роль температуры в жизни животных
Температурный режим у животных (гомойотермные, пойкилотермные, гетеротермные)
По температурному режиму животные подразделяются на следующие группы: гомойотермные, пойкилотермные, гетеротермные.
Гомойотермные животные (от греч. homoios — сходный и therme — тепло) — теплокровные организмы, температура которых более или менее постоянна и не зависит от температуры окружающей среды. К ним относятся млекопитающие и птицы. Постоянство температуры у этих животных связано с высоким уровнем обмена веществ. Кроме того, у них в организме существует термоизоляционный барьер: оперение у птиц, шерсть у животных, а также жировой слой. Температура тела у млекопитающих составляет +36—38 °C, а у птиц +40—43 °C. И сохраняется на постоянном уровне вне зависимости от температуры воздуха. Например, температура тела песца +38 °C, а белой куропатки +43 °C даже при сорокаградусном морозе, столь характерном для зоны арктических пустынь и тундры, где встречаются эти животные. И только у примитивных групп млекопитающих, например яйцекладущих (утконос, ехидна; рис. 151), терморегуляция несовершенна и температура их тела относительно непостоянна.
Пойкилотермные животные (от греч. poikilos — различный и therme — тепло) — холоднокровные организмы с непостоянной температурой тела, зависящей от температуры окружающей среды. К ним относятся все беспозвоночные, а также три класса позвоночных: рыбы, амфибии (земноводные; рис. 152) и рептилии (пресмыкающиеся). Они имеют температуру тела всего на 1—2 °C выше температуры окружающей среды, а часто и равную ей. Повышение температуры окружающей среды вызывает у них резкое ускорение всех физиологических процессов, изменение активности поведения. Так, у гусеницы бабочки-капустницы период до стадии куколки сокращается в 10 раз при повышении температуры всего на 15 °C. Ящерицы предпочитают температуру тела +37 °C. При повышении или понижении температуры среды за пределы оптимальных значений пойкилотермные животные впадают в оцепенение или гибнут. Например, у змей и ящериц при температуре воздуха выше +45 °C наступает оцепенение, а у амфибий при температуре воды ниже +4 °C — такое состояние покоя, при котором жизненные процессы крайне замедлены. Материал с сайта http://doklad-referat.ru
 |
| Рис. 152. Квакша обыкновенная |
 |
| Рис. 153. Гремучая змея |
 |
| Рис. 154. Бабочка |
У некоторых змей, например у гремучей змеи (рис. 153) или питона, есть термолокаторы — небольшие ямки на голове с рецепторами под кожей, которые улавливают тепловое излучение потенциальных жертв даже тогда, когда их температура изменяется всего на 0,1 °C. Особенно точно эти рецепторы действуют, когда прохладно, поэтому змеи являются ночными хищниками.
Интенсивные мышечные нагрузки пойкилотермных организмов приводят к значительному повышению температуры тела. Так, у шмелей, саранчи и бабочек (рис. 154) температура тела повышается до +35—40 °C во время полёта и быстро снижается до температуры воздуха после прекращения полёта.
Гетеротермные животные (от греч. heteros — иной и therme — тепло) — организмы, которые имеют постоянную температуру тела в активном состоянии и непостоянную в период отдыха или оцепенения и спячки. К таким животным относятся медведи, барсуки, сурки, суслики, ежи и летучие мыши (рис. 155). Этот способ терморегуляции является специальной формой адаптации, который обеспечивает оптимальный уровень обмена веществ.
Роль тепла для животных
Температура влияет на скорость течения физико-химических процессов в клетках организма, состоящего в основном из коллоидов, и влияет на скорость развития организмов, причём для каждого вида и для каждой стадии его индивидуального развития есть свой оптимум.
Как и для растений, этот оптимум относителен не только потому, что он изменяется вместе с видом животного и стадией его развития, но и потому, что он является действительным оптимумом только в сочетании с рядом других факторов.
Низкие температуры опасны для животного потому, что могут привести к замерзанию растворов солей и белков в клетках. Эти растворы, впрочем, замерзают при сравнительно низких температурах (капля крови при — 15°). Но чем меньше воды в организме, тем легче он переносит низкие температуры. Тараканы погибают при —5°, яйца шелкопряда при — 39°.
Высокие температуры опасны потому, что при 50—60° распадаются ферменты, а различные белки свёртываются при температурах от 47 до 82°. Но верхний предел жизни, как правило, лежит при температурах более низких, чем температура свёртывания белков, так как сильное повышение температуры, ещё до того, как оно станет критическим, ускоряя разные процессы в организме, ускоряет их в различной степени. В результате этого различные процессы, течение которых было согласованным, становятся разнобойными, дисгармоническими, и весь налаженный живой механизм разрушается вследствие дискоординации.
Верхним пределом жизни для амёб является температура 40—45°, для пауков 38—46°, для рыб 37—38°, для человека 43—44°.
По отношению к колебаниям и изменениям температуры животных можно разделить на эвритермных, т. е. переносящих широкие колебания температуры, и стенотермных, т. е. очень чутких к малейшим колебаниям тепла. Устрица мирится с колебаниями от —2° до +20°, стало быть, она относится к эвритермным; к этой же группе следует отнести кашалотов, распространённых от полярных стран до тропиков, тигра, который может жить и в жарком климате Индии, и в суровых условиях уссурийской тайги и т. п. Типичным примером стенотермных организмов служат рифовые кораллы. Стенотермия может проявляться в двух аспектах, в силу чего стенотермные животные подразделяются ещё на теплолюбивых и холодолюбивых.
Понятия эвритермии и стенотермии для морских и наземных животных различны, так как в море колебания температуры менее значительны, чем на суше. Важно также не упускать из вида, что для морских животных температура воды — это та реальная температура, в которой они живут. Что касается наземных, то при одних и тех же метеорологических условиях различные животные живут в различной температурной обстановке. Например, зимой одни находятся под землёй, другие в дуплах деревьев, третьи под снегом; летом одни живут во мху, другие в почве, третьи в листве. Ясно, что метеорологические условия этих разнообразных местообитаний отличаются как друг от друга, так и от климата атмосферы.
Зависимость от колебаний температуры наиболее сильно проявляется у холоднокровных животных, так как температура их тела почти не отличается от температуры среды. В противоположность им теплокровные животные обладают постоянной и относительно высокой (37—43°) температурой тела.
Млекопитающие и птицы имеют постоянную температуру крови, обусловленную химическими реакциями разложения. Исключение составляют так называемые гетеротермные животные, у которых периоды постоянной температуры сменяются (у одних во время сна, у других во время спячки) периодами значительных её колебаний, зависящих от колебаний температуры среды. Поэтому теплокровные животные могут в холодных странах распространяться легче, чем холоднокровные амфибии и рептилии. Для поддержания высокой внутренней температуры (у млекопитающих температура тела равна 35—40°, у птиц до 45°) служат перья, волосы, жировой слой и т. п. Кроме того, для этого нужно и много пищи. Вот почему теплокровные животные хуже переносят голодовку, чем холоднокровные.
Холоднокровные животные выносят низкие температуры, впадая в оцепенение. Многие из них, чтобы теплее было зимовать, собираются в большие группы (божьи коровки, муравьи и т. п.). В холодных областях Северной Америки с приближением зимы гремучие змеи собираются иногда в пещеры в огромных количествах, и здесь остаются в оцепенелом или наполовину оцепенелом состоянии до весны. Скопления змей на зимовку наблюдаются и в наших степях и пустынях.
Для борьбы с высокими температурами у животных имеется целая серия приспособлений. Самые простые сводятся к укрытию от высоких температур: животное скрывается в тень, под землю, зарывается в песок взбирается на высокие предметы подальше от раскалённой почвы, как это делают ящерицы пустынь, залезающие на кусты, где на полутораметровом расстоянии от земли температура бывает подчас на 20° ниже, чем температура почвы, и т. п. Испарение с поверхности слизистых оболочек рта и с поверхности лёгких при учащённом дыхании (собаки, птицы), а в других случаях деятельность потовых желёз охлаждает организм.
Изменения температуры нередко влекут за собой изменения и других элементов географического ландшафта. Поэтому надо отличать у животных приспособления, имеющие отношение непосредственно к вариациям тепла, от приспособлений к изменениям обстановки, обусловленным температурой. Смена летнего короткого и грубого меха на пушистый зимник мех с густым подшёрстком — это реакция на температуру. Отрастание огромных когтей у копытного лемминга для более удобного разгребания снега — это реакция на изменение условий, вызываемых изменением температуры. Когда птицы улетают в тёплые края, а животные впадают в спячку, — это приспособления к недостатку пищи в данном районе, связанному с понижением температуры на длительное время.
Помимо роли, которую играет температура в сочетании с другими факторами, она и сама по себе сильно влияет на распространение животных по Земле, так как при определённых высоких или низких температурах погибают либо сами животные, либо их яйца, личинки, гусеницы и т. п.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Влияние температуры на организмы [Воздействие, абиотический фактор, экологический, Роль жизни]
Температура является одним из важнейших абиотических факторов, оказывающих большое влияние на жизнь, размножение и распространение организмов на Земле.
Растения и большинство животных не могут поддерживать температуру тела на постоянном уровне. Морозостойкость растений связана с повышением количества сахара и концентрации клеточного сока или с уменьшением воды в их клетках.
Теплокровность и холоднокровность
В зависимости от способности поддерживать температуру тела все животные делятся на теплокровных (гомойотермных) и холоднокровных (пойкилотермных).
Холоднокровность
К холоднокровным относятся беспозвоночные, рыбы, земноводные, пресмыкающиеся. Они не могут поддерживать температуру тела на постоянном уровне. Повышение температуры среды ускоряет у них физиологические процессы. Понижение температуры среды ниже определённого уровня приводит к замедлению метаболических процессов и гибели организмов.
Теплокровность
Теплокровные животные в процессе эволюции приспособились к поддержанию постоянной температуры своего тела независимо от изменения температуры окружающей среды. К теплокровным животным относятся птицы и млекопитающие. Температура тела у птиц несколько выше 40°C, а у млекопитающих поддерживается в пределах 37—40°C.
Терморегуляция
Поддержание и постоянство температуры тела
Постоянство температуры тела достигается с помощью двух механизмов.
Химический механизм связан с интенсивностью окислительно-восстановительных реакций и регулируется центральной нервной системой рефлекторным путём. Появление четырёхкамерного сердца, совершенствование системы дыхания имели большое значение в выработке способности поддерживать температуру тела на постоянном уровне.
Физические механизмы поддержания постоянной температуры связаны с появлением густого шерстяного покрова, оперения, подкожной жировой клетчатки и потовых желез, зарождением механизмов регуляции кровообращения при помощи нервной системы. Материал с сайта http://wikiwhat.ru
Приспособление организмов к изменениям температуры
Миграция — переселение животных в районы с более благоприятной температурой — является одним из механизмов их приспособления к сезонным изменениям температуры внешней среды. Киты, некоторые птицы, рыбы, насекомые и другие животные в течение года мигрируют.
При понижении или резком повышении температуры некоторые виды холоднокровных животных впадают в состояние оцепенения или спячки. Отдельные представители теплокровных животных впадают в спячку при недостатке корма или при понижении температуры среды (медведи, барсуки). При этом у них замедляется обмен веществ, но почти не понижается температура тела.
Одним из способов приспособления микроорганизмов, растений и низших животных к температурным условиям является переход их в состояние анабиоза. При этом микробы образуют споры, а простейшие животные — цисты.
Роль температуры в жизни животных
Нормальная работа организма возможна только при строго определённой температуре. Поэтому животные, обитающие в пустынях, должны избегать перегрева, а обитатели холодных мест, наоборот, вынуждены экономить тепло. Птицы и млекопитающие регулируют температуру тела за счёт собственного «внутреннего» тепла, вырабатываемого организмом, а остальные полагаются в основном на внешние источники тепла, регулируя
пути его поступления или отдачи. Оба пути имеют свои плюсы и минусы: холоднокровные напрямую зависят от температуры среды, а теплокровные платят за независимость большим расходом энергии, а значит — большей потребностью в пище.
Приспособления к температурным условиям весьма разнообразны и проявляются как во внешнем облике и строении тела, так и в особенностях физиологии и поведения. У обитающих в жарких местах насекомых, как правило, светлая или блестящая «металлическая» окраска, отражающая часть солнечных лучей. Южные растения тоже нередко имеют блестящие серебристые листья. А в холодных районах чаще встречается тёмная окраска, ведь чёрный цвет способствует поглощению тепла. Животные высокогорий и полярных
Самый крупный пингвин — императорский (рост 1,2 м, вес 34 кг) — живёт в самом центре Антарктиды и редко встречается за пределами 61° ю. ш.; патагонский пингвин (90 см, 15—17 кг) обитает на островах Маккуори (55° ю. ш.); ослиный (70 см, 6 кг) — до Тасмании (40° ю. ш.); самый маленький вид — галапагосский пингвин, размером всего 50 см и весом 3—4 кг, живёт на самом экваторе, на Галапагосских островах.
районов для удержания тепла обзаводятся теплоизоляцией — жировой прослойкой, плотными перьями или густым мехом. Некоторые обитатели пустынь также используют мех как изоляцию — уже от излишней жары. Из тропических жителей самый густой и длинный мех у ленивцев: интенсивность обмена веществ у этих малоподвижных животных слишком низка и по ночам они мерзнут даже в жарком климате.
Размеры и форма тела тоже связаны с температурными условиями. Например, среди родственных видов обитатели самых холодных районов обычно крупнее своих более теплолюбивых соседей — это так называемое правило Бергмана.
Суть данного правила в том, что потери тепла происходят главным образом через поверхность тела. Чем крупнее животное, тем меньше отношение поверхности его тела к объёму и, следовательно, меньше потери тепла. Точно так же объясняется и другая закономерность — правило Ал-лена: у животных, обитающих в холодном климате, выступающие части тела (уши, лапы, хвост) обычно бывают короче.
При повышении температуры окружающей среды теплокровные
Многие пресмыкающиеся, рыбы и насекомые (например, пчёлы) тоже могут определённое время регулировать температуру тела, используя для этого вырабатываемое внутри организма тепло. На это способны даже некоторые растения, в частности филодендроны Б то же время птицы и млекопитающие при очень низких температурах, как правило, ослабляют или приостанавливают «внутреннюю регуляцию».
У пустынной лисички фенека(1) очень большие уши и длинные лапы,а у европейской рыжей лисы (2) они меньше; у полярного песца (3) крошечные ушки и короткая мордочка. Сравнение близкородственных фенека, лисицы и песца, живуших в пустынях Северной Африки, в Европе и в Заполярье, подтверждает правило Аллена.
Температура, ее значение в жизни живых организмов
Время как экологический фактор.
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.
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. 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.
По отношению к температуре все организмы делятся на криофилы (холодолюбивые) и термофилы (теплолюбивые).
Термофилы приспособились к условиям высоких температур, обитают преимущественно в тропических районах Земли. Среди них также преобладают беспозвоночные (моллюски, членистоногие, черви и др.), многие из которых живут только в тропиках.
Многие растения в тропиках не переносят низких температур и погибают при 0°С, хотя ткани их еще не заморожены. Причиной их гибели обычно является нарушение обмена веществ, которое приводит к образованию в растениях чуждых и даже вредных им продуктов, вызывающих отравление.
Оптимум и пессимум. Сумма эффективных температур
Оптимальные условия те, при которых все физиологические процессы в организме или экосистемах идут с максимальной эффективностью. Для большинства видов температурный оптимум находится в пределах 20-25°С, несколько сдвигаясь в ту или другую стороны: в сухих тропиках он выше – 25-28°С, в умеренных и холодных зонах ниже – 10-20°С. В ходе эволюции, приспосабливаясь не только к периодическим изменениям температуры, но и к разным по теплообеспеченности районам, растения и животные выработали в себе различную потребность к теплу в разные периоды жизни. У каждого вида свой оптимальный диапазон температур, причем и для разных процессов (роста, цветения, плодоношения и др.) имеются тоже «свои» значения оптимумов.
Температуры, «лежащие» между летальными и оптимальными относятся к пессимальным. В зоне пессимумов все жизненные процессы идут очень слабо и очень медленно.
Температуры, при которых происходят активные физиологические процессы, называются эффективными, значения их не выходят за пределы летальных температур.
Выявлено, что каждая фаза развития растений и эктотермных животных наступает при определенном значении этого показателя, при условии, что и другие факторы в оптимуме. Так, цветение мать-и-мачехи наступает при сумме температур 77°С, земляники – при 500°С. Сумма эффективных температур (ЭТ) для всего жизненного цикла позволяет выявить потенциальный географический ареал любого вида, а также сделать ретроспективный анализ распространения видов в прошлом. Например, северный предел древесной растительности, в частности лиственницы Каяндера, совпадает с июльской изотермой +12°С и суммой ЭТ выше 10°С – 600°. Для ранних с/х культур сумма ЭТ составляет 750°, этого вполне достаточно для выращивания ранних сортов картофеля даже в Магаданской области. А для кедра корейского сумма ЭТ составляет 2200°, пихты цельнолистной – около 2600°, поэтому и растут оба вида в Приморье, и пихта – только на юге края.
Температура
Любой организм способен жить только в пределах определенного интервала температур: особи вида погибают при слишком высоких либо слишком низких температурах. Где-то внутри этого интервала температурные условия наиболее благоприятны для существования данного организма, его жизненные функции осуществляются наиболее активно. По мере того как температура приближается к границам интервала, скорость жизненных процессов замедляется и, наконец, они вовсе прекращаются ― организм погибает.
Пределы температурной выносливости у разных организмов различны. Существуют виды, способные выносить колебания температуры в широких пределах. Например, лишайники и многие бактерии способны жить при самой различной температуре. Среди животных наибольшим диапазоном температурной выносливости характеризуются теплокровные. Тигр, например, одинаково хорошо переносит как сибирский холод, так и жару тропических областей Индии или Малайского архипелага. Но есть и такие виды, которые могут жить только в более или менее узких температурных пределах. Сюда относятся многие тропические растения, как, например, орхидеи. В умеренном поясе они могут произрастать только в теплицах и требуют тщательного ухода. Некоторые кораллы, образующие рифы, могут жить только в морях, где температура воды не ниже 21 °С. Однако кораллы отмирают и когда вода сильно перегревается.
В наземно-воздушной среде и даже во многих участках водной среды температура не остается постоянной и может сильно варьировать в зависимости от сезона года или от времени суток. В тропических областях годовые колебания температуры могут быть даже менее заметны, чем суточные. И, наоборот, в умеренных областях температура значительно различается в разные времена года. Животные и растения вынуждены приспосабливаться к неблагоприятному, зимнему сезону, в течение которого активная жизнь затруднена или просто невозможна. В тропических областях такие приспособления выражены слабее. В холодном периоде с неблагоприятными температурными условиями в жизни многих организмов как бы наступает пауза: спячка у млекопитающих, сбрасывание листвы у растений и т. д. Некоторые животные совершают длительные миграции в места с более подходящим климатом.
На примере температуры видно, что этот фактор переносится организмом лишь в определённых пределах. Организм погибает, если температура среды слишком низкая или слишком высокая. В среде, где температура близка к этим крайним значениям, живые обитатели встречаются редко. Однако их число увеличивается по мере того, как температура приближается к среднему значению, которое является наилучшим (оптимальным) для данного вида.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет