La temperatura del hábitat de los animales. Factor de temperatura en una gran área de la tierra.

En este artículo, llamamos su atención sobre una variedad de y Datos interesantes sobre la temperatura. Quizás todo estudiante sepa que la temperatura es un concepto fundamental en física. En general, la temperatura juega un papel importante para todas las formas de vida en la tierra. Resulta que a temperaturas muy bajas o viceversa, muy altas, diferentes cosas se comportan de una manera bastante extraña. Temperatura más alta fue creado por manos humanas y ascendió a 4 mil millones de C 0. Es difícil de creer, pero los científicos han logrado alcanzar un nivel de temperatura tan inconcebible, que es 250 veces más alto que la temperatura central del Sol. Este tipo de récord se logró gracias al colisionador de iones RHIC, que se encuentra en el Laboratorio Natural de Brookhaven (Nueva York). El colisionador RHIC tiene 4 kilómetros de largo. En el curso de la investigación, intentamos recrear las condiciones Big Bang... Para hacer esto, los iones de oro se vieron obligados a chocar entre sí, creando así un plasma de quark-gluón.

La temperatura mas extrema en nuestro Sistema solar... La estrella Sol está muy caliente. En el centro mismo del Sol, la temperatura alcanza unos 15 millones de Kelvin, y la superficie del Sol se calienta a 5700 Kelvin. Por cierto, la temperatura del núcleo de la Tierra es aproximadamente la misma que en la superficie del Sol. Lo mas planeta caliente en nuestro sistema solar, se considera a Júpiter. Dado que la temperatura de su núcleo es cinco veces mayor que la temperatura en la superficie del Sol.

La temperatura más fría registrada en el satélite terrestre: la Luna. En los cráteres individuales que están a la sombra, la temperatura alcanza solo 30 Kelvin, por encima del cero absoluto.

Hay pueblos que viven en condiciones casi extremas y las más insólitas lugares que, al parecer, no son adecuados para la vida. Así que está el pueblo más frío de la tierra: Oymyakon y también la ciudad de Verkhoyansk, que se encuentra en Yakutia (Rusia). En esta zona en invierno, la temperatura media desciende a menos 45 ° C. Este es quizás el más extremo la temperatura del medio ambiente humano. La ciudad más fría también se encuentra en Siberia - Yakutsk (270 mil personas). La temperatura en invierno alcanza los 45 C 0 bajo cero, pero en verano puede subir hasta los 30 C 0.

La temperatura más extrema se observa en las minas de oro Mponeng ( Sudamerica). A una profundidad de 3 kilómetros, la temperatura alcanza más 65 C 0. Y la gente trabaja en esas condiciones. Para reducir de alguna manera este increíble calor, se utilizan revestimientos de paredes aislantes y hielo.

La temperatura más baja se logró in vitro - 100 picot Kelvin (0, 0000000001 K). Estos resultados se lograron gracias al enfriamiento magnético. Otra cosa similar se puede lograr con láseres. A temperaturas tan anormalmente bajas, cualquier material y sustancia se comporta de manera diferente a su entorno habitual.

Temperatura en el espacio... ¿Cómo es ella? V espacio exterior la temperatura se mantiene por encima del cero absoluto debido a la radiación que aún queda después del Big Bang. Por ejemplo, si deja un termómetro en el espacio por un tiempo y lejos de fuentes de radiación, entonces mostrará 2,73 Kelvin (menos 270 C 0). Esta temperatura se considera la temperatura natural más baja del universo. Aunque el espacio es bastante frío, como nosotros. Pero resulta que los astronautas se enfrentan al problema más importante: el calor. El metal del que se fabrican los objetos en órbita a veces se calienta hasta 260 C 0. Esto se debe a los rayos libres del sol. Y para reducir la temperatura del barco, envuelto en un material especial que baja la temperatura a la mitad.

Pero, sin embargo, la temperatura en el espacio está bajando. Entonces, los estudios han demostrado que cada 3 mil millones de años, nuestro Universo se enfría en 1 grado, aproximadamente. La temperatura del planeta Tierra no tiene nada que ver con el espacio. Además, la Tierra tiempos recientes se calienta lentamente.

¿Existe la temperatura más alta? Existe un concepto de cero absoluto, esta es una temperatura por debajo de la cual es imposible bajar. Pero cuál es el más alto, la ciencia aún no puede responder.

De hecho, la temperatura de Planck se llama la más alta. Ella estaba en el universo en el momento del Big Bang, lo dice ciencia moderna... Y alcanzó esta temperatura 10 ^ 32 Kelvin. En términos simples, esto es miles de millones de veces más alto y más que la temperatura más alta que jamás se haya obtenido artificialmente. Y hoy sigue siendo el más alto de todos los posibles.

Los procesos químicos requieren energía térmica... Para reacciones bioquímicas complejas, se requiere mucho.

Por lo tanto, la vida en un estado activo solo es posible a una temperatura ambiental suficientemente alta. Cualquier proceso fisiológico, su intensidad y, en algunos casos, su dirección dependen de la cantidad de calor recibido por el cuerpo.

Cuales son los condiciones de temperatura Vida en la Tierra. En la mayoría de los organismos, la actividad vital del protoplasma es posible en el rango de menos 4 a más 40-45 °. Con un aumento gradual de la temperatura, es posible aumentar la resistencia al calor de las células y el cuerpo, pero hasta cierto límite, después de lo cual comienza la destrucción de enzimas y otros compuestos proteicos, causando la muerte. Sin embargo, también han aparecido en la naturaleza organismos excepcionalmente termófilos y resistentes al calor. Como saben, al aumentar la profundidad, la temperatura corteza sube. Los microbiólogos creen que el límite inferior de la biosfera (es decir, el área de la corteza terrestre y la atmósfera habitada por la vida) es una isoterma de + 100 °. Se han encontrado tipos especiales de bacterias en calizas a profundidades de hasta 500 m de la superficie de la Tierra. Estas bacterias vivían a + 35 °.

Algunos animales y algas pueden habitar fuentes termales, en las que los organismos comunes se "cocinan" en unos minutos o segundos. Por ejemplo, hay algas que crecen en lagos calientes a + 90 °. En algunas fuentes termales a + 81 °, se encontraron gusanos redondos - nematodos; larvas de mosca - a + 69 ° y caracoles a +47, + 50 °.

En organismos que no están adaptados a la vida a temperaturas constantemente altas, la resistencia al calentamiento es, por supuesto, mucho menor. Pero puede cambiar y depende, como resultó, de los procesos hormonales y del contenido de agua y grasas en el protoplasma. Las células animales rara vez toleran temperaturas superiores a 40 ° durante mucho tiempo. Pero durante el período de descanso, cuando el contenido de agua disminuye, aumenta la resistencia al calor. Entonces, por ejemplo, los escarabajos de Colorado durante la diapausa (período de inactividad, parada del desarrollo en insectos) soportan una temperatura de + 58 ° en una hora.

En los microorganismos en reposo (quistes, esporas), la cantidad de agua disminuye muy bruscamente, el protoplasma se vuelve viscoso, no se desnaturaliza en los puntos de ebullición del agua y, a veces, a + 130, + 150 ° (bajo presión).

Otros organismos, en cambio, se han adaptado a temperaturas muy bajas, a la vida en las regiones más frías de nuestro planeta. Entonces, en la zona del polo frío hemisferio norte- en Verkhoyansk - hay hasta 200 especies de plantas. El continente antártico está casi completamente sin vida; no hay suficiente calor, no hay suelo y masas sólidas hielo eterno cubrir el continente. Pero en áreas expuestas al hielo ("oasis"), se encontraron varias docenas de especies de varios invertebrados y plantas inferiores. Viven aquí a pesar de que las temperaturas mínimas en la Antártida alcanzan los -80 ° o menos.

Vale la pena reflexionar sobre por qué la vida se detiene a bajas temperaturas. Cuando se calientan, las proteínas se desnaturalizan y cuando se enfrían, resultó que lo más peligroso es la formación de hielo en tejidos y células. Hace unos 30 años, se creía ampliamente que muchos animales, incluidos los vertebrados, peces, ranas, se congelan en invierno y vuelven a la vida en primavera. Posteriormente, resultó que esto no era así: los cristales de hielo en el protoplasma de las células de un animal altamente organizado interrumpen inevitablemente su estructura, la célula muere.

Pero si la célula pierde agua, aumenta su resistencia al frío. Debido a la falta de agua, las células y los tejidos no se congelan. Entonces, por ejemplo, algunos animales relativamente primitivos (rotíferos, tardígrados, nematodos) en estado seco pueden tolerar el enfriamiento a temperaturas cercanas al cero absoluto. Las esporas y semillas de plantas tienen la misma resistencia.

Hace unos 20 años, una muy fenómeno interesante que asombró a los biólogos. Si sumerge rápidamente células o microorganismos vivos individuales en aire líquido (aproximadamente -190 °), se congelan instantáneamente, pero después de descongelarlos permanecen vivos. Resultó que con un enfriamiento muy rápido, el agua no cristaliza y solidifica como el vidrio. Esto es lo que mantiene vivas las células.

En consecuencia, no la baja temperatura en sí, sino solo la cristalización del agua es perjudicial para el sistema vivo.

Los microorganismos en forma de esporas, quistes y algunos en estado activo pueden tolerar la temperatura de los gases líquidos (de -180 a -271 °). La investigación ha mostrado años recientes, células de animales y plantas altamente organizados en ciertas condiciones también puede tolerar temperaturas ultrabajas... Aquí hay unos ejemplos.

Las células de diferentes tejidos animales se colocaron durante algún tiempo en una solución de glicerol y luego se transfirieron a un gas líquido con una temperatura de hasta -196 °. Las células calentadas después de este procedimiento "revivieron". Los espermatozoides de los mamíferos: toro, carnero, conejo y otros permanecieron en un estado de animación suspendida a una temperatura de aproximadamente -196 ° y, después del calentamiento, no perdieron la capacidad de mover y fertilizar activamente el óvulo. En experimentos con espermatozoides bovinos, fue posible "revivir" estas células después de 8 años de exposición a temperaturas ultrabajas.

Pero incluso sin sustancias protectoras especiales, como la glicerina, algunos insectos que hibernan en latitudes altas pueden tolerar un enfriamiento profundo. En la naturaleza, se enfrían a -20, -30, tal vez incluso a -50 °. En el laboratorio del Instituto de Citología de la Academia de Ciencias de la URSS, las orugas invernales de la polilla del maíz se enfriaron gradualmente a -183 y -196 °. Una amplia variedad de células de su cuerpo permanecieron vivas después de descongelarse durante muchas semanas.

¿Qué sucede a una temperatura tan baja? ¿Por qué no mueren las células? En la naturaleza, la protección más común contra la congelación es la hipotermia de los fluidos corporales. Se sabe que en determinadas condiciones el agua no se congela a 0 °. se enfría sin congelar a temperaturas mucho más bajas. Lo mismo sucede en las células. En este estado de hipotermia, estudiado en detalle en insectos, el animal está inmóvil, adormecido, pero permanece vivo. Las larvas del escarabajo de la corteza - la albura veteada permanecieron, según nuestras observaciones en la naturaleza, blandas, no congeladas a temperaturas de -48 a -55 ° durante tres días.

Pero la cristalización de los fluidos corporales no siempre conduce a la muerte. En 1937, pudimos establecer que algunas especies de insectos pueden resistir la congelación con la cristalización de los fluidos corporales. Por ejemplo, las orugas de la polilla del maíz, que hibernan en los tallos de las plantas herbáceas, a -30 ° C a menudo se congelan para que se vuelvan completamente duras y persistan durante muchos días, después de descongelarlas continúan viviendo. En experimentos especialmente diseñados, estas orugas "cobraron vida" después de una estancia de 24 horas a una temperatura de -78 ° en un estado congelado, sólidas como el vidrio.

Pero incluso esta temperatura aún no es "récord" Recientemente, los investigadores japoneses Asahina y Aoki establecieron una serie de experimentos con el enfriamiento gradual de insectos y otros invertebrados: primero se colocaron a una temperatura de -30 °, después de lo cual se congelaron los animales se transfirieron inmediatamente a -183 o -196 °. Después de descongelar, algunos de ellos resultaron estar vivos. Esta temperatura fue tolerada en estado de congelación por animales bastante complejos, que tenían una cantidad normal de agua en el cuerpo.

En 1961-1962, en el Instituto de Citología de la Academia de Ciencias de la URSS, se llevaron a cabo experimentos con enfriamiento profundo de una gran cantidad de orugas de la polilla del maíz. Resultó que más del 70% de las orugas sobrevivieron 25 días de enfriamiento a -78 ° y alrededor del 40% pudieron desarrollarse y convertirse en pupas y mariposas después de una estadía de 24 horas a una temperatura tan baja. Muchas de estas orugas, bajo la influencia de un largo proceso de endurecimiento a temperaturas alrededor de 0 °, permanecieron vivas, habiendo pasado 1-2 días en nitrógeno líquido (-196 °).

Los animales altamente organizados mueren ya con una ligera caída de la temperatura corporal y no pueden tolerar ni siquiera una pequeña cantidad de hielo en sus órganos internos. Pero las plantas superiores toleran temperaturas muy bajas.

Muy interesantes, por ejemplo, son los experimentos llevados a cabo por Tumanov con colegas del Instituto de Fisiología Vegetal de la Academia de Ciencias de la URSS. Para el experimento, se tomaron ramas de varias especies de árboles, abedul verrugoso, grosella negra, manzano y otros. Las ramas de abedul cortadas se endurecieron primero a -5 °, y luego todos los días la temperatura en invierno bajó a una temperatura muy baja, hasta llegar a -60 °. Después de eso, las ramas se bajaron durante dos días en nitrógeno líquido (-196 °) y luego calentado. Las ramas de la grosella se endurecieron durante más tiempo y se transfirieron de nitrógeno líquido a hidrógeno líquido (-253 °) durante dos horas, de donde nuevamente al nitrógeno, que se evaporó gradualmente durante seis días. Más tarde, cuando las ramas se colocaron en agua, los capullos de las ramas florecieron. Sin endurecerse, las ramas mueren a -45 °. Las ramas cortadas en verano no podían soportar el enfriamiento en absoluto.

La pregunta surge involuntariamente, ¿por qué los tejidos vivos pueden soportar temperaturas tan bajas, que no ocurren en la Tierra? Se sabe que el desarrollo de una alta resistencia al frío se promueve mediante el endurecimiento a bajas temperaturas, una disminución gradual de la tasa metabólica al inicio de la latencia invernal, la hibernación, en este momento la cantidad de agua que puede convertirse en hielo cuando se enfría disminuye, aumenta la cantidad de sustancias que previenen la congelación. Pero la razón principal es que las células pueden entrar en un estado de animación suspendida, en el que el metabolismo se detiene temporalmente por completo. Este estado ocurre a temperaturas que no son demasiado bajas y se observan en la Tierra. Cuando el cuerpo está en un estado de animación suspendida, un enfriamiento adicional ya no es esencial para él.

La adaptación de los seres vivos fue en otras direcciones: los vertebrados, por ejemplo, adquirieron la capacidad de mantener y aumentar la actividad metabólica a bajas temperaturas. Así surgió la sangre caliente, en la que la temperatura corporal se mantiene independientemente de la temperatura del ambiente.

Algunas especies de insectos, como los animales de sangre caliente, pueden permanecer activas a temperaturas de hasta -10 ° e incluso más bajas. Al parecer, el calor generado durante el trabajo muscular es suficiente para ello. Quizás esto también se ve facilitado por la absorción de los rayos infrarrojos del sol.

Para biología espacial Es muy interesante estudiar si existen diferencias fisiológicas entre los órganos y tejidos de los animales que viven en diferentes climas. Y si existen tales diferencias, ¿es posible encontrarlas entre las células de un mismo animal y la ubicada en el interior y en la superficie del cuerpo, que experimenta importantes fluctuaciones de temperatura?

Un número muy reducido de observaciones de este tipo ofrece perspectivas fascinantes para futuras investigaciones.

Se sabe que en las aves árticas y antárticas la superficie de las patas no cubiertas de plumas puede tener una temperatura cutánea muy baja y no sufrir heladas severas. condiciones de laboratorio... Cuando se toman tejidos para cultivo en condiciones artificiales de varios roedores, resulta que sus células retienen su viabilidad cuanto más tiempo a bajas temperaturas, más severas condiciones vivía el animal salvaje.

En las plantas y animales del Ártico y las tierras altas, la capacidad para la vida activa a menudo se desplaza hacia las bajas temperaturas en comparación con sus parientes de lugares más cálidos. Así, en un clima templado, la mayoría de los organismos (excepto, por supuesto, los de sangre caliente) dejan de respirar entre -5 y -15 °. En algunos insectos del Ártico, la respiración se encuentra incluso a temperaturas de -26 y -38 °. Entre las plantas, solo las coníferas respiran a temperaturas aún más bajas.

En las tierras altas, sobre nieves eternas, hay un alga unicelular (Spherella nivalis), que cubre la nieve con flores rojas o verdes. Crece mejor a + 4 ° y aún puede crecer a -34 °. Por lo tanto, los organismos pueden adaptarse a las temperaturas más bajas de la Tierra.

En condiciones de laboratorio, mediante la "educación" o el "endurecimiento" es posible ampliar aún más los límites de temperatura de la vida. Especialmente fácil de "reeducar" organismos unicelulares... En los experimentos del profesor Yu. I. Polyansky (Instituto de Citología, Academia de Ciencias de la URSS), los ciliados se colocaron en agua a una temperatura de aproximadamente 0 °. Al principio estaban en un estado muy depresivo, algunos murieron, pero otros poco a poco se "acostumbraron" y empezaron a multiplicarse. La descendencia de estos zapatos "endurecidos" resultó ser capaz de soportar temperaturas de hasta -15 ° en agua superenfriada (antes de endurecerse, resistieron temperaturas solo ligeramente por debajo de 0 °). Los procesos de endurecimiento están bien estudiados en plantas y en algunos animales. Así es posible "acostumbrar" a los organismos a temperaturas más bajas que las que ocurren en la Tierra. Es natural asumir que las condiciones de temperatura son mucho más severas que en nuestro planeta y no pueden ser un obstáculo para la vida.

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La fauna es uno de los componentes más importantes del medio natural. La existencia de nuestro planeta es imposible sin él.

Las preguntas en estudio requerirán información para la respuesta, no solo obtenida en esta lección, sino también el material de las lecciones de botánica y zoología. El material se puede utilizar para estudiar "El mundo alrededor" en la escuela primaria.

Tipo de sesión de formación: estudio y consolidación primaria de nuevos conocimientos,

su aplicación en la práctica.

Forma de realización: Conferencia, video

Objetivo didáctico: Crear condiciones para comprender y comprender el bloque de nueva información educativa.

Conceptos básicos

Animales de sangre fría. Actividad física. Hibernación.

Entumecimiento. Animales de sangre caliente. Temperatura corporal constante

Temas para debatir

1.¿Para qué necesita calor un animal?

2. ¿Cuáles son las fuentes de calor para los animales de sangre fría y de sangre caliente?

3. ¿Cómo reaccionan los animales a temperaturas cada vez más bajas en su entorno?

Las condiciones de temperatura de la superficie del planeta son extremadamente variadas. Las áreas más cálidas se encuentran cerca del ecuador: estos son los trópicos y subtrópicos. Las más frías, cerca de los polos, son las regiones polares. Entre ellos se encuentran áreas con temperaturas moderadas. Las condiciones de temperatura de los cuerpos de agua también son muy variables. La temperatura más baja en las profundidades del océano es de 0 ° С. La temperatura más alta se registró en aguas termales + 60 ° С.

Los animales viven en casi todo el rango de temperaturas que se representa en el planeta.

El cuerpo del animal se metaboliza constantemente. Su intensidad depende de la temperatura corporal del animal. Al mismo tiempo, el metabolismo proporciona energía al animal. La temperatura corporal de los animales está influenciada por la temperatura. medio ambiente... Cualquier organismo puede vivir solo dentro de un cierto rango de temperaturas externas. Si hace demasiado calor o demasiado frío, el animal muere.

La mayoría de los animales que viven en la Tierra son sangre fría, es decir, no tienen una temperatura corporal constante. Su temperatura está cercana a la temperatura del ambiente: cuando hace frío, se enfrían, y si hace mucho calor, se pueden sobrecalentar. Los animales tienen diferentes caminos reaccionar a la temperatura del medio ambiente y ajustar su temperatura en consecuencia. Una forma es tomar el sol para que ilumine y caliente tanto su cuerpo como sea posible. En climas templados, muchos insectos ortópteros utilizan este método: saltamontes, langostas; los reptiles se comportan de la misma manera (Fig. 1). Esto es especialmente necesario para las hembras en preparación para la reproducción.

También se notó que un lagarto grande, una iguana del desierto, puede cambiar el color del cuerpo a lo largo del día: por la mañana, cuando aún no hace calor, se colorea en tonos más oscuros y, a medida que aumenta el calor del sol, se vuelve pálido. Un color oscuro ayuda a absorber el calor externo, mientras que un color claro refleja la radiación solar. Las tortugas del desierto también usan esto: en las horas de la mañana, sacan sus patas oscuras de debajo de sus caparazones, capturando el calor.

Otra forma de reaccionar a la temperatura exterior es cambiar actividad del motor Las investigaciones han demostrado que el trabajo muscular siempre calienta el cuerpo. Con una disminución de la temperatura, aumenta la actividad motora de un animal de sangre fría. Se ha observado que incluso las cochinillas y los ciempiés se vuelven más móviles cuando baja la temperatura. Y la observación de las polillas halcón mostró que, antes de comenzar a volar, agitan activamente sus alas, calentando su cuerpo.

No piense que los animales que viven en climas cálidos y secos pueden tolerar fácilmente cualquier aumento de temperatura. Para ellos, la temperatura de la arena caliente es destructiva, e incluso si un lagarto del desierto se mantiene a la fuerza en esta superficie. pronto morirá por sobrecalentamiento. Y aquí es donde las maniobras de comportamiento vienen al rescate. Por ejemplo, una cabeza redonda con orejas se desliza rápidamente sobre la arena caliente, luego se congela y, doblando convulsivamente el cuerpo, se entierra en él y, para no asfixiarse, expone la punta de la nariz con un par de pequeñas fosas nasales a la superficie. . En algunas tortugas del desierto, la producción de saliva aumenta drásticamente con un aumento significativo de la temperatura del aire. Cuando sale de la boca, moja la parte inferior de la cabeza, el cuello y las extremidades; así es como la tortuga se enfría.

Arroz. 1.1 - langostas; 2- saltamontes; 3 - husillo; 4 - lagarto ágil; Lagarto de 5 cabezas redondas.

La reacción a un aumento o disminución de la temperatura del medio ambiente también es característica de los animales acuáticos. En invierno, los peces, los anfibios caen en ventumecimiento... Los esturiones en el río Ural yacen inmóviles cerca del fondo, su cuerpo está cubierto con una gruesa capa de moco, que aísla a los peces de las bajas temperaturas. Las carpas crucianas están enterradas en el limo, su temperatura corporal desciende a 0.2-0.3 ° C.

Los anfibios, ya a una temperatura de 7-8 ° C, caen aturdidos. Por eso son los más diversos y numerosos en los trópicos y subtrópicos. A medida que se mueven hacia los polos, se vuelven cada vez menos, y solo dos especies de ranas y una especie de tritón (salamandra siberiana) penetran más allá del Círculo Polar Ártico.

Cómo viven animales de sangre caliente- contemperatura corporal constante? Por supuesto, tienen grandes ventajas al interactuar con las condiciones ambientales cambiantes en comparación con el grupo anterior, aunque constituyen una minoría en la abundancia general de especies animales en el planeta. La temperatura corporal alta constante (+38 ... + 40 ° С para mamíferos y +40 ... + 42 ° С para aves) es su principal ventaja. Sin embargo, este grupo de animales también reacciona al sobrecalentamiento y a temperaturas ambientales demasiado bajas. Esta reacción se expresa en diversas adaptaciones del cuerpo (la densidad del cabello o las plumas, la presencia de una capa subcutánea de grasa, la frecuencia de los movimientos respiratorios).

Arroz. 2. Ardilla común: 1 verano; 2-en invierno Fig. 3 un grupo de pingüinos se protegen del viento

Aquí, por ejemplo, hay un ave del bosque muy conocida: el jilguero, una de las aves más pequeñas de nuestra fauna doméstica. Con la muda de otoño y la proximidad del invierno, aumenta el número de plumas en el cuerpo del jilguero.

El valor de la temperatura consiste principalmente en su influencia directa sobre la velocidad y naturaleza del curso de las reacciones metabólicas en los organismos.

Las propiedades biológicas de los organismos vivos, sus células y estructuras celulares, así como las proteínas predeterminan la posibilidad de su actividad vital en el rango de temperatura de 0 a 50 ° C, sin embargo, el rango de temperatura general de la vida activa en el planeta es mucho más amplio. y está limitado por los siguientes límites (Tabla 42).

Entre los organismos que pueden existir a altísimas temperaturas, es necesario nombrar, en primer lugar, bacterias y algunas algas termófilas que habitan el agua de manantiales con una temperatura de 85-87 ° C. Toleran con éxito temperaturas muy altas (65-

80 ° C) líquenes, semillas y órganos vegetativos de plantas del desierto (saxaul, camel thorn, tulipanes), ubicados en capa superior suelo caliente. Hay muchas especies de animales y plantas que pueden soportar altos valores de temperaturas bajo cero. Las aguas polares con temperaturas de 0 a -2 ° están habitadas por varios representantes de la flora y la fauna: microalgas, invertebrados, peces, cuyo ciclo de vida ocurre constantemente en tales condiciones de temperatura.

Los organismos tienen una capacidad de adaptación significativamente mayor para los períodos estacionales recurrentes de temperaturas más bajas en la temporada de invierno. Muchas plantas y animales son En un estado de latencia profunda o animación suspendida, toleran con éxito temperaturas extremadamente bajas en nuestro planeta de -68 a -70 ° C (Yakutia, Antártida). En experimentos de laboratorio, semillas, polen, esporas de plantas, nematodos, rotíferos, quistes de protozoos y otros organismos, espermatozoides después de la deshidratación o la colocación en soluciones de sustancias protectoras especiales. crioprotectores- tolerar temperaturas cercanas al cero absoluto.

Hasta ahora, se ha avanzado en uso práctico sustancias con propiedades crioprotectoras (glicerina, óxido de polietileno, dimetilsulfóxido, sacarosa, manitol, etc.) en biología, agricultura, medicamento. En soluciones de crioprotectores, se lleva a cabo el almacenamiento a largo plazo de sangre enlatada, esperma para inseminación artificial de animales de granja, algunos órganos y tejidos para trasplante; protección vegetal de heladas de invierno, heladas de principios de primavera, etc. Estos problemas son competencia de criobiología y criomedicina y son resueltos por muchas instituciones científicas.

La actividad vital de la mayoría de los organismos, su actividad depende principalmente del calor proveniente del exterior y la temperatura corporal, de los valores de la temperatura ambiente y el balance energético (la relación de absorción y retorno de la energía radiante). Tales organismos se llaman poiquilotermia(ectotérmico). La poiquilotermia (sangre fría) es característica de todos los microorganismos, plantas, invertebrados y una parte importante de los cordados.

En los representantes de las dos clases superiores de vertebrados, aves y mamíferos, el calor generado como producto de reacciones bioquímicas sirve como una fuente significativa para aumentar su temperatura corporal y mantener un nivel constante independientemente de la temperatura del medio ambiente. Tales organismos se llaman homeotermia(endotérmico). Debido a esta propiedad, muchas especies de animales pueden vivir y reproducirse a temperaturas bajo cero (renos, oso polar, pinnípedos, pingüinos). El mantenimiento y mantenimiento de una temperatura corporal elevada en los organismos de sangre caliente se lleva a cabo gracias a un metabolismo activo y un buen aislamiento térmico creado por el pelo grueso, el plumaje denso o una capa gruesa de grasa subcutánea.

Un caso especial de homeotermia es heterotermia- diferente nivel de temperatura corporal en función de la actividad funcional del cuerpo. La heterotermia es característica de los animales que entran en hibernación o entumecimiento temporal durante un período desfavorable del año. Al mismo tiempo, la alta temperatura de su cuerpo se reduce notablemente debido al metabolismo más lento (ardillas terrestres, erizos, murciélagos, polluelos veloces, etc.).

Los límites de resistencia de los valores altos del factor de temperatura son diferentes tanto en los organismos poiquilotérmicos como en los homeotérmicos. Las especies euritérmicas son capaces de tolerar amplias fluctuaciones de temperatura.

Los organismos estenotérmicos viven en estrechos límites de temperatura, subdividiéndose en especies estenotérmicas termofílicas (orquídeas, arbustos de té, café, corales, medusas, etc.) y amantes del frío (pino enano, vegetación preglacial y de tundra, peces de cuencas polares, abismos de animales - áreas de las mayores profundidades oceánicas, etc.).

Para cada organismo o grupo de individuos, existe una zona de temperatura óptima, dentro de la cual la actividad se expresa especialmente bien. Por encima de esta zona hay una zona de letargo térmico temporal, incluso más alta, una zona de inactividad prolongada o hibernación de verano, que bordea una zona de alta temperatura letal. Cuando este último cae por debajo del óptimo, hay una zona de letargo frío, hibernación y baja temperatura letal.

La distribución de los individuos en la población, dependiendo del cambio en el factor de temperatura sobre el territorio, generalmente está sujeta a la misma regularidad. La zona de temperaturas óptimas corresponde a la mayor densidad poblacional, ya ambos lados de la misma se observa una disminución de la densidad hasta el borde del rango, donde es más baja.

El factor de temperatura en un gran territorio de la Tierra está sujeto a pronunciadas fluctuaciones diarias y estacionales, lo que a su vez determina el ritmo correspondiente. fenómenos biológicos en naturaleza. Dependiendo del suministro de energía térmica a las secciones simétricas de ambos hemisferios el mundo partiendo del ecuador, se distinguen las siguientes zonas climáticas:

1. Zona tropical. La temperatura mínima media anual supera los 16 ° С, en los días más fríos no desciende por debajo de 0 ° С. Las fluctuaciones de temperatura a lo largo del tiempo son insignificantes, la amplitud no supera los 5 °. La vegetación es todo el año.

2. Zona subtropical. La temperatura promedio del mes más frío no es inferior a 4 ° С, y la más cálida, por encima de 20 ° С. Las temperaturas bajo cero son raras. No hay una capa de nieve estable en invierno. Continúa la temporada de crecimiento. 9-11 meses

3. Zona templada. La temporada de crecimiento de verano y la latencia invernal de las plantas son bien pronunciadas. En la parte principal de la zona hay una capa de nieve estable. Las heladas son típicas en primavera y otoño. A veces, esta zona se subdivide en dos: moderadamente cálida y moderadamente fría, que se caracterizan por cuatro estaciones.

4. Zona Fría. La temperatura media anual es inferior a 0 ° C, es posible que se produzcan heladas incluso durante una temporada de crecimiento corta (2-3 meses). La fluctuación anual de temperatura es muy grande.

Regularidad colocación vertical La vegetación, los suelos, la fauna en las regiones montañosas también se debe principalmente al factor temperatura. En las montañas del Cáucaso, India, África, se pueden distinguir cuatro o cinco cinturones de plantas, cuya secuencia de abajo hacia arriba corresponde a la secuencia de zonas latitudinales desde el ecuador hasta el polo a la misma altura.

Condiciones de temperatura de la superficie del planeta Las áreas más calientes ubicadas cerca del ecuador son los trópicos y subtrópicos. Las más frías cerca de los polos son las regiones polares. Entre ellos se encuentran áreas con temperaturas moderadas. Las condiciones de temperatura de los cuerpos de agua también son muy variables. La temperatura más baja en las profundidades del océano es de 0 ° C. La temperatura más alta se registra en aguas termales + 60 ° C. Los animales viven en casi todo el rango de temperatura que se representa en el planeta.

El cuerpo del animal se metaboliza constantemente. Su intensidad depende de la temperatura corporal del animal. Al mismo tiempo, el metabolismo proporciona energía al animal. La temperatura corporal de los animales está influenciada por la temperatura ambiente. Cualquier organismo puede vivir solo dentro de un cierto rango de temperaturas externas. Si hace demasiado calor o demasiado frío, el animal muere.

Animales de sangre fría La mayoría de los animales que viven en la Tierra son de sangre fría, es decir, no tienen una temperatura corporal constante. Su temperatura es cercana a la temperatura ambiente: cuando hace frío se enfrían, y si hace mucho calor se pueden sobrecalentar. Los animales tienen diferentes formas de reaccionar a la temperatura del medio ambiente y ajustar su temperatura en consecuencia. Una forma es tomar el sol para que ilumine y caliente tanto su cuerpo como sea posible. En climas templados, este método es utilizado por muchos insectos ortópteros, saltamontes, langostas; los reptiles se comportan de la misma manera (Fig. 28).

También se notó que un lagarto grande, la iguana del desierto, puede cambiar el color del cuerpo a lo largo del día: por la mañana, cuando aún no hace calor, se pinta en tonos más oscuros, y a medida que aumenta el calor del sol, se vuelve pálido. Un color oscuro ayuda a absorber el calor externo, mientras que un color claro refleja la radiación solar. Esto también lo usan las tortugas del desierto: en las horas de la mañana sacan sus patas oscuras de debajo de sus caparazones, capturando el calor.

Otra forma de reaccionar a la temperatura externa es un cambio en la actividad motora. Las investigaciones han demostrado que el trabajo muscular siempre calienta el cuerpo. Por lo tanto, con una disminución de la temperatura, aumenta la actividad motora de un animal de sangre fría. Se ha observado que incluso las cochinillas y los ciempiés se vuelven más móviles cuando baja la temperatura. Y las observaciones de las mariposas polilla mostraron que, antes de comenzar a volar, agitan activamente sus alas, calentando su cuerpo.

No piense que los animales que viven en climas cálidos y secos pueden tolerar fácilmente cualquier aumento de temperatura. Para ellos, la temperatura de la arena caliente es destructiva, e incluso si un lagarto del desierto se mantiene a la fuerza en esta superficie, pronto morirá por sobrecalentamiento. Y aquí es donde entran en juego las maniobras de comportamiento. Por ejemplo, una cabeza redonda con orejas se desliza rápidamente sobre la arena caliente, luego se congela y, doblando convulsivamente el cuerpo, se entierra en él y, para no asfixiarse, expone la punta de la nariz con un par de pequeñas fosas nasales a la superficie. . En algunas tortugas del desierto, la producción de saliva aumenta drásticamente con un aumento significativo de la temperatura del aire. Al salir por la boca, moja la parte inferior de la cabeza, el cuello y las extremidades para que la tortuga se enfríe.

Animales acuáticos En invierno, los peces, los anfibios se quedan aturdidos. Los esturiones en el río Ural yacen inmóviles cerca del fondo, su cuerpo está cubierto con una gruesa capa de moco, que aísla a los peces de las bajas temperaturas. Las carpas crucianas están enterradas en el limo, su temperatura corporal cae a 0.2-0.3 ° C.Los anfibios se vuelven lentos incluso a una temperatura de 7-8 ° C. Por eso son más diversos y abundantes en los trópicos y subtrópicos. A medida que se mueven hacia los polos, se vuelven cada vez menos, y solo dos especies de ranas y una especie de tritón (salamandra siberiana) penetran más allá del Círculo Polar Ártico.

¿Y cómo viven los animales de sangre caliente con una temperatura corporal constante? En la abundancia general de especies animales en el planeta, son una minoría. La temperatura corporal elevada y constante (° C para los mamíferos y ° C para las aves) es su principal ventaja. Sin embargo, este grupo de animales también reacciona al sobrecalentamiento y a temperaturas ambientales demasiado bajas. Esta reacción se expresa en diversas adaptaciones del cuerpo (la densidad del cabello o las plumas, la presencia de una capa subcutánea de grasa, la frecuencia de los movimientos respiratorios).

Jilguero de pájaro del bosque, uno de los pájaros más pequeños. Con la muda de otoño y la proximidad del invierno, el número de plumas en el cuerpo del jilguero aumenta en aproximadamente mil. Esto mejora el aislamiento térmico del cuerpo. Buey almizclero, reno, oso polar, pingüino rey tienen una cubierta muy cálida. La piel de la ardilla cambia de rojo a gris claro y, lo que es más importante, muy esponjosa (Fig.29).

¿Cómo se comportan los pingüinos en un clima frío y ventoso en el invierno antártico? Se desvían en grupos densos y albergan a sus crías dentro de ellos (Fig. 30). Esta forma de comportamiento te permite mantener un poco más nivel alto temperatura y sálvate a ti y a tu descendencia del viento helado. Arroz. 30. Un grupo de pingüinos se protege del viento.

¿Cómo se enfrían los animales de sangre caliente en climas cálidos? La liberación de calor aumenta cuando se sopla todo el cuerpo o la superficie de los órganos respiratorios. El perro, cuando hace calor, abre la boca y saca la lengua. La evaporación del líquido reduce la temperatura corporal. En las aves, el sistema respiratorio con sacos pulmonares está diseñado para la respiración y el intercambio de gases, pero también participa en el flujo de aire. órganos internos, en la liberación del exceso de calor.