Температура в житті організмів

Тепло  - один з найбільш важливих факторів, що визначають існування, розвиток і розповсюдження організмів по Земній кулі. При цьому важлива не тільки кількість тепла, але і розподіл його протягом доби, вегетаційного сезону, року. З видаленням від екватора не тільки знижується надходження тепла, але і збільшується амплітуда сезонних і добових коливань.

Температурні межі, в яких може протікати життя, складає всього 300°, від -200°С до +100°С, але для більшості організмів і фізіологічних процесів цей діапазон ще вужчий – від 39° в морі (-3,3 – +35,6°С) до 125° на суші (-70 – +55°С). Нормальне функціонування білків здійснюються при 0-+50°С.

Значення температури полягає в тому, що вона змінює швидкість протікання фізико-хімічних реакцій в клітинах, а це відбивається на рості, розвитку, розмноженні, поведінці і багато в чому визначає географічне розповсюдження рослин і тварин. Згідно правилу Вант-Гоффа швидкість хімічних реакцій зростає в 2-3 рази кожного разу при підвищенні температури на 10°С, а після досягнення оптимальної – починає знижуватися. Верхня і нижня межі можливого існування називаються, відповідно, верхньою і нижньою летальною температурою.

 За відношенням до температури всі організми діляться на кріофіли (холодолюбні) і термофіли (теплолюбні).

Кріофіли не виносять високих температур і можуть зберігати активність клітин при -8-10°С (бактерії, гриби, молюски, членистоногі, черв'яки та ін.). Вони населяють холодні і помірні зони земних півкуль. Так, в умовах Крайньої Півночі дерева і чагарники не вимерзають при - 70°С. («Рекордсмен» – модрина даурська.) За полярним кругом при такій же температурі виживають лишайники, деякі види водоростей, ногохвістки, в Антарктиді – пінгвіни. Насіння і спори багатьох рослин, нематоди, коловертки витримують заморожування до температури, близької до абсолютного нуля (271°С). Тварини великих глибин витримують температури біля 0°С.

Термофіли пристосувалися до умов високих температур,  вони мешкають переважно в тропічних районах Землі. Серед них також переважають безхребетні (молюски, членистоногі, черв'яки та ін.). Так, в пустелі Палестини максимальна активність у коників спостерігається при 40-градусній жарі. У гарячих джерелах Каліфорнії при температурі 52°С мешкає риба - плямистий ципринодон, а на Камчатці при 75-80°С живуть синьо-зелені водорості. Верблюжа колючка, кактуси витримують нагрівання повітря до 70°С.

Оптимальними є такі умови, при яких всі фізіологічні процеси в організмі або екосистемах йдуть з максимальною ефективністю. Для більшості видів температурний оптимум знаходиться в межах 20-25°С, дещо зрушуючись в ту або іншу сторони: у сухих тропіках він вищий – 25-28°С, в помірних і холодних зонах нижче – 10-20°С. В ході еволюції, пристосовуючись не тільки до періодичних змін температури, але і до різних за теплозабезпеченням районів, рослини і тварини виробили в собі різну потребу до тепла в різні періоди життя. У кожного виду свій оптимальний діапазон температур, причому і для різних процесів (ріст, цвітіння, плодоношення та ін.) є теж «свої» значення оптимуму.

Температури, при яких відбуваються активні фізіологічні процеси, називаються ефективними. Сума  ефективних температур (ЕТ) – величина, постійна для кожного виду. Її розраховують за формулою:

ЕТ = ∑(t – t₁) х n, де

t – температура навколишнього середовища (фактична), t₁ – температура нижнього порогу розвитку, часто 10°С, n – тривалість розвитку в днях.

Виявлено, що кожна фаза розвитку рослин і пойкілотермних тварин наступає при певному значенні цього показника, за умови, що інші чинники в оптимумі. Так, цвітіння мати-й-мачухи наступає при сумі температур 77°С, суниці – при 500°С. Сума ефективних температур (ЕТ) для всього життєвого циклу дозволяє виявити потенційний географічний ареал будь-якого виду. Наприклад, для кедра корейського сума ЕТ складає 2200°, ялиці цільнолистої – біля 2600°, тому і ростуть обидва види тільки на півдні.