Гомойотермные животные. Виды, названия и описание гомойотермных животных

Пойкилотермия и гомойотермия – это, по сути дела, две альтернативные природные стратегии выживания организмов в условиях колеблющихся температур. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки.

Пойкилотермность   – это подчинение организмов ходу внешних температур. Производя сравнительно мало эндогенного тепла и обладая лишь отдельными терморегуляторными реакциями, пойкилотермные организмы не могут обеспечить постоянства теплообмена, поэтому при колебаниях температуры среды их активность прерывиста. Переход в неактивное состояние связан с развитием механизмов толерантности к изменениям температуры тела.

Подчинение температуре среды имеет, однако, ряд преимуществ. Снижение уровня обмена при действии холода экономит энергетические затраты, резко уменьшает потребность в пище. В условиях сухого жаркого климата пойкилотермность позволяет избегать излишних потерь воды, так как практическое отсутствие различий между температурами тела и среды не вызывает дополнительного испарения. Высокие температуры пойкилотермные животные переносят легче и с меньшими энергетическими затратами, чем гомойотермные, которые тратят много энергии на удаление избытка тепла из тела.

Гомойотермность   – это стратегия сопротивления влиянию факторов среды. Организм гомойотермного животного всегда функционирует только в узких температурных границах. За этими пределами для них невозможно не только сохранение биологической активности, но и переживание в угнетенном состоянии, так как выносливость к значительным колебаниям температуры тела ими потеряна. Зато, отличаясь высокой интенсивностью окислительных процессов в организме и обладая мощным комплексом терморегуляторных средств, гомойотермные животные могут поддерживать для себя постоянный температурный оптимум при значительных отклонениях внешних температур, что позволяет им шире осваивать внешние условия.

Работа механизмов терморегуляции требует больших энергетических затрат, для восполнения которых животные нуждаются в усиленном питании, поэтому единственно возможным состоянием животных с регулируемой температурой тела является состояние постоянной активности. В холодных районах ограничивающим фактором в их распространении является не температура, а возможность регулярного добывания пищи.

Другие статьи из раздела «Глава 3. Важнейшие абиотические факторы и адаптации к ним организмов»:В В  > В· 3.1. ТемператураВ· 3.2. СветВ· 3.3. ВлажностьВ· 3.4. Основные пути приспособления живых организмов к условиям среды

<<В Назад</a>В  В  | Оглавление | В  В ВпередВ >>3.1.4. Температурные адаптации гомойотермных организмов3.1.6. Сочетание элементов разных стратегий

Похожие страницыВ· 3.1.5. Экологические выгоды пойкилотермии и гомойотермии В· 3.3.2. Экологические группы растений по отношению к воде В· 3.2.2. Экологические группы растений по отношению к свету и их адаптивные особенности В· Экологические услГівия В· § 66. Экология как наука. Экологические факторы В· § 71. Экологические системы В· 4.1.1. Экологические зоны мирового океана В· 2.1. Экологические факторы В· Новые экологические технологии — Казань В· Экологические организации В· Пермь — Экологические организации В· Беларусь — Экологические организации image Обыкновенная лягушка является пойкилотермной и способно функционировать в широком диапазоне температур тела сердечника. Пойкилотермных ( ) представляет собой животное , чья внутренняя температура изменяется значительно. Пойкилотермы должны выжить и адаптироваться к стрессу окружающей среды. Одним из наиболее важных факторов стресса является изменение температуры, которое может привести к изменению порядка липидов в мембране и может вызвать разворачивание белка и денатурацию при повышенных температурах. Это противоположность домашнего животного, животного, которое поддерживаеттепловой гомеостаз . Хотя этот термин в принципе может применяться ко всем организмам , обычно он применяется только к животным и в основном к позвоночным . Обычно колебания являются следствием колебаний температуры окружающей среды . Многие наземные эктотермы пойкилотермны. Однако некоторые эктотермы остаются в среде с постоянной температурой до такой степени, что они фактически способны поддерживать постоянную внутреннюю температуру (т.е. являются гомеотермными ). Именно это различие часто делает термин «пойкилотерм» более полезным, чем просторечный «хладнокровный», который иногда используется для обозначения эктотермов в более общем смысле.

Пойкилотермные животные включают виды позвоночных животных, в частности, некоторые рыбы, земноводные и рептилии, а также многие беспозвоночные животные. Голый землекоп и лени некоторые из редких млекопитающих , которые являются пойкилотермными.

Этимология

Термин происходит от греческой poikilos ( ποικίλος ), что означает «варьировал,» в конечном счете , от корня , означающего «пятнистого» или «окрашено» , и термос ( θερμός ), что означает «тепло».

Физиология

image Устойчивый выход энергии пойкилотерма ( ящерица ) и гомеотерма ( мышь ) как функция внутренней температуры тела. Гомеотерм имеет гораздо более высокую производительность, но может работать только в очень узком диапазоне температур тела.

Животные пойкилотерм должны иметь возможность функционировать в более широком диапазоне температур, чем гомеотермы. Скорость большинства химических реакций зависит от температуры, и для функционирования пойкилотермов может быть от четырех до десяти ферментных систем, которые работают при разных температурах для важной химической реакции. В результате пойкилотермы часто имеют более крупные и сложные геномы, чем гомеотермы в той же экологической нише . Лягушки являются ярким примером этого эффекта, хотя их сложное развитие также является важным фактором в их большом геноме.

Поскольку их метаболизм изменчив и обычно ниже, чем у гомеотермных животных , продолжительная высокоэнергетическая деятельность, такая как полет на силовой установке у крупных животных или поддержание большого мозга , обычно выходит за рамки пойкилотермных животных. Метаболизм пойкилотермов благоприятствует таким стратегиям, как сидячая охота, а не погоню за добычей за более крупными животными с большими затратами на перемещение. Поскольку они не используют свой метаболизм для обогрева или охлаждения, общая потребность в энергии с течением времени остается низкой. При той же массе тела пойкилотермам требуется всего 5-10% энергии гомеотермов .

Адаптации в пойкилотермах

  • Некоторые адаптации являются поведенческими. Ящерицы и змеи греются на солнышке ранним утром и поздним вечером, а около полудня ищут убежища.
  • Яйца шмеля с

    желтым лицом

    не могут регулировать тепло. Поведенческой адаптацией для борьбы с этим является инкубация, когда для поддержания внутренней температуры яиц матка и ее рабочие почти постоянно высиживают выводок, согревая брюшко и касаясь им яиц. Шмель выделяет тепло, дрожа мускулами полета, даже если они не летают.

  • Курганы

    термитов

    обычно ориентированы с севера на юг, так что они поглощают как можно больше тепла на рассвете и в сумерках и минимизируют поглощение тепла около полудня.

  • Тунец способен согревать все свое тело с помощью механизма теплообмена, называемого rete mirabile , который помогает удерживать тепло внутри тела и сводит к минимуму потерю тепла через жабры . У них также плавательные мышцы расположены ближе к центру тела, а не на поверхности, что сводит к минимуму потерю тепла.
  • Гигантотермия означает рост до больших размеров с целью уменьшения потерь тепла, как, например, у морских черепах и

    мегафауны

    ледникового периода . Объем тела увеличивается пропорционально быстрее, чем поверхность тела, с увеличением размера; и меньшая площадь поверхности тела на единицу объема тела имеет тенденцию минимизировать потерю тепла.

  • Верблюды , хотя они и являются гомеотермами, регулируют температуру тела с помощью метода, называемого «циклическое изменение температуры» для сохранения энергии. В жарких пустынях они позволяют температуре своего тела повышаться днем ​​и понижаться ночью, регулируя температуру своего тела примерно на 6 ° C.

Экология

Пойкилотерм сравнительно легко накапливает достаточно энергии для воспроизводства. Пойкилотермы на одном и том же трофическом уровне часто имеют гораздо более короткие поколения, чем гомеотермы: недели, а не годы. Это применимо даже к животным с аналогичными экологическими ролями, таким как кошки и змеи .

Эта разница в потребности в энергии также означает, что данный источник пищи может поддерживать большую плотность пойкилотермных животных, чем гомеотермных животных. Это отражается в соотношении хищник-жертва, которое у пойкилотермных фауны обычно выше, чем у гомеотермных. Однако, когда гомеотермы и пойкилотермы занимают схожие ниши и конкурируют друг с другом, гомеотермы часто могут довести до исчезновения конкурентов пойкилотермных животных, потому что гомеотермы могут собирать пищу в течение большей части каждого дня.

В медицине

В медицине нарушение нормальной терморегуляции у человека называется пойкилотермией. Обычно это наблюдается при приеме седативных и снотворных препаратов или при « компартмент-синдроме ». Например, барбитураты , этанол и хлоралгидрат могут ускорить этот эффект. Быстрый сон также считается пойкилотермическим состоянием у человека.

Заметки

Внешние ссылки

  • Словарное определение пойкилотерм в Викисловаре

Скачать презентацию Лекция 23 к занятию 24 Тема

23. Лц-10-11 Терморегуляция 1103011015.ppt

  • Количество слайдов: 122

Лекция № 23 (к занятию № 24) Тема: Обмен веществ и энергии. Терморегуляция. Часть III. Терморегуляция. Медицинский факультет Специальности: лечебное дело, педиатрия 2010 / 2011 учебный год 1, 3 марта 2011 г.

Т М Р Е Е Р О Я Л У Г Я И Ц

Литература основная Физиология человека Под редакцией В. М. Покровского, Г. Ф. Коротько Медицина, 2003 (2007) г. С. 480 -489

Температурная граница между здоровьем и болезнью ─+37 С

Вопрос 1 Понятие «ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ»

ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ ─ совокупность физиологических процессов поддерживающих температуру тела в пределах приемлемого диапазона при изменении температуры окружающей среды, уровня внутреннего теплообразования и теплопродукции

Термо… • от греч. thermos тёплый, thermê теплота, жар • в сложных словах указывает отношение данных слов к температуре, теплоте

• Temperature control; Thermoregulation

Функциональная система терморегуляции включает многие физиологические системы: • Мышечную (ОДА) • Пищеварительную (печень, ЖКТ) • Дыхательную • Выделительную

Системообразующий фактор системы терморегуляции ? Называют следующие: • Температура тела • Теплосодержание • Тепловой поток, испускаемый телом

Формы терморегуляции • поведенческая терморегуляция (термопреферендум) • физиологическая терморегуляция (автономная, вегетативная)

Формы терморегуляции

Поведенческая терморегуляция

Поведенческая терморегуляция

Вопрос 2 ПОЙКИЛОТЕРМИЯ, ГОМОЙОТЕРМИЯ, ГЕТЕРОТЕРМИЯ

ПОЙКИЛОТЕРМИЯ — особенности реакции позвоночных (пойкилотермных) реагировать на изменения температуры окружающей среды пропорциональным изменением температуры тела — зависимость температуры тела от внешней температуры

Пойкилотермия (poikilothermia) от греч. poikilos разнообразный, пестрый + therme тепло

Пойкилотермия Синонимы: Экзотермия Холоднокровие Организмы конформеры

ГОМОЙОТЕРМИЯ — способность организма сохранять постоянную температуру тела (изотермию) независимо от температуры окружающей среды

ГОМОЙОТЕРМИЯ

Гомойотермия от греч. homos одинаковый + therme тепло

Гомойотермия К гомойотермным животным относятся птицы, млекопитающие. Человек естественно тоже гомойотермный.

Исключение • Голый землекоп • небольшой роющий грызун семейства землекоповых. • Пойкилотермен

Гомойотермия Синонимы: Гомеотермия Эндотермия Изотермия (? ) Теплокровие Организмы регуляторы

Всегда ли мы бываем гомойотермными? Инкубатор для новорожденных

ГЕТЕРОТЕРМИЯ способность организма поддерживать температуру тела на постоянном уровне, относительно независимо от изменений окружающей среды при благоприятных условиях — И снижать температуру тела (впадать в состояние анабиоза) при неблагоприятных условиях (заморозках, засухе, недостатке влаги или питательных веществ).

Гетеротермия от греч. heteros разный + therme тепло

Гетеротермия К гетеротермным животным относятся некоторые птицы (напр. , колибри) млекопитающие (летучие мыши, грызуны).

Переходная форма терморегуляции • Утконос, ехидна • Температура тела зависит от температуры среды обитания, но всегда превышает её на 10— 12 °С С. 480 -481 • Активность жизни, хотя и в меньшей степени, чем у пойкилотермных, также определяется температурой среды обитания.

Вопрос 2. 1 Сравнение пойкилотермых и гомойотермных • Кем лучше быть?

Сравнение: Ведущая форма терморегуляции У пойкилотермных • поведенческая терморегуляция (термопреферендум) У гомойотермных • физиологическая терморегуляция (автономная, вегетативная)

Сравнение: уровень основного обмена (ОО) У пойкилотермных • низкий У гомойотермных • высокий (примерно в 3 раза выше)

Сравнение: Порог «тепловой смерти» У пойкилотермных • далёк (+) У гомойотермных • Близок (-)

Сравнение: переносят длительное отсутствие пищи пойкилотермные • легко (+) У гомойотермных • тяжело (-) (высокая зависимость от регулярного поступления пищи в организм)

Сравнение: существование в водной среде У пойкилотермных Проблем нет (+) У гомойотермных • Трудно существовать мелким особям в водной среде. (Крупные : киты, моржи, котики)

Сравнение: сложность структуры и функции мозга У пойкилотермных • нет У гомойотермных • да

Сравнение: зависимость от погодных условий У пойкилотермных • Большая (-) У гомойотермных • Меньшая (+)

Вопрос 3 Постоянство температуры внутренней среды организма — необходимое условие нормального протекания метаболических процессов

36— 38 °С являются оптимальными для • большинства ферментативных реакций • сохранения физико-химических свойств тканей (вязкости, поверхностного натяжения, набухания коллоидов), • физиологических процессов (проницаемости, возбуждения, всасывания, выделения и др. ).

Отклонение температуры от приемлемого для организма уровня может привести к изменению структуры и функции … • белков (в том числе ферментов), • нуклеиновых кислот, • липидов (в том числе фосфолипидов биомембран).

Правило Вант‑Гоффа — Аррениуса • Скорость любой химической реакции прямо пропорционально температуре среды. • Количественно эта зависимость описывается коэффициентом Q 10: Q 10 = Kt+10 / Kt, где Kt, — скорость химической реакции при начальной температуре (t), Kt+10 — скорость той же реакции при температуре на 10º выше (t + 10º). • Для большей части химических реакций происходящих в организме человека Q 10 = 2 ÷ 3.

Вопрос 4 Температурные ЯДРО и ОБОЛОЧКА

Температурные ЯДРО и ОБОЛОЧКА • Начиная с известных высказываний И. П. Павлова (1888), подтвержденных последующими наблюдениями, организм человека и млекопитающих в тепловом отношении состоит из двух частей: «ядра» и «оболочки» .

• • • С. 481 В теле человека принято различать «ядро» , температура которого сохраняется достаточно постоянной, и «оболочку» , температура которой существенно колеблется в зависимости от температуры внешней среды (рис. 10. 1). При этом область «ядра» сильно уменьшается при низкой внешней температуре и, наоборот, увеличивается при относительно высокой температуре окружающей среды. Поэтому справедливо говорить о том, что изотермия присуща главным образом внутренним органам и головному мозгу. Поверхность же тела и конечности, температура которых может изменяться в зависимости от температуры окружающей среды, имеют различную температуру в зависимости от удаленности от «ядра» и степени защищенности одеждой. Так, температура кожи туловища и головы равна 32— 34 °С; на участках кожи, покрытых одеждой, 30— 32 °С; на пальцах ног, кончике носа, ушной раковине 22 °С; на открытой тыльной стороне ладоней в холодное время года до 12— 14 °С.

• В состав «ядра» входят мозг и внутренние органы грудной, брюшной и тазовой полостей, • в состав «оболочки» — кожа, подкожная клетчатка, поверхностные мышцы.

Относительность гомойотермии • «температурное ядро» гомойотермна • «температурная оболочка» пойкилотермна

Вопрос 5 Понятие «температура тела»

Температура тела • Temperatura лат. Состояние • Степень нагретости тела (или его тепловое состояние)

и ил ей я » нн у а е тс льк ел тр яе ко т у а н явл ос ур а в » , п х т ра тур зма ем ьны я. пе ра ни ти л на ем пе рга оня тде аз «Т ем о п о р • т ы ым ра зма « ед н р ов ату ани с л ер орг ус мп те тей ас ч

Под температурой тела могут понимать • Температуру ядра (как измерить ? ) • Температуру внутренней среды организма (как измерить ? ) • Средняя температура тела как сумма произведений теплоемкости и температуры всех тканей, отнесенная к общей теплоемкости организма. • Средняя температура тела как взвешенной температуре ядра (Tс) и средней температуре кожи (Tsk).

Средняя температура тела (Tср. ) может определяться как • сумма произведений теплоемкости (Ci) и температуры (Ti) всех тканей, отнесенная к общей теплоемкости организма. • взвешенная температура ядра (Tс) и средней температуре кожи (Tsk).

Средняя температура тела (Tср. ) как сумма произведений теплоемкости (Ci) и температуры (Ti) всех тканей, отнесенная к общей теплоемкости организма.

Формула Бартона для оценки средней температуры тела человека (Tср) в термонейтральной среде Tср. = 2/3 Tядра + 1/3 Tоболочки

Формула Бартона для оценки средней температуры тела человека (Tср) в жаркой среде и/или при тяжёлой мышечной работе Tср. = Tядра

Температура кожи средняя (Tsk) — сумма произведений площади каждого участка поверхности тела (Ai) и его средней температуры (Ti), отнесенная к общей поверхности тела ( Аi):

Формула Вите для определения среднего значения температуры кожи (оболочки) обычно замеряют температуру в 7 стандартных участках и рассчитывают среднее значение, используя : 0, 07 Т стопы + 0, 32 Т ноги + 0, 18 Т груди + 0, 17 Т спины + 0, 14 Т плеча + 0, 05 Т кисти + 0, 07 Т лба

Формула Вите

Где измеряют температуру ? • • • Аксиллярная (подмышечная впадина) Ректальная (прямая кишка) Колоническая (сигмовидная кишка) Оральная, сублингвальная Аурикулярная (наружный слуховой проход вблизи барабанной перепонки при обтурации прохода ватным тампоном) • В полостях правого сердца (при катетеризации)

В России • для измерения чаще всего используется подмышечная впадина, • но этот способ не является надёжным — при нём получаются наименее точные результаты. • Нормальная температура при таком измерении — 35, 5 -36, 9 градусов.

В англоязычных странах • распространён способ измерения температуры в полости рта, который является довольно надёжным. • противопоказан детям до 4 -5 лет, детям с повышенной возбудимостью и психическим больным. • Нормальная температура тела при измерении в полости рта: 36, 8 -37, 3 °С.

При измерении температуры тела в прямой кишке • получаются наиболее точные результаты, так как температура там ближе всего к температуре внутренних органов. • Нормальная температура — 37, 0 -37, 7 °С.

Значения температуры • Аксиллярная – 35, 5 – 36, 9 С • Ректальная — 37, 0 – 37, 2 С

Измерение температуры в правом желудочке сердца Баллонные катетеры Сван-Ганца

Термография

Когда измеряют температуру ?

Мониторирование температуры тела ТЕМПЕРАТУРА ТЕЛА (опции) Диапазон измерения: 35, 0 -42, 0 ° С. Погрешность: 0, 1 ° С.

Мониторирование температуры тела ТЕМПЕРАТУРА ТЕЛА (опции) Диапазон измерения: 35, 0 -42, 0 ° С. Погрешность: 0, 1 ° С.

Циркадианные температуры тела • амплитуда колебаний достигает 1°. • Температура тела минимальна в предутренние часы (3 -4 часа), • Максимальна — в 16 -18 часов. • Эти сдвиги отражают колебание уровня регулирования, связаны с изменением в деятельности ЦНС.

Вопрос 6 Терморецепция

Терморецепторы Периферические • Кожи • Слизистых • Кожных и подкожных сосудов ЦНС • Спинной мозг • Средний мозг (ретикулярная формация) • Передняя часть гипоталамуса (преоптическая зона)

Доказательства наличия терморецепторов ЦНС • Учебник II том, С. 136 -137

Вопрос 7 Центральные (мозговые) механизмы терморегуляции

Химическая специфичность центров терморегуляции Увеличение теплоотдачи • Бомбезин (родственный ему гастринрилизинг пептид) • Вазопрессинергическая система • Кортикотропинергическая система Увеличение теплопродукции • тиреолиберинергическая

К. Либермейстер, 1860 г. ввел понятие Установочная точка (set point) гипоталамического термостата

Вопрос 8 • Теплопродукция (химическая терморегуляция)

Теплопродукция (химическая терморегуляция) • • • Основной обмен (ОО) Поддержание позы Холодовой мышечный тонус Двигательная активность Холодовая дрожь

Основной обмен • Поддержание трансмембранных градиентов • Работа сердца • Работа дыхательных мышц • Перистальтика ЖКТ • Тонус гладких мышц • Тонус скелетных мышц

Поддержание позы • Лежа – 100 % • Сидя – 140 % • Стоя – 170 %

Холодовой мышечный тонус • Прирост мышечного тонуса в условиях холода

Холодовая мышечная дрожь • Сократительный термогенез • Дрожательный термогенез

Несократительный термогенез — продукция тепла в результате активации гликолиза, гликогенолиза и липолиза а) в скелетных мышцах (за счет разобщения окислительного фосфорилирования); б) в печени; в) в буром жире; г) за счет специфически-динамического действия пищи.

Теплопродукция

Вопрос 9 • Теплоотдача (физическая терморегуляция)

Теплоотдача (физическая терморегуляция) Русский яз. Латинский яз. Условное обозначение Проведние, кондукция Излучение, радиация Конвекция Conductio K Radiatio R Convectio C Испарение Evaporatio E

Кондукция

Птичке жарко • Израильский селекционер Авигдор Каханер скрестил обычного бройлерного цыпленка с маленькой местной птичкой, которую природа почему -то лишила оперения, и вывел голого цыпленка. Поменьше, чем обычный бройлер, красного, как рак, — но все-таки цыпленка.

Излучение • Закон Стафана-Больцмана R Tкожи 4 — T стен 4

Конвекция • Учебник II т. , С. 133

Конвекция

Душ виши VO-7 Эксклюзив (душ изображен в комплекте с панель управления AR-307 с душем Шарко, ручным душем и термометром /матрометром.

Испарение • Пот • Неощутимые влагопотери (perspiratio insensibilis)

Тахипноэ

Вопрос 10 Тепловой баланс организма

Соотношение механизмов физической и химической терморегуляции в поддержании температуры тела

Уравнение теплового баланса • В условиях теплового гомеостаза баланс тепла в организме гомойотермов описывается уравнением теплового баланса: Сдвиги теплосодержания = теплопродукция — теплоотдача

Уравнение теплового баланса • В условиях теплового гомеостаза баланс тепла в организме гомойотермов описывается уравнением теплового баланса: ОО + РП = К + R + C + Е

Уравнение теплового баланса • В условиях теплового гомеостаза баланс тепла в организме гомойотермов описывается уравнением теплового баланса: ОО + РП + ХТ + СТ + НСТ = К + R + C + Е

Рис. 11. 2. Соотношение механизмов физической и химической терморегуляции в поддержании температуры тела.

Зависимость уровня теплопродукции и теплоотдачи от температуры внешней среды

Диапазоны терморегуляции • При гипертермии – Тядра = 38, 7 град при ЧСС = 170 мин-1

Диапазоны терморегуляции • При гипотермии – Тядра = 20 град.

Подробное решение параграф § 46 по биологии для учащихся 11 класса, авторов А.В. Теремов, Р.А. Петросова Углубленный уровень 2017

Вопрос. Вспомните, какое влияние оказывает температура на прорастание семян растений. Как зависит активность животных от температуры?

Ответ. Важным условием прорастания семян является температура. Различают температуры прорастания семян минимальные, при которых прорастание едва начинается, оптимальные, при которых прорастание идет наиболее энергично, и, наконец, максимальные, при которых прорастание начинает прекращаться. Опыты показывают, что для каждого растения существуют свои температуры минимума, оптимума и максимума прорастания. Для хлебных злаков (ржи, пшеницы, овса и ячменя), а также для гречихи, конопли, льна, клевера, люцерны, вики и конского боба минимальная температура колеблется от 1 до 5°, оптимальная – от 20 до 30° и максимальная – от 28 до 37°.

Для кукурузы и подсолнечника минимальная температура от 5 до 10°, оптимальная от 30 до 35° и максимальная от 40 до 44°.

Для тыквы, дыни, риса, хлопчатника и табака минимальная температура от 10 до 15°, оптимальная от 30 до 37° и максимальная от 40 до 48°.

Для набухших семян температуры выше 50-55° оказываются губительными, воздушносухие семена выдерживают температуры не свыше 62-75°, а основательно просушенные выдерживают даже до 100 и 110°.

Ненабухшие семена способны также переносить низкие температуры – до -60° и ниже. В опытах Р. Коха обезвоженные семена выдерживали охлаждение до -180° и даже до -235°.

Температура влияет на скорость происходящих в телах организмов реакций метаболизма. У большинства организмов эти реакции осуществляются в пределах от 0° до +50 °С. При более низких или более высоких температурах метаболизм прекращается из-за нарушения работы ферментов.

Температурный фактор оказывает влияние на любые процессы, протекающие в организме. С чем это связано, понять нетрудно. При температуре выше абсолютного нуля, то есть выше -273,15 градуса, молекулы любых веществ находятся в беспрерывном движении. Кинетическая активность, или частота соударений молекул, в результате которых происходит их разрушение или образование новых, пропорциональны абсолютной температуре. При повышении или понижении температуры на 10 градусов кинетическая активность соответственно изменяется на 3 процента, а интенсивность обмена веществ в два раза. Не удивительно, что температурный фактор определяет жизненную активность животных. Это в равной мере касается и физиологических процессов и всех форм поведения: от переваривания пищи до двигательной активности.

Еще сравнительно недавно животных принято было делить на теплокровных, то есть умеющих поддерживать температуру тела на постоянном уровне, и холоднокровных, чья температура пассивно следует за температурой окружающей среды.

К теплокровным относятся птицы и млекопитающие, хотя некоторые из них умеют снижать свою температуру до очень низкого уровня и могут много дней находиться в таком «охлажденном» состоянии, а к холоднокровным всех остальных, хотя они способны подолгу поддерживать температуру тела значительно выше температуры окружающей среды.

Холоднокровным животным, чтобы сохранять высокую активность, необходимо поддерживать температуру тела на оптимальном уровне. Для обитателей тропических лесов он достаточно высок: 25-35 градусов. Даже теплый климат экваториальных лесов не гарантирует его обитателям возможности в нужный момент иметь необходимую температуру. Оптимум для жителей северных и горных лесов может лежать в диапазоне 20-25 градусов или быть ниже. Но здесь погодные условия дают еще меньше возможностей его достигнуть.

Значительно сложнее теплокровным, так как диапазон температур, при которых они могут не только сохранять активность, но и саму жизнь, чрезвычайно узок. У утконоса и ехидны подъем жизненных сил происходит при температуре тела в районе 30, у сумчатых – 35, у остальных млекопитающих 38, а птицам для этого требуется около 40-42 градусов.

Все без исключения организмы вырабатывают собственное тепло, но его доля в тепловом балансе у теплокровных и холоднокровных животных различна. Дело в том, что любая клетка в процессе обычной жизнедеятельности вырабатывает тепло, и ее температура хотя бы в ничтожной степени превышает температуру окружающей среды. Холоднокровным животным собственного тепла не хватает, и они вынуждены заимствовать его у внешних источников, а теплокровные умеют вырабатывать больше тепла, чем теряют его в самые сильные холода. Для сохранения постоянной температуры тела необходимы мощные «печи» и надежная термоизоляция. Теплокровные бережно, по-хозяйски относятся к производимому теплу и зря его не растрачивают.

Вопрос 1. Какова роль температуры в жизни организмов?

Ответ. Главным источником тепла на Земле является солнечное излучение, поэтому свет и тепло выступают сопряжено. Тепло один из наиболее важных факторов, определяющих существование развитие и распространение организмов по Земному шару. При этом важно не только количество тепла, но и распределение его в течение суток, вегетационного сезона, года. Приход тепла к разным участкам планеты, естественно, неодинаков, с удалением от экватора не только снижается поступление его, но и увеличивается амплитуда сезонных и суточных колебаний.

Температурные пределы, в которых может протекать жизнь, составляет всего 300°, от -200°С до +100°С, но для большинства организмов и физиологических процессов этот диапазон еще уже – от 39° в море (-3,3 – +35,6°С) до 125° на суше (-70 – +55°С). Нормальное строение и работа белка осуществляются при 0-+50°С.

Значение температуры заключается в том, что она изменяет скорость протекания физико-химических реакций в клетках, а это отражается на росте, развитии, размножении, поведении и во многом определяет географическое распространение растений и животных. Согласно правилу Вант-Гоффа скорость химических реакций возрастает в 2-3 раза каждый раз при повышении температуры на 10°С, а по достижении оптимальной – начинает снижаться. Верхний (верхний биологический нуль) и нижний пределы называются, соответственно, верхней и нижней летальной температурой. При выходе изменений температуры за пределы выносливости организмов происходит их массовая гибель, т.к. происходит свертывание белка и разрушение ферментов. Так, с переходом через 50-60°С, как правило, створаживается простокваша, сваривается белок яйца, погибает камбий у растений.

Вопрос 2. Опишите действие высоких и низких температур на организмы. Каков температурный диапазон активной жизни на Земле? Чем обусловлены его пределы?

Ответ. Чрезмерное повышение температуры окружающей среды вызывает гибель организмов вследствие тепловой денатурации белковых молекул, нарушения деятельности жизненно важных ферментов, резкого усиления процессов гидролиза органических веществ, их окисления и др. С другой стороны, заметное снижение температуры ниже О °С может вызвать гибель клеток и всего организма вследствие образования из молекул воды кристаллов льда и разрушения клеточных мембран.

Среди организмов, способных существовать при очень высоких температурах, следует назвать, прежде всего, бактерии и некоторые термофильные водоросли, например из рода Осциллатория, которые могут жить в горячих источниках с температурой +85…+87 °С. Успешно переносят высокие температуры (+65…+80 °С) накипные лишайники, семена и вегетативные органы пустынных растений (саксаул, верблюжья колючка, тюльпан), находящиеся в верхнем слое раскалённой почвы. Существует немало видов животных и растений, выдерживающих минусовые температуры. Полярные воды с температурой от 0 до -2 °С населены разнообразными микроскопическими водорослями, червями, моллюсками, рачками, рыбами, ластоногими млекопитающими, жизненный цикл которых происходит в таких температурных условиях.

Значительно большие приспособительные возможности существуют у организмов по отношению к периодически повторяющимся сезонным изменениям – более низким температурам зимнего времени года. Многие растения и животные при соответствующей подготовке успешно переносят в состоянии глубокого покоя или анабиоза (от греч. anabiosis – оживление, возвращение к жизни) предельно низкие температуры на нашей планете до -70 °С (Якутия, Антарктида). В лабораторных экспериментах пыльца, споры растений, черви – коловратки, цисты простейших, сперматозоиды после обезвоживания или помещения в растворы специальных защитных веществ – криопротекторов – выдерживают температуры, близкие к абсолютному нулю (-273,16 °С).

Вопрос 3. Что такое пойкилотермия и гомойотермия? Как пойкилотермные и гомойотермные организмы приспособлены к колебаниям температуры? Приведите примеры.

Ответ. Жизнедеятельность многих организмов, их активность зависят главным образом от тепла, поступающего в организм извне, а температура тела – от значений температуры окружающей среды и энергетического баланса (соотношения поглощённого и отданного телом тепла). Такие организмы называют пойкилотермными (от греч. poikilos – различный, переменчивый и terme – тепло). Пойкилотермия, или холоднокровность, свойственна микроорганизмам, растениям, беспозвоночным животным, рыбам, земноводным и пресмыкающимся.

У представителей высших позвоночных животных – птиц и млекопитающих – тепло, вырабатываемое как продукт биохимических реакций, служит существенным источником повышения температуры тела и поддержания её на постоянном уровне независимо от температуры окружающей среды. Такие организмы называют гомойотермными (от греч. homoios – одинаковый и terme – тепло). Гомойотермия, или теплокровность, даёт возможность организмам вести активную жизнь и даже размножаться при температуре ниже нуля (северный олень, белый медведь, ластоногие, пингвины). Поддержание и сохранение высокой температуры тела у теплокровных организмов осуществляется благодаря активному обмену веществ, обеспечивающему высокий уровень теплопродукции, и хорошей тепловой изоляции, создаваемой густым волосяным покровом, плотным оперением или толстым слоем подкожного жира, препятствующим теплоотдаче

Вопрос 4. Какие организмы называют эвритермными и стенотермными? На какие группы разделяют стенотермные организмы? Приведите примеры таких организмов.

Ответ. Для каждого организма характерна своя оптимальная для жизнедеятельности температура окружающей среды и свои пределы выносливости её колебаний. Выше зоны оптимальной температуры находится зона временного теплового оцепенения организма, а за ней – зона продолжительной бездеятельности или летней спячки, граничащая с зоной смертельно высокой температуры. Ниже зоны оптимальной температуры находятся зоны холодового оцепенения, зимней бездеятельности или спячки, и смертельно низкой температуры.

Эвритермные организмы (волк, сокол-сапсан, сосна, лиственница, плесневые грибы, большинство бактерий) способны переносить колебания температуры в широких пределах. Стенотермные организмы живут в условиях довольно узких пределов перепада температуры и, в свою очередь, подразделяются на теплолюбивые (львы, туканы, крокодилы, кораллы, медузы, орхидеи, чайный куст, кофе) и холодолюбивые (белый медведь, кедровый стланик, лишайник ягель) организмы.

Вопрос 5. В чём проявляются приспособления растений умеренного и холодного пояса к действию низких температур в зимнее время года? Приведите примеры.

Ответ. В условиях умеренного и холодного пояса температурные приспособления растений проявляются в зимостойкости, морозоустойчивости и состоянии покоя. Зимостойкостью называют устойчивость растений к действию неблагоприятных факторов зимнего периода – чередованию морозов и оттепелей, образованию ледяной корки, вымоканию и др. Зимостойкие растения осенью сбрасывают листья, а их почки защищены почечными чешуями. Морозоустойчивость проявляется на уровне клеток и тканей растений в их способности переносить действие отрицательных температур. Например, у яблони, озимых злаков и подснежников, благодаря накоплению в клетках углеводов, образование льда из свободной воды происходит при более низкой температуре, чем у неморозоустойчивых растений.

Состояние покоя характеризуется прекращением роста и снижением процессов жизнедеятельности растения. Однолетние растения проходят это состояние на стадии семени. У многолетних растений в клетках образуются особые вещества – ингибиторы, которые в период покоя препятствуют росту растения даже при искусственно созданных благоприятных температурных условиях или во время случайных осенних и зимних потеплений. Это имеет приспособительное значение.

Вопрос 6. Каковы приспособления животных к действию высоких и низких температур? Приведите примеры. Какое значение это имеет для организмов?

Ответ. Температурные приспособления животных разнообразны. Химическая терморегуляция изменяет уровень теплопродукции в организме. Например, дятел зимой переходит на питание семенами ели, содержащими масла, богатыми энергией. Физическая терморегуляция обеспечивает изменение уровня теплоотдачи организма. Так, гренландский тюлень имеет теплозащитный покров в виде толстого слоя жира и плотного меха, а африканский слон – большие ушные раковины с густой сетью капилляров, что способствует теплоотдаче. Поведенческая терморегуляция проявляется в способности организмов выходить из действия неблагоприятного температурного фактора. Например, ящерица агама, спасаясь от нагретого песка, залезает на ветви пустынных кустарников и деревьев.

Вопрос 7. Один из исследователей с несколькими друзьями и собакой без вреда для здоровья провели 45 мин в сухой камере при температуре +126°С, в то время как кусок мяса, взятый в камеру, оказался сваренным. Объясните результаты эксперимента.

Ответ. Млекопитающие с помощью механизмов терморегуляции – теплоизлучения и испарения пота с поверхности тела – способны поддерживать постоянную температуру тела. Эффективным механизмом регуляции теплообмена служит испарение воды путем потоотделения или через влажные слизистые оболочки полости рта и верхних дыхательных путей. Способность к образованию пота у разных видов различна. Человек при сильной жаре может выделить до 12 л пота в день, рассеивая тепло в десятикратном количестве по сравнению с нормой. Выделяемая вода, естественно, должна возмещаться через питье. У некоторых животных испарение идет только через слизистые оболочки рта. У собаки, для которой одышку – основной способ испарительной терморегуляции, частота дыхания при этом доходит до 300–400 вдохов в минуту.

Подпишись на нашу группу

× © 2021 «Resheba.me»Хостинг для сайта от 113,5 руб/мес.[email protected]

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий