Многие растения нуждаются в воздействии низких температур, чтобы выйти из состояния покоя и подвергнуться яровизации. Например, почки сирени развиваются быстрее после выдерживания при низкой температуре, чем при высокой. Другие примеры влияния низкой температуры на рост растений описаны в гл. 15 и разд. 21.6.
Во многих регионах мира высокие температуры воздуха сочетаются с недостатком воды, и адаптации, наблюдаемые здесь у растений, часто бывают связаны, с одной стороны, со способностью переносить засуху, а с другой — с необходимостью испарять воду для охлаждения.
Растения не могут избегать высоких температур, перемещаясь в затененные места, и для предотвращения перегрева у них выработались морфологические и физиологические приспособления. Нагревающему воздействию солнечных лучей подвергаются наземные части растения, а наибольшей поверхностью обладают листья. Листья отличаются малой толщиной и большим отношением площади к объему, что облегчает газообмен и поглощение света. Такое строение лучше всего предотвращает повреждение от перегрева. С другой стороны, тонкий лист обладает относительно небольшой теплоемкостью и поэтому принимает температуру окружающей среды (явление, известное как гетеротермия). Связанную с этим опасность перегрева у растений жарких стран уменьшает образование глянцевой кутикулы, выделяемой эпидермисом. Кутикула отражает значительную часть падающего на нее света, препятствуя таким образом поглощению тепла и перегреванию. Большая площадь поверхности содержит многочисленные устьица, через которые осуществляется транспирация. В жаркую сухую погоду растение может терять за счет транспирации до 0,5 кг воды на 1 м2 за 1 ч, что соответствует потере приблизительно 350 Вт тепловой энергии на 1 м2 и составляет почти половину общего количества энергии, поглощаемой растением. Благодаря этим механизмам растения способны в значительной степени регулировать свою температуру. Эта способность тесно связана с относительной влажностью воздуха.
В жаркие солнечные дни у многих растений, подвергающихся опасности перегрева, наблюдается явление "фотосинтетического кризиса". Предполагают, что оно вызвано временным прекращением метаболической активности вследствие изменения структуры ферментов или закрытия устьиц в результате накопления СО2 в палисадных клетках. Возможно, однако, что причина закрытия устьиц — просто отсутствие воды в листьях. Обычной реакцией на высокую температуру и недостаток влаги бывает увядание. Дисбаланс между скоростями транспирации и поглощения воды приводит к потере тургора в таких частях растений, как паренхима, где клетки не имеют утолщенных клеточных стенок. Адаптивное значение этого явления состоит в уменьшении поверхности листа, подверженной прямому действию света, благодаря чему предотвращается перегрев. У растений, растущих в теплицах, увядание может происходить под действием слишком высокой температуры, которая создается в листьях, несмотря на достаточное снабжение водой. При снижении температуры растения начинают очень быстро оправляться даже после сильного ожога.
Растения, приспособленные к засушливым условиям, называются ксерофитами. Они обладают множеством разнообразных адаптаций, позволяющих им выживать (разд. 19.3.2). В большинстве случаев эти адаптации связаны с характерными игловидными листьями, позволяющими им максимально рассеивать тепло. Механизмы устойчивости к высоким температурам имеют в основном физиологическую природу.
Температура влияет на метаболическую активность животных и растений, воздействуя главным образом на ферменты и подвижность атомов и молекул. Это непосредственно сказывается на скорости роста животных (гл. 21). Кроме того, температура может определять географическое распространение и экологию животных через свое влияние на растения — первичных продуцентов в пищевых цепях. Границы обитания большинства животных определяются местными пищевыми ресурсами. Исключение составляют некоторые насекомые, птицы и млекопитающие, способные к миграциям. Другие организмы из-за ограниченной способности к передвижению вынуждены использовать легко доступные источники пищи, которые определяются пищевыми взаимоотношениями, существующими в экосистеме.
