉及气温、降雨量、光照等气候因子，植物本身的生物学特性、土壤特性等指标来计算生态系统的生物量和生产力。

1、2现场实测法现场调查法一般是指设立典型的样地，通过收获植被生物量、枯落物和土壤等碳库的碳储量，在连续测定的基础上可以分析生态系统各部分碳库之间的流通量，输入系统的NPP和离开系统的枯落物与土壤的碳排放速率。

然而对于大面积的森林植被采用收获法测定碳汇量比较困难，一般伐倒少许树木，确定生物量与胸径或树高的回归关系，然后利用回归关系和所有树木的实测胸径或树高推算样地的生物量，而区域性的森林资源清查数据主要是木材材积量，还需要借助生物量换算因子(BEF)等方法才能将其转换为森林植被生物量，再根据生物量与碳量的转换系数求林地的固碳量。

对于园林植被，一般根据不同植物个体的叶面与胸径、冠高或冠幅的相关关系，通过实测建立不同植株个体绿量的回归模型，应用回归模型计算绿地或地区绿量的总和，从而在实测单株植物固定CO2碳量基础上，根据绿量即可计算出植被的固碳量。

1、3遥感估算法遥感估算法是指通过遥感手段从遥感数据中获取归一化植被指数(NDVI)，在GIS技术的支持下，建立NDVI与叶面积指数及植被覆盖度等的关系，结合地面调查，推断出植被指数与生物量之间的关系进而求得生物量，然后计算碳汇储量。

涡度协方差计算碳通量涡度协方差法是一种常用于计算陆地生态系统碳通量的方法。

通过测量大气和植被层的温度和湿度变化，结合涡度相关技术和统计学方法，可以估算出碳通量的速率和方向。

本文将介绍涡度协方差法的原理、数据采集和处理流程，并探讨其在碳通量研究中的应用。

1. 原理涡度协方差法基于湍流理论，将陆地生态系统中的碳转化过程视为湍流运动。

湍流对水汽和热量的垂直混合导致温度和湿度的不均匀分布，进而影响大气和植被层之间的气体交换。

涡度协方差法通过测量和分析这种垂直湍流运动，计算出碳通量的大小和方向。

2. 数据采集涡度协方差法需要收集大气和植被层的相关气象数据，包括温度、湿度、风速和风向。

这些数据可以通过气象站、自动气象站或先进的遥感技术获取。

为了获取准确的结果，需要在地面上安装测量仪器，并进行现场观测。

数据采集的时间跨度应覆盖较长的时间段，以获得更全面的信息。

3. 数据处理将采集到的温度、湿度、风速和风向数据进行处理，得出碳通量的计算结果。

数据处理时需要注意以下几个方面：- 数据质量控制：对所采集的数据进行质量控制，剔除异常值和误差较大的数据。

- 时间尺度划分：将数据按照一定的时间尺度（如小时、日、月）进行划分和平均，以获得更稳定和可靠的结果。

- 湍流运动分析：使用涡度协方差相关技术，分析湍流运动的特征、强度和方向，推导出碳通量的速率和方向。

4. 碳通量估算通过涡度协方差法计算得出的涡度协方差通量（CO2 flux）是描述大气和植被层之间的碳交换速率的关键参数。

根据湍流理论和质量守恒原理，可以估算出碳通量的大小和方向。

在陆地生态系统中，正值表示植被吸收大气中的CO2，负值表示植被释放CO2到大气中。

5. 碳通量研究应用涡度协方差法被广泛应用于陆地生态系统的碳通量研究中，包括森林、草地、湿地等不同类型的生态系统。

通过对碳通量的观测和分析，可以评估生态系统的碳收支、碳储量和碳交换对气候变化的响应。

同时，涡度协方差法也可用于验证和改进碳循环模型，提高对碳通量的预测和估算精度。

中国陆地生态系统通量观测站点空间代表性王绍强;陈蝶聪;周蕾;何洪林;石浩;闫慧敏;苏文【摘要】涡度相关技术是测定大气与陆地生态系统之间CO2交换、水分和能量通量最直接的方法,可用于研究土壤、植被与大气间的CO2交换及其调控机制.收集了11个影响净碳交换量的主要变量信息,包括气象因素、土壤因素和地形因素的非生物因子、实际植被状态以及植被生产力,采用多元地理变量空间聚类分析方法,绘制出不同聚类数(25、50、75、85、100、150和200类)的通量生态区.结合中国现有通量观测站点的空间分布格局,与新生成的通量生态区和已有的自然地理区划进行对比分析,发现由于中国地形复杂,生态系统类型多样,现有85个涡度相关通量观测站点仅能刻画部分中国生态系统类型的净碳交换量时空特征,通量生态区划分为100-150类比较合适.考虑到涡度相关通量观测运行成本,通量站点可增加至150个,从而使得优化后的通量观测网络能够代表中国主要类型的生态系统,并且有利于通量观测数据与遥感资料的有效结合,提高碳水通量观测从站点扩展到区域尺度的精度,从而更好地检验过程机理模型的模拟结果.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2013(033)024【总页数】14页(P7715-7728)【关键词】涡度相关通量;生态区;多元地理变量;空间聚类【作者】王绍强;陈蝶聪;周蕾;何洪林;石浩;闫慧敏;苏文【作者单位】中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室,北京100101;中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室,北京100101;中国科学院大学,北京100049;中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室,北京100101;中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室,北京100101;中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室,北京100101;中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室,北京100101;中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室,北京100101【正文语种】中文涡度相关技术是测定大气与生态系统之间CO2交换、水分和能量通量最直接的方法，所提供的数据越来越多地被用作区域性和全球性陆地生态系统和大气间CO2、水、能量交换的分析依据［1］。

陆地生态系统通量观测是指对陆地生态系统进行实时或近实时的监测，以获取其能量、物质和信息的流动情况。

这些流动情况可以帮助我们了解陆地生态系统的运作机制，为环境管理、生态系统模拟和模型建立提供数据支持。

通量观测的原理基于物理和化学定律，比如气体定律、热力学第一定律和热力学第二定律。

通量观测的方法通常包括测量气体浓度、温度、湿度、风速和风向等参数，以及利用生物标志物（如树干呼吸、土壤呼吸、植物光合作用等）来估算生态系统的能量和物质流动。

还可以使用传感器、监测站和遥感技术进行通量观测。

举个例子，对于森林生态系统的通量观测，可以使用气体分析仪测量森林中二氧化碳的浓度，从而估算森林的碳汇能力。

还可以利用森林的树干呼吸（即树干对大气中二氧化碳进行吸收和释放的过程）来估算森林的碳汇能力。

还可以使用遥感技术对森林的生长情况进行监测，如利用卫星遥感数据来估算森林的蓄积量、森林覆盖度和叶面积指数（LAI）等。

还可以使用生物标志物，如土壤呼吸、植物光合作用和蒸腾速率来估算森林的能量和物质流动情况。

对于草地生态系统的通量观测，可以使用气体分析仪测量草地中的氧气和二氧化碳浓度，从而估算草地的碳汇能力。

还可以使用生物标志物，如土壤呼吸、植物光合作用和蒸腾速率来估算草地的能量和物质流动情况。

通量观测也可以应用于其他陆地生态系统，如农田、城市和沙漠等。

不同的生态系统可能需要使用不同的观测方法和技术，但基本原理是相通的。

1. 引言涡度相关技术是一种用于测量大气和陆地生态系统之间气体和能量通量的先进技术。

它通过测量空气中的微小涡旋来分析和计算各种气体（如二氧化碳、水汽、氮氧化物等）和能量（如热量）在不同生态系统中的通量。

本文将着重介绍涡度相关技术的原理、应用及其在陆地生态系统通量研究中的重要性。

2. 涡度相关技术的原理涡度是指流体（气体或液体）中的旋转运动。

在大气和陆地生态系统中，气体和能量的传输是通过对流和涡旋的方式完成的。

涡度相关技术利用了这种特性，通过测量单位时间内某一点上的气体或能量的变化来计算通量。

主要的涡度相关技术包括风速测量、气体浓度测量和温度测量，通过这些参数的测量和计算，可以得到气体和能量的通量数据。

3. 涡度相关技术在陆地生态系统通量研究中的应用涡度相关技术在陆地生态系统通量研究中有着广泛的应用，特别是在研究碳循环、水循环和能量平衡等方面。

它可以帮助科研人员更准确地了解生态系统中气体和能量的流动情况，进而对生态系统的健康和功能进行评估和预测。

涡度相关技术在陆地生态系统通量研究中的重要性不言而喻。

它可以帮助科研人员更全面地了解生态系统的气体交换和能量平衡，为进一步的生态系统研究提供宝贵的数据支持。

通过这些数据，科研人员可以更好地理解生态系统的结构和功能，并对其未来的发展趋势做出更准确的预测。

5. 个人观点和理解作为一种先进的气体和能量通量测量技术，涡度相关技术在陆地生态系统通量研究中发挥着不可替代的作用。

它为科研人员提供了一种全新的研究方法和数据来源，使他们能够更深入地了解生态系统的运行规律和响应机制。

我个人认为，涡度相关技术将会在未来的生态学研究中发挥越来越重要的作用，为人们探索地球上的自然奥秘提供强有力的支持。

6. 总结涡度相关技术是一种重要的气体和能量通量测量技术，它在陆地生态系统通量研究中有着广泛的应用前景。

通过对涡度相关技术的深入了解和应用，我们可以更好地认识和保护地球上的生态系统。

希望本文的介绍能够让您对涡度相关技术有更清晰的认识，对陆地生态系统通量研究有所启发。

生物通量测量技术的原理和应用生物通量测量技术是指对生物和生态系统的各种物质和能量交换过程进行定量测量和分析，以便更好地了解它们的运转机制和环境效应。

这种技术具有高度的复杂性和准确性，涉及到多个学科的交叉，包括气象学、生态学、生物学、土壤学等。

本文将详细介绍生物通量测量技术的原理、应用和未来发展。

一、生物通量测量技术的原理生物通量测量技术是从生物地球化学中发展出来的。

它是通过在多个时间和空间尺度上测量各种生物学和生态学过程的输入和输出来定量评价生态系统功能的方法。

生物通量测量技术主要包括两个方面，一个是测量生物过程的输出，如生态系统的呼吸、物质释放、水分蒸散等；另一个是测量环境因素对生物过程的输入影响，如微气象、土壤温度和水分等。

生物通量测量技术有两种常见的方法：直接测量和间接测量。

直接测量法是通过精确测量观测时间和空间内的生物量、生态物质量和化学反应来确定生物过程的输出；而间接测量法是通过模型分析来预测生态系统的整体功能和力学运转。

二、生物通量测量技术的应用生物通量测量技术在环境保护和资源管理领域已被广泛应用，常用于评估环境变化和管理废弃物处置的影响。

以下是生物通量测量技术在不同领域的应用：1. 生态系统功能评估：生态系统功能评估是生物通量测量技术最重要的应用之一。

通过定量测量生态系统的各种物质和能量交换过程，包括植物呼吸、土壤水分含量和碳循环等，来评估生态系统的健康情况和稳定性。

这种方法可以帮助环保部门更好地评估环境变化对生态系统功能的影响，从而采取必要的措施来改环保政策和控制污染。

2. 能源研究：生物通量测量技术也被广泛应用于能源领域，如太阳能和生物质能等。

使用这种技术可以评估不同系统的能量输入和输出，以便更好地了解不同能源资源的使用情况和效率。

3. 森林生态学：生物通量测量技术可以用于研究不同类型的生态系统，如农作物和森林。

通过测量生态系统的呼吸、水分蒸散和碳循环等过程，可以深入了解不同类型生态系统的特点和功能，其中最常见的应用领域是研究森林碳循环，评估碳吸收和排放的效果。

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用一、涡度相关技术概述涡度相关技术是一种用于研究大气、海洋和陆地生态系统通量的先进技术手段。

涡度相关技术通过采集环境中微量气体和热量的流动速度和方向信息，从而揭示了生态系统中物质交换和能量转移的过程和规律。

涡度相关技术主要包括风速仪和气体浓度仪两部分，在生态系统通量研究中起到了不可替代的作用。

风速仪是用于测量环境中气体流动速度和方向的仪器，它通过计算周围环境中气流的变化来获取气体的通量信息。

而气体浓度仪则是用于测量环境中微量气体浓度变化的仪器，通过监测生态系统中气体浓度的变化来研究物质的输送和交换过程。

这两种仪器的结合应用，可以全面地揭示生态系统中气体、热量和水汽等要素的通量情况，为生态系统的研究和保护提供了重要的技术手段。

二、涡度相关技术在陆地生态系统通量研究中的应用1. 生态系统碳通量研究随着全球气候变化的日益加剧，陆地生态系统中的碳通量研究越来越受到人们的重视。

涡度相关技术通过监测植被表面的气体交换过程，可以精确地测定生态系统中的碳通量，包括光合作用和呼吸作用对大气中二氧化碳的交换情况，从而全面地揭示生态系统的碳循环机制。

通过风速仪和气体浓度仪的联合运用，可以实时地监测净光合作用和呼吸作用对大气中二氧化碳浓度的影响，分析植被对二氧化碳的吸收与释放，为生态系统的碳平衡研究提供了重要的数据支撑。

2. 生态系统水汽通量研究水汽是生态系统中重要的气体成分，对生态系统的水分循环和气候变化具有重要影响。

涡度相关技术可以有效地监测生态系统中的水汽通量情况，包括蒸腾作用和蒸发作用对大气中水汽的释放和吸收过程，为生态系统的水分循环和能量平衡研究提供了重要的数据支持。

通过风速仪和气体浓度仪的联合运用，可以实时地监测生态系统中植被表面的水汽通量情况，分析植被对大气中水汽的释放和吸收情况，为生态系统水汽通量的研究提供了重要数据支持。

3. 生态系统热量通量研究热量是生态系统中重要的能量形式，对生态系统的生物活动和能量平衡具有重要作用。

中国陆地生态系统通量观测研究网络简介中国陆地生态系统通量观测研究网络（ChinaFLUX）是以中国科学院生态系统研究网络为依托，以微气象学的涡度相关技术和箱式/气相色谱法为主要技术手段，对中国典型陆地生态系统与大气间CO2、水汽、能量通量的日、季节、年际变化进行长期观测研究的网。

ChinaFLUX在中国科学院知识创新项目"中国陆地及近海生态系统碳收支研究"（KZCX1-SW-01）以及国家重点基础研究发展规划项目（973项目）"中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究"（2002CB412500）的支持下于2002年建成，拥有8个微气象和16个箱式/气相色谱法观测站。

在中国科学院知识创新工程重要方向项目"中国陆地生态系统碳通量特征及其环境控制作用研究"的支持下，有超过22个森林、草地、农田站结合野外植被、土壤生理生态学实验对碳、水及能量通量进行观测。

截止目前，ChinaFLUX的观测研究站点（网）已达79个（观测塔83座），其中包括18个农田站、19个草地站、23个森林站、15个湿地站、2个荒漠站、1个城市站和1个水域站（网）。

设计理念与科学布局:率先提出通量观测网络与全球变化陆地样带整合的设计理念，优化ChinaFLUX观测站的空间布局，带动中国生态系统研究走向国际前沿。

依据欧亚大陆森林和草地的地理分布特征、结合中国区域气候带区划成果，在中国区域原有的东北样带（NECT）和东部南北样带（NSTEC）基础上，提出了中国草地样带（CGT）、欧亚大陆东缘森林样带（EACEFT）和欧亚大陆草地样带（EACGT）的新概念，构造了亚洲区域全球变化科学研究的样带体系 (Yu et al., 2006; 于贵瑞和孙晓敏，2006)。

提出了将欧亚大陆陆地样带研究与观测站空间布局进行整合的中国通量网络（ChinaFLUX）设计理念，形成了亚洲区域陆地生态系统碳计划（CarbonEastAsia）国际合作的基础平台，填补了亚洲季风区观测研究的空白，增强了ChinaFLUX区域代表性，提高了ChinaFLUX在FLUXNET中的地位和作用。

陆地生态系统碳通量计算方法Carbon flux in terrestrial ecosystems refers to the exchange of carbon dioxide (CO2) between the atmosphere and the land. This process plays a crucial role in the global carbon cycle and has significant implications for climate change.陆地生态系统中的碳通量指的是大气和陆地之间二氧化碳（CO2）的交换。

这一过程在全球碳循环中起着至关重要的作用，并对气候变化产生重大影响。

There are several methods to calculate carbon flux in terrestrial ecosystems, including eddy covariance, chamber-based measurements, remote sensing, and modeling. Eddy covariance is a direct measurement method that uses high-precision instruments to directly measure the exchange of CO2 between the land surface and the atmosphere.有几种方法可以计算陆地生态系统中的碳通量，包括涡动协方差、室内基础测量、遥感和建模。

涡动协方差是一种直接测量方法，使用高精度仪器直接测量陆地表面和大气之间的CO2交换。

Chamber-based measurements involve placing a closed chamber over a section of the land to measure the CO2 flux within that enclosed space. Remote sensing methods use satellite and airborne sensors to indirectly estimate carbon flux by measuring vegetation properties and changes in land cover.室内基础测量涉及将封闭室放置在土地的一部分上，以测量封闭空间内的CO2通量。

中科院知识创新工程重大项目中国陆地和近海生态系统碳收支研究简报项目办公室编 第9期 2002年09月10日中国通量观测网络（ChinaFlux）正式启动自中国陆地和近海生态系统碳收支研究项目立项以来，碳通量微气象观测课题组的全体成员经过共同努力，已完成了仪器的采购、观测人员的技术培训、数据的采集分析及预处理工作。

到目前为止，长白山和千烟洲两站的碳通量观测设备已全部安装调试完毕，并且获得了中国陆地生态系统碳通量长期观测的第一批资料，标志着中国通量观测网络（ChinaFlux）正式启动。

现将近一时期的工作进展情况介绍如下：1．碳通量微气象观测仪器安装调试各实验台站的碳通量微气象观测仪器设备订购计划于2002年5月中旬完成。

所有仪器设备分两批发货，第一批碳通量涡度相关开路系统和常规气象系统设备已于7月15日全部安全运抵六个试验站，即长白山站、海北站、禹城站、鼎湖山站、千烟洲站、西双版纳站。

8月9日，第二批碳通量涡度相关闭路观测设备也运抵综合中心，并已发往各个安装台站，现已全部安全到达。

同时，从7月15日至8月12日，由我所水分分中心主任孙晓敏研究员带队，由美国Campbell公司在华代理Tempro公司的工程师以及其他相关人员组成的安装队伍分别前往长白山站和千烟洲站，完成了两站常规气象观测系统和涡度相关开路系统的安装调试工作。

8月15日，在美国Campbell公司副总裁Bertrand Tanner带领下，五位美国工程师抵达北京。

8月16日－8月24日期间，五位美国工程师及其在华代理Tempro公司的五位工程师完成了长白山站碳通量观测闭路系统设备的安装调试工作，并对其他仪器的安装情况进行了验收。

其他台站的有关观测人员也到现场观摩了整个安装调试过程，获得了对各仪器安装使用的初步认识。

全部人员于8月24日返回北京。

8月25日，美国Campbell公司的工程师分成两个工作小组，其中一组与我所孙晓敏研究员、Tempro公司工程师及其他相关人员一起组成安装队伍于当日前往第二个台站（千烟洲站）进行闭路系统设备的安装工作，至8月29日千烟洲站碳通量观测设备的安装调试工作全部完成，安装小组于8月30日全部返回北京。

生态学第二版杨持主编生态因子：是指环境中对生物的生长、发育、繁殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。

环境因子：指生物体外部的全部环境要素。

生态因子的分类：气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子、人为因子。

温度的生态学作用：生物体内的生物化学反应过程必须在一定的温度范围内才能正常进行。

温度的变化可引起环境中其她生态因子的改变。

温度在空间上的变化：纬度：低纬度地区太阳高度角度大，太阳辐射量也大，辐射量的季节分配要比高纬度地区均匀。

随着海拔的升高，温度逐渐降低，这种递减夏季较大，冬季较小，可用此来划分相应的植被气候带。

地形特点：不同的坡向，热量的分布也不均匀，一般南坡比北坡大，封闭的谷地和盆地，往往会出现逆温现象。

积温：植物整个收获发育期或某一发育阶段高于一定温度度数以上的昼夜温度总和。

生物对极端温度的适应：形态方面的适应：植物：北极和高山植物的芽和叶片受到油脂类物质的保护，芽具鳞片，植物体表面生有蜡粉盒密毛，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。

动物：Bergman规律：生活在高纬度地球的恒温动物，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，其单位体重散热相对较小少。

Allen规律：恒温动物生体的突出部位如四肢、尾巴和外耳在低温环境中有变小变短的趋势，是减少散热的一种适应。

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。

生理方面的适应：植物：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。

动物：靠增加体内热量来增强御寒能力和保持体温。

动物对低温环境的适应主要表现在热中性区宽、下临界点温度低和在临界点温度以下的曲线斜率小。

行为方面的适应：主要表现在：休眠：有利于增加抗寒能力。

迁移：可躲避低温环境。

土壤因子的生态作用：是许多生物栖居的场所，是生物进化的过度环境，是植物生长的基质和营养库，是污染物转化的重要场所。