2. Температура

От температуры ОС зависит температура организмов и, следовательно, скорость всех химических реакций, составляющих обмен веществ. Большинство биохимических реакций в организмах осуществляется при участии ферментов – специализированных белковых катализаторов. Поэтому границы существования жизни – это температуры, при которых возможно нормальное строение и функционирование белков, в среднем от 0 до 50⁰ С. Однако целый ряд организмов обладает специализированными ферментными системами и приспособлен к активному существованию при температуре тела, выходящей за эти пределы. Споры некоторых бактерий выдерживают нагревание до 180⁰ С. Семена, пыльца и споры растений, нематоды, коловратки, цисты простейших и ряд других организмов переносят температуры до –270⁰ С, возвращаясь затем к активной жизни. Приостановка всех жизненных процессов организма носит название анабиоза.

В ходе эволюции у живых организмов выработались разнообразные приспособления, позволяющие регулировать обмен веществ при изменениях температуры ОС:

1. различными биохимическими перестройками,

2. поддержанием температуры тела на более стабильном уровне, чем температура ОС.

Источником теплообразования в клетках организмов является тепло, выделяемое благодаря биохимическим процессам окисления и расщепления. Представители большинства видов не обладают достаточно высоким уровнем обмена веществ и не имеют приспособлений, позволяющих удерживать образующееся тепло. Их жизнедеятельность и активность зависят прежде всего от тепла, поступающего извне, а температура тела – от хода внешних температур. Такие организмы называют пойкилотермными (микроорганизмы, растения, беспозвоночные животные и др.).

У ряда групп высокоорганизованных животных на основе выработки собственного тепла развилась способность поддерживать постоянную оптимальную температуру тела, независимо от температуры среды. Таких животных называют гомойотермными (птицы и млекопитающие).

Частный случай гомойотермии – гетеротермия – свойственен животным, впадающим в неблагоприятный период года в спячку или оцепенение. В активном состоянии они поддерживают высокую температуру тела, а в неактивном – пониженную, что сопровождается замедлением обмена веществ. Таковы суслики, ежи, летучие мыши, сони, стрижи, колибри.

Для каждого вида можно установить:

• нижнюю летальную Т или Т гибели от холода,

• верхнюю летальную Т или Т гибели от перегрева,

• Т оцепенения от холода и от жары,

• оптимальную предпочитаемую Т – Т, которую ищет животное - или тепловой префередум (ТП).

ТП изменяется в зависимости от физиологического состояния животного и внешних факторов среды. Тепловой префередум часто определяет особенности распространения животных в биотопах и их перемещения. Организмы могут избегать неблагоприятного температурного режима путем выбора соответствующего микроклимата: совершать миграции на значительные расстояния. Низкие Т могут влиять на плотность популяции – в северных границах ареалов распространения животного вид может стать более редким. Для животных, жизнедеятельность и активность которых зависит от внешнего тепла, низкие Т уменьшают количество поколений в году (поколений плодовой мухи в Гонолулу 11-12, в Алжире – 5, в Париже – 2).

Адаптации растений к крайним высоким Т:

• усиление транспирации тепла через устьица растений, что спасает от перегрева. Например, разница между температурой растения и воздуха у кактуса перуанских Анд составляет 24 градуса;

• отражение и рассеивание падающих на растение лучей благодаря глянцевитой поверхности листьев или густому опушению из светлых волосков;

• размещение листьев ребром к полуденным лучам солнца;

Адаптации к низким Т:

• при низких Т – приземистость, подушковидная форма роста, прижатость листьев побегов к субстрату;

Адаптации животных к низким Т:

• крупные размеры животных холодных широт – чем крупнее животное, тем меньше потери тепла;

• уменьшение поверхности ушей, хвоста, а шея и лапы становятся короче и вся форма животного более приземистой;

• для пойкилотермных животных: биохимические адаптации в неактивном состоянии; способы регуляции Т – перемена позы, активный поиск благоприятных микроклиматических условий, смена мест обитания, и т.д.;

• для гомойотермных – дрожание, жировые запасы, усиленное питание, густой мех, перьевой и особенно пуховой покров птиц;

Адаптации животных к высоким Т:

• испарение воды путем потоотделения или через влажные слизистые оболочки полости рта и верхних дыхательных путей;

• увеличение поверхности тела за счет ушей, складок кожи и т.д.;

• уменьшение силы нагрева путем соответствующей позы (саранча располагает днем тело параллельно солнечным лучам),

• многие обитатели пустыни ведут ночной образ жизни.