Адаптации живых организмов к температуре

Для характеристики организмов по основным источникам используемого  тепла используют термины эктотермный  и эндотермный.

Эктотермия   – это жизнь преимущественно за счет нагревания из внешней среды.

Эндотермия   – за счет тепла, вырабатываемого самим организмом.

Масштабы  выработки тепла сильно отличаются у разных видов, проявляя зависимость  от сложности организации группы, возможностей окислительных реакций, размеров и массы тела, условий  среды и других причин. Так, например, бактерии выделяют на грамм веса в  час около 450 кал, мухи-дрозофилы – 30, мыши – 8, для человека этот показатель равен 4. В пределах позвоночных животных при сходной массе тела млекопитающие продуцируют в 5–6 раз, а птицы – в 7–8 раз больше тепла, чем рептилии.

Все живые  организмы потенциально эндотермны, но сильно различаются по уровню обмена и возможностям сохранения тепла. Нарушения  теплового баланса меняют температуру  тела. Восстановить нарушенный баланс можно тремя путями:

1. изменением теплопродукции
2. изменением теплоотдачи
3. перемещением в пространстве в область предпочитаемых температур.

Пойкилотермные  и гомойотермные организмы по-разному реализуют возможности температурных адаптаций. 
 
 
 
 
 

5. Приспособления  к температуре

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 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 Аллена: у животных, обитающих в холодном климате, выступающие  части тела (уши, лапы, хвост) обычно бывают короче.

При повышении  температуры окружающей среды теплокровные животные уменьшают количество образующегося  в организме тепла, замедляя обмен  веществ, и увеличивают теплоотдачу, расширяя кровеносные сосуды и интенсивно дыша. Один из самых действенных  способов — испарение воды через  кожу и потовые железы (потение): на испарение тратится очень много  «лишнего» тепла. Эта система охлаждения настолько совершенна, что человек, если его потовые железы работают нормально, может без вреда для себя переносить сильную жару (до 120°С) — только хватило бы воды.

На холоде, наоборот, обмен веществ у теплокровных животных усиливается за счёт экзотермических, идущих с выделением тепла, биохимических  реакций, например «сжигания» жиров  и углеводов. Много тепла образуется при работе мышц, поэтому на морозе нужно всё время двигаться. С  той же целью организм автоматически  включает непроизвольные мышечные реакции  — «дрожит от холода». Так греются  не только млекопитающие, но и некоторые  насекомые.

Переносить  сильное охлаждение помогает освобождение от излишней жидкости: при этом увеличивается  содержание солей во «внутренних» жидкостях  тела и снижается точка их замерзания. Подобным образом поступают некоторые  арктические насекомые, зимующие при  отрицательных температурах. У многих видов, живущих на севере, вырабатываются специальные вещества, предотвращающие  замерзание жидкости, — антифризы. У насекомых, например, для этого  служит глицерин, составляющий иногда до четверти их веса.

Наконец, многие приспособления связаны с поведением. Муравьи на ночь закрывают все  входы в муравейник, сохраняя внутри его температуру на 10—15 °С выше, чем снаружи. Многие животные находят  защиту от слишком высоких или  низких температур, зарываясь в землю. Пустынные ящерицы рано утром, пока воздух ещё не прогрелся, выбирают наиболее тёплые участки (например, небольшие  углубления или стволы деревьев) и  размещаются таким образом, чтобы  солнечные лучи падали на них под  прямым углом: «заряжаются» теплом на день. По мере повышения температуры ящерицы начинают искать более прохладные и влажные, затенённые участки. Одни укрываются в норах, другие, наоборот, забираются повыше от раскалённой земли и располагаются головой к солнцу, уменьшая площадь обогрева. Холодной ночью они уползают в норы или в расщелины и впадают в оцепенение, экономя накопленную за день энергию. Благодаря своей способности «играть» на разнице в температуре местообитаний, ящерицы и змеи более многочисленны в жарких и засушливых районах, чем птицы и млекопитающие. 
 
 

6. Список  литературы

Кормилицын  В.И., Цицкишвили М.С., Яламов Основы экологии: Учебное пособие//МПУ - М.:.-1997.- С.68.

Чернова Н.М., Былова А.М. Приспособления к температуре.- URL: http://blogoed.ru/prisposobleniya-k-temperature.html. Дата обращения: 10.09.2011.

Чернова Н.М., Былова А.М.Температурные границы вида. - URL: http://ours-nature.ru/b/book/5/page/3-glava-3-vazhneyshie-abioticheskie-faktori-i-adaptatsii-k-nim-organizmov/19-3-1-temperatura. Дата обращения: 12.09.2011.