Температурные пороги жизни

Верхний температурный порог жизни теоретически определяется температурой свёртывания белков. Необратимые нарушения структуры белков обычно возникают при температуре около +60°С. Именно таков порог тепловой смерти у ряда простейших и некоторых низших многоклеточных организмов. Обезвоживание организма повышает этот порог. На этом основана высокая термоустойчивость цист, спор, семян. У прокариот высокая термоустойчивость определяется биохимическими особенностями протоплазмы. Некоторые анаэробные архебактерии нормально существуют при температурах +85 – +105°С.

У более сложно организованных растений и животных тепловая гибель наступает при более низких температурах. Основная причина её – рассогласование обменных процессов, вызванное разным значением температурного коэффициента химических реакций. У животных большое значение имеют нарушения деятельности нервной системы и её регуляторных функций. Поэтому у большинства животных тепловая гибель наступает раньше, чем начинают коагулировать белки – при температуре тела порядка +42 – +43°С. Растения аридных зон выдерживают нагревание до +50 – +60°С.

Нижний температурный порог жизни. Нарушения метаболических и регуляторных процессов наступают и при очень низких температурах. При пониженных против оптимума температурах наблюдают нерасхождение хромосом, что приводит к возникновению полиплоидных клеток. У животных с понижением температуры тела проявляются нарушения деятельности сердечной мышцы, функций почек. Условные рефлексы собак угасают при температуре тела +30 – +27°С.

Нехолодостойкие растения (обитатели влажных тропических лесов, водоросли тёплых морей) погибают при температуре несколько выше 0°С из-за инактивации ферментов и нарушения ряда метаболических процессов.

Большое значение в определении нижнего температурного порога жизни имеют структурные изменения в клетках и тканях, связанные с замерзанием внеклеточной и внутриклеточной жидкостей. При образовании кристаллов льда механически повреждаются ткани, что часто служит причиной холодовой гибели. Кроме того, образование льда нарушает обменные процессы: обезвоживание цитоплазмы влечёт за собой повышение концентрации солей, нарушение осмотического равновесия и денатурацию белков. Для многих животных именно нарушения метаболизма вызывают холодовую гибель. Среди растений холодоустойчивые формы выдерживают полное зимнее промерзание, что определяется сезонной перестройкой ультраструктуры клеток, направленной на устойчивость к их обезвоживанию. Сухие семена выдерживают охлаждение практически до абсолютного нуля.