Температура, как экологический фактор. Пойкилотермные и гомойотермные животные. Температурные адаптации растений и животных

Температура влияет на все жизненно важные процессы и прежде всего на скорость и характер протекания реакций обмена веществ в организмах. У большинства организмов процессы жизнедеятельности протекают при температурах от -4 ^оС до +40-45 ^оС, а оптимум температурного фактора составляет 15-30 ^оС. Однако некоторые живые организмы выдерживают её значительные колебания от +50-60 ^оС в пустынях до -70-80 ^оС в Антарктиде. Отдельные виды бактерий и цианей могут существовать в горячих источниках при температуре около +80 ^оС. Полярные воды с температурой от 0 до -2 ^оС населены разнообразными представителями животного и растительного мира: беспозвоночными, рыбами, водорослями. Наиболее стабильные температурные условия сохраняются в океане, а наиболее изменчивые характерны для наземно-воздушной среды.

Температура различных сред жизни зависит от потока солнечной радиации и подвержена сезонным и суточным колебаниям в разных частях Земли. Некоторые насекомые переносят понижение температуры до -20,-45 ^оС; лиственница, образующая леса в районе г. Верхоянска выдерживает от -50 до -70 ^оС. Различают организмы с непостоянной температурой тела – пойкилотермные и организмы с постоянной температурой тела – гомойотермные. Жизнедеятельность пойкилотермных организмов (микроорганизмы, растения, беспозвоночные, рыбы, земноводные, пресмыкающиеся) зависит в значительной степени от значений температуры окружающей среды. Её повышение за определенных пределов вызывает у них интенсификацию жизненных процессов и ускорение развития. У гомойотермных животных (птицы, млекопитающие) теплота вырабатывается как продукт биохимических реакций, служит источником повышения температуры их тела и стабилизации её на постоянном уровне независимо от температуры окружающей среды. Важную роль в интенсификации обменных процессов у гомойотермных организмов сыграли такие ароморфозы как:

- четырехкамерное сердце;

- полная изоляция артериальной и венозной крови;

- совершенные органы дыхания – легкие.

Поддержание и сохранение высокой температуры тела у теплокровных животных осуществляется благодаря:

- интенсивному обмену веществ;

- совершенным механизмам теплорегуляции:

1) химическая терморегуляция (усиление образования тепла при снижении температуры и ослабление при её повышении);

2) физическая терморегуляция (изменение уровня теплоотдачи – при повышенных температурах теплоотдача увеличивается, а при низких – уменьшается);

3) поведенческая терморегуляция (перемещение в более благоприятные условия – перелеты птиц, зимовка в берлоге).

- хорошей тепловой изоляции, создаваемой густым волосяным покровом, оперением или слоем подкожного жира.

Приспособлениями растительных и животных организмов к температурным колебаниям стали: миграции, оцепенение, анабиоз и др.

Миграция – переселение в более благоприятные условия (перелеты птиц, миграции рыб, насекомых и др.).

Оцепенение – состояние животного, характеризующееся прекращением питания, снижением всех физиологических функций. Некоторые насекомые, рыбы, земноводные впадают в оцепенение при температурах ниже +10 ^оС, а другие - только при температуре близкой к нулю. Вмерзшие в лед лягушки после оттаивания возвращаются к активной жизнедеятельности.

Зимняя спячка – состояние у животных, характеризующееся пониженным уровнем обмена веществ. Поддерживается такое состояние за счет запасов энергии (жира), накопленных ранее.

В спячку при понижении температуры могут впадать млекопитающие – медведи, барсуки, ежи. Пустынные грызуны, черепахи и другие животные впадают в спячку на несколько летних месяцев, что обусловлено в основном нехваткой воды.

 

Холодостойкость многих низших организмов обусловлена способностью клеток накапливать вещества с криопротекторными (холодозащитными) свойствами: солей, глицерина, сахарозы и др. и снижением в них количества воды В жаркое время года включаются физиологические механизмы, препятствующие перегреву: у растений усиливается транспирация с поверхности листьев; у животных также усиливается испарение воды через кожные покровы и дыхательную систему.

Многие растения и животные при постепенной подготовке успешно переносят предельно низкие температуры в состоянии глубоко покоя или анабиоза. Анабиоз – такое состояние живых организмов, при котором все жизненные процессы почти прекращены или настолько снижены, что видимые проявления жизни отсутствуют. В таком состоянии повышается устойчивость (резистентность) организмов к ряду неблагоприятных факторов: недостатку кислорода, влаги (большинство бактерий, протистов, низших ракообразных), действию ядовитых веществ и ионизирующих излучений и др.

У растений в процессе эволюции сформировались следующие приспособления:

а) к высоким температурам:

- усиленная транспирация;

- блестящая поверхность и густое опушение листьев;

- вертикальное положение листьев;

- уменьшение поверхности листьев;

б) к низким температурам:

- листопад;

- отмирание наземных частей;

- утолщение пробкового слоя;

- высокая концентрация углеводов и других органических веществ в цитоплазме клеток;

- способность связывать значительное количество воды.