Hayvanların yaşam alanlarının sıcaklığı. Dünyanın geniş bir alanı üzerinde sıcaklık faktörü

Bu yazıda, dikkatinize çeşitli ve İlginç gerçekler sıcaklık hakkında. Belki de her öğrenci sıcaklığın fizikte temel bir kavram olduğunu bilir. Genel olarak sıcaklık, dünyadaki tüm yaşam formları için önemli bir rol oynar. Çok düşük veya tam tersi - çok yüksek sıcaklıklarda, farklı şeylerin oldukça garip bir şekilde davrandığı ortaya çıktı. En yüksek sıcaklık insan eli tarafından yaratıldı ve 4 milyar C 0 olarak gerçekleşti. İnanması zor, ancak bilim adamları, Güneş'in çekirdek sıcaklığından 250 kat daha yüksek olan, akıl almaz bir sıcaklık seviyesine ulaşmayı başardılar. Bu tür bir kayıt, Brookhaven Doğal Laboratuvarı'nda (New York) bulunan RHIC iyon çarpıştırıcısı sayesinde elde edildi. RHIC çarpıştırıcısı 4 kilometre uzunluğundadır. Araştırma sırasında, koşulları yeniden yaratmaya çalıştık. Büyük patlama... Bunu yapmak için altın iyonları birbirleriyle çarpışmaya zorlandı, böylece bir kuark-gluon plazması oluştu.

En aşırı sıcaklık bizim Güneş Sistemi... Yıldız Güneş çok sıcaktır. Güneş'in tam merkezinde, sıcaklık yaklaşık 15 milyon Kelvin'e ulaşır ve Güneş'in yüzeyi 5700 Kelvin'e kadar ısıtılır. Bu arada, Dünya'nın çekirdeğinin sıcaklığı, Güneş'in yüzeyindeki ile yaklaşık olarak aynıdır. en sıcak gezegen güneş sistemimizde Jüpiter kabul edilir. Çekirdeğinin sıcaklığı, Güneş'in yüzeyindeki sıcaklıktan beş kat daha yüksek olduğundan.

Dünya'nın uydusunda kaydedilen en soğuk sıcaklık - Ay. Gölgede bulunan münferit kraterlerde, sıcaklık sadece 30 Kelvin'e ulaşır - mutlak sıfırın üzerinde.

Neredeyse aşırı koşullarda ve en sıra dışı koşullarda yaşayan insanlar var. öyle görünüyor ki, hiçbir şekilde yaşam için uygun olmayan yerler. Yani dünyanın en soğuk köyü var - Oymyakon ve ayrıca Yakutya'da (Rusya) bulunan Verkhoyansk şehri. Bu bölgede kışın ortalama sıcaklık eksi 45C 0'a düşer. Bu belki de en aşırı insan ortamının sıcaklığı. En soğuk şehir de Sibirya - Yakutsk'ta (270 bin kişi) bulunuyor. Kışın sıcaklık eksi 45 C 0'a ulaşır, ancak yaz aylarında 30 C 0'a kadar çıkabilir.

En aşırı sıcaklık, Mponeng altın madenlerinde gözlenir ( Güney Amerika). 3 kilometre derinlikte, sıcaklık artı 65 C 0'a ulaşır. Ve insanlar bu koşullarda çalışır. Bu inanılmaz ısıyı bir şekilde azaltmak için yalıtkan duvar kaplamaları ve buz kullanılır.

en düşük sıcaklık in vitro elde edildi - 100 pikot Kelvin (0, 0000000001 bin). Bu sonuçlar manyetik soğutma sayesinde elde edildi. Benzer bir şey lazerlerle elde edilebilir. Bu kadar anormal derecede düşük sıcaklıklarda, herhangi bir malzeme ve madde, normal ortamından farklı davranır.

Uzayda sıcaklık... Neye benziyor? V uzay Big Bang'den sonra hala kalan radyasyon nedeniyle sıcaklık mutlak sıfırın üzerinde tutulur. Örneğin bir termometreyi uzayda bir süre ve radyasyon kaynaklarından uzakta bırakırsanız 2.73 Kelvin (eksi 270 C 0) gösterecektir. Bu sıcaklık, evrendeki en düşük doğal sıcaklık olarak kabul edilir. Uzay bizim için oldukça soğuk olmasına rağmen. Ancak astronotların en önemli sorunla karşı karşıya olduğu ortaya çıktı - ısı. Yörüngedeki nesnelerin yapıldığı metal bazen 260 C 0'a kadar ısınır. Bunun nedeni güneşin serbest ışınlarıdır. Ve geminin sıcaklığını düşürmek için, sıcaklığı yarı yarıya düşüren özel bir malzemeye sarılır.

Ancak yine de uzaydaki sıcaklık düşüyor. Böylece yapılan araştırmalar, Evrenimizin her 3 milyar yılda bir yaklaşık 1 derece soğuduğunu göstermiştir. Dünya gezegenindeki sıcaklığın uzayla hiçbir ilgisi yoktur. Artı, Dünya son zamanlar yavaş ısınır.

En yüksek sıcaklık var mı? Mutlak sıfır kavramı var, bu, altına inmenin imkansız olduğu bir sıcaklık. Ama en yüksek olanı bilim henüz cevaplayamıyor.

Aslında, Planck sıcaklığı en yüksek olarak adlandırılır. Big Bang sırasında evrendeydi, öyle diyor modern bilim... Ve bu sıcaklığa ulaştı 10 ^ 32 Kelvin. Basit bir ifadeyle, bu, şimdiye kadar yapay olarak elde edilen en yüksek sıcaklıktan milyarlarca kat daha yüksek ve daha fazla. Ve bugün mümkün olanın en yükseği olmaya devam ediyor.

Kimyasal işlemler gerektirir Termal enerji... Karmaşık biyokimyasal reaksiyonlar için birçoğu gereklidir.

Bu nedenle, aktif durumdaki yaşam, yalnızca ortamın yeterince yüksek bir sıcaklığında mümkündür. Herhangi bir fizyolojik süreç, yoğunluğu ve bazı durumlarda yönleri, vücut tarafından alınan ısı miktarına bağlıdır.

neler sıcaklık koşulları Dünya'da yaşam. Çoğu organizmada, protoplazmanın hayati aktivitesi eksi 4 ila artı 40-45 ° aralığında mümkündür. Sıcaklıktaki kademeli bir artışla, hücrelerin ve vücudun ısı direncini artırmak mümkündür, ancak belirli bir sınıra kadar, bundan sonra enzimlerin ve diğer protein bileşiklerinin yok edilmesi başlar ve ölüme neden olur. Bununla birlikte, doğada son derece ısıya dayanıklı ve termofilik organizmalar da ortaya çıkmıştır. Bildiğiniz gibi, artan derinlikle, sıcaklık kabuk yükselir. Mikrobiyologlar, biyosferin alt sınırının (yani, yaşamın yaşadığı yer kabuğunun ve atmosferin alanı) + 100 ° izoterm olduğuna inanırlar. Dünya yüzeyinden 500 m'ye kadar derinliklerdeki kireçtaşlarında özel bakteri türleri bulunmuştur. Bu bakteriler +35 ° 'de yaşadı.

Bazı hayvanlar ve algler, ortak organizmaların birkaç dakika veya saniye içinde "pişirildiği" kaplıcalarda yaşayabilir. Örneğin sıcak göllerde +90°'de yetişen algler vardır. + 81 ° 'deki bazı kaplıcalarda yuvarlak solucanlar - nematodlar bulundu; sinek larvaları - + 69 ° ve salyangozlar +47, + 50 °.

Sürekli yüksek sıcaklıklarda yaşama adapte olmayan organizmalarda ısınmaya karşı direnç elbette çok daha düşüktür. Ancak değişebilir ve ortaya çıktığı gibi, hormonal süreçlere ve protoplazmadaki su ve yağ içeriğine bağlıdır. Hayvan hücreleri nadiren 40 ° 'nin üzerindeki sıcaklıkları uzun süre tolere eder. Ancak dinlenme döneminde su içeriği azaldığında ısı direnci artar. Bu nedenle, örneğin, diyapoz sırasında Colorado böcekleri (uyku dönemi, böceklerde gelişimin durması) bir saat içinde + 58 ° sıcaklığa dayanır.

Dinlenme halindeki mikroorganizmalarda (kistler, sporlar), su miktarı çok keskin bir şekilde azalır, protoplazma viskoz hale gelir, suyun kaynama noktalarında ve bazen + 130, + 150 ° (basınç altında) denatürasyona uğramaz.

Diğer organizmalar ise çok düşük sıcaklıklara, gezegenimizin en soğuk bölgelerinde yaşama adapte olmuşlardır. Yani, soğuk direk alanında Kuzey yarımküre- Verkhoyansk'ta - 200'e kadar bitki türü vardır. Antarktika kıtası neredeyse tamamen cansızdır; yeterli ısı yok, toprak yok ve katı kütleler yok sonsuz buz anakarayı kapla. Ancak buza ("vahalar") maruz kalan alanlarda, birkaç düzine çeşitli omurgasız ve alt bitki türü bulundu. Antarktika'daki minimum sıcaklıkların -80 ° ve altına ulaşmasına rağmen burada yaşıyorlar.

Düşük sıcaklıklarda yaşamın neden durduğunu düşünmeye değer. Isıtıldığında proteinler denatüre olur ve soğutulduğunda en tehlikeli olanın dokularda ve hücrelerde buz oluşumu olduğu ortaya çıktı. Yaklaşık 30 yıl önce, omurgalılar da dahil olmak üzere birçok hayvanın - balıklar, kurbağalar, kışın donup ilkbaharda yeniden canlandığına inanılıyordu. Daha sonra, bunun böyle olmadığı ortaya çıktı: oldukça organize bir hayvanın hücrelerinin protoplazmasındaki buz kristalleri kaçınılmaz olarak yapısını bozar, hücre ölür.

Ancak hücre su kaybederse soğuğa karşı direnci artar. Su eksikliği nedeniyle hücreler ve dokular donmaz. Bu nedenle, örneğin, bazı nispeten ilkel hayvanlar - rotiferler, tardigradlar, nematodlar - kuru halde mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara kadar soğumaya dayanabilirler. Bitkilerin sporları ve tohumları aynı dayanıklılığa sahiptir.

Yaklaşık 20 yıl önce çok ilginç fenomen bu biyologları şaşırttı. Tek tek canlı hücreleri veya mikroorganizmaları sıvı havaya (yaklaşık -190 °) hızlı bir şekilde daldırırsanız, anında donarlar, ancak çözüldükten sonra canlı kalırlar. Çok hızlı soğutma ile suyun cam gibi kristalleşmediği ve katılaştığı ortaya çıktı. Hücreleri canlı tutan şey budur.

Sonuç olarak, düşük sıcaklığın kendisi değil, yalnızca suyun kristalleşmesi canlı sistem için zararlıdır.

Sporlar, kistler ve bazıları aktif durumda olan mikroorganizmalar, sıvı gazların sıcaklığını (-180 ila -271 ° arasında) tolere edebilir. Araştırma gösterdi son yıllar, son derece organize hayvan ve bitkilerin hücreleri belirli koşullar ayrıca tahammül edebilir ultra düşük sıcaklıklar... İşte bazı örnekler.

Farklı hayvan dokularından alınan hücreler bir süre bir gliserol çözeltisine yerleştirildi ve daha sonra -196 ° 'ye kadar bir sıcaklıkta sıvı bir gaza aktarıldı. Bu işlemden sonra hücreler ısındı ve “canlandı”. Memelilerin spermatozoaları - boğa, koç, tavşan ve diğerleri, yaklaşık -196 ° sıcaklıkta askıya alınmış bir animasyon durumunda kaldı ve ısındıktan sonra yumurta hücresini aktif olarak hareket ettirme ve dölleme yeteneğini kaybetmedi. Sığır spermatozoaları ile yapılan deneylerde, 8 yıl ultra düşük sıcaklıklara maruz kaldıktan sonra bu hücreleri "canlandırmak" mümkün oldu.

Ancak, gliserin gibi özel koruyucu maddeler olmadan bile, yüksek enlemlerde kış uykusuna yatan bazı böcekler derin soğutmayı tolere edebilir. Doğada -20, -30, hatta belki -50 ° ye kadar soğurlar. SSCB Bilimler Akademisi Sitoloji Enstitüsü laboratuvarında, mısır güvesinin kışlayan tırtılları yavaş yavaş -183 ve -196 ° 'ye soğutuldu. Vücutlarındaki çok çeşitli hücreler, haftalarca çözüldükten sonra canlı kaldı.

Bu kadar düşük bir sıcaklıkta ne olur, hücreler neden ölmüyor? Doğada donmaya karşı en yaygın koruma vücut sıvılarının hipotermidir. Belirli koşullar altında suyun 0°'de donmadığı bilinmektedir. çok daha düşük sıcaklıklara donmadan soğutulur. Aynı şey hücrelerde de olur. Böceklerde ayrıntılı olarak incelenen bu hipotermi durumunda, hayvan hareketsizdir, uyuşuktur, ancak hayatta kalır. Kabuk böceği larvaları - diri odun çizgili kaldı, doğadaki gözlemlerimize göre yumuşak, üç gün boyunca -48 ila -55 ° arasındaki sıcaklıklarda donmamış.

Ancak vücut sıvılarının kristalleşmesi her zaman ölüme yol açmaz. 1937'de, bazı böcek türlerinin vücut sıvılarının kristalleşmesiyle donmaya dayanabildiğini tespit edebildik. Örneğin, otsu bitkilerin gövdelerinde kış uykusuna yatan mısır güvesinin tırtılları, -30 ° C'de genellikle donar, böylece tamamen sertleşirler ve çözüldükten sonra günlerce devam ederler. Özel olarak tasarlanmış deneylerde, bu tırtıllar -78°C sıcaklıkta, donmuş halde, cam gibi katı halde 24 saat kaldıktan sonra "canlandılar".

Ancak bu sıcaklık bile henüz "rekor" değil Son zamanlarda, Japon araştırmacılar Asahina ve Aoki, böceklerin ve diğer omurgasızların kademeli olarak soğutulmasıyla ilgili bir dizi deney yaptılar - önce -30 ° sıcaklığa yerleştirildiler, ardından donmuş hayvanlar hemen -183 veya -196 ° 'ye transfer edildi. Çözüldükten sonra, bazılarının hayatta olduğu ortaya çıktı. Bu sıcaklık, vücutta normal miktarda su bulunan oldukça karmaşık hayvanlar tarafından donmuş bir durumda tolere edildi.

1961-1962'de, SSCB Bilimler Akademisi Sitoloji Enstitüsü'nde, çok sayıda mısır güvesi tırtılının derin soğutulmasıyla deneyler yapıldı. Tırtılların %70'inden fazlasının 25 gün boyunca -78 °C'ye soğutulduğu ve yaklaşık %40'ının bu kadar düşük bir sıcaklıkta 24 saat kaldıktan sonra gelişerek pupa ve kelebeklere dönüşebildiği ortaya çıktı. Bu tırtılların çoğu, 0 ° civarındaki sıcaklıklarda uzun bir sertleşme sürecinin etkisi altında, 1-2 gün sıvı nitrojen (-196 °) geçirerek hayatta kaldı.

Son derece organize hayvanlar, vücut sıcaklığındaki hafif bir düşüşle zaten ölürler ve iç organlarında az miktarda buza bile tahammül edemezler. Ancak daha yüksek bitkiler çok düşük sıcaklıkları tolere eder.

Örneğin, Tumanov'un SSCB Bilimler Akademisi Bitki Fizyolojisi Enstitüsü'ndeki meslektaşlarıyla yaptığı deneyler çok ilginç. Deney için çeşitli ağaç türlerinin dalları, huş siğil, frenk üzümü, elma ve diğerleri alındı. Kesilen huş ağacı dalları önce -5 °C'de sertleştirildi ve daha sonra kışın sıcaklık her gün -60 °C'ye ulaşana kadar çok düşük bir sıcaklığa düştü.Daha sonra dallar sıvı nitrojende iki gün boyunca indirildi (-196 °) ve ardından ısındı. Frenk üzümü dalları daha uzun süre sertleştirildi ve iki saat boyunca sıvı nitrojenden sıvı hidrojene (-253 °) aktarıldı, buradan tekrar altı gün boyunca yavaş yavaş buharlaşan nitrojene aktarıldı. Daha sonra dallar suya konulduğunda dallardaki tomurcuklar çiçek açmış. Sertleşmeden dallar -45 ° 'de öldü. Yazın kesilen dallar soğumaya hiç dayanamadı

İstemsizce ortaya çıkıyor, canlı dokular neden Dünya'da olmayan bu kadar düşük sıcaklıklara dayanabiliyor? Düşük sıcaklıklarda sertleşerek yüksek soğuğa karşı direncin gelişiminin teşvik edildiği, kış uykusunun başlangıcında metabolizma hızında kademeli bir düşüş, kış uykusu, şu anda soğutulduğunda buza dönüşebilen su miktarının azaldığı bilinmektedir. donmayı önleyen maddelerin miktarı artar. Ancak asıl sebep, hücrelerin, metabolizmanın geçici olarak tamamen durduğu, askıya alınmış bir animasyon durumuna geçebilmesidir. Bu durum, çok düşük olmayan ve Dünya'da gözlenen sıcaklıklarda meydana gelir. Vücut askıya alınmış bir animasyon durumundayken, daha fazla soğutma onun için artık gerekli değildir.

Canlıların adaptasyonu başka yönlere gitti - örneğin omurgalılar, düşük sıcaklıklarda metabolik aktiviteyi sürdürme ve artırma yeteneğini kazandı. Ortamın sıcaklığından bağımsız olarak vücut sıcaklığının korunduğu sıcak kanlılık böyle ortaya çıktı.

Sıcakkanlı hayvanlar gibi bazı böcek türleri, -10 °C'ye kadar ve hatta daha düşük sıcaklıklarda aktif kalabilirler. Görünüşe göre, kas çalışması sırasında üretilen ısı bunun için yeterli. Belki de bu, Güneş'ten gelen kızılötesi ışınların emilmesiyle de kolaylaştırılmıştır.

İçin uzay biyolojisi farklı iklimlerde yaşayan hayvanların organları ve dokuları arasında fizyolojik farklılıklar olup olmadığını incelemek çok ilginçtir. Ve eğer böyle farklılıklar varsa, aynı hayvanın vücudunun içinde ve yüzeyinde bulunan, önemli sıcaklık dalgalanmaları yaşayan hücreleri arasında bunları bulmak mümkün müdür?

Bu türden çok az sayıda gözlem, gelecekteki araştırmalar için büyüleyici beklentiler sağlar.

Kuzey Kutbu ve Antarktika kuşlarında tüylerle kaplı olmayan bacak yüzeyinin çok düşük bir cilt sıcaklığına sahip olabileceği ve şiddetli donlardan etkilenmediği bilinmektedir. laboratuvar koşulları... Çeşitli kemirgenlerden yapay koşullar altında ekim için dokular alındığında, hücrelerinin canlılıklarını düşük sıcaklıklarda daha uzun süre koruduğu, vahşi hayvanın yaşadığı daha şiddetli koşullar ortaya çıkıyor.

Kuzey Kutbu ve dağlık bölgelerdeki bitki ve hayvanlarda, aktif yaşam kapasitesi, daha sıcak yerlerden akrabalarına kıyasla genellikle düşük sıcaklıklara doğru kayıyor gibi görünüyor. Böylece, ılıman bir iklimde, çoğu organizma (tabii ki, sıcak kanlı olanlar hariç) -5 ile -15 ° arasında nefes almayı bırakır. Kuzey Kutbu'ndaki bazı böceklerde, -26 ve -38 ° sıcaklıklarda bile solunum bulunur. Bitkiler arasında sadece kozalaklı ağaçlar daha da düşük sıcaklıklarda nefes alır.

Yaylalarda, sonsuz karlarda, karı kırmızı veya yeşil çiçeklerle kaplayan tek hücreli bir alg (Spherella nivalis) vardır. En iyi +4°'de büyür ve yine de -34°'de büyüyebilir. Böylece, organizmalar Dünya'daki en düşük sıcaklıklara uyum sağlayabilirler.

Laboratuvar koşullarında, "eğitim" veya "sertleştirme" yoluyla yaşamın sıcaklık sınırlarını daha da genişletmek mümkündür. Özellikle kolayca "yeniden eğitilmiş" Tek hücreli organizmalar... Profesör Yu I. Polyansky'nin (Sitoloji Enstitüsü, SSCB Bilimler Akademisi) deneylerinde, siliatlar yaklaşık 0 ° sıcaklıkta suya yerleştirildi. İlk başta çok depresif bir durumdaydılar, bazıları öldü, ancak diğerleri yavaş yavaş "alıştı" ve çoğalmaya başladı. Bu tür "sertleştirilmiş" ayakkabıların yavrularının, aşırı soğutulmuş suda -15 ° 'ye kadar sıcaklıklara dayanabildiği ortaya çıktı (sertleşmeden önce, 0 °'nin biraz altındaki sıcaklıklara dayandılar). Sertleşme süreçleri bitkilerde ve bazı hayvanlarda iyi çalışılmıştır. Böylece organizmaları Dünya'da olduğundan daha düşük sıcaklıklara "alıştırmak" mümkündür. Sıcaklık koşullarının gezegenimizde olduğundan çok daha şiddetli olduğunu ve yaşama engel olamayacağını varsaymak doğaldır.

Bir hata bulursanız, lütfen bir metin parçası seçin ve Ctrl + Enter.

Fauna, doğal çevrenin en önemli bileşenlerinden biridir. Gezegenimizin varlığı onsuz imkansızdır.

İncelenen sorular, sadece bu derste elde edilen cevap için değil, aynı zamanda botanik ve zooloji derslerinin materyali için de bilgi gerektirecektir. Materyal, ilkokulda "Çevresindeki Dünya"yı incelemek için kullanılabilir.

Eğitim seansı türü: yeni bilginin incelenmesi ve birincil konsolidasyonu,

pratikte onların uygulaması.

Yürütme şekli: ders, video

Didaktik hedef: yeni eğitim bilgisi bloğunu anlamak ve anlamak için koşullar yaratın

Temel konseptler

Soğukkanlı hayvanlar. Fiziksel aktivite. Hazırda bekletme.

Uyuşma. Sıcak kanlı hayvanlar. Sabit vücut ısısı

Tartışma konuları

1. Bir hayvanın sıcaklığa ne için ihtiyacı vardır?

2. Soğukkanlı ve sıcakkanlı hayvanlar için ısı kaynakları nelerdir?

3. Hayvanlar çevrelerindeki düşük ve yüksek sıcaklıklara nasıl tepki verirler?

Gezegenin yüzeyinin sıcaklık koşulları son derece değişkendir. En sıcak bölgeler ekvatorun yakınında bulunur - bunlar tropik ve alt tropiklerdir. En soğuk olanlar - kutupların yakınında - kutup bölgeleridir. Orta dereceli sıcaklıklara sahip alanlar, aralarında yer alır. Su kütlelerinin sıcaklık koşulları da oldukça değişkendir. Okyanus derinliklerinde en düşük sıcaklık 0 ° С'dir. En yüksek sıcaklık kaplıcalarda + 60 ° C olarak kaydedildi.

Hayvanlar, gezegende temsil edilen neredeyse tüm sıcaklık aralığında yaşarlar.

Hayvanın vücudu sürekli olarak metabolize edilir. Yoğunluğu hayvanın vücut sıcaklığına bağlıdır. Aynı zamanda metabolizma hayvana enerji sağlar. Hayvanların vücut sıcaklığı sıcaklıktan etkilenir Çevre... Herhangi bir organizma yalnızca belirli bir dış sıcaklık aralığında yaşayabilir. Çok sıcak veya çok soğuksa hayvan ölür.

Yeryüzünde yaşayan hayvanların çoğu, Soğuk kanlı, yani, sabit bir vücut ısısına sahip değillerdir. Sıcaklıkları ortamın sıcaklığına yakındır: soğuk olduğunda soğurlar ve çok sıcaksa aşırı ısınabilirler. Hayvanlar Farklı yollar ortamın sıcaklığına tepki verin ve sıcaklığınızı buna göre ayarlayın. Bir yol, güneşte güneşlenmektir, böylece vücutlarını olabildiğince aydınlatır ve ısıtır. Ilıman iklimlerde, bu yöntem birçok orthoptera böceği tarafından kullanılır - çekirge, çekirge; sürüngenler de aynı şekilde davranırlar (Şekil 1). Bu özellikle üreme için hazırlık yapan dişiler için gereklidir.

Büyük bir kertenkelenin - bir çöl iguanasının - gün boyunca vücut rengini değiştirebildiği de fark edildi: sabahları henüz sıcak olmadığında daha koyu tonlarda renkleniyor ve güneşin ısısı arttıkça solgunlaşıyor. Açık renk güneş ışınımını yansıtırken, koyu renk dış ısıyı emmeye yardımcı olur. Çöl kaplumbağaları da bunu kullanır: Sabah saatlerinde kara patilerini kabuklarının altından çıkarıp ısıyı yakalarlar.

Dış sıcaklığa tepki vermenin başka bir yolu da motor aktivitesi Araştırmalar, kas çalışmasının her zaman vücudu ısıttığını göstermiştir. Sıcaklık düşüşü ile soğuk kanlı bir hayvanın motor aktivitesi artar. Ağaç biti ve kırkayakların bile azalan sıcaklıkla daha hareketli hale geldiği fark edilmiştir. Ve güve güvelerinin gözlemi, uçmaya başlamadan önce aktif olarak kanatlarını çırparak vücutlarını ısıttıklarını gösterdi.

Sıcak ve kuru iklimlerde yaşayan hayvanların herhangi bir sıcaklık artışını kolayca tolere edebileceğini düşünmeyin. Onlar için, ısıtılmış kumun sıcaklığı yıkıcıdır ve bu yüzeyde bir çöl kertenkelesi zorla tutulsa bile. yakında aşırı ısınmadan ölecek. İşte bu noktada davranışsal manevralar kurtarmaya gelir. Örneğin, yuvarlak kulaklı bir kafa ısıtılmış kum boyunca hızla kayar, sonra donar ve vücudu sarsılarak bükerek kendini içine gömer ve boğulmamak için burnun ucunu bir çift küçük burun deliğine maruz bırakır. yüzey. Bazı çöl kaplumbağalarında, hava sıcaklığındaki önemli bir artışla tükürük üretimi keskin bir şekilde artar. Ağızdan çıktığında başın, boynun ve uzuvların alt kısmını ıslatır - kaplumbağa böyle soğur.

Pirinç. 1.1 - çekirgeler; 2- çekirge; 3 - mil; 4 - çevik kertenkele; 5-yuvarlak başlı kertenkele.

Ortamın sıcaklığındaki bir artışa veya azalmaya verilen tepki de suda yaşayan hayvanların karakteristiğidir. Kışın balıklar, amfibiler vuyuşma... Ural Nehri üzerindeki mersin balıkları dibe yakın hareketsiz durur, vücutları, balıkları düşük sıcaklıklardan izole eden kalın bir mukus tabakası ile kaplıdır. Crucian sazanları silte gömülür, vücut sıcaklıkları 0.2-0.3 ° C'ye düşer.

Zaten 7-8 ° C sıcaklıkta olan amfibiler şaşkına döner. Bu nedenle tropik ve subtropiklerde en çeşitli ve sayısızdırlar. Kutuplara yaklaştıkça küçülürler ve sadece iki kurbağa türü ve bir semender türü (Sibirya semenderi) Kuzey Kutup Dairesi'nin ötesine geçer.

Nasıl yaşıyorlar sıcakkanlı hayvanlar- ile birliktesabit vücut ısısı? Tabii ki, gezegendeki genel hayvan türlerinin bolluğunda bir azınlık oluşturmalarına rağmen, önceki gruba kıyasla değişen çevresel koşullarla etkileşimde büyük avantajlara sahiptirler. Sabit yüksek vücut ısısı (memeliler için +38 ... + 40 ° С ve kuşlar için +40 ... + 42 ° С) ana avantajlarıdır. Bununla birlikte, bu hayvan grubu, aşırı ısınmaya ve çok düşük ortam sıcaklıklarına da tepki verir. Bu reaksiyon, vücudun çeşitli adaptasyonlarında (saç veya tüylerin yoğunluğu, deri altı yağ tabakasının varlığı, solunum hareketlerinin sıklığı) ifade edilir.

Pirinç. 2. Sıradan sincap: 1-yaz; 2-kışın Şek. 3 bir grup penguen kendilerini rüzgardan koruyor

Burada, örneğin, iyi bilinen bir orman kuşu - yerli faunamızın en küçük kuşlarından biri olan siskin. Sonbahar tüy dökümü ve kış yaklaşırken, siskin vücudundaki kuş tüyü sayısı artar.

Sıcaklığın değeri, öncelikle organizmalardaki metabolik reaksiyonların seyrinin hızı ve doğası üzerindeki doğrudan etkisinden oluşur.

Canlı organizmaların biyolojik özellikleri, hücreleri ve hücresel yapılarının yanı sıra proteinler, 0 ila 50 ° C sıcaklık aralığında hayati aktivitelerinin olasılığını önceden belirler, ancak gezegendeki aktif yaşamın genel sıcaklık aralığı çok daha geniştir. ve aşağıdaki limitlerle sınırlıdır (Tablo 42).

Çok yüksek sıcaklıklarda var olabilen organizmalar arasında, her şeyden önce, 85-87 ° C sıcaklıktaki kaynak sularında yaşayan bakterileri ve bazı termofilik algleri adlandırmak gerekir. Çok yüksek sıcaklıkları başarıyla tolere ederler (65-

80 ° C) çöl bitkilerinin (saksaul, deve dikeni, lale) likenleri, tohumları ve vejetatif organları Üst tabaka sıcak toprak. Sıfır altı sıcaklıkların yüksek değerlerine dayanabilen birçok hayvan ve bitki türü vardır. 0 ila -2 ° arasındaki sıcaklıklara sahip kutup sularında, yaşam döngüsü bu tür sıcaklık koşullarında sürekli olarak meydana gelen flora ve fauna - mikroalgler, omurgasızlar, balıkların çeşitli temsilcileri bulunur.

Organizmalar, kış mevsiminde düzenli olarak tekrarlanan daha düşük sıcaklıklardaki mevsimsel dönemler için önemli ölçüde daha büyük uyum yeteneklerine sahiptir. Birçok bitki ve hayvan, Uygun eğitimle, gezegenimizdeki -68 ila -70 ° C (Yakutya, Antarktika) arasındaki aşırı düşük sıcaklıklara derin bir uyku hali veya askıya alınmış animasyon durumunda başarılı bir şekilde dayanırlar. Laboratuvar deneylerinde, tohumlar, polenler, bitki sporları, nematodlar, rotiferler, protozoa ve diğer organizmaların kistleri, dehidrasyon veya özel koruyucu maddelerin çözeltilerine yerleştirilmesinden sonra spermatozoa - kriyoprotektanlar- mutlak sıfıra yakın sıcaklıkları tolere eder.

Şimdiye kadar, ilerleme kaydedildi pratik kullanım biyolojide kriyoprotektif özelliklere sahip maddeler (gliserin, polietilen oksit, dimetil sülfoksit, sakaroz, mannitol vb.), Tarım, ilaç. Kriyoprotektanların çözeltilerinde, konserve kanın uzun süreli depolanması, çiftlik hayvanlarının suni tohumlanması için sperm, transplantasyon için bazı organ ve dokular gerçekleştirilir; bitki koruma kış donları, erken ilkbahar donları vb. Bu problemlerin yetkisi dahilindedir. kriyobiyoloji ve kriyotıp ve birçok bilimsel kurum tarafından çözülmektedir.

Çoğu organizmanın hayati aktivitesi, faaliyetleri esas olarak dışarıdan gelen ısıya ve vücut sıcaklığına - ortam sıcaklığı ve enerji dengesi değerlerine (radyan enerjinin emilim ve geri dönüş oranı) bağlıdır. Bu tür organizmalara denir poikilotermik(ektotermik). Poikilotermi (soğukkanlılık) tüm mikroorganizmaların, bitkilerin, omurgasızların ve kordalıların önemli bir bölümünün karakteristiğidir.

Omurgalıların iki üst sınıfının (kuşlar ve memeliler) temsilcilerinde, biyokimyasal reaksiyonların bir ürünü olarak üretilen ısı, vücut sıcaklıklarını arttırmak ve ortamın sıcaklığından bağımsız olarak sabit bir seviyede tutmak için önemli bir kaynak görevi görür. Bu tür organizmalara denir homeotermal(endotermik). Bu özelliğinden dolayı birçok hayvan türü sıfırın altındaki sıcaklıklarda (ren geyiği, kutup ayısı, yüzgeçayaklılar, penguenler). Sıcak kanlı organizmalarda yüksek vücut sıcaklığının korunması ve korunması, aktif bir metabolizma ve kalın saçlar, yoğun tüyler veya kalın bir deri altı yağ tabakası tarafından oluşturulan iyi ısı yalıtımı nedeniyle gerçekleştirilir.

Homeoterminin özel bir durumu heterotermi- vücudun fonksiyonel aktivitesine bağlı olarak farklı vücut ısısı seviyesi. Heterotermi, yılın olumsuz bir döneminde kış uykusuna ya da geçici uyuşukluk durumuna giren hayvanların özelliğidir. Aynı zamanda, yavaşlamış metabolizmaları (yer sincapları, kirpiler, yarasalar, hızlı civcivler vb.) nedeniyle yüksek vücut sıcaklıkları belirgin şekilde azalır.

Sıcaklık faktörünün yüksek değerlerinin dayanıklılık limitleri hem poikilotermik hem de homeotermik organizmalarda farklıdır. Eurythermal türler, sıcaklıktaki geniş dalgalanmaları tolere edebilir.

Stenotermal organizmalar, termofilik stenotermal türlere (orkideler, çay çalıları, kahve, mercanlar, denizanası vb.) ve soğuk sevenlere (cüce sedir, buzul öncesi ve tundra bitki örtüsü, kutup havzalarının balıkları, hayvan abisalleri - alanlara bölünerek) dar sıcaklık limitlerinde yaşarlar. en büyük okyanus derinlikleri, vb.).

Her organizma veya birey grubu için, aktivitenin özellikle iyi ifade edildiği bir optimal sıcaklık bölgesi vardır. Bu bölgenin üzerinde, daha da yüksek olan bir geçici termal uyuşukluk bölgesi vardır - yüksek ölümcül sıcaklık bölgesi ile sınırlanan uzun süreli hareketsizlik veya yaz kış uykusu bölgesi. İkincisi optimumun altına düştüğünde, soğuk bir uyuşukluk, kış uykusu ve ölümcül düşük sıcaklık bölgesi vardır.

Sıcaklık faktörünün bölge üzerindeki değişimine bağlı olarak popülasyondaki bireylerin dağılımı genellikle aynı düzenliliğe tabidir. Optimum sıcaklıklar bölgesi, en yüksek nüfus yoğunluğuna karşılık gelir ve her iki tarafında, en düşük olduğu aralığın sınırına kadar yoğunlukta bir azalma gözlenir.

Dünyanın geniş bir bölgesi üzerindeki sıcaklık faktörü, ilgili ritmi belirleyen belirgin günlük ve mevsimsel dalgalanmalara tabidir. biyolojik olaylar doğada. Her iki yarım kürenin simetrik bölümlerine sağlanan ısı enerjisine bağlı olarak Dünya ekvatordan başlayarak, aşağıdaki iklim bölgeleri ayırt edilir:

1. Tropikal bölge. Minimum ortalama yıllık sıcaklık 16 ° C'yi aşıyor, en soğuk günlerde 0 ° C'nin altına düşmez. Zaman içindeki sıcaklık dalgalanmaları önemsizdir, genlik 5 ° 'yi geçmez. Bitki örtüsü yıl boyuncadır.

2. Subtropikal bölge. En soğuk ayın ortalama sıcaklığı 4 ° C'den düşük değil ve en sıcak - 20 ° C'nin üzerinde. Sıfırın altındaki sıcaklıklar nadirdir. Kışın sabit bir kar örtüsü yoktur. Büyüme mevsimi devam ediyor. 9-11 ay

3. Ilıman bölge. Bitki dormansisinin yaz büyüme mevsimi ve kış dönemi iyi telaffuz edilir. Bölgenin ana bölümünde sabit bir kar örtüsü var. Donlar ilkbahar ve sonbaharda tipiktir. Bazen bu bölge ikiye ayrılır: dört mevsim ile karakterize edilen orta derecede sıcak ve orta derecede soğuk.

4. Soğuk bölge. Yıllık ortalama sıcaklık 0 °C'nin altındadır, kısa (2-3 aylık) bir büyüme mevsiminde bile donlar mümkündür. Yıllık sıcaklık dalgalanması çok büyüktür.

düzenlilik dikey yerleştirme dağlık bölgelerde bitki örtüsü, toprak, fauna da esas olarak sıcaklık faktöründen kaynaklanmaktadır. Kafkasya, Hindistan, Afrika dağlarında, aşağıdan yukarıya doğru sıraları ekvatordan direğe aynı yükseklikteki enlem bölgelerinin sırasına karşılık gelen dört veya beş bitki kuşağı ayırt edilebilir.

Gezegen yüzeyinin sıcaklık koşulları Ekvator yakınında bulunan en sıcak alanlar tropik ve subtropiklerdir. Kutuplara yakın en soğuk kutup bölgeleridir. Orta dereceli sıcaklıklara sahip alanlar, aralarında yer alır. Su kütlelerinin sıcaklık koşulları da oldukça değişkendir. Okyanusun derinliklerinde en düşük sıcaklık 0 °C'dir. En yüksek sıcaklık, kaplıcalarda + 60 °C olarak kaydedilir. Hayvanlar, gezegende temsil edilen neredeyse tüm sıcaklık aralığında yaşarlar.

Hayvanın vücudu sürekli olarak metabolize edilir. Yoğunluğu hayvanın vücut sıcaklığına bağlıdır. Aynı zamanda metabolizma hayvana enerji sağlar. Hayvanların vücut sıcaklığı ortam sıcaklığından etkilenir. Herhangi bir organizma yalnızca belirli bir dış sıcaklık aralığında yaşayabilir. Çok sıcak veya çok soğuksa hayvan ölür.

Soğukkanlı hayvanlar Dünya'da yaşayan hayvanların çoğu soğukkanlıdır, yani sabit bir vücut ısısına sahip değildir. Sıcaklıkları ortam sıcaklığına yakındır: soğuk olduğunda soğurlar ve çok sıcaksa aşırı ısınabilirler. Hayvanların, ortamın sıcaklığına tepki verme ve sıcaklıklarını buna göre ayarlama konusunda farklı yolları vardır. Bir yol, güneşte güneşlenmektir, böylece vücutlarını olabildiğince aydınlatır ve ısıtır. Ilıman iklimlerde bu yöntem birçok orthoptera böceği, çekirge, çekirge tarafından kullanılır; sürüngenler de aynı şekilde davranırlar (Şekil 28).

Büyük bir kertenkele olan çöl iguanasının gün boyunca vücut rengini değiştirebildiği de fark edildi: sabahları, henüz sıcak olmadığında daha koyu tonlarda boyanır ve güneşin ısısı arttıkça, daha koyu tonlarda boyanır. soluk döner. Açık renk güneş ışınımını yansıtırken, koyu renk dış ısıyı emmeye yardımcı olur. Bu aynı zamanda çöl kaplumbağaları tarafından da kullanılır: sabah saatlerinde kara patilerini kabuklarının altından çıkarıp ısıyı yakalarlar.

Dış sıcaklığa tepki vermenin bir başka yolu da motor aktivitedeki bir değişikliktir. Araştırmalar, kas çalışmasının her zaman vücudu ısıttığını göstermiştir. Bu nedenle, sıcaklıktaki azalma ile soğuk kanlı bir hayvanın motor aktivitesi artar. Ağaç biti ve kırkayakların bile azalan sıcaklıkla daha hareketli hale geldiği fark edilmiştir. Ve güve kelebeklerinin gözlemleri, uçmaya başlamadan önce aktif olarak kanatlarını çırparak vücutlarını ısıttıklarını gösterdi.

Sıcak ve kuru iklimlerde yaşayan hayvanların herhangi bir sıcaklık artışını kolayca tolere edebileceğini düşünmeyin. Onlar için, ısıtılmış kumun sıcaklığı yıkıcıdır ve bir çöl kertenkelesi bu yüzeyde zorla tutulsa bile, yakında aşırı ısınmadan ölecektir. Burada davranışsal manevralar devreye girer. Örneğin, yuvarlak kulaklı bir kafa ısıtılmış kum boyunca hızla kayar, sonra donar ve vücudu sarsılarak bükerek kendini içine gömer ve boğulmamak için burnun ucunu bir çift küçük burun deliğine maruz bırakır. yüzey. Bazı çöl kaplumbağalarında, hava sıcaklığındaki önemli bir artışla tükürük üretimi keskin bir şekilde artar. Ağızdan akarken baş, boyun ve uzuvların alt kısmını ıslatarak kaplumbağanın soğumasını sağlar.

Suda yaşayan hayvanlar Kışın balıklar, amfibiler şaşkına döner. Ural Nehri üzerindeki mersin balıkları dibe yakın hareketsiz durur, vücutları, balıkları düşük sıcaklıklardan izole eden kalın bir mukus tabakası ile kaplıdır. Crucian sazanları silt içine gömülür, vücut sıcaklıkları 0.2-0.3 ° C'ye düşer. Amfibiler 7-8 ° C sıcaklıkta bile uyuşurlar. Bu nedenle tropik ve subtropiklerde en çeşitli ve bol miktarda bulunurlar. Kutuplara yaklaştıkça küçülürler ve sadece iki kurbağa türü ve bir semender türü (Sibirya semenderi) Kuzey Kutup Dairesi'nin ötesine geçer.

Ve sabit vücut sıcaklığına sahip sıcak kanlı hayvanlar nasıl yaşar? Gezegendeki hayvan türlerinin genel bolluğunda, onlar bir azınlıktır. Sabit yüksek vücut ısısı (memeliler için °C ve kuşlar için °C) ana avantajlarıdır. Bununla birlikte, bu hayvan grubu, aşırı ısınmaya ve çok düşük ortam sıcaklıklarına da tepki verir. Bu reaksiyon, vücudun çeşitli adaptasyonlarında (saç veya tüylerin yoğunluğu, deri altı yağ tabakasının varlığı, solunum hareketlerinin sıklığı) ifade edilir.

Orman kuşu siskin, en küçük kuşlardan biridir. Sonbahar tüy dökümü ve kış yaklaşırken, siskin vücudundaki kuş tüyü sayısı yaklaşık bin artar. Bu, vücudun ısı yalıtımını iyileştirir. Misk öküzü, ren geyiği, kutup ayısı, kral penguen çok sıcak bir örtüye sahiptir. Sincap derisi kırmızıdan açık griye döner ve en önemlisi - çok kabarıktır (Şek. 29).

Antarktika kışında rüzgarlı soğuk havalarda penguenler nasıl davranır? Yoğun gruplara ayrılırlar ve yavrularını içlerinde barındırırlar (Şek. 30). Bu davranış şekli, biraz daha fazla kalmanıza izin verir. yüksek seviye Sıcaklık ve kendinizi ve yavrularınızı buzlu rüzgardan koruyun. Pirinç. 30. Bir grup penguen kendilerini rüzgardan koruyor

Sıcakkanlı hayvanlar sıcak havalarda nasıl soğur? Tüm vücut veya solunum organlarının yüzeyi üflendiğinde ısı salınımı artar. Köpek ısındığında ağzını açar ve dilini dışarı çıkarır. Sıvının buharlaşması vücut ısısını düşürür. Kuşlarda, akciğer keselerine sahip solunum sistemi, solunum ve gaz değişimi için tasarlanmıştır, ancak aynı zamanda hava akışına da katılır. iç organlar, aşırı ısının serbest bırakılmasında.