 |
|
|
Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика |
У пойкилотермных организмов
Главным источником тепла у пойкилотермных является внешнее тепло. Однако полное соответствие температуры тела и среды наблюдается редко. Когда температура среды низкая или умеренная, то температура тела пойкилотермных выше, чем температура среды. Это происходит потому, что даже при низком уровне метаболизма у этих животных вырабатывается эндогенное тепло, которое повышает температуру тела, особенно у тех организмов, которые активно двигаются. В очень жарких условиях температура тела у этих организмов ниже, чем температура среды, так как при высокой температуре увеличивается испарение, а вместе с ним потеря тепла. Скорость отдачи тепла зависит от соотношения массы и поверхности тела. У более крупных организмов это соотношение таково, что относительная поверхность тела уменьшается, а вместе с этим уменьшается и потеря тепла. Например, у крупных черепах, обитающих в холодных водах, температура в глубине тела на 18ºС выше температуры воды.
Влияние температуры на развитие пойкилотермных Развитие пойкилотермных организмов происходит тем быстрее, чем выше температура среды. Минимальная температура, при которой возможны процессы развития, называется биологическим нулем развития (t0). Температура выше биологического нуля развития называется эффективной температурой (t – t0). Термальная константа развития (К) выражается формулой: К= Т (t – t0), где Т – продолжительность развития, (t – t0) – эффективная температура. Например, у икры форели биологическим нулем развития является температура +2ºС. При такой температуре развитие продолжается 205 суток, при +5ºС развитие ускоряется и продолжается всего 82 суток (+5ºС – эффективная температура). При +10ºС развитие форели происходит в течение всего 41 суток. Однако зависимость скорости развития пойкилотермных организмов от температуры не является линейной: при определенной степени повышения температуры развитие начинает замедляться. Биологический нуль развития и сумма эффективных температур, необходимая для развития, являются различными для разных видов. Оптимальные температуры развития соответствуют средним температурам той местности, где обитает данный вид.
Пассивная устойчивость
Для каждого вида пойкилотермных организмов существует свой диапазон температур, в пределах которого сохраняется активная жизнедеятельность. Когда температура выходит за границы этого диапазона (т.е. повышается или понижается), пойкилотермные организмы переходят в состояние оцепенения. При этом резко снижается скорость обменных процессов. Иногда уровень метаболизма бывает понижен настолько, что организмы не подают видимых признаков жизни. Оцепенение является адаптивной реакцией: в таком состоянии организмы могут переносить выраженное повышение или понижение температуры тела без патологических последствий и выжить в крайне неблагоприятных температурных условиях. Оцепенение связано со сложными физиологическими и биохимическими изменениями в организме. Однако даже в состоянии оцепенения возможности адаптации не безграничны. При переходе температуры среды за границы толерантности наступает гибель организмов.
Механизмы адаптации к температуре у пойкилотермных организмов У пойкилотермных организмов существуют как общие принципы температурных адаптаций, так и частные, связанные с особенностями климата, в котором они обитают. Виды, обитающие в холодном климате, лучше адаптируются к низким температурам, а обитатели жарких регионов – к высоким. Адаптации к высоким температурам основаны на следующих принципах: 1. Термостабильность белков, в частности, ферментов. Это видовое свойство, которое формировалось в процессе эволюции в определенных температурных условиях. 2. Обезвоживание тканей. Чем ниже содержание в клетке воды, тем более высокие температуры она может перенести без повреждения (сухая плазма выдерживает колебания температуры от – 273 до + 170ºС). 3. Понижение уровня метаболизма. При пониженном уровне обмена веществ снижается выработка энергии, а, следовательно, и тепла. Таким образом, путем устранения избытка эндогенного тепла организм защищается от перегрева. 4. Испарение. Растения регулируют испарение активными реакциями устьиц. Насекомые – открыванием и закрыванием дыхалец, рептилии – возрастанием частоты дыхательных движений, черепахи – испарением слюны, а также обрызгиванием мочой кожи задних конечностей. Адаптации к низким температурам основаны на следующих принципах: 1. Накопление в жидкостях тела биологических антифризов. Они понижают точку замерзания и препятствуют образованию кристаллов льда в клетках и тканях. У холодноводных рыб в качестве таких антифризов выступают гликопротеиды. Концентрация гликопротеидов у антарктической трески в 20 раз выше, чем у трески из умеренных широт. У насекомых биологическим антифризом служит глицерин. Он снижает точку замерзания до -26-37ºС и ниже. При этом у некоторых зимующих личинок во внеклеточной жидкости могут образовываться мелкие кристаллы льда, но в клетке они образуются только при крайне низких температурах (около - 60ºС). У насекомых и других беспозвоночных антифризами могут быть также сахара, белки и гликоген, благодаря которым повышается процент связанной воды. У растений антифризами служат сахара, аминокислоты и другие вещества, связывающие воду. Накопление их происходит в период подготовки к зимнему сезону. При этом уменьшается вязкость протоплазмы и содержание в ней воды, а, следовательно, снижение точки замерзания жидкостей. 2. Повышение уровня метаболизма. При этом повышается выработка эндогенного тепла и некоторая стабилизация температуры тела. 3. Повышение эндогенного тепла путем мускульной деятельности. Например, бабочки за счет дрожания крыльев, рыбы – за счет быстрого плавания, змеи – путем спазматических сокращений мускулатуры и т.д. Пчелы используют «общественную» регуляцию температуры в улье за счет дрожания крыльев большого числа особей.
Адаптивное поведение как способ приспособления к температурным условиям среды
У растений этот способ отсутствует, он характерен только для животных. У простейших адаптивное поведение представляет собой простые акты термотропизма – отрицательный или положительный (движение в сторону более высокой или низкой температуры). У более высокоорганизованных животных два главных принципа адаптивной поведенческой терморегуляции: 1. Активный выбор мест с наиболее благоприятным микроклиматом. Насекомые, пресмыкающиеся и амфибии активно отыскивают хорошо освещенные солнцем места для обогрева. Получив тепло, они перемещаются в тень. Некоторые животные используют тепло, накопленное песком или скалами. Водные животные перемещаются из глубины в мелководье, где вода прогрета солнцем, и возвращаются обратно. Черви, моллюски, ракообразные делают укрытия или используют естественные укрытия. 2. Смена поз. Животные принимают позы, при которых увеличивается поверхность тела, прогреваемая прямыми лучами солнца. Например, игуаны рано утром принимают «распростертые» позы, прижимаются к земле. Как только они начинают перегреваться, принимают «приподнятую» позу, поднимаясь на конечностях, поднимая голову и верхнюю часть живота. Эффективность адаптивного поведения очень высока: в течение активной части суток животные могут поддерживать почти постоянную температуру тела.
Поиск по сайту: |