З усіх кліматичних факторів, пов'язаних з енергетикою біосфери, найбільше екологічне значення має температура. Вона робить істотний вплив на енергетику біоти.
Температура повітря на Землі займає діапазон від -88,3 (ст. «Схід», Антарктида) до +58,7 ° С (Гарьян, Лівія). Середня річна температура шару повітря над континентами і океаном (виключаючи Антарктиду) +15,7 ° С. Великі коливання відносяться до окремих поясів і сезонах. Середня температура маси гіцросфери +3,3 ° С.
Максимальний температурний діапазон активного життя трохи менше діапазону рідкого стану води; для більшості багатоклітинних організмів - від 0 до 50 ° С. Деякі мікроорганізми, що мешкають в гарячих поверхневих і глибинних джерелах можуть зберігати здатність до розмноження при температурі до 85 ° С.
Діапазон температур, в якому клітини і багато організми здатні тривалий час перебувати в неактивному стані, істотно більше: від 0 до 400 ° К. Переживання при температурі набагато нижче точки замерзання рідин тіла (кріобіоз) хорошоізвестно для насіння і спор, отримано у багатьох вільних клітин, у нижчих безхребетних, у деяких риб і амфібій, а також на ізольованих клітинах вищих тварин і людини. Вивчає ці явища кріобіологія має велике практичне значення для відновлювальної хірургії та створення генних та репродукційного банків.
Згідно фундаментальної фізико-хімічної закономірності швидкість хімічних реакцій істотно залежить від температури і, як правило, збільшується в 2-3 рази при зростанні температури на 10 ° (правило Вант-Гоффа). Цьому правилу підпорядковується переважна більшість процесів в живих організмах, заснованих на молекулярних реакціях, в тому числі і складні ланцюга біохімічних реакцій на клітинному рівні.
Для досягнення визначеної стадії розвитку (наприклад, у рослин для початку цвітіння або у комах для вилуплення з яйця, окукливания) необхідна певна сума позитивних температур, що якісно отличимо від припливу енергії.
При настанні сприятливих умов вони знову утворюють надземні органи. Тут важливо знати стійкість до температури різних органів з урахуванням їх функцій. Особливо чутливі до низьких температур репродуктивні органи - зачатки квіток в зимуючих бруньках.
Адаптації до температури. Рослини, безхребетні і нижчі хребетні тварини - риби, амфібії і рептилії не можемо підтримувати якусь певну температуру тіла. Вони більше залежать від тепла, що надходить ззовні, ніж від тепла, що утворюється в обмінних процесах. При цьому в усьому інтервалі змін температура тіла мало (на рівні десятих часток або не більше 1-2 °) відрізняється від температури середовища. Ці організми можуть бути позначені як ектотерми, тобто підлеглі зовнішній температурі. Деякі з них мають обмежену здатність до короткочасної термостабілізації за рахунок теплоти біохімічних реакцій, інтенсивної м'язової активності. Але тільки справжні Ендотерм - птахи та ссавці - можуть підтримувати постійно високу температуру тіла при значних змінах температури навколишнього середовища. Вони мають у своєму розпорядженні засобами ефективного регулювання тепловіддачі і теплопродукції організму. У деяких з них відповідні механізми досягають високої потужності і досконалості. Так, песець, полярна сова і білий гусак легко переносять сильний холод без падіння температури тіла і при підтримці різниці температур тіла і середовища в 100 ° і більше. Завдяки товщ підшкірного жиру і особливостям периферичного кровообігу чудово пристосовані до тривалого перебування в крижаній воді багато ластоногие і кити.
У той же час майже всі Ендотерм погано переносять значне зниження температури тіла (гіпотермію): її падіння нижче +10. + 15 ° в більшості випадків смертельно. Тільки зимоспящих ссавці (деякі комахоїдні, рукокрилі і гризуни) при певній фізіологічній готовності можуть долати бар'єр нижньої летальної температури тіла і на тривалий час впадати в стан гіпобіозу. Це дозволяє їм переживати час зимових холодів і без харчів. Стан гипобиоза зближує зимоспящих з ектотермамі, багато з яких пристосовані до переживання несприятливого пори року в неактивному стані, аж до анабіозу.
У порівнянні з цими прикладами пристосування рослин і тварин до високої температури більш обмежені. Вони допускають перевищення температурного оптимуму або нормальної температури тіла лише на одиниці градусів і засновані не стільки на функціональних, скільки на морфологічних і поведінкових механізмах.
В екології відомо правило К. Бергмана, згідно з яким у теплокровних тварин розміри тіла особин в середньому більше у північних популяцій виду (або близьких видів) в порівнянні з південними. Як би доповненням цього правила служить правило Д. Аллена: відносне збільшення виступаючих частин тіла (кінцівок, хвоста, вух) у південних популяцій виду або близьких видів у порівнянні з північними. Обидві ці закономірності пов'язані з пристосуванням відносної поверхні тепловіддачі організму до відповідних кліматичних умов: чим більше тварина, тим менше відношення поверхні до об'єму. Цьому ж правилу підпорядковуються зональні відмінності густоти шерстного покриву і його пігментації: у північних форм шерсть, як правило, густіше і темніше. Винятки, що відносяться до пігментації, обумовлені або біологічною цінністю маскує білого забарвлення на півночі (білий ведмідь, зимовий покрив песця і полярної сови) або захисної роллю меланиновой пігментації бесшерстной шкіри на півдні (людина).
Гомойотермниє тварини, що живуть в холодних областях, мають, як правило, великі розміри, у порівнянні з мешканцями жарких країн. При збільшенні розмірів зменшується відносна поверхню тіла, а отже і тепловіддача.
Фізіологічна адаптація до несприятливих температур є акліматизацію. Ця форма адаптації, яка здійснюється через зміни обміну речовин, виражена головним чином у гомойотермних тварин. Тропічні ссавці підсилюють свої обмінні процеси, вже коли навколишня температура близька до 25 о; при 10 про освіту тепла у них потроюється, а при 0 про такі клітини гинуть. На противагу їм дрібні арктичні ссавці виявляють посилення обміну речовин тільки при зовнішній температурі в -30 о. а більші, такі, як мускусний бик, витримують мороз до -40 о без посилення обміну речовин.