Владимир Иванов - Основы экологии

Температура влияет на гомойотермных животных с точки зрения наличия (или отсутствия) кормовой базы.

Гетеротермия – это частный случай гомойотермии. Свойственна животным, впадающим в спячку или оцепенение в неблагоприятное время года (например, суслики, сурки, ежи, летучие мыши, стрижи, колибри).

В отличие от растений, животные обладают мускулатурой и производят больше собственного внутреннего тепла.

Существует три типа температурных адаптаций у животных:

1. Химическая терморегуляция– это активное увеличение теплопродукции в ответ на понижение температуры среды.

Пойкилотермные организмы отличаются более низким уровнем обменных процессов.

Но некоторые животные, например арктические рыбы, обитающие постоянно при температуре –1,8 °C, содержат в тканевой жидкости вещества (гликопротеиды), препятствующие образованию кристаллов льда в организме. У насекомых для этих целей накапливается глицерин. Другие животные, наоборот, увеличивают теплопродукцию организма за счет активного сокращения мускулатуры – так они повышают температуру тела на несколько градусов. Третьи регулируют свой теплообмен за счет обмена тепла между сосудами кровеносной системы (например, рыбы, постоянно обитающие в холодной воде).

У ряда холоднокровных животных температура тела может меняться в зависимости от физиологического состояния: например, у летающих насекомых внутренняя температура тела может подниматься на 10–12 °C и более из-за усиленной работы мышц.

У человека при низких температурах сильно замедляется скорость биоорганических процессов, а при высоких – быстро возрастает. Это приводит к нарушению равновесия в протекании биохимических процессов, к возрастанию заболеваемости, а иногда и к смертности. При увеличении температуры увеличивается количество секрета потовых желез, просвет кровеносных сосудов в коже, а при уменьшении температуры – просвет сокращается.

2. Физическая терморегуляциязаключается в способности удерживать или рассеивать тепло за счет анатомо-морфологических особенностей строения (например, перераспределение жировых запасов).

Наиболее совершенная терморегуляция наблюдается у гомойотермных животных. В процессе эволюции они приобрели способность поддерживать постоянную температуру тела благодаря наличию четырехкамерного сердца и одной дуги аорты, что обеспечило полное разделение артериального и венозного кровотока, высокий обмен веществ; перьевой или волосяной покров; регуляцию теплоотдачи. У большинства птиц температура тела немного выше 40 °C, а у млекопитающих – несколько ниже.

3. Поведенческая (или этологическая) терморегуляция– это активное перемещение в пространстве или усложнение поведения.

Адаптивное поведение проявляется в том, что многие насекомые, рептилии и амфибии выбирают места под солнцем для обогрева или меняют различные позы для увеличения согреваемой поверхности.

Температура, как и световой режим, от которого она зависит, закономерно меняется в течение года и в связи с географической широтой. Поэтому все приспособления более важны для обитания при отрицательных температурах.

Вода играет исключительную роль в жизни любого организма, так как является структурным компонентом протоплазмы клеток, тканей, растительных и животных секретов (на долю воды приходится 60–80 % массы клетки).

Значение воды в жизни клетки определяется ее физико-химическими свойствами. Полярная молекула воды способна притягиваться к любым другим молекулам и образовывать гидраты, т. е. является растворителем. Многие химические реакции могут протекать только в присутствии воды. Вода является в живых системах «тепловым буфером», поглощая тепло при переходе из жидкого состояния в газообразное.

Таким образом, она предохраняет неустойчивые структуры клетки от повреждения при кратковременном освобождении тепловой энергии, производит охлаждающий эффект при испарении с поверхности и регулирует температуру тела.

Теплопроводные свойства воды определяют ее ведущую роль терморегулятора климата в природе.

Вода медленно нагревается и медленно охлаждается: летом и днем вода морей, океанов и озер нагревается, а ночью и зимой также медленно охлаждается. Между водой и воздухом происходит постоянный обмен углекислым газом. Кроме того, вода выполняет транспортную функцию, перемещая вещества почвы сверху вниз и обратно.

Влажность определяется содержанием воды в окружающей среде. Ее показания зависят от климата, географического расположения.

С влажностью связана географическая зональность органического мира на тундру, лесотундру, тайгу, лесостепь, степь, полупустыни, пустыни. От одной зоны к другой количество влаги закономерно понижается, а температура повышается.

С точки зрения экологии, вода служит лимитирующим фактором в наземных местообитаниях и в водных экосистемах, где ее количество подвержено сильным колебаниям, или там, где высокая соленость способствует потере воды организмом через осмос.

Строение и функции растений зависят от наличия влаги в среде обитания. По отношению к влажности выделяют несколько групп растений:

1. Гидатофиты(от греч. hydatos – вода, phyton – растение) – это водные растения, полностью или почти полностью погруженные в воду. Например, элодея, рдест, водяной лютик, кувшинка белая, кубышка желтая, стрелолист. Если такое растение вынуть из воды, оно быстро высыхает и погибает. У этих растений редуцированы устьица и нет кутикулы.

2. Гидрофиты(от греч. hydatos – вода) – наземно-водные растения, частично погруженные в воду. Они растут по берегам водоемов, на мелководьях и болотах. Например, тростник обыкновенный, калужница болотная. Растут только при постоянном поглощении воды. Следовательно, для них характерна высокая интенсивность транспирации.

3. Гигрофиты(от греч. hygros – влажный) – наземные растения, растущие в условиях повышенной влажности воздуха и почвы. Это растения нижних ярусов сырых лесов – недотрога, бодяк огородный, многие тропические травы; растения влажных почв умеренных зон – папирус, рис, росянка.

4. Мезофиты(от греч. mesos – средний) способны переносить непродолжительную и не очень сильную засуху. Растут при среднем увлажнении, умеренно теплом климате. Это вечнозеленые деревья верхних ярусов тропических лесов, травянистые растения дубрав и заливных лугов, большинство культурных растений.

5. Ксерофиты(от греч. xeros – сухой) – растения мест с недостаточным увлажнением. Имеют приспособления, которые позволяют добывать воду при ее недостатке, ограничивать испарение воды и запасать ее на время засухи.