Температура як екологічний фактор

 

Температура як екологічний фактор має великий вплив на організми. Вона впливає на швидкість і характер протікання в організмі обмінних процесів. Біологічні властивості тканин, клітин, а також білків та інших макромолекул визначають можливість життєдіяльності в інтервалі температур від 0 до +50 ° С, однак температурний діапазон активного життя на планеті значно ширше (табл. 5). Дія температури на організми. Надмірне підвищення температури навколишнього середовища викликає загибель організмів внаслідок теплової денатурації білкових молекул, порушення діяльності життєво важливих ферментів, різкого посилення процесів гідролізу органічних речовин, їх окислення та ін. З іншого боку, помітне зниження температури нижче О ° С може викликати загибель клітин і всього організму внаслідок утворення з молекул води кристалів льоду і руйнування клітинних мембран.

Серед організмів, здатних існувати при дуже високих температурах, слід назвати насамперед бактерії і деякі термофільні водорості, наприклад з роду осціллаторія, які можуть жити в гарячих джерелах з температурою +85 … + 87 ° С. Успішно переносять високі температури (+65 … + 80 ° С) накипні лишайники, насіння і вегетативні органи пустельних рослин (саксаул, верблюжа колючка, тюльпан), що знаходяться у верхньому шарі розпеченій грунту. Існує чимало видів тварин і рослин, що витримують мінусові температури. Полярні води з температурою від 0 до -2 ° С населені різноманітними мікроскопічними водоростями, хробаками, молюсками, рачками, рибами, ластоногими ссавцями, життєвий цикл яких відбувається в таких температурних умовах.

Значно більші пристосувальні можливості існують у організмів по відношенню до періодично повторюваним сезонних змін – більш низьких температур зимового часу року. Багато рослини і тварини при відповідній підготовці успішно переносять в стані глибокого спокою або анабіозу (від грец. Anabiosis – пожвавлення, повернення до життя) гранично низькі температури на нашій планеті до -70 ° С (Якутія, Антарктида). У лабораторних експериментах пилок, спори рослин, черв’яки-коловертки, цисти найпростіших, сперматозоїди після зневоднення або приміщення в розчини спеціальних захисних речовин – криопротекторов – витримують температури, близькі до абсолютного нуля (-273,16 ° С).

Пойкилотермія і Теплокровність. Життєдіяльність багатьох організмів, їх активність залежать головним чином від тепла, що надходить в організм ззовні, а температура тіла – від значень температури навколишнього середовища та енергетичного балансу (співвідношення поглиненого і відданого тілом тепла). Такі організми називають пойкілотермнимі (від грец. Poikilos – різний, мінливий і terme – тепло). Пойкилотермія, або холоднокровних, властива мікроорганізмам, рослинам, безхребетним тваринам, рибам, земноводним і гадів (рис. 198, 2).

У представників вищих хребетних тварин – птахів і ссавців – тепло, вироблене як продукт біохімічних реакцій, служить істотним джерелом підвищення температури тіла і підтримки її на постійному рівні незалежно від температури навколишнього середовища. Такі організми називають гомойотермним (від грец. Homoios – однаковий і terme – тепло). Теплокровність, або теплокровних, дає можливість організмам вести активне життя і навіть розмножуватися при температурі нижче нуля (північний олень, білий ведмідь, ластоногі, пінгвіни). Підтримка і збереження високої температури тіла у теплокровних організмів здійснюється завдяки активному обміну речовин, що забезпечує високий рівень теплопродукції, і гарною теплової ізоляції, створюваної густим волосяним покривом, щільним оперенням або товстим шаром підшкірного жиру, що перешкоджає тепловіддачі (рис. 198, 2). Еврітермние і стенотермні організми. Для кожного організму характерна своя оптимальна для життєдіяльності температура навколишнього середовища і свої межі витривалості її коливань. Вище зони оптимальної температури знаходиться зона тимчасового теплового заціпеніння організму, а за нею – зона тривалої бездіяльності або річної сплячки, що межує із зоною смертельно високої температури. Нижче зони оптимальної температури знаходяться зони холодового заціпеніння, зимової бездіяльності або сплячки, і смертельно низької температури.

Еврітермние організми (вовк, сокіл-сапсан, сосна, модрина, плісняві гриби, більшість бактерій) здатні переносити коливання температури в широких межах (рис. 199). Стенотермні організми живуть в умовах досить вузьких меж перепаду температури і, в свою чергу, поділяються на теплолюбні (леви, тукани, крокодили, корали, медузи, орхідеї, чайний кущ, кава) і холодолюбиві (білий ведмідь, кедровий стланик, лишайник ягель) організми (рис. 200).

Температурні пристосування рослин. У природі температура рідко тримається на рівні, сприятливому для життя. У відповідь на це в процесі еволюції в організмів вироблялися пристосування, які послаблюють шкідливу дію коливань температури.

В умовах помірного і холодного пояса температурні пристосування рослин проявляються в зимостійкості, морозостійкості і стані спокою. Зимостійкістю називають стійкість рослин до дії несприятливих факторів зимового періоду – чергуванню морозів і відлиги, утворенню крижаної кірки, вимокання та ін. Зимостійкі рослини восени скидають листя, а їхні нирки захищені нирковими лусками. Морозостійкість проявляється на рівні клітин і тканин рослин в їх здатності переносити дію негативних температур. Наприклад, у яблуні, озимих злаків і пролісків (рис. 201), завдяки накопиченню в клітинах вуглеводів, утворення льоду з вільної води відбувається при більш низькій температурі, ніж у неморозостійких рослин.

Стан спокою характеризується припиненням зростання і зниженням процесів життєдіяльності рослини. Однорічні рослини проходять цей стан на стадії насіння. У багаторічних рослин в клітинах утворюються особливі речовини – інгібітори, які в період спокою перешкоджають росту рослини навіть при штучно створених сприятливих температурних умовах або під час випадкових осінніх і зимових потеплінь. Це має пристосувальне значення. Температурні пристосування тварин не менше різноманітні, ніж у рослин. Хімічна терморегуляція змінює рівень теплопродукції в організмі. Наприклад, великий строкатий дятел взимку переходить на харчування насінням ялини, які багаті маслами, насиченими енергією. Фізична терморегуляція забезпечує зміну рівня тепловіддачі організму. Так, пінгвіни мають теплозахист у вигляді шару жиру і густих пір’я, а американський заєць – великі вушні раковини з густою мережею кровоносних судин, що сприяє тепловіддачі (рис. 202). Поведінкова терморегуляція проявляється у здатності організмів виходити із зони дії несприятливого температурного чинника. Наприклад, ящірка пустельна агама, рятуючись від нагрітого піску, залазить на гілки чагарників.

Температура; анабіоз; організми: пойкілотермні, Гомойотермниє, евритермні, стенотермні (теплолюбні, холодолюбиві); температурні пристосування рослин: зимостійкість, морозостійкість, стан спокою; терморегуляція: хімічна, фізична, поведінкова.

Посилання на основну публікацію