Вопрос 10. Температура как экологический фактор

Все химические процессы, протекающие в организме, зависят от температуры. Изменения тепловых условий, часто наблюдаемые в природе, глубоко отражаются на росте, развитии и других проявлениях жизнедеятельности животных и растений. Границы существования жизни – температуры, при которых возможно нормальное строение и функционирование белков – от 0 до +50 С.

Криофилы – виды, предпочитающие холод (бактерии, грибы, лишайники, мхи, членистоногие), обитающие в тундрах, арктических и антарктических пустынях, холодных морях.

Термофилы – виды, предпочитающие высокие температуры (нематоды, личинки насекомых, клещи).

Анабиоз – приостановка всех жизненных процессов организма.

Пойкилотермные –  организмы, жизнедеятельность и активность которых зависят от тепла, поступающего извне, а t тела – от внешних температур (организмы с непостоянной температурой тела).

Подавляющее большинство наземных растений и животных в состоянии активной жизнедеятельности не переносит отрицательной температуры и погибает. Пойкилотермные организмы в процессе эволюции выработали различные приспособления к изменяющимся температурным условиям среды. Главным источником поступления тепловой энергии у пойкилотермных животных - внешнее тепло. При колебании t среды их активность прерывиста.

Гомойотермные  - способны поддерживать постоянную t тела независимо от температуры среды (организмы с постоянной температурой тела).

Гомойотермия характерна только для млекопитающих и птиц. Гетеротермия – у животных, впадающих в спячку или оцепенение (суслики, сурки, ежи, летучие мыши, стрижи, колибри).

Наиболее совершенная терморегуляция наблюдается у гомойтермных животных. В процессе эволюции они приобрели способность поддерживать постоянную температуру тела благодаря наличию четырехкамерного сердца и одной дуги аорты, что обеспечило полное разделение артериального и венозного кровотока, высокий обмен веществ, перьевой или волосяной покров. Весьма важное значение для животных имеет не только способность к терморегуляции, но и адаптивное поведение, постройка специальных убежищ и гнезд, выбор места с более благоприятной температурой. Они также способны приспосабливаться к низким температурам несколькими путями: с помощью дрожи. Температура, как и световой режим, от которого она зависит, закономерно меняется в течение года и в связи с географической широтой. Поэтому все приспособления более важны для обитания при отрицательных температурах.

Температурный порог – определенная температура, при которой после холодового угнетения восстанавливается нормальный обмен веществ.

Эффективная температура – разница между t среды и температурным порогом развития организмов: Х = (Т – С)*t где Х – сумма эффективных температур, Т – t окружающей среды, С – t порога развития, t – часы/дни с t, превышающей порог развития.

Растения по степени адаптации к условиям дефицита тепла:

1) нехолодостойкие – повреждаются или гибнут при t выше точки замерзания воды (растения тропиков, водоросли теплых морей).

2) неморозостойкие – переносят низкие t, но гибнут при образовании льда в тканях (вечнозеленые субтропические виды)

3) морозоустойчивые (льдоустойчивые) – надземные органы промерзают, но сохраняют жизнеспособность, растут в областях с сезонным климатом.

Растения по степени адаптации к высоким температурам:

1) нежаростойкие – повреждаются при +30-40 С

2) жаровыносливые эукариоты – растения сухих мест (степи, пустыни, саванны), переносят нагревание до +50-60 С

3) жароустойчивые прокариоты – термофильные бактерии, сине-зеленые водоросли, могут жить при +85-90 С

Пирофиты – растения, устойчивые к пожарам.

Адаптации у животных:

1) химическая терморегуляция – увеличение тепла в ответ на понижение t среды.

2) физическая терморегуляция – способность удерживать или рассеивать тепло.

Поведение

У пойкилотермных – перемена позы, поиск благоприятных условий, смена мест обитания, рытье нор, сооружение гнезд и др.

У гомойотермных – высокий обмен веществ, выработка тепла. Густой мех млекопитающих, перьевой покров птиц позволяют сохранить тепло. Подкожный жир – зороший теплоизолятор. Эффективный механизм регуляции теплообмена – потоотделение. Значение для поддержания t баланса имеет связь размеров и пропорций тела (правило Аллена).