Temperatura habitata živali. Temperaturni faktor na velikem delu zemlje

V tem članku vam predstavljamo različne in Zanimiva dejstva glede temperature. Morda vsak študent ve, da je temperatura temeljni pojem v fiziki. Na splošno ima temperatura pomembno vlogo za vse oblike življenja na zemlji. Izkazalo se je, da se pri zelo nizkih ali obratno - zelo visokih temperaturah različne stvari obnašajo na precej čuden način. Najvišja temperatura je ustvaril človeška roka in je znašal 4 milijarde C 0. Težko je verjeti, vendar je znanstvenikom uspelo doseči tako nepredstavljivo temperaturo, ki je 250 -krat višja od temperature jedra Sonca. Tovrstni rekord je bil dosežen zahvaljujoč ionskemu trkalniku RHIC, ki se nahaja v naravnem laboratoriju Brookhaven (New York). Trkalnik RHIC je dolg 4 kilometre. Med raziskovanjem smo poskušali poustvariti pogoje Veliki pok... Da bi to naredili, so bili zlati ioni prisiljeni trčiti med seboj in tako nastala kvark-gluonska plazma.

Najbolj ekstremna temperatura v našem Solarni sistem... Zvezda Sonce je zelo vroča. V samem središču Sonca temperatura doseže približno 15 milijonov Kelvinov, sama površina Sonca pa se segreje na 5700 Kelvinov. Mimogrede, temperatura zemeljskega jedra je približno enaka kot na površini Sonca. Večina vroč planet v našem sončnem sistemu velja Jupiter. Ker je temperatura njegovega jedra petkrat višja od temperature na površini Sonca.

Najhladnejša temperatura, zabeležena na zemeljskem satelitu - Luna. V posameznih kraterjih, ki so v senci, temperatura doseže le 30 Kelvinov - nad absolutno ničlo.

Obstajajo ljudje, ki živijo v skoraj ekstremnih razmerah in najbolj nenavadnih kraji, ki se zdi, da nikakor niso primerni za življenje. Tako obstaja najhladnejša vas na svetu - Oymyakon in tudi mesto Verkhoyansk, ki je v Jakutiji (Rusija). Na tem območju pozimi povprečna temperatura pade na minus 45C 0. To je morda najbolj ekstremno temperatura človeškega okolja. Najhladnejše mesto se nahaja tudi v Sibiriji - Yakutsk (270 tisoč ljudi). Zimska temperatura tam doseže minus 45 C 0, poleti pa se lahko dvigne na 30 C 0.

Najbolj ekstremno temperaturo opazimo v rudnikih zlata Mponeng ( Južna Amerika). Na globini 3 kilometrov temperatura doseže plus 65 ° C. In ljudje delajo v takšnih razmerah. Za nekako zmanjšanje te neverjetne toplote se uporabljajo izolacijske stenske obloge in led.

Najnižja temperatura je bil dosežen in vitro - 100 pikotov Kelvin (0, 0000000001 K). Ti rezultati so bili doseženi zahvaljujoč magnetnemu hlajenju. Še eno podobno je mogoče doseči z laserji. Pri tako nenormalno nizkih temperaturah se kateri koli material in snov obnašata drugače kot običajno okolje.

Temperatura v vesolju... Kakšna je? V vesolju temperatura se vzdržuje nad absolutno ničlo zaradi sevanja, ki je še ostalo po Velikem poku. Na primer, če pustite termometer za nekaj časa v vesolju in stran od virov sevanja, bo pokazal 2,73 Kelvina (minus 270 C 0). Ta temperatura velja za najnižjo naravno temperaturo v vesolju. Čeprav je prostor za nas precej hladen. Izkazalo pa se je, da se astronavti soočajo z najpomembnejšo težavo - vročino. Kovina, iz katere so izdelani predmeti v orbiti, se včasih segreje do 260 ° C. To je posledica prostih sončnih žarkov. In da bi zmanjšali temperaturo ladje, jo zavit v poseben material, ki zniža temperaturo za polovico.

Kljub temu temperatura v vesolju pada. Tako so študije pokazale, da se naše vesolje vsake 3 milijarde let ohladi za približno 1 stopinjo. Temperatura na planetu Zemlja nima nič skupnega z vesoljem. Plus Zemlja zadnje čase se počasi segreva.

Ali obstaja najvišja temperatura? Obstaja koncept absolutne ničle, to je temperatura, pod katero se ni mogoče spustiti. Toda kaj je najvišje, znanost še ne more odgovoriti.

Pravzaprav se Planckova temperatura imenuje najvišja. Bila je v vesolju v času velikega poka, tako pravi sodobna znanost... In dosegel to temperaturo 10 ^ 32 Kelvin. Preprosto povedano, to je milijarde krat višja in več kot najvišja temperatura, ki je bila kadar koli umetno dosežena. In danes ostaja najvišji od vseh možnih.

Kemični procesi zahtevajo termalna energija... Za kompleksne biokemijske reakcije je potrebno veliko.

Zato je življenje v aktivnem stanju možno le pri dovolj visoki temperaturi okolja. Vsi fiziološki procesi, njihova intenzivnost in v nekaterih primerih njihova smer so odvisni od količine toplote, ki jo telo prejme.

Kakšni so temperaturni pogoji življenja na Zemlji. V večini organizmov je vitalna aktivnost protoplazme možna v območju od minus 4 do plus 40-45 °. S postopnim povišanjem temperature je mogoče povečati toplotno odpornost celic in telesa, vendar do določene meje, nato pa se začne uničenje encimov in drugih beljakovinskih spojin, kar povzroči smrt. V naravi pa so se pojavili izredno toplotno odporni in termofilni organizmi. Kot veste, z naraščajočo globino temperatura narašča skorja se dvigne. Mikrobiologi menijo, da je spodnja meja biosfere (to je območje zemeljske skorje in atmosfere, v kateri živi življenje) izoterma + 100 °. Posebne vrste bakterij so bile najdene v apnencih na globinah do 500 m od zemeljske površine. Te bakterije so živele pri + 35 °.

Nekatere živali in alge lahko naselijo vrelce, v katerih se običajni organizmi "skuhajo" v nekaj minutah ali sekundah. Na primer, obstajajo alge, ki rastejo v vročih jezerih pri + 90 °. V nekaterih vrelcih pri + 81 ° so našli okrogle črve - ogorčice; ličinke muhe - pri + 69 °, polži pa pri +47, + 50 °.

Pri organizmih, ki niso prilagojeni življenju pri stalno visokih temperaturah, je odpornost proti segrevanju seveda precej nižja. Lahko pa se spremeni in je, kot se je izkazalo, odvisno od hormonskih procesov ter od vsebnosti vode in maščob v protoplazmi. Živalske celice redko dolgo prenašajo temperature nad 40 °. Toda v času počitka, ko se vsebnost vode zmanjša, se toplotna odpornost poveča. Tako na primer koloradski hrošči med diapavzo (obdobje mirovanja, ustavitev razvoja žuželk) v eni uri prenesejo temperaturo + 58 °.

V mirovalnih mikroorganizmih (ciste, spore) se količina vode zelo močno zmanjša, protoplazma postane viskozna, pri vreliščih vode in včasih pri + 130, + 150 ° (pod pritiskom) ne pride do denaturacije.

Drugi organizmi pa so se prilagodili zelo nizkim temperaturam, življenju v najhladnejših predelih našega planeta. Torej, na območju hladnega pola Severna polobla- v Verkhoyansku - obstaja do 200 vrst rastlin. Antarktična celina je skoraj popolnoma brez življenja; ni dovolj toplote, ni zemlje in trdne mase večni led pokrivajo celino. Toda na območjih, izpostavljenih ledu ("oaze"), je bilo najdenih več deset vrst različnih nevretenčarjev in nižjih rastlin. Tu živijo kljub dejstvu, da minimalne temperature na Antarktiki dosežejo -80 ° in manj.

Vredno je razmisliti, zakaj se življenje ustavi pri nizkih temperaturah. Ko se segrejejo, se beljakovine denaturirajo, pri ohlajanju pa se je izkazalo, da je najbolj nevarna tvorba ledu v tkivih in celicah. Pred približno 30 leti je veljalo prepričanje, da mnoge živali, vključno z vretenčarji - ribe, žabe, pozimi zmrznejo in spomladi spet oživijo. Kasneje se je izkazalo, da temu ni tako: ledeni kristali v protoplazmi celic visoko organizirane živali neizogibno motijo ​​njeno strukturo, celica odmre.

Če pa celica izgubi vodo, se njena odpornost proti mrazu poveča. Zaradi pomanjkanja vode celice in tkiva ne zmrznejo. Tako lahko na primer nekatere relativno primitivne živali - vrtnice, tardigrade, ogorčice - v posušenem stanju prenesejo ohlajanje na temperature blizu absolutne ničle. Spore in semena rastlin imajo enako vzdržljivost.

Pred približno 20 leti je bil odkrit zelo zanimiv pojav, ki je navdušil biologe. Če posamezne žive celice ali mikroorganizme hitro potopite v tekoči zrak (približno -190 °), se v trenutku zmrznejo, po odmrzovanju pa ostanejo živi. Izkazalo se je, da pri zelo hitrem ohlajanju voda ne kristalizira in se strdi kot steklo. To ohranja celice pri življenju.

Posledično ne sama nizka temperatura, ampak le kristalizacija vode škoduje živemu sistemu.

Mikroorganizmi v obliki spor, cist in nekateri v aktivnem stanju lahko prenašajo temperaturo tekočih plinov (od -180 do -271 °). Raziskave so pokazale V zadnjih letih, celice visoko organiziranih živali in rastlin pri določene pogoje lahko tudi prenaša ultra nizke temperature... Tukaj je nekaj primerov.

Celice iz različnih živalskih tkiv smo za nekaj časa postavili v raztopino glicerola in nato prenesli v tekoči plin s temperaturo do -196 °. Celice so se po tem postopku "oživile", segrele. Spermatozoi sesalcev - bik, ovan, zajec in drugi - so ostali v stanju mirovanja pri temperaturi okoli -196 ° in po segrevanju niso izgubili sposobnosti aktivnega premikanja in oploditve jajčne celice. V poskusih z govejimi spermatozoidi je bilo te celice mogoče "oživiti" po 8 letih izpostavljenosti ultra nizkim temperaturam.

Toda tudi brez posebnih zaščitnih snovi, kot je glicerin, lahko nekatere žuželke, ki prezimujejo v visokih zemljepisnih širinah, prenašajo globoko ohlajanje. V naravi se ohladijo na -20, -30, morda celo -50 °. V laboratoriju Inštituta za citologijo Akademije znanosti ZSSR so se zimske gosenice koruznega molja postopoma ohladile na -183 in -196 °. Najrazličnejše celice v njihovem telesu so po več tednih odmrzovanja ostale žive.

Kaj se zgodi pri tako nizki temperaturi, zakaj celice ne umrejo? V naravi je najpogostejša zaščita pred zmrzovanjem hipotermija telesnih tekočin. Znano je, da pod določenimi pogoji voda ne zmrzne pri 0 °. ohladi se brez zmrzovanja na precej nižje temperature. Enako se dogaja v celicah. V tem stanju podhladitve, ki so ga podrobno preučili pri žuželkah, je žival nepremična, je odrevenela, a ostaja živa. Ličinke lubjega hrošča -beljaka so po naših opazovanjih v naravi ostale mehke, tri dni niso zamrznjene pri temperaturah od -48 do -55 °.

Kristalizacija telesnih tekočin pa ne vodi vedno v smrt. Že leta 1937 smo lahko ugotovili, da nekatere vrste žuželk zdržijo zmrzovanje s kristalizacijo telesnih tekočin. Na primer, gosenice koruznega molja, ki prezimijo v steblih zelnatih rastlin, pri -30 ° C pogosto zmrznejo, tako da postanejo popolnoma trde, in vztrajajo več dni, po odmrzovanju pa še naprej živijo. V posebej zasnovanih poskusih so te gosenice "zaživele" po 24 -urnem bivanju pri temperaturi -78 ° v zamrznjenem stanju, trdnem kot steklo.

Toda tudi ta temperatura še ni "rekordna" Pred kratkim sta japonska raziskovalca Asahina in Aoki postavila vrsto poskusov s postopnim hlajenjem žuželk in drugih nevretenčarjev - sprva so jih postavili na temperaturo -30 °, nato pa zamrznjene živali smo takoj prenesli na -183 ali -196 °. Po odmrzovanju se je izkazalo, da so nekateri živi. Takšno temperaturo so v zamrznjenem stanju prenašale precej zapletene živali z normalno količino vode v telesu.

V letih 1961-1962 so na Inštitutu za citologijo Akademije znanosti ZSSR izvajali poskuse z globokim hlajenjem velikega števila gosenic koruznega molja. Izkazalo se je, da je več kot 70% gosenic preživelo 25 dni ohlajanja na -78 °, približno 40% pa se je po 24 -urnem bivanju pri tako nizki temperaturi lahko razvilo in spremenilo v lutke in metulje. Mnoge od teh gosenic so pod vplivom dolgega procesa strjevanja pri temperaturah okoli 0 ° C ostale žive, saj so 1-2 dni preživele v tekočem dušiku (-196 °).

Visoko organizirane živali umrejo že z rahlim padcem telesne temperature in ne prenašajo niti majhne količine ledu v svojih notranjih organih. Toda višje rastline prenašajo zelo nizke temperature.

Zelo zanimivi so na primer poskusi, ki jih je Tumanov izvedel s sodelavci na Inštitutu za fiziologijo rastlin Akademije znanosti ZSSR. Za poskus so vzeli veje različnih drevesnih vrst, bradavičaste breze, črnega ribeza, jabolka in drugih. Odrezane brezove veje smo najprej utrdili pri -5 °, nato pa se je vsak dan temperatura pozimi spuščala na zelo nizko temperaturo, dokler ni dosegla -60 ° .Po tem so veje dva dni spuščali v tekočem dušiku (-196 °) in se nato segreje. Veje ribeza so bile dlje časa utrjene in dve uri prenesene iz tekočega dušika v tekoči vodik (-253 °), od koder spet v dušik, ki je v šestih dneh postopoma izhlapeval. Kasneje, ko so veje postavili v vodo, so popki na vejah odcveteli. Brez utrjevanja so veje odmrle pri -45 °. Poleti odrezane veje sploh niso zdržale hlajenja

Nehote se poraja vprašanje, zakaj lahko živa tkiva prenesejo tako nizke temperature, ki se na Zemlji ne dogajajo? Znano je, da razvoj visoke odpornosti proti zmrzovanju spodbujajo utrjevanje pri nizkih temperaturah, postopno zmanjševanje presnove ob nastopu zimskega mirovanja, mirovanje, v tem času se zmanjša količina vode, ki se lahko ob ohlajanju spremeni v led, poveča se količina snovi, ki preprečujejo zmrzovanje. Toda glavni razlog je, da lahko celice preidejo v stanje ustavljene animacije, v kateri se presnova začasno popolnoma ustavi. To stanje se pojavi pri temperaturah, ki niso prenizke in jih opazimo na Zemlji. Ko je telo v stanju mirovanja, nadaljnje hlajenje zanj ni več nujno.

Prilagajanje živih bitij je šlo v druge smeri - vretenčarji so na primer pridobili sposobnost vzdrževanja in povečanja presnovne aktivnosti pri nizkih temperaturah. Tako je nastala toplokrvnost, pri kateri se vzdržuje telesna temperatura ne glede na temperaturo okolja.

Nekatere vrste žuželk, na primer toplokrvne živali, lahko ostanejo aktivne pri temperaturah do -10 ° C in celo nižje. Očitno toplota, ki nastane med mišičnim delom, zadošča za to. Morda k temu pripomore tudi absorpcija infrardečih žarkov s sonca.

Za vesoljska biologija zelo zanimivo je preučiti, ali obstajajo fiziološke razlike med organi in tkivi živali, ki živijo v različnih podnebjih. In če obstajajo takšne razlike, ali jih je mogoče najti med celicami iste živali in tisto, ki se nahaja znotraj in na površini telesa, ki doživlja občutna temperaturna nihanja?

Zelo majhno število takšnih opažanj ponuja fascinantne možnosti za prihodnje raziskave.

Znano je, da ima lahko pri arktičnih in antarktičnih pticah površina nog, ki ni pokrita s perjem, zelo nizko temperaturo kože in ne trpi v hudih zmrzalih. laboratorijske razmere... Ko vzamemo tkiva za gojenje v umetnih pogojih od različnih glodalcev, se izkaže, da njihove celice ohranijo svojo sposobnost preživetja dlje pri nizkih temperaturah, v hujših razmerah je živela divja žival.

Pri rastlinah in živalih na Arktiki in v visokogorju se zdi, da se zmogljivost za aktivno življenje pogosto premika proti nizkim temperaturam v primerjavi z njihovimi sorodniki iz toplejših krajev. Tako v zmernem podnebju večina organizmov (razen seveda toplokrvnih) preneha dihati med -5 in -15 °. Pri nekaterih žuželkah na Arktiki dihanje najdemo tudi pri temperaturah -26 in -38 °. Med rastlinami dihajo le iglavci pri še nižjih temperaturah.

V visokogorju, na večnem snegu, je enocelična alga (Spherella nivalis), ki prekrije sneg z rdečimi ali zelenimi cvetovi. Najbolje uspeva pri + 4 ° in še vedno lahko raste pri -34 °. Tako se lahko organizmi prilagodijo najnižjim temperaturam na Zemlji.

V laboratorijskih pogojih je mogoče z "izobraževanjem" ali "utrjevanjem" temperaturne meje življenja še razširiti. Še posebej enostavno "prevzgojeno" enocelični organizmi... V poskusih profesorja Yu. I. Polyanskyja (Inštitut za citologijo Akademije znanosti ZSSR) smo cilije postavili v vodo s temperaturo okoli 0 °. Sprva so bili v zelo depresivnem stanju, nekateri so umrli, drugi pa so se postopoma "navadili" in začeli množiti. Pokazalo se je, da so potomci takšnih "utrjenih" čevljev zdržali temperature do -15 ° v prehlajeni vodi (pred strjevanjem so zdržali temperature le nekoliko pod 0 °). Postopki utrjevanja so dobro raziskani pri rastlinah in pri nekaterih živalih. Tako je mogoče organizme "navaditi" na temperature, nižje kot na Zemlji. Seveda je domnevati, da so temperaturne razmere veliko hujše kot na našem planetu in ne morejo biti življenjska ovira.

Če najdete napako, izberite del besedila in pritisnite Ctrl + Enter.

Favna je ena najpomembnejših sestavin naravnega okolja. Obstoj našega planeta je brez njega nemogoč.

Vprašanja, ki jih preučujemo, bodo za odgovor potrebovali informacije, pridobljene ne le v tej lekciji, ampak tudi gradivo pouka botanike in zoologije. Gradivo se lahko uporabi za študij "Okoli sveta" v osnovni šoli.

Vrsta usposabljanja:študij in primarno utrjevanje novega znanja,

njihova uporaba v praksi.

Oblika izvedbe: Predavanje, video

Didaktični cilj: ustvariti pogoje za razumevanje in razumevanje bloka novih izobraževalnih informacij

Osnovni pojmi

Hladnokrvne živali. Telesna aktivnost. Hibernacija.

Otrplost. Toplokrvne živali. Stalna telesna temperatura

Vprašanja za razpravo

1. Za kaj žival potrebuje toploto?

2. Kakšni so viri toplote za hladnokrvne in toplokrvne živali?

3. Kako se živali odzivajo na nižje in višje temperature v svojem okolju?

Temperaturne razmere na površini planeta so zelo različne. Najbolj vroča območja se nahajajo v bližini ekvatorja - to so tropi in subtropi. Najhladnejša - v bližini polov - so polarne regije. Med njimi so območja z zmernimi temperaturami. Tudi temperaturni pogoji vodnih teles so zelo spremenljivi. Najnižja temperatura v globinah oceana je 0 ° S. Najvišja temperatura je bila zabeležena v termalnih vrelcih + 60 ° S.

Živali živijo v skoraj celotnem temperaturnem območju, ki je predstavljeno na planetu.

Telo živali se nenehno presnavlja. Njegova intenzivnost je odvisna od telesne temperature živali. Hkrati presnova živalim daje energijo. Na telesno temperaturo živali vpliva temperatura okolja... Vsak organizem lahko živi le v določenem območju zunanjih temperatur. Če je prevroče ali prehladno, žival umre.

Večina živali, ki živijo na Zemlji, je hladnokrvnega, to pomeni, da nimajo konstantne telesne temperature. Njihova temperatura je blizu temperature okolja: ko je hladno, se ohladijo, če je zelo vroče, pa se lahko pregrejejo. Živali imajo različne poti reagirajte na temperaturo okolja in temu ustrezno prilagodite svojo temperaturo. Eden od načinov je, da se sončite, tako da osvetli in ogreje čim več njihovega telesa. V zmernem podnebju to metodo uporabljajo številne žuželke ortoptere - kobilice, kobilice; plazilci se obnašajo na enak način (slika 1). To je še posebej potrebno samicam pri pripravi na vzrejo.

Ugotovljeno je bilo tudi, da velik kuščar - puščavska iguana - lahko spreminja barvo telesa čez dan: zjutraj, ko še ni vroče, je obarvan v temnejše tone, s povečanjem sončne toplote pa zbledi. Temna barva pomaga absorbirati zunanjo toploto, svetla pa odbija sončno sevanje. To uporabljajo tudi puščavske želve: v jutranjih urah izpod lupin izstavijo temne tace in zajamejo toploto.

Drug način odziva na zunanjo temperaturo je sprememba motorična aktivnost Raziskave so pokazale, da mišično delo vedno ogreje telo. Z znižanjem temperature se motorna aktivnost hladnokrvne živali poveča. Ugotovljeno je bilo, da tudi lešniki in stonoge postanejo bolj gibljivi, ko temperatura pade. Opazovanje moljev je pokazalo, da pred letenjem aktivno zamahnejo s krili in segrejejo telo.

Ne mislite, da živali, ki živijo v vročem in suhem podnebju, zlahka prenašajo vsak dvig temperature. Zanje je temperatura segretega peska uničujoča in tudi če na tej površini na silo zadržujejo puščavskega kuščarja. kmalu bo umrla zaradi pregrevanja. In tu na pomoč priskočijo vedenjski manevri. Okrogla ušesna glava na primer hitro zdrsne po segretem pesku, nato zmrzne in se krčevito upogne telo, se vanj zakoplje in da se ne zaduši, izpostavi konico nosu s parom majhnih nosnic površino. Pri nekaterih puščavskih želvah se proizvodnja sline močno poveča z občutnim povišanjem temperature zraka. Ko priteče iz ust, namoči spodnji del glave, vrat in okončine - tako se želva ohladi.

Riž. 1.1 - kobilice; 2- kobilica; 3 - vreteno; 4 - okretni kuščar; 5-okrogel kuščar.

Reakcija na zvišanje ali znižanje temperature okolja je značilna tudi za vodne živali. Pozimi padajo ribe, dvoživke vodrevenelost... Jeseter na reki Ural leži negibno blizu dna, njihovo telo je prekrito z debelo plastjo sluzi, ki ribe izolira pred nizkimi temperaturami. Krusi so zakopani v mulj, njihova telesna temperatura pade na 0,2-0,3 ° C.

Dvoživke, že pri temperaturi 7-8 ° C, padejo v mrzlico. Zato so najbolj raznoliki in najštevilčnejši v tropih in subtropih. Ko se selijo do polov, jih je čedalje manj in le dve vrsti žab in ena vrsta tritona (sibirski salamander) prodirata čez polarni krog.

Kako živijo toplokrvne živali- skonstantna telesna temperatura? Seveda imajo v interakciji s spreminjajočimi se okoljskimi razmerami v primerjavi s prejšnjo skupino velike prednosti, čeprav predstavljajo manjšino v celotni številčnosti živalskih vrst na planetu. Stalna visoka telesna temperatura (+38 ... + 40 ° C za sesalce in +40 ... + 42 ° C za ptice) je njihova glavna prednost. Vendar se tudi ta skupina živali odziva na pregrevanje in prenizke temperature okolice. Ta reakcija se izraža v različnih prilagoditvah telesa (gostota las ali perja, prisotnost podkožne plasti maščobe, pogostost dihalnih gibov).

Riž. 2. Navadna veverica: 1-poletna; 2-pozimi Sl. 3 skupina pingvinov se zaščiti pred vetrom

Tu je na primer znana gozdna ptica - siskin, ena najmanjših ptic naše domače favne. Z bližajočo se jesenjo in zimo se število puhastega perja na siskinovem telesu povečuje.

Vrednost temperature je predvsem v njenem neposrednem vplivu na hitrost in naravo poteka presnovnih reakcij v organizmih.

Biološke lastnosti živih organizmov, njihovih celic in celičnih struktur ter beljakovin vnaprej določajo možnost njihove vitalne aktivnosti v temperaturnem območju od 0 do 50 ° C, vendar je splošno temperaturno območje aktivnega življenja na planetu veliko širše in je omejen z naslednjimi mejami (tabela 42).

Med organizmi, ki lahko obstajajo pri zelo visokih temperaturah, je treba najprej poimenovati bakterije in nekatere termofilne alge, ki naseljujejo vodo izvirov s temperaturo 85-87 ° C. Uspešno prenašajo zelo visoke temperature (65-

80 ° C) lišaji, semena in vegetativni organi puščavskih rastlin (saksaul, kameljin trn, tulipani), ki se nahajajo v zgornji sloj vroča tla. Obstaja veliko vrst živali in rastlin, ki prenesejo visoke vrednosti pod ničlo. Polarne vode s temperaturami od 0 do -2 ° naseljujejo različni predstavniki flore in favne - mikroalge, nevretenčarji, ribe, katerih življenjski cikel se v takšnih temperaturnih razmerah nenehno pojavlja.

Organizmi imajo bistveno večje prilagoditvene sposobnosti za redno ponavljajoča se sezonska obdobja nižjih temperatur v zimski sezoni. Veliko rastlin in živali je V stanju globokega mirovanja ali ustavljene animacije uspešno prenašajo izjemno nizke temperature na našem planetu od -68 do -70 ° C (Jakutija, Antarktika). V laboratorijskih poskusih semena, cvetni prah, rastlinske spore, ogorčice, vrtnice, ciste praživali in drugih organizmov, spermatozoidi po dehidraciji ali dajanju v raztopine posebnih zaščitnih snovi - krioprotektanti- prenašajo temperature blizu absolutne ničle.

Trenutno je bil dosežen napredek pri praktični uporabi snovi s krioprotektivnimi lastnostmi (glicerol, polietilen oksid, dimetil sulfoksid, saharoza, manitol itd.), kmetijstvo, zdravilo. V raztopinah krioprotektantov se izvaja dolgotrajno shranjevanje konzervirane krvi, sperme za umetno osemenjevanje domačih živali, nekaterih organov in tkiv za presaditev; zaščita rastlin iz zimske zmrzali, zgodnje pomladne zmrzali itd. Te težave so v pristojnosti kriobiologija in kriomedicina in jih rešujejo številne znanstvene institucije.

Življenjska aktivnost večine organizmov, njihova aktivnost je odvisna predvsem od toplote, ki prihaja od zunaj, in telesne temperature - od vrednosti temperature okolja in energijske bilance (razmerje absorpcije in vračanja sevalne energije). Takšni organizmi se imenujejo poikilotermično(ektotermično). Poikilotermija (hladnokrvnost) je značilna za vse mikroorganizme, rastline, nevretenčarje in pomemben del hordatov.

Pri predstavnikih dveh višjih razredov vretenčarjev - ptic in sesalcev - toplota, ki nastane kot produkt biokemičnih reakcij, služi kot pomemben vir povečanja njihove telesne temperature in ohranjanja konstantne ravni ne glede na temperaturo okolja. Takšni organizmi se imenujejo homeotermalno(endotermična). Zaradi te lastnosti lahko številne vrste živali živijo in se razmnožujejo pri temperaturah pod ničlo (severni jeleni, polarni medvedi, plavuti, pingvini). Vzdrževanje in vzdrževanje visoke telesne temperature pri toplokrvnih organizmih se izvaja zaradi aktivnega metabolizma in dobre toplotne izolacije, ki jo ustvarjajo gosti lasje, gosto perje ali debela plast podkožne maščobe.

Poseben primer homeotermije je heterotermija- različna raven telesne temperature, odvisno od funkcionalne aktivnosti telesa. Heterotermija je značilna za živali, ki gredo v mirovanje ali začasno otrplost v neugodnem obdobju leta. Hkrati se zaradi upočasnjene presnove (veverice, ježi, netopirji, hitri piščanci itd.) Opazno zniža visoka temperatura njihovega telesa.

Meje vzdržljivosti visokih vrednosti temperaturnega faktorja so pri poikilotermnih in homeotermnih organizmih različne. Evretermalne vrste so sposobne prenašati velika nihanja temperature.

Stenotermalni organizmi živijo v ozkih temperaturnih mejah in se delijo na termofilne stetermalne vrste (orhideje, čajni grm, kava, korale, meduze itd.) In hladno ljubeče (ruševje, predledenično in tundarsko rastlinje, ribe polarnih bazenov, živalski brezni - območja največjih globin oceanov itd.).

Za vsak organizem ali skupino posameznikov obstaja optimalno temperaturno območje, znotraj katerega je aktivnost še posebej dobro izražena. Nad tem območjem je območje začasnega toplotnega zastoja, še višje - območje dolgotrajne neaktivnosti ali poletnega mirovanja, ki meji na območje visoke smrtonosne temperature. Ko slednje pade pod optimalno, obstaja območje hladnega vznemirjenja, mirovanja in smrtonosne nizke temperature.

Porazdelitev posameznikov v populaciji, odvisno od spremembe temperaturnega faktorja na ozemlju, je na splošno podvržena isti pravilnosti. Območje optimalnih temperatur ustreza največji gostoti prebivalstva, na obeh straneh pa opazimo zmanjšanje gostote do meje območja, kjer je najnižje.

Temperaturni faktor na velikem ozemlju Zemlje je podvržen izrazitim dnevnim in sezonskim nihanjem, kar posledično določa ustrezen ritem biološke pojave v naravi. Odvisno od dobave toplotne energije simetričnim odsekom obeh polobli globus od ekvatorja ločimo naslednja podnebna območja:

1. Tropsko območje. Najnižja povprečna letna temperatura presega 16 ° C, v najhladnejših dneh pa ne pade pod 0 ° S. Temperaturna nihanja skozi čas so zanemarljiva, amplituda ne presega 5 °. Vegetacija je vse leto.

2. Subtropsko območje. Povprečna temperatura najhladnejšega meseca ni nižja od 4 ° C, najtoplejšega pa nad 20 ° S. Temperature pod ničlo so redke. Pozimi ni stabilne snežne odeje. Rastna sezona se nadaljuje. 9-11 mesecev

3. Zmerno območje. Poletna rastna doba in zimska mirovanje rastlin sta dobro izražena. V glavnem delu cone je stabilna snežna odeja. Mraz je značilen spomladi in jeseni. Včasih je to območje razdeljeno na dva: zmerno toplo in zmerno hladno, za katera so značilni štirje letni časi.

4. Hladno območje. Povprečna letna temperatura je pod 0 ° C, zmrzali so možne tudi med kratko (2-3 mesece) rastno dobo. Letno nihanje temperature je zelo veliko.

Rednost navpična postavitev vegetacijo, zemljo, živalstvo v gorskih regijah je predvsem posledica temperaturnega faktorja. V gorah Kavkaza, Indije, Afrike lahko ločimo štiri ali pet rastlinskih pasov, katerih zaporedje od spodaj navzgor ustreza zaporedju širinskih pasov od ekvatorja do pola na isti višini.

Temperaturne razmere na površini planeta Najbolj vroča območja v bližini ekvatorja so tropi in subtropi. Najhladnejša v bližini polov so polarne regije. Med njimi so območja z zmernimi temperaturami. Tudi temperaturni pogoji vodnih teles so zelo spremenljivi. Najnižja temperatura v globinah oceana je 0 ° C. Najvišja temperatura je zabeležena v vročih vrelcih + 60 ° C. Živali naseljujejo skoraj celotno temperaturno območje, ki je zastopano na planetu.

Telo živali se nenehno presnavlja. Njegova intenzivnost je odvisna od telesne temperature živali. Hkrati presnova živalim daje energijo. Na telesno temperaturo živali vpliva temperatura okolice. Vsak organizem lahko živi le v določenem območju zunanjih temperatur. Če je prevroče ali prehladno, žival umre.

Hladnokrvne živali Večina živali, ki živijo na Zemlji, so hladnokrvne, torej nimajo stalne telesne temperature. Njihova temperatura je blizu temperature okolice: ko je hladno, se ohladijo, če je zelo vroče, pa se lahko pregrejejo. Živali se na različne načine odzivajo na temperaturo okolja in temu ustrezno prilagajajo svojo temperaturo. Eden od načinov je, da se sončite, tako da osvetli in ogreje čim več njihovega telesa. V zmernem podnebju to metodo uporabljajo številne žuželke, kobilice, kobilice; plazilci se obnašajo na enak način (slika 28).

Opaženo je bilo tudi, da velik kuščar, puščavska iguana, lahko spreminja barvo svojega telesa čez dan: zjutraj, ko še ni vroče, je pobarvan v temnejše tone, in ko se sončna toplota povečuje, zbledi. Temna barva pomaga absorbirati zunanjo toploto, svetla pa odbija sončno sevanje. To uporabljajo tudi puščavske želve: v jutranjih urah izpod lupin izstavijo temne tace in zajamejo toploto.

Drug način odziva na zunanjo temperaturo je sprememba motorične aktivnosti. Raziskave so pokazale, da mišično delo vedno ogreje telo. Zato se z znižanjem temperature motorna aktivnost hladnokrvne živali poveča. Ugotovljeno je bilo, da tudi lešniki in stonoge postanejo bolj gibljivi, ko temperatura pade. Opazovanja metuljev moljev so pokazala, da pred začetkom letenja aktivno zamahnejo s krili in segrejejo telo.

Ne mislite, da živali, ki živijo v vročem in suhem podnebju, zlahka prenašajo vsak dvig temperature. Zanje je temperatura segretega peska uničujoča in tudi če puščavskega kuščarja na sili držimo na tej površini, bo kmalu umrl zaradi pregrevanja. Tu nastopijo vedenjski manevri. Okrogla ušesna glava na primer hitro zdrsne po segretem pesku, nato zmrzne in se krčevito upogne telo, se vanj zakoplje in da se ne zaduši, izpostavi konico nosu s parom majhnih nosnic površino. Pri nekaterih puščavskih želvah se proizvodnja sline močno poveča z občutnim povišanjem temperature zraka. Ko teče iz ust, namoči spodnji del glave, vratu in okončin, tako da se želva ohladi.

Vodne živali Pozimi se ribe, dvoživke zmešajo. Jeseter na reki Ural leži negibno blizu dna, njihovo telo je prekrito z debelo plastjo sluzi, ki ribe izolira pred nizkimi temperaturami. Krasi so pokopani v mulju, njihova telesna temperatura pade na 0,2-0,3 ° C. Dvoživke že pri temperaturi 7-8 ° C padejo v mrzlico. Zato so najbolj raznoliki in bogati v tropih in subtropih. Ko se selijo do polov, jih je čedalje manj in le dve vrsti žab in ena vrsta tritona (sibirski salamander) prodirata čez polarni krog.

In kako živijo toplokrvne živali s konstantno telesno temperaturo? V splošni številčnosti živalskih vrst na planetu so v manjšini. Stalna visoka telesna temperatura (° C za sesalce in ° C za ptice) je njihova glavna prednost. Vendar se tudi ta skupina živali odziva na pregrevanje in prenizke temperature okolice. Ta reakcija se izraža v različnih prilagoditvah telesa (gostota las ali perja, prisotnost podkožne plasti maščobe, pogostost dihalnih gibov).

Gozdna ptica siskin, ena najmanjših ptic. Z bližajočo se jesenjo in zimo se število puhastega perja na trupu siskina poveča za približno tisoč. To izboljša toplotno izolacijo telesa. Mošus, severni jelen, polarni medved, kraljevi pingvin imajo zelo toplo odejo. Veverica se iz rdeče obarva v svetlo sivo in najpomembneje - zelo puhasto (slika 29).

Kako se pingvini obnašajo v vetrovno hladnem vremenu v antarktični zimi? Odhajajo v goste skupine in v njih skrivajo svoje mlade (slika 30). Ta način obnašanja vam omogoča, da ohranite malo več visoka stopnja temperaturo in rešite sebe in svoje potomce pred ledenim vetrom. Riž. 30. Skupina pingvinov se varuje pred vetrom

Kako se toplokrvne živali ohladijo v vročem vremenu? Sproščanje toplote se poveča, ko se razpiha celotno telo ali površina dihalnih organov. Pes, ko je vroče, odpre usta in iztegne jezik. Izhlapevanje tekočine znižuje telesno temperaturo. Pri pticah je dihalni sistem s pljučnimi vrečkami namenjen dihanju in izmenjavi plinov, sodeluje pa tudi pri pretoku zraka. notranji organi, pri sproščanju odvečne toplote.