Температурата на местообитанията на животните. Температурен фактор върху голяма земна площ

В тази статия предлагаме на вашето внимание различни и Интересни фактиотносно температурата. Може би всеки ученик знае, че температурата е основно понятие във физиката. Като цяло температурата играе важна роля за всички форми на живот на земята. Оказва се, че при много ниски или обратно - много високи температури, различни неща се държат по доста странен начин. Най -високата температурае създаден от човешки ръце и възлиза на 4 милиарда С 0. Трудно е да се повярва, но учените са успели да достигнат такова невъобразимо ниво на температура, което е 250 пъти по -високо от ядрото на Слънцето. Този вид рекорд е постигнат благодарение на йонния коллайдер RHIC, който се намира в естествената лаборатория Брукхейвън (Ню Йорк). Колайдерът RHIC е с дължина 4 километра. В хода на изследването се опитахме да пресъздадем условията Голям взрив... За да направят това, златните йони бяха принудени да се сблъскат помежду си, създавайки по този начин кварк-глуонова плазма.

Най -екстремната температурав нашата Слънчева система... Звездното слънце е много горещо. В самия център на Слънцето температурата достига около 15 милиона келвина, а повърхността на самото слънце се нагрява до 5700 келвина. Между другото, температурата на земното ядро ​​е приблизително същата като на повърхността на Слънцето. Повечето гореща планетав нашата Слънчева система се счита Юпитер. Тъй като температурата на ядрото му е пет пъти по -висока от температурата на повърхността на Слънцето.

Най -студената температура, регистрирана на спътника на Земята - Луната. В отделни кратери, които са на сянка, температурата достига само 30 Kelvin - над абсолютната нула.

Има народи, които живеят в почти екстремни условия и най -необичайни места, които, изглежда, по никакъв начин не са подходящи за живот. Така че има най -студеното село на земята - Оймякон, а също и град Верхоянск, който е в Якутия (Русия). В тази област през зимата средната температура пада до минус 45C 0. Това е може би най -крайното температурата на човешката среда.Най -студеният град също се намира в Сибир - Якутск (270 хиляди души). Зимната температура там достига минус 45 C 0, но през лятото може да се повиши до 30 C 0.

Най -екстремната температура се наблюдава в златните мини Mponeng ( Южна Америка). На дълбочина 3 километра температурата достига плюс 65 C 0. И хората работят при такива условия. За да се намали по някакъв начин тази невероятна топлина, се използват изолационни стенни покрития и лед.

Най -ниската температурае постигнат in vitro - 100 пико Келвин (0, 0000000001 K). Тези резултати са постигнати благодарение на магнитното охлаждане. Друго подобно нещо може да се постигне с лазери. При такива необичайно ниски температури всеки материал и вещество се държат по различен начин от обичайната си среда.

Температура в космоса... Каква е тя? V космическо пространствотемпературата се поддържа над абсолютната нула поради радиацията, която остава след Големия взрив. Например, ако оставите термометър в космоса за известно време и далеч от източници на радиация, той ще покаже 2,73 Kelvin (минус 270 C 0). Тази температура се счита за най -ниската естествена температура във Вселената. Въпреки че пространството е доста студено, както за нас. Но се оказва, че астронавтите са изправени пред най -важния проблем - топлината. Металът, от който са направени обекти в орбита, понякога се нагрява до 260 ° С. Това се дължи на свободните слънчеви лъчи. И за да се намали температурата на кораба, то опаковани в специален материал, който понижава температурата наполовина.

Но въпреки това температурата в космоса пада. Така че проучванията показват, че на всеки 3 милиарда години нашата Вселена се охлажда приблизително с 1 градус. Температурата на планетата Земя няма нищо общо с космоса. Плюс това Земята последните временазагрява бавно.

Има ли най -високата температура?Има концепция за абсолютна нула, това е температура, под която е невъзможно да се слезе. Но кое е най -високото, науката все още не може да отговори.

Всъщност температурата на Планк се нарича най -високата. Тя е била във Вселената по време на Големия взрив, казва така съвременната наука... И достигна тази температура 10 ^ 32 Келвин.С прости думи това е милиарди пъти по -висока и повече от най -високата температура, която някога е била изкуствено получена. И днес тя остава най -високата от всички възможни.

Химичните процеси изискват Термална енергия... За сложни биохимични реакции е необходимо много от него.

Следователно животът в активно състояние е възможен само при достатъчно висока температура на околната среда. Всички физиологични процеси, тяхната интензивност, а в някои случаи и посоката им зависят от количеството топлина, получено от тялото.

Какви са температурните условия на живота на Земята. В повечето организми жизнената активност на протоплазмата е възможна в диапазона от минус 4 до плюс 40-45 °. С постепенно повишаване на температурата е възможно да се увеличи топлинната устойчивост на клетките и тялото, но до определена граница, след което започва разрушаването на ензими и други протеинови съединения, причинявайки смърт. В природата обаче са се появили и изключително топлоустойчиви и термофилни организми. Както знаете, с увеличаване на дълбочината температурата корасе издига. Микробиолозите смятат, че долната граница на биосферата (тоест зоната на земната кора и атмосферата, обитавана от живот) е изотерма от + 100 °. Специални видове бактерии са открити във варовици на дълбочина до 500 м от земната повърхност. Тези бактерии са живели при + 35 °.

Някои животни и водорасли могат да обитават горещи извори, в които обикновените организми „готвят“ за няколко минути или секунди. Например, има водорасли, които растат в горещи езера при + 90 °. В някои горещи извори при + 81 ° са открити аскариди - нематоди; ларви на мухи - при + 69 °, а охлюви при +47, + 50 °.

При организмите, които не са адаптирани към живота при постоянно високи температури, устойчивостта на нагряване е, разбира се, много по -ниска. Но тя може да се промени и зависи, както се оказа, от хормоналните процеси и от съдържанието на вода и мазнини в протоплазмата. Животинските клетки рядко понасят температури над 40 ° за дълго време. Но през периода на почивка, когато съдържанието на вода намалява, топлоустойчивостта се увеличава. Така, например, колорадските бръмбари по време на диапауза (период на покой, спиране на развитието при насекоми) издържат на температура от + 58 ° в рамките на един час.

При микроорганизми в покой (кисти, спори) количеството вода намалява много рязко, протоплазмата става вискозна, не претърпява денатурация при точките на кипене на водата, а понякога и при + 130, + 150 ° (под налягане).

Други организми, от друга страна, са се приспособили към много ниски температури, към живота в най -студените райони на нашата планета. И така, в областта на студения полюс Северното полукълбо- във Верхоянск - има до 200 вида растения. Антарктическият континент е почти напълно безжизнен; няма достатъчно топлина, няма почва и твърди маси вечен ледпокриват континента. Но в области, изложени на лед („оазиси“), бяха открити няколко десетки видове различни безгръбначни и по -ниски растения. Те живеят тук въпреки факта, че минималните температури в Антарктида достигат -80 ° и по -ниски.

Струва си да се замислим защо животът спира при ниски температури. При нагряване протеините се денатурират, а при охлаждане се оказа, че най -опасно е образуването на лед в тъканите и клетките. Преди около 30 години се смяташе, че много животни, включително гръбначни животни - риби, жаби, замръзват през зимата и оживяват отново през пролетта. Впоследствие се оказа, че това не е така: ледените кристали в протоплазмата на клетките на силно организирано животно неизбежно нарушават неговата структура, клетката умира.

Но ако клетката загуби вода, устойчивостта й на студ се увеличава. Поради липсата на вода клетките и тъканите не замръзват. Така, например, някои относително примитивни животни - ротифери, тардигради, нематоди - в изсушено състояние са в състояние да издържат на охлаждане до температури, близки до абсолютната нула. Спорите и семената на растенията имат еднаква издръжливост.

Преди около 20 години беше открито много интересно явление, което изуми биолозите. Ако бързо потопите отделни живи клетки или микроорганизми в течен въздух (около -190 °), те незабавно замръзват, но след размразяване остават живи. Оказа се, че при много бързо охлаждане водата не кристализира и се втвърдява като стъкло. Това поддържа клетките живи.

Следователно не самата ниска температура, а само кристализацията на водата е вредна за живата система.

Микроорганизмите под формата на спори, кисти и някои в активно състояние могат да понасят температурата на течните газове (от -180 до -271 °). Изследванията показват последните години, клетки на силно организирани животни и растения при определени условиясъщо може да понася свръхниски температури... Ето няколко примера.

Клетки от различни животински тъкани се поставят за известно време в разтвор на глицерол и след това се прехвърлят в течен газ с температура до -196 °. Клетките се затоплят след тази процедура „съживена“. Сперматозоидите от бозайници - бик, овен, заек и други - остават в състояние на суспендирана анимация при температура около -196 ° и след затопляне не губят способността си активно да се движат и оплождат яйцеклетката. При експерименти с говежди сперматозоиди беше възможно да се „съживят“ тези клетки след 8 години излагане на свръхниски температури.

Но дори и без специални защитни вещества, като глицерин, някои насекоми, зимуващи във високи географски ширини, могат да понасят дълбоко охлаждане. В природата те се охлаждат до -20, -30, може би дори -50 °. В лабораторията на Института по цитология на Академията на науките на СССР зимуващите гъсеници на царевичния молец постепенно се охлаждат до -183 и -196 °. Голямо разнообразие от клетки в тялото им остават живи след размразяване в продължение на много седмици.

Какво се случва при такава ниска температура, защо клетките не умират? В природата най -често срещаната защита срещу замръзване е хипотермията на телесните течности. Известно е, че при определени условия водата не замръзва при 0 °. охлажда се без замръзване до много по -ниски температури. Същото се случва и в клетките. В това състояние на хипотермия, изследвано подробно при насекоми, животното е неподвижно, вцепенено, но остава живо. Ларвите на корояд -белова дървесина остават, според нашите наблюдения в природата, меки, не замръзнали при температури от -48 до -55 ° в продължение на три дни.

Но кристализацията на телесните течности не винаги води до смърт. Още през 1937 г. успяхме да установим, че някои видове насекоми са в състояние да издържат на замръзване с кристализация на телесни течности. Например, гъсениците на царевичния молец, хиберниращи в стъблата на тревисти растения, при -30 ° C често замръзват, така че стават напълно твърди и продължават много дни, след размразяване продължават да живеят. В специално проектирани експерименти тези гъсеници „оживяха“ след 24 -часов престой при температура -78 ° в замръзнало състояние, твърдо като стъкло.

Но дори и тази температура все още не е "рекордна" Наскоро японските изследователи Асахина и Аоки поставиха серия от експерименти с постепенното охлаждане на насекомите и други безгръбначни - първо те бяха поставени на температура от -30 °, след което замразените животните незабавно се прехвърлят на -183 или -196 °. След размразяване някои от тях се оказаха живи. Тази температура се понася в замръзнало състояние от доста сложни животни, които имат нормално количество вода в тялото.

През 1961-1962 г. в Института по цитология на Академията на науките на СССР бяха проведени експерименти с дълбоко охлаждане на голям брой гъсеници от царевичен молец. Оказа се, че над 70% от гъсениците са оцелели 25 дни при охлаждане до -78 ° и около 40% са успели да се развият и да се превърнат в какавиди и пеперуди след 24 -часов престой при толкова ниска температура. Много от тези гъсеници, под въздействието на дълъг процес на втвърдяване при температури около 0 ° C, останаха живи, като прекараха 1-2 дни в течен азот (-196 °).

Силно организираните животни умират вече с лек спад на телесната температура и не могат да понасят дори малко количество лед във вътрешните си органи. Но висшите растения понасят много ниски температури.

Много интересни например са експериментите, проведени от Туманов с колеги от Института по физиология на растенията на Академията на науките на СССР. За експеримента бяха взети клони от различни дървесни видове, брадавична бреза, касис, ябълка и други. Нарязаните клони от бреза първо се втвърдяват при -5 °, а след това всеки ден температурата през зимата пада до много ниска температура, докато достигне -60 ° .След това клоните се спускат за два дни в течен азот (-196 °) и след това се затопля. Клоните на касиса бяха втвърдени за по-дълго време и бяха прехвърлени от течен азот в течен водород (-253 °) за два часа, откъдето отново в азот, който постепенно се изпаряваше в продължение на шест дни. По -късно, когато клоните бяха поставени във вода, пъпките по клоните разцъфнаха. Без втвърдяване, клоните умират при -45 °. Клоните, отрязани през лятото, изобщо не издържаха на охлаждане

Неволно възниква въпросът защо живите тъкани могат да издържат на такива ниски температури, които не се случват на Земята? Известно е, че развитието на висока студоустойчивост се насърчава чрез втвърдяване при ниски температури, постепенно намаляване на скоростта на метаболизма в началото на зимния покой, хибернация, по това време количеството вода, което може да се превърне в лед при охлаждане намалява, количеството вещества, които предотвратяват замръзването, се увеличава. Но основната причина е, че клетките могат да преминат в състояние на суспендирана анимация, в която метаболизмът временно спира напълно. Това състояние възниква при температури, които не са твърде ниски и се наблюдават на Земята. Когато тялото е в състояние на спряна анимация, допълнителното охлаждане вече не е от съществено значение за него.

Адаптацията на живите същества е тръгнала в други посоки - гръбначните например са придобили способността да поддържат и повишават метаболитната активност при ниски температури. Така възниква топлокръвност, при която се поддържа телесна температура независимо от температурата на околната среда.

Някои видове насекоми, като топлокръвни животни, могат да останат активни при температури до -10 ° и дори по -ниски. Очевидно топлината, генерирана по време на мускулна работа, е достатъчна за това. Може би това се улеснява и от поглъщането на инфрачервените лъчи от Слънцето

За космическа биологиямного е интересно да се проучи дали има физиологични различия между органите и тъканите на животните, живеещи в различен климат. И ако има такива разлики, възможно ли е да ги открием между клетките на едно и също животно, разположени вътре и на повърхността на тялото, което изпитва значителни температурни колебания?

Много малък брой такива наблюдения осигуряват завладяващи перспективи за бъдещи изследвания.

Известно е, че при арктически и антарктически птици повърхността на краката, непокрити с пера, може да има много ниска температура на кожата и да не страда при тежки студове. Тропически климат или живеещи в лабораторни условия... Когато тъканите се вземат за култивиране при изкуствени условия от различни гризачи, се оказва, че техните клетки запазват своята жизнеспособност колкото по -дълго при ниски температури, толкова по -тежки условия е живяло дивото животно.

При растенията и животните от Арктика и високопланинските райони способността за активен живот често изглежда се измества към ниски температури в сравнение с техните роднини от по -топли места. Така че в умерен климат повечето организми (с изключение, разбира се, на топлокръвни) спират да дишат между -5 и -15 °. При някои насекоми от Арктика дишането се открива дори при температури от -26 и -38 °. Сред растенията само иглолистните дървета дишат при още по -ниски температури.

В планините, на вечни снегове, има едноклетъчна водорасли (Spherella nivalis), която покрива снега с червени или зелени цветове. Той расте най -добре при + 4 ° и все още може да расте при -34 °. По този начин организмите са в състояние да се адаптират към най -ниските температури на Земята.

В лабораторни условия чрез "образование" или "втвърдяване" е възможно допълнително разширяване на температурните граници на живота. Особено лесно се „превъзпитава“ едноклетъчни организми... В експериментите на професор Ю. И. Полянски (Институт по цитология на Академията на науките на СССР) ресничките се поставят във вода с температура около 0 °. Отначало те бяха в много депресивно състояние, някои умряха, но други постепенно „свикнаха“ и започнаха да се размножават. Потомството на такива "закалени" обувки се оказа, че е в състояние да издържа на температури до -15 ° в преохладена вода (преди втвърдяване, те издържаха на температури само малко под 0 °). Процесите на втвърдяване са добре проучени при растения и при някои животни. По този начин е възможно да се "приучат" организмите към температури, по -ниски, отколкото се случва на Земята. Естествено е да се предположи, че температурните условия са много по -тежки, отколкото на нашата планета и не могат да бъдат пречка за живота.

Ако откриете грешка, моля, изберете част от текста и натиснете Ctrl + Enter.

Фауната е един от най -важните компоненти на природната среда. Съществуването на нашата планета е невъзможно без него.

Изследваните въпроси ще изискват информация за отговора, не само получена в този урок, но и материала на уроците по ботаника и зоология. Материалът може да се използва за изучаване на „Светът наоколо“ в началното училище.

Тип тренировъчна сесия:изучаване и първично затвърждаване на нови знания,

прилагането им на практика.

Форма на изпълнение:Лекция, видео

Дидактическа цел:създават условия за разбиране и разбиране на блока от нова образователна информация

Основни понятия

Хладнокръвни животни. Физическа дейност. Хибернация.

Изтръпване. Топлокръвни животни. Постоянна телесна температура

Въпроси за обсъждане

1. За какво животното се нуждае от топлина?

2. Какви са източниците на топлина за студенокръвните и топлокръвните животни?

3. Как животните реагират на по -ниски и по -високи температури в тяхната среда?

Температурните условия на повърхността на планетата са изключително разнообразни. Най -горещите райони се намират близо до екватора - това са тропиците и субтропиците. Най -студените - близо до полюсите - са полярните райони. Между тях се намират области с умерена температура. Температурните условия на водните обекти също са силно променливи. Най -ниската температура в океанските дълбочини е 0 ° С. Най -високата температура е регистрирана в горещи извори + 60 ° С.

Животните живеят в почти целия температурен диапазон, който е представен на планетата.

Тялото на животното се метаболизира постоянно. Интензивността му зависи от телесната температура на животното. В същото време метаболизмът осигурява на животното енергия. Температурата на тялото на животните се влияе от температурата заобикаляща среда... Всеки организъм може да живее само в определен диапазон от външни температури. Ако е твърде горещо или твърде студено, животното умира.

Повечето животни, живеещи на Земята, са студенокръвни, тоест те нямат постоянна телесна температура. Тяхната температура е близка до температурата на околната среда: когато е студено, те се охлаждат, а ако е много горещо, те могат да прегреят. Животните имат различни начиниреагират на температурата на околната среда и съответно регулират температурата си. Един от начините е да се наслаждавате на слънце, така че то да осветява и затопля колкото се може повече от тялото им. В умерения климат този метод се използва от много насекоми правокрили - скакалци, скакалци; влечугите се държат по същия начин (фиг. 1). Това е особено необходимо за женските при подготовката за разплод.

Забелязано е също, че голям гущер - пустинна игуана - може да променя цвета на тялото през целия ден: сутрин, когато все още не е горещо, той е оцветен в по -тъмни тонове и с увеличаването на топлината на слънцето той избледнява. Тъмният цвят помага да се абсорбира външната топлина, докато светлият цвят отразява слънчевата радиация. Пустинните костенурки също използват това: в сутрешните часове те изваждат тъмните си лапи изпод черупките си, улавяйки топлината.

Друг начин за реакция на външната температура е промяната двигателна активностИзследванията показват, че мускулната работа винаги загрява тялото. С понижаване на температурата двигателната активност на хладнокръвно животно се увеличава. Забелязано е, че дори дървесината и стоножките стават по -подвижни, когато температурата падне. И наблюдението на молци молци показа, че преди да започнат да летят, те активно размахват крила, затопляйки тялото си.

Не мислете, че животните, живеещи в горещ и сух климат, могат лесно да понасят всяко повишаване на температурата. За тях температурата на нагрятия пясък е разрушителна и дори ако пустинен гущер е насилствено държан на тази повърхност. тя скоро ще умре от прегряване. И тук на помощ идват поведенческите маневри. Например, кръглоуха глава бързо се плъзга по нагретия пясък, след това замръзва и, конвулсивно огъвайки тялото, се заравя в него и за да не се задуши, излага върха на носа с чифт малки ноздри към повърхност. При някои пустинни костенурки производството на слюнка рязко се увеличава със значително повишаване на температурата на въздуха. Когато излиза от устата, намокря долната част на главата, шията и крайниците - така костенурката се охлажда.

Ориз. 1.1 - скакалци; 2- скакалец; 3 - шпиндел; 4 - пъргав гущер; 5-кръгъл гущер.

Реакцията на повишаване или намаляване на температурата на околната среда е характерна и за водните животни. През зимата попадат риби, земноводни vизтръпване... Есетрите на река Урал лежат неподвижно близо до дъното, тялото им е покрито с дебел слой слуз, който изолира рибата от ниски температури. Карасите са заровени в тиня, телесната им температура пада до 0,2-0,3 ° C.

Земноводните, вече при температура 7-8 ° C, изпадат в замаяност. Ето защо те са най -разнообразни и многобройни в тропиците и субтропиците. С придвижването си към полюсите те стават все по -малко и само два вида жаби и един вид тритон (сибирски саламандър) проникват отвъд Северния полярен кръг.

Как живеят топлокръвни животни- спостоянна телесна температура? Те със сигурност имат големи предимства във взаимодействието с променящите се условия на околната среда в сравнение с предишната група, въпреки че са в малцинство в общото изобилие от животински видове на планетата. Постоянната висока телесна температура (+38 ... + 40 ° С за бозайници и +40 ... + 42 ° С за птици) е основното им предимство. Тази група животни обаче реагира и на прегряване и твърде ниски температури на околната среда. Тази реакция се изразява в различни адаптации на тялото (плътността на косата или перата, наличието на подкожен слой мазнини, честотата на дихателните движения).

Ориз. 2. Обикновена катерица: 1-лятна; 2-през зимата Фиг. 3 група пингвини се предпазват от вятъра

Ето например една добре позната горска птица - сискината, една от най -малките птици от домашната ни фауна. С настъпването на есенното линеене и наближаването на зимата броят на пухните пера по тялото на сискина се увеличава.

Стойността на температурата се състои главно в прякото й влияние върху скоростта и характера на протичането на метаболитните реакции в организмите.

Биологичните свойства на живите организми, техните клетки и клетъчни структури, както и протеините предопределят възможността за тяхната жизнена дейност в температурния диапазон от 0 до 50 ° C, но общият температурен диапазон на активния живот на планетата е много по -широк и е ограничен от следните граници (Таблица 42).

Сред организмите, които могат да съществуват при много високи температури, трябва да се споменат бактерии и някои термофилни водорасли, обитаващи водата на изворите с температура 85-87 ° C. Те успешно понасят много високи температури (65-

80 ° C) лишеи, семена и вегетативни органи на пустинни растения (саксаул, камилски трън, лалета), разположени в горен слойгореща почва. Има много видове животни и растения, които могат да издържат на високи стойности на минусови температури. Полярните води с температури от 0 до -2 ° са обитавани от различни представители на флората и фауната - микроводорасли, безгръбначни, риби, чийто жизнен цикъл постоянно протича при такива температурни условия.

Организмите имат значително по -големи адаптационни способности за редовно повтарящи се сезонни периоди с по -ниски температури през зимния сезон. Много растения и животни са В състояние на дълбок покой или спряна анимация, те успешно понасят изключително ниски температури на нашата планета от -68 до -70 ° C (Якутия, Антарктида). В лабораторни експерименти семена, цветен прашец, спори на растенията, нематоди, коловръстници, кисти на протозои и други организми, сперматозоиди след дехидратация или поставяне в разтвори на специални защитни вещества - криозащитни средства- понася температури, близки до абсолютната нула.

Понастоящем е постигнат напредък в практическото използване на вещества с криозащитни свойства (глицерол, полиетиленов оксид, диметилсулфоксид, захароза, манитол и др.) В биологията, селско стопанство, лекарство. В разтвори на криозащитни средства се извършва дългосрочно съхранение на консервирана кръв, сперматозоиди за изкуствено осеменяване на селскостопански животни, някои органи и тъкани за трансплантация; растителна защита от зимни студове, ранни пролетни студове и др. Тези проблеми са от компетентността на криобиологияи криомедицинаи се решават от много научни институции.

Жизнената дейност на повечето организми, тяхната активност зависи главно от топлината, идваща отвън, а температурата на тялото - от стойностите на температурата на околната среда и енергийния баланс (съотношението на поглъщане и връщане на лъчиста енергия). Такива организми се наричат пойкилотермичен(ектотермичен). Пойкилотермията (студенокръвност) е характерна за всички микроорганизми, растения, безгръбначни и значителна част от хордовите.

При представителите на двата висши класа гръбначни животни - птици и бозайници - топлината, генерирана като продукт на биохимични реакции, служи като значителен източник на повишаване на телесната им температура и поддържането им на постоянно ниво, независимо от температурата на околната среда. Такива организми се наричат хомеотермални(ендотермичен). Благодарение на това свойство много видове животни могат да живеят и да се размножават при температури под нулата (елени, бяла мечка, ластоноги, пингвини). Поддържането и поддържането на висока телесна температура при топлокръвни организми се осъществява поради активен метаболизъм и добра топлоизолация, създадена от гъста коса, плътно оперение или дебел слой подкожна мазнина.

Специален случай на хомеотермия е хетеротермия- различно ниво на телесна температура в зависимост от функционалната активност на организма. Хетеротермията е характерна за животни, които изпадат в хибернация или временно изтръпване през неблагоприятен период от годината. В същото време високата температура на тялото им е значително намалена поради забавения метаболизъм (катерици, таралежи, прилепи, бързи пилета и др.).

Границите на издръжливост при високи стойности на температурния фактор са различни както при пойкилотермичните, така и при хомеотермичните организми. Евритермалните видове са способни да понасят големи температурни колебания.

Стеренотермните организми живеят в тесни температурни граници, подразделяйки се на термофилни стенотермични видове (орхидеи, чаени храсти, кафе, корали, медузи и др.) И студолюбиви (борче джудже, предледникова и тундра растителност, риби от полярни басейни, животински пропасти - зони от най -големите дълбочини на океана и др.).

За всеки организъм или група индивиди има оптимална температурна зона, в която активността е изразена особено добре. Над тази зона има зона с временен термичен торпор, още по -висока - зона с продължително бездействие или лятна хибернация, граничеща със зона с висока смъртоносна температура. Когато последното падне под оптималното, има зона на студена замаяност, хибернация и смъртоносна ниска температура.

Разпределението на индивидите в популацията, в зависимост от промяната на температурния фактор на територията, обикновено е подчинено на същата закономерност. Зоната на оптималните температури съответства на най -високата плътност на населението и от двете страни на нея се наблюдава намаляване на плътността до границата на диапазона, където е най -ниска.

Температурният фактор на голяма територия на Земята е обект на изразени дневни и сезонни колебания, което от своя страна определя съответния ритъм биологични явленияв природата. В зависимост от подаването на топлинна енергия към симетричните участъци на двете полукълба Глобусътзапочвайки от екватора, се разграничават следните климатични зони:

1. Тропическа зона.Минималната средногодишна температура надвишава 16 ° С, в най -студените дни тя не пада под 0 ° С. Температурните колебания във времето са незначителни, амплитудата не надвишава 5 °. Растителността е целогодишна.

2. Субтропична зона.Средната температура на най -студения месец не е по -ниска от 4 ° С, а най -топлият - над 20 ° С. Ниските температури са рядкост. През зимата няма стабилна снежна покривка. Вегетационният период продължава. 9-11 месеца

3. Умерена зона.Летният вегетационен период и зимният покой на растенията са добре изразени. В основната част на зоната има стабилна снежна покривка. Замръзванията са характерни през пролетта и есента. Понякога тази зона се подразделя на две: умерено топла и умерено студена, които се характеризират с четири сезона.

4. Студена зона.Средната годишна температура е под 0 ° C, студове са възможни дори през кратък (2-3 месеца) вегетационен период. Годишното колебание на температурата е много голямо.

Редовност вертикално разположениерастителността, почвите, фауната в планинските райони също се дължи главно на температурния фактор. В планините на Кавказ, Индия, Африка могат да се разграничат четири или пет растителни пояса, чиято последователност отдолу нагоре съответства на последователността на географските ширини от екватора до полюса на една и съща височина.

Температурни условия на повърхността на планетата Най -горещите области, разположени близо до екватора, са тропиците и субтропиците. Най -студените в близост до полюсите са полярните райони. Между тях се намират области с умерена температура. Температурните условия на водните обекти също са силно променливи. Най -ниската температура в дълбините на океана е 0 ° C. Най -високата температура се отбелязва в горещите извори + 60 ° C. Животните обитават почти целия температурен диапазон, който е представен на планетата.

Тялото на животното се метаболизира постоянно. Интензивността му зависи от телесната температура на животното. В същото време метаболизмът осигурява на животното енергия. Температурата на тялото на животните се влияе от температурата на околната среда. Всеки организъм може да живее само в определен диапазон от външни температури. Ако е твърде горещо или твърде студено, животното умира.

Хладнокръвни животни Повечето животни, живеещи на Земята, са хладнокръвни, тоест нямат постоянна телесна температура. Температурата им е близка до температурата на околната среда: когато е студено, те се охлаждат, а ако е много горещо, те могат да прегреят. Животните имат различни начини да реагират на температурата на околната среда и съответно да регулират температурата си. Един от начините е да се наслаждавате на слънце, така че то да осветява и затопля колкото се може повече от тялото им. В умерения климат този метод се използва от много насекоми правокрили, скакалци, скакалци; влечугите се държат по същия начин (фиг. 28).

Забелязано е също, че голям гущер, пустинната игуана, може да променя цвета на тялото си през целия ден: сутрин, когато все още не е горещо, той е боядисан в по -тъмни тонове и с увеличаването на топлината на слънцето, той побледнява. Тъмният цвят помага да се абсорбира външната топлина, докато светлият цвят отразява слънчевата радиация. Това се използва и от пустинни костенурки: в сутрешните часове те изваждат тъмните си лапи изпод черупките си, улавяйки топлината.

Друг начин за реакция на външната температура е промяна в двигателната активност. Изследванията показват, че мускулната работа винаги загрява тялото. Следователно с понижаване на температурата двигателната активност на хладнокръвно животно се увеличава. Забелязано е, че дори дървесината и стоножките стават по -подвижни, когато температурата падне. А наблюденията на пеперудите на молци показаха, че преди да започнат да летят, те активно размахват крила, затопляйки тялото си.

Не мислете, че животните, живеещи в горещ и сух климат, могат лесно да понасят всяко повишаване на температурата. За тях температурата на нагрятия пясък е разрушителна и дори пустинен гущер да бъде принудително държан на тази повърхност, той скоро ще умре от прегряване. И тук се появяват поведенчески маневри. Например, кръглоуха глава бързо се плъзга по нагретия пясък, след това замръзва и, конвулсивно огъвайки тялото, се заравя в него и за да не се задуши, излага върха на носа с чифт малки ноздри към повърхност. При някои пустинни костенурки производството на слюнка рязко се увеличава със значително повишаване на температурата на въздуха. Когато изтича от устата, той намокря долната част на главата, шията и крайниците, така че костенурката да се охлади.

Водни животни През зимата рибите, земноводните изпадат в замаяност. Есетрите на река Урал лежат неподвижно близо до дъното, тялото им е покрито с дебел слой слуз, който изолира рибата от ниски температури. Караките са заровени в тиня, телесната им температура пада до 0,2-0,3 ° C. Земноводните стават мрачни дори при температура 7-8 ° C. Ето защо те са най -разнообразни и изобилни в тропиците и субтропиците. С придвижването си към полюсите те стават все по -малко и само два вида жаби и един вид тритон (сибирски саламандър) проникват отвъд Северния полярен кръг.

И как живеят топлокръвни животни с постоянна телесна температура? В общото изобилие от животински видове на планетата те са малцинство. Постоянната висока телесна температура (° C за бозайници и ° C за птици) е основното им предимство. Тази група животни обаче реагира и на прегряване и твърде ниски температури на околната среда. Тази реакция се изразява в различни адаптации на тялото (плътността на косата или перата, наличието на подкожен слой мазнини, честотата на дихателните движения).

Горска птица сискин, една от най -малките птици. С наближаването на есенното линеене и наближаването на зимата броят на пухните пера по тялото на сискина се увеличава с около хиляда. Това подобрява топлоизолацията на тялото. Мускусният вол, северните елени, полярната мечка, кралският пингвин имат много топло покритие. Кожицата на катерицата става червена до светло сива и най -важното - много пухкава (фиг. 29).

Как се държат пингвините при ветровито студено време през антарктическата зима? Те се отклоняват в плътни групи и приютяват малките си вътре в тях (фиг. 30). Този начин на поведение ви позволява да запазите малко повече високо нивотемпература и спасете себе си и потомството си от ледения вятър. Ориз. 30. Група пингвини се предпазват от вятъра

Как топлокръвните животни се охлаждат при горещо време? Отделянето на топлина се увеличава, когато цялото тяло или повърхността на дихателните органи са издухани. Кучето, когато е горещо, отваря уста и изпъква езика си. Изпаряването на течността понижава телесната температура. При птиците дихателната система с белодробни торбички е предназначена за дишане и газообмен, но също така участва в въздушния поток. вътрешни органи, при отделяне на излишната топлина.