Уход за ногтями

Влияние температуры на живые организмы. Влияние температуры на организмы

Влияние температуры на организмы

Температура ¾ важнейший из ограничивающих (лимитирующих) факторов. Пределами толерантности для любого вида являются максимальная и минимальная летальные температуры , за пределами которых биологический вид смертельно поражают жара или холод (рис. 2.1). Если не принимать во внимание некоторые уникальные исключения, все живые существа способны жить при температуре между 0 и 50 °С, что обусловлено свойствами протоплазмы клеток.

Рис. 2.1 Общий закон биологической стойкости (по М. Ламотту)

На рис. 2.1 показаны температурные пределы жизни видовой группы, популяции. В ʼʼоптимальном интервалеʼʼ организмы чувствуют себя комфортно, активно размножаются и численность популяции растет. В крайних участках этого интервала ¾ участках ʼʼпониженной жизнедеятельностиʼʼ ¾ организмы чувствуют себя угнетенно. При дальнейшем похолодании в пределах ʼʼнижней границы стойкостиʼʼ или увеличении жары в пределах ʼʼверхней границы стойкостиʼʼ организмы попадают в ʼʼзону смертиʼʼ и погибают.

Этим примером иллюстрируется общий закон биологической стойкости (по М. Ламотту), применимый к любому из важных лимитирующих факторов. Величина ʼʼоптимального интервалаʼʼ характеризует ʼʼвеличинуʼʼ стойкости организмов, т. е. величину ᴇᴦο толерантности к этому фактору, или ʼʼэкологическую валентностьʼʼ.

Адаптационные процессы у животных по отношению к температуре привели к появлению пойкилотермных и гомойотермных животных. Подавляющее большинство животных являются пойкилотермными , т. е. температура их собственного тела меняется с изменением температуры окружающей среды˸ земноводные, пресмыкающиеся, насекомые и др.
Размещено на реф.рф
Значительно меньшая часть животных ¾ гомойотермные , т. е. имеют постоянную температуру тела, независящую от температуры внешней среды˸ млекопитающие (в том числе и человек), имеющие температуру тела 36-37 °С, и птицы с температурой тела 40 °С.

Активную жизнь при температуре ниже нуля могут вести только гомойотермные животные. Пойкилотермные хотя выдерживают температуру значительно ниже нуля, но при этом теряют подвижность. Температура порядка плюс 40 °С, т. е. даже ниже температуры свертывания белка, для большинства животных предельна.

Не меньшее значение температура играет в жизни растений. При повышении температуры на 10 °С интенсивность фотосинтеза увеличивается в два раза, но лишь до плюс 30-35 °С, затем ᴇᴦο интенсивность падает и при плюс 40-45 °С фотосинтез вообще прекращается. При 50 °С большинство наземных растений погибает, что связано с интенсификацией дыхания растений при повышении температуры, а затем ᴇᴦο прекращения при 50 °С.

2. Влияние температуры на живые организмы

Температура в биосфере колеблется от +50°С до - 50°С.

Виды, предпочитающие холод, относятся к экологической группе криофилов. Они могут сохранять активность при температуре до - 8, - 10°С. Это бактерии, грибы, черви, моллюски, рыбы и другие, живущие в арктической и антарктической областях. Виды, живущие в области высоких температур, относятся к группе термофилов. Это микроорганизмы, нематоды, клещи, личинки насекомых, живущие в аридных областях, в горячих источниках, на склонах вулканов.

По правилу Вант-Гоффа повышение температуры ведет к пропорциональному возрастанию скорости реакции для всех химических реакций. Но в живых организмах химические процессы идут с участием ферментов, активность которых зависит также от температуры. Возникает сложная, непропорциональная зависимость.

Величина температурного ускорения химических реакций выражают коэффициентом <210, которая показывает во сколько раз возрастает скорость реакции при повышении температуры на 10 °С:

Q 10 = K t+10 /K t ;

где Кt - скорость реакции при температуре Q К1+10 - скорость реакции при температуре 1+10.

Для ферментных реакций зависимость нелинейная.

Температурный порог жизни (теоретически): верхний - температура свертывания белка (45-60°С); нижний - температура замерзания воды (0°С). При 0°С образуются кристаллы льда, которые механически повреждают ткани.

Обезвоживание увеличивает этот порог (споры, семена). У сложных организмов тепловая гибель наступает при более низких температурах: 42 - 43 °С, причиной является рассогласование обменных процессов, т.к.

По принципиальным особенностям теплообмена различают пойкилотермные и гомойотермные организмы.

Пойкилотермные (изменчивый, меняющийся) - холоднокровные, все, кроме птиц и млекопитающих. Температура тела неустойчива, зависит от температуры окружающей среды. Низкий уровень метаболизма, главный источник тепла - внешнее тепло.

При изменении температуры меняются также скорость обменных процессов. У растений поглощение воды корнями уменьшается на 60-70% при понижении температуры от 20 до 0 °С. У животных и у растений повышение температуры вызывает усиление дыхания. От температуры зависит продолжительность развития. Для осуществления генетической программы развития пойкилотермным организмам необходимо получить извне определенное количество тепла. Это тепло измеряется суммой эффективных температур.

Эффективными температурами называют температуру выше того минимального значения, при котором процессы развития вообще возможны; эту пороговую величину называют биологическим нулем.

Семена растений обладают низким порогом развития (0 - + 1°С), икра щук 2-25°С.

Сумму эффективных температур рассчитывают по формуле:

sumТэф = (T-C)n

где Т - температура окружающейсреды, С - температурный порог развития, n - число часов или дней с температурой, превышающей порог развития.

Знание суммы эффективных температур важно для прогнозов урожая, сроков вылета вредителей и т.д. Например, под Санкт-Петербургом, для зацветания мать-и-мачехи sumТэф=770С, земляники - sumТэф=500оС, желтой акации sumТэф=700оС. Яблоневая плодожорка в северной Украине при sumТэф=930°С дает одно поколение, а на юге, где sumТэф=1870°С возможны две-три генерации за лето.

За границами диапазона температур, при которых сохраняется активная жизнедеятельность, пойкилотермические организмы переходят в состояние оцепенения, понижается уровень обменных процессов. В пассивном состоянии диапаузы они могут переносить сильное повышение и понижение температуры долго без патологических последствий.

Основой температурной толерантности является тканевая устойчивость, ПО и сильное обезвоживание.

Температурные адаптации растений

Высшие растения умеренных поясов эвритермны. Растения дождевых тропических лесов и криофильные зеленые и диатомовые водоросли в полярных льдах и на снежных полях высокогорий стенотермны. Растения тропических лесов погибают при температуре +5 ... +8°С, а в сибирской тайге выдерживают полное промерзание (- 50 °С).

Основные пути адаптации к изменениям температур у растений - физиологические, морфологические перестройки.

По степени адаптации к холоду выделяют 3 группы:

1) нехолодостойкие растения - повреждаются и гибнут при температурах близких к 0°С и выше. Это тропические леса, водоросли теплых морей, некторые грибы.

2) неморозостойкие растения - переносят низкие температуры, но гибнут при образовании льда. Это субтропические растения.

3) Льдо- или морозоустойчивые растения - произрастают в местах с холодными зимами. Растения подготавливаются к холодной зиме: обезвоживание, накапливание криопротекторов - сахаров, аминокислот и др.

По степени адаптации к высоким температурам:

1) нежаростойкие – повреждаются при температуре +30°С…+40°С. Это эукариотические водоросли, водные цветковые, наземные мезофиты.

2) Жаростойкие эукариоты – растения сухих местообитаний с сильной инсоляцией (степей, пустынь, саванн), переносят нагревание до +50°С до 30минут.

3) Жароустойчивые прокариоты – термофильные бактерии и некоторые сине-зеленые водоросли, живут в горячих источниках при температуре +85…+90°С.

4) Пирофиты – устойчивые к пожарам. Растения саванн, чапарраля, имеют толстую корку, пропитанную огнеупорными веществами.

Общая адаптация при повышении температуры: охлаждение при испарении влаги - транспирация влаги через устьица, вертикальное расположение листьев к солнцу, глазная отражающая листовая поверхность.

Температурные адаптации животных

Цикл развития большинства наземных животных умеренного пояса приспособлен к существованию холодных зим. В это время они пребывают в неактивном состоянии. В первую очередь это относится к насекомым, численно преобладающим в фауне всех континентов. Зимнее время они пережидают, находясь в неподвижном состоянии, остановившись в развитии, часто потеряв много воды. Диапауза может наступать у разных видов на разных стадиях развития – яйца, личинки, куколки и даже на стадии взрослой фазы. Аналогичные формы сопротивления неблагоприятным условиям свойственны большинству беспозвоночных. Даже рыбы и амфибии могут проводить зиму в неподвижном состоянии, зарывшись в ил. Сходные явления наблюдаются в условиях тропического климата, с той лишь разницей, что животные проводят в состоянии замедленной жизни самое жаркое время года, которое обычно совпадает и с наибольшей сухостью. Эстивация, или летняя спячка, широко распространенная среди насекомых и рыб. Некоторые из них из-за высыхания естественной среды обитания попадают как бы в «ловушку». Многие тропические дождевые черви в сухое время года также впадают в эстивацию. Высыхание почвы для них не только неблагоприятно, но часто оказывается гибельным.

Переход в состояние оцепенения – адаптивная реакция: почти не функционирующий организм не подвергается повреждающим воздействием, не расходует энергию, что позволяет выжить при неблагоприятных условиях. При переходе в состояние оцепенения в организме происходят физиологические и биохимические изменения поэтапно, медленно.

Антарктические рыбы чувствительны к повышению температуры (погибают при + 6 °С), в тканях накапливаются биологический антифриз – гликопротеиды, которые понижают температуру замерзания воды в тканях. У растений накапливаются перед зимой сахара, АК, связывающие воду. Понижается вязкость протоплазмы и содержание Н2О. Это ведет к понижению температуры и замерзанию жидкости в клетках.

У насекомых накапливается глицерин в гемолимфе и тканях, что понижает точку переохлаждения до –27…-39 °С. Кристаллизация в клетках начинается лишь при – 60 °С.

Антифризы: глицерин, моносахара, белки, гликоген (криопротекторы).

Обезвоживание: обезвоживание коловратки до – 190 °С.

Терморегуляция: при понижении температуры: за счет мускульной активности (летающие насекомые, змея вокруг кладки яиц, у пчел – общественная регуляция – трепетание крыльями, все вместе, у одиночных пчел повышение потребления О2. У животных – частое дыхание; черепахи – испарение слюны, которой они смачивают поверхность кожи головы, передних конечностей, обрызгивание мочой конец задних конечностей.

Адаптивное поведение: выбор места с наиболее благоприятным микроклиматом и смена позиций (из солнечных мест в тень). Краб, проявляя положительный фототаксис, выходит на мелководье (вода прогрета солнцем), в жаркое время уходит на глубину, скрывается в норах. Ящерица зарывается в песок.

Гомойотермные - это птицы и млекопитающие (теплокровные).

Сохранение внутреннего постоянства, температура тела постоянна при изменении температуры окружающей среды. Присущ тепловой гомеостаз. Гомеостаз – это состояние динамического равновесия организма со средой, при котором организм сохраняет свои свойства и способность к осуществлению жизненных функций на фоне меняющихся внешних условий. Высокий уровень метаболизма: суточный метаболизм змеи 32 Дж/кг, у сурка 120 Дж/кг, кролика 180 Дж/кг.

Значение внешнего обогрева невелико, живут за счет внутреннего тепла, выделяющегося при экзотермических биохимических реакциях. Эндотермные организмы. Для мужчины среднего веса и среднего роста необходимо ежесуточно ~ 8000 кДж.

Температура тела: у птиц 41°С, у грызунов 35-39 °С, у копытных 35 – 39 °С.

Механизмы терморегуляции:

1. Химическая терморегуляция – тепло метаболических реакций. Активно выделяют тепло печень и скелетные мышцы. Теплопродукция регулируется температурой окружающей среды и гормонами (тироксин повышает скорость метаболических реакций).

Школьников практически отсутствует материал о значении научного предсказания возможных изменений в природе. Глава 2. Методические условия использования основ географического прогнозирования в процессе экологической подготовки школьников при обучении курсу «География России». 2.1. Модель методики использования географического прогнозирования в процессе экологической подготовки школьников при...

Комиссии с участием представителя госнадзора и им выдаются удостоверения. Повышение рабочими уровня знаний по безопасности труда осуществляется на курсах повышения квалификации, ее сдачей экзаменов. 136. Виды инструктажа, регистрация инструктажа. Инструктаж работающих подразделяется на: 1. вводный 2. первичный на рабочем месте 3. повторный 4. внеплановый 5. целевой Все...

Программ, возможно в союзе с частным бизнесом, которые бы и повышали привлекательность территории, и должным образом управляли бы потоком туристов. 3.2 Туризм на особо охраняемые природные территории как фактор развития региона От туризма на ОПТ есть как выгоды, так и издержки. Эти процессы часто находятся в сложном взаимодействии. При проектировании и развитии ОПТ, ответственные за эту...

температура физика испарение дросселирование

Температура играет важную роль в повседневной жизни, в познании природы, исследовании новых явлений. Температура тела человека и высших животных поддерживается на относительно постоянном уровне, несмотря на колебания температуры внешней среды. Это постоянство температуры носит название изотермии и свойственно только теплокровным животным в отличие от холоднокровных, у которых температура тела переменна и мало отличается от температуры окружающей среды.

В условиях целостного организма изменение температуры может влиять на скорость химических реакций как непосредственно, так и косвенным образом. Так, понижение температуры организма, как и в любой неживой системе, замедляет реакции. Но вместе с тем оно может ввести в действие механизмы терморегуляции, ускоряющие реакции.

В отличие от реакций, протекающих в неживых системах, большинство биологических процессов имеют температурный оптимум - интервал температур, в котором реакция протекает с максимальной скоростью. Влияние температуры на скорость биологических процессов часто оценивают с помощью температурного коэффициента Вант-Гоффа. Он показывает, во сколько раз ускоряется процесс при повышении температуры на 10° и зависит от природы протекающих реакций.

Значение температуры заключается в том, что она изменяет скорость протекания биохимических процессов в клетках, и это отражается на жизнедеятельности организма в целом.

По отношению к температуре как к экологическому фактору все организмы подразделяются на две группы: холодолюбивые и теплолюбивые. Холодолюбивые организмы, или криофилы, способны жить в условиях относительно низких температур и не выносят высоких. Так, древесные и кустарниковые породы Якутии не вымерзают при -70 0 С, в Антарктиде при такой же температуре обитают лишайники, ногохвостки, пингвины.

Известно, что холод значительно повреждает клетки. Это ведет к их гибели. Защита клеток от пагубного действия холода обеспечивается особыми добавками и специальными химическими веществами, получившими название криофилактиков.

Способность выдержать экстремально низкие температуры у разных видов организмов различна. Так некоторые виды растений, произрастающие в районах с холодным климатом, способны выдержать полное замерзание тканей и понижение температуры окружающего воздуха до -62 0 С (лиственница) и ниже. Но некоторые растения (особенно низшие) и семена не повреждаются иногда даже при температурах, близких к абсолютному нулю (до -270 0 С).

Повреждение растений холодом сопровождается потерей тургора листьями, изменением окраски из-за разрушения хлорофилла. Основная причина гибели от низких положительных температур заключается в нарушении обмена веществ, т.е. процессы распада начинают преобладать над процессами синтеза, накапливаются ядовитые вещества, нарушается структура цитоплазмы.

Понижение температуры меняет свойства многих тел. Например, мягкая и упругая резина становится при температуре около 200 К жесткой и от удара молотком раскалывается, как стекло. Так же ведут себя многие металлы, например, сталь, свинец. Если из свинца сделать колокольчик и охладить его в жидком азоте, он будет издавать мелодичный звон: свинец станет твердым. Но есть металлы и сплавы, в которых понижение температуры увеличивает прочность, оставляя им достаточную пластичность. Таковы, например, медь, ее сплавы и алюминий. Именно из этих металлов изготовляют аппараты, которые используются при низких температурах.

Рис. 2.1 Общий закон биологической стойкости (по М. Ламотту)

На рис. 2.1 показаны температурные пределы жизни видовой группы, популяции. В «оптимальном интервале» организмы чувствуют себя комфортно, активно размножаются и численность популяции растет. В крайних участках этого интервала ¾ участках «пониженной жизнедеятельности» ¾ организмы чувствуют себя угнетенно. При дальнейшем похолодании в пределах «нижней границы стойкости» или увеличении жары в пределах «верхней границы стойкости» организмы попадают в «зону смерти» и погибают.

Этим примером иллюстрируется общий закон биологической стойкости (по М. Ламотту), применимый к любому из важных лимитирующих факторов. Величина «оптимального интервала» характеризует «величину» стойкости организмов, т. е. величину его толерантности к этому фактору, или «экологическую валентность».

Адаптационные процессы у животных по отношению к температуре привели к появлению пойкилотермных и гомойотермных животных. Подавляющее большинство животных являются пойкилотермными , т. е. температура их собственного тела меняется с изменением температуры окружающей среды: земноводные, пресмыкающиеся, насекомые и др. Значительно меньшая часть животных ¾ гомойотермные , т. е. имеют постоянную температуру тела, независящую от температуры внешней среды: млекопитающие (в том числе и человек), имеющие температуру тела 36-37 °С, и птицы с температурой тела 40 °С.

Не меньшее значение температура играет в жизни растений. При повышении температуры на 10 °С интенсивность фотосинтеза увеличивается в два раза, но лишь до плюс 30-35 °С, затем его интенсивность падает и при плюс 40-45 °С фотосинтез вообще прекращается. При 50 °С большинство наземных растений погибает, что связано с интенсификацией дыхания растений при повышении температуры, а затем его прекращения при 50 °С.

Температура влияет и на ход корневого питания у растений: этот процесс возможен лишь при условии, когда температура почвы на всасывающих участках на несколько градусов ниже температуры наземной части растения. Нарушение этого равновесия влечет за собой угнетение жизнедеятельности растения и даже его гибель.

Известны морфологические приспособления растений к низким температурам, так называемые жизненные формы растений , которые, например, можно выделить по положению почек возобновления растительных видов по отношению к поверхности почвы и к защите, которую они получают от снежного покрова, лесной подстилки, слоя почвы и т. п. Вот некоторые из форм (по Раункеру): эпифиты ¾ растут на других растениях и не имеют корней в почве; фанерофиты (деревья, кустарники, лианы) ¾ их почки остаются зимой над поверхностью снега и нуждаются в защите покровными чешуйками; криптофиты, или геофиты, ¾ теряют всю видимую растительную массу и прячут свои почки в клубнях, луковицах или корневищах, скрытых в почве; терофиты ¾ однолетние растения, отмирающие с наступлением неблагоприятного сезона, выживают лишь семена или споры; гидрофиты ¾ объединяют все водные растения, образующие к тому же весьма разнородную группу.

Морфологические адаптации к климатическим условиям жизни, и прежде всего к температурным, наблюдаются также у животных. Жизненные формы животных одного вида сформировались под воздействием низких температур ¾ от минус 20 до минус 40 °С, при которых они вынуждены накапливать питательные вещества и увеличивать вес тела: из всех тигров самый крупный амурский тигр, живущий в наиболее северных и суровых условиях. Эта закономерность именуется правилом Бергмана : у теплокровных животных размер тела особей в среднем больше у популяций, живущих в более холодных частях ареала распространения вида.

Но в жизни животных гораздо большее значение имеют физиологические адаптации , простейшей из которых является акклиматизация ¾ физиологическое приспособление к перенесению жары или холода. Например, борьба с перегревом путем увеличения испарения, борьба с охлаждением у пойкилотермных животных путем частичного обезвоживания своего тела или накопления специальных веществ, понижающих точку замерзания, у гомойотермных ¾ за счет изменения обмена веществ.

Существуют и более радикальные формы защиты от холода ¾ миграция в более теплые края (перелеты птиц; высокогорные серны на зиму переходят на более низкие высоты и др.), зимовка ¾ впадение в спячку на зимний период (сурок, белка, бурый медведь, летучие мыши: они способны понижать температуру своего тела почти до нуля, замедляя метаболизм и, тем самым, трату питательных веществ).

Большинство животных зимой находятся в неактивном состоянии, а насекомые ¾ вообще в неподвижном, остановившись в своем развитии. Это явление называют диапаузой и она может наступать на разных стадиях развития насекомых ¾ яйца, личинки, куколки и даже на стадии взрослой особи (бабочки, например).

Но многие организмы умеренных широт в этот период ведут активный образ жизни (волки, олени, зайцы и др.), а некоторые даже размножаются (королевские пингвины и др.).

Таким образом, температура, являясь важнейшим лимитирующим фактором, оказывает весьма существенное влияние на адаптационные процессы в организмах и популяциях наземно-воздушной среды.

В процессе эвлюции каждый вид приспособился к существованию в условиях определенного диапазона температур и при определенном температурном режиме. Это обусловлено тем, чтообменные реакции являются ферментативными, а каждый фермент действует в строго определенном диапазоне температур.

По этой причине граница существования жизни определяется температурой, при которой возможно нормальное строение и функционирование белков. В естественных условиях крайние пределы простираются от - 70 до , а в условиях эксперимента от почти абсолютного нуля () до +.

Поскольку температура сказывается на характере и скорости протекания всех жизненно важных физико- химических процессов в клетках, то ее влияние проявляется на ходе роста, развития, размножения организмов, их форме, размерах, физиологических и поведенческих реакциях, а также на численности и распространении. Проиллюстрируем это несколькими примерами. Так холодостойкие (или криофильные) деревья и кустарники в Якутии не вымерзают при температуре минус .Некоторые животные (черви, моллюски, членистоногие) сохраняют активность при температуре минус , когда жидкость тела находится в переохлажденном состоянии. Их антиподы – термофилы не переносят низких температур и нередко гибнут уже при .

Таким образом, общие закономерности воздействия температуры на живые организмы проявляются в их способности существовать в определенном диапазоне температур. Этот диапазон ограничен нижней и верхней летальной температурами. Температура, наиболее благоприятная для жизнедеятельности, называется оптимальной. Температурный оптимизм большинства организмов находится в пределах +, в умеренных и холодных зонах России оптимальны температуры от +, а у обитателей жарких и сухих районов температурный оптимум достигает +, в отдельных случаях +.

В зависимости от интервала температуры организмы делятся на эвритермные (большинство обитателей континентальных районов) и стенотермные. Однако температурный оптимум у разных видов и даже на разных стадиях развития у одного бывает неодинаков (для яиц бабочки озимой совки, например, оптимаотна температура +, гусениц , куколок ). Минимальную и максимальную температуру называют соответственно нижним и верхним порогом развития или нижним и верхним биологическим нулем. Температуры, лежащие выше нижнего порога развития, и не выходящие за пределы верхнего, получили название эффективных температур. Зная сумму эффективных температур вида (его температурныю константу С) и сумму тепла той или иной местности (С1), можно определить возможность существования вида. Так, если С1/С больше или равно 1, то вид может существовать при данной температуре, если для насекомых С1/С >2, то возможно 2 или более поколений.

Развитие эндотермных животных в меньшей степени зависит от температуры окружающей среды, хотя и им свойственны определенные оптимум, пессимум и пороги существования в целом. Так, молодняк мышевидных грызунов осенью и зимой развиваются в 10 раз медленнее, но к моменту полового созревания оказывается крупнее, чем в летний период. Это проявляется и у других видов, в т.ч. и человека.

Влияние температуры проявляется в ряде морфологических адаптаций. Так в Арктике и высокогорье (где мало тепла) распространены стелющиеся, подушковидные и розеточные растения, избегающие отрицательного воздействия низких температур под снегом. Для растений и экзотермных животных сумма эффективных температур величина постоянная, если другие факторы находятся в оптимуме. Так, земляника зацветает при сумме эффективных температур . Икра рыбы форели при развивается 205 дней, при - 82 дня, а при - 41 день. Сильные холода и чрезвычайная жара вызывают иногда сбрасывание намболее чувствительных частей тела у растений (цветки, зявязь) или приводят в состояние вынужденного покоя.

Морфологические адаптации к температуре довольно четко проявляются и у животных, у которых формируются такие признаки, как отражательная поверхность тела, пуховой, перьевой или волосяной покров, жировые отложения. Так у большинства Арктики и высокогорий окраска темная, а у обитателей низких широт поверхность блестящая, отражательная. Эндотермные (теплокровные) животные высоких широт, как правило, крупнее родственных видов, обитающих в жарком климате. Это способствует относительному уменьшению теплоотдачи, поскольку уменьшается относительная поверхность тела. У хладнокровных животных наблюдается обратная закономерность (правило Бергмана).

В соответствии с температурой среды варьируют также размеры выступающих частей тела. У видов, живущих в более холодном климате, конечности, уши и хвост, как правило, меньше, чем у родственных видов из более теплых мест (правило Аллена). Третье правило, известное как правило Глогера, гласит, что окраска животных в холодном и сухом климате сравнительно светлее, чем теплом и влажнм. Кроме того, у видов теплых стран вес органов, связанных с обменом веществ (сердце, почки, печень), меньше, чем у особей того же вида, живущих в более холодных зонах. Как общая закономерность наблюдается запаздывание сроков развития фенологических явлений на 4 дня с продвижением на каждый градус широты и 5 градусов долготы (биоклиматический закон А.Хопкинса).

апции проявляются и на уровне физико-химических процессов, протекающих в клетках, тканях и органах. Так при понижении температуры в клетках растений повышается концентрация растворов, увеличивается осмотическое давление клеточного сока, уменьшается содержание свободной и увеличивается количество связанной воды. Важным приспособлением к низким температурам является и отложение запасных питательных веществ (жиров, масел, гликогена, аскогена, аскорбиновой кислоты), которые придают цитоплазме устойчивость к замерзанию и другим неблагоприятным воздействиям зимнего периода.

Суточные и сезонные колебания температуры, масштабы которых возрастают с удалением от экватора, привели к формированию ряда адаптаций, которые осуществляются активным, пассивным путем и избеганием неблагоприятных воздействий. В целом по степени адаптации к условиям дефицита тепла растения делят на 3 группы:

Нехолодостойкие - растения дождевых тропических лесов;

Неморозостойкие - субтропические виды, которые выносят охлаждения до ;

Морозоустойчивые - растения, произрастающие в областях с сезонным климатом.

По степени адаптации растений к высоким температурам выделяют:

Нежаростойкие – повреждаются уже при t (водные);

Жаровыносливые- до - обитатели сухих мест;

Жароустойчивые –до - прокариоты. Некоторые растения регулярно испытывают влияние пожаров – пирофиты.

У животных регуляторные механизмы выражены лучше и по их характеру выделяют пойкилотермный, гомойотермный и гетеротермный типы теплообмена:

Теплокровные животные являются преимущественно эвритермными, а среди хладнокровных больше стенотермных.

4.3.4. Роль влажности в жизни наземных организмов .

Вода является важным экологическим фактором, причем одновременно климатическим и эдафическим. Она служит основной частью цитоплазмы и тканевых жидкостей растений и животных, которые на 40-99% состоят из воды. Вода с растворенными в ней веществами определяет осмотическое давление клеочных и тканевых жидкостей и межклеточный обмен. В водных растворах протекают реакции обмена, транспортиуются питательные вещества и удаляются продукты обмена. У растений она обеспечивает фотосинтез и транспирацию, у наземных животных газообмен; влажность среды часто лимитирует распространение и численность организмов на нашей планете.

По этой причине проблема обеспечения организмов достаточным количеством влаги является важнейшей для любого организма. Человек, например, без особых негативных последствий может потерять почти все жиры, половину белков, значительную часть минеральных компонентов, но потеря 10-12 % воды создает угрозу организму, а потеря 20% - смертельна. В связи с этим у животных выработался ряд морфологических, физиологических, а у высших животных и поведенческих адаптаций, обеспечивающих экономное расходование влаги. Их характер определяется содержанием влаги в окружающей среде (абсолютная и относительная влажность), ее физическими и химическими параметрами, а также климатом и погодой. Большое значение для организмов имеет и дефицит насыщения воздуха водяными парами, который возрастает с повышением температуры.

Важным в жизни организмов является распределение влаги по сезонам в течение года и ее суточные колебания, которые определяют периодичность активной жизни организмов, влияют на продолжительность их развития, плодовитость и смертность. Так, в высоких широтах даже обильные осадки холодного сезона недоступны растениям, а в теплое время порой незначительное их количество оказывается жизненно необходимым.

Источниками влаги для наземных организмов являются атмосферные осадки, количество которых зависит от общеклиматической характеристики региона. Их общее количество и соотношение с испаряемостью отражает водообеспеченность растений и животных. В тех регионах, где испаряемость превышает количество осадков и ощущается недостаток влаги, сложились аридные и семиаридные условия, а где обеспеченность влагой достаточна – гумидные. Наряду с этими показателями важное значение имеет водообеспеченность важнейших жизненных периодов и условия увлажнения конкретных местообитаний. В итоге воздействия этих факторов сформировались:

Эвригигробионтные оранизмы, существующие при значительном колебании влажности;

Стеногигробионтные, существующие при строго опренделенной влажности (высокой, средней или низкой). Таким образом, влажность и водный режим оказывают существенное влияние на жизнедеятельность организмов.

Нормальное функционирование растений возможно лишь при достаточном обеспечении их водой. Низшие растения влагу поглощают всей поверхностью, мхи - ризоидами, а высшие растения – корнями (и некоторыми специализированными органами), в которых развивается сосущая сила до 60 атм. Поглощенная вода трансформируетсяот клетки в клетке, а затем по сосудам во все органы, где расходуется на фотосинтез (0,5%), транспирацию и поддержание тургора. При достаточной обеспеченности влагой говорят, что водный баланс уравновешен, хотя это равновесие может и нарушаться (кратковременно или на более длительный период). По приспособленности растений к колебаниям водного баланса различают пойкилогидридные и гомойогидридные виды.

Животные воду получают при питье, с сочной пищей, некоторые через покровы, а ряд видов обходятся метаболической водой. Потери же ее происходят при выведении продуктов обмена, а также при дыхании и теплообмене. В целом животных по отношению к водному режиму можно разделить на 3 экологические группы, которые, однако, выражены менее четко, чем у растений:

Гигрофилы – со слабым развитием или полным отсутствием механизмов регуляции водного обмена. Они не могут удерживать влагу, вынуждены постоянно пополнять ее запасы и, как следствие, населяют места с высокой влажностью;

Мезофиллы – обитают в условиях умеренного увлажнения (50-80%) и сравнительно легко переносят ее колебания (большинство наземных видов);

Ксерофилы – сухолюбивые животные с хорошо развитыми механизмами регуляции водного обмена и приспособлением к удержанию воды в теле. Это так называемые «чистые типы», а чаще всего приспособления осуществляются сочетанием всех возможных путей адаптации.