Regime de temperatura. Adaptações de temperatura de plantas e animais. Adaptações de temperatura dos animais

A ampla disseminação de crescimentos em diferentes zonas climáticas levou ao aparecimento de várias mentes de temperatura, incluindo extremas. Por maturidade a baixas temperaturas, eles são divididos em:

• frieza - tse zdatnіst roslyn por um longo tempo para suportar baixas temperaturas positivas dodatkovі;
• resistência ao gelo - construção de roslin tolerando baixas temperaturas negativas;
• resistência de inverno - a construção de roslyn sem a capacidade de suportar o clima hostil e lavar a taxa.

De acordo com o aumento das altas temperaturas, destacam-se os avanços na potência dos Roslins:

• termofilia- a necessidade de cultivar plantas no calor durante a estação de crescimento;
• gostosura - construção de tolerância de superaquecimento (influxo de altas temperaturas);
• secura - zdatnіst roslin tolera três períodos de secura (redução da umidade e do solo e altas temperaturas no solo e no solo) sem danos significativos às funções vitais.

No processo de evolução, os crescimentos vibraram em tempos diferentes até temperaturas extremas. A estabilidade a baixas e altas temperaturas é um sinal geneticamente determinado da espécie. A frieza está dominando os crescimentos da zona morta (cevada, aveia, linho). Os crescimentos tropicais e subtropicais brotam e morrem em temperaturas de 0 a + 10 ° C (kava, ogirki).

Vidminnosti em processos fisiológicos iguais e funções de clitin em baixas temperaturas pode servir como um sinal de diagnóstico em caso de resistência ao frio uniforme de roslins (espécies, variedades). A estabilidade de roslins para se deitar antes do frio durante o período de ontogênese. Sensível a baixas temperaturas, o período embrionário de desenvolvimento. Por exemplo, no milho, que não é resistente ao frio, a uma temperatura de + 18 ° C, germina no quarto dia e a + 10 ° C - menos de doze. Além disso, diferentes partes do corpo crescem de maneiras diferentes para reagir ao frio. Então, as flores são mais sensíveis ao frio, os frutos inferiores dessa folha, e as folhas dessa raiz são sensíveis aos sapos.

A frieza de certos tipos de roslins amantes do calor pode ser aumentada por um caminho para a floresta e um jardim de rosas de quedas bruscas de temperatura (baixa e normal). Esta injeção estimula o metabolismo do roslin. Antes do método de aumentar a estabilidade, deve-se também dividir com água mais estável, embebendo-a nos microelementos ou em 0,25% de nitrato de amônio. Verter na "viscosidade do citoplasma na frieza da roslina" foi demonstrado no experimento de P. O. Shenkel e K. O. Badanov (1956). A diferença em CaCl2 aumentou, e a diferença em KS1 diminuiu na viscosidade do citoplasma. resistência ao frio (Fig. 4.1).

Arroz. 4.1. Infusão de sais catiônicos e na "viscosidade do citoplasma e a estabilidade das folhas no abeto antes do frio

(por P.O. Shenkel e K.O. Bogdanova, 1956)

No período de inverno, a geada abaixo de -20 ° C é uma ótima visão para os países ricos, incluindo a Ucrânia. A geada se espalha em crescimentos únicos, pátios e bagatóricos, de modo que o fedor resiste a baixas temperaturas em diferentes estágios de ontogênese:

• solteiro -à vista de nasіnnya ou pequeno roslin (inverno);
• cortesãos e bagatoricos - em bulbos, tubérculos, cibulinas, rizomas, em crescimentos aparentemente maduros.

A propriedade de tolerância à geada é um sinal recessivo desse tipo de crescimento, mas a resistência à geada do crescimento verde está em fatores ricos, à frente, nas mentes, que foram dominadas pela geada. Diminuindo cada vez mais a temperatura (em 0,5 - 1 ° C por ano) para trazer o meio termo perto do interespaço ao congelamento. Quando o gelo está insignificantemente assentado entre os intersticiais, os crescimentos, após o crepúsculo, salvam a vida. Assim, por exemplo, a uma temperatura do ar - 5 ° C a - 6 ° C nas folhas de repolho, a parte congelada da parte do meio é encontrada no interespaço. Com o curtimento gradual do gelo, os intersticiais são preenchidos com água, como se estivessem cobertos com argila, e as folhas giram no acampamento normal. Com uma diminuição acentuada da temperatura, é possível que o gelo seja dissolvido no protoplasma. Tse, por via de regra, leva à morte e morte de clitin. Também é necessário ter em mente que em Persh Cherga, crescem aquelas rosas ou organelas, nos tecidos dos quais há mais água e menos geada tsukrіv.

Pristosuvannya roslin às temperaturas mínimas dovkіllya kolivaєtsya nos limites do arco significativo. No “pólo frio” em Yakutia (Rússia), onde a temperatura novamente diminui para – 70 ° C, a ordem é amplamente difundida modrina daurian, o crescimento também é siberiano yalina, pinheiro zvichayna, bétula caída, vespa e outros bons nativos aldeias. Nas agrocenoses, cresce o trigo de inverno da variedade “Sitninivske”. Cubra com neve, não congela em geadas até - 30 ° C. Os campeões da resistência ao gelo são os crescimentos mais baixos, cujos representantes numéricos não morrem a uma temperatura de hélio raro (-269 ° C).

Trópicos de roslin médio (excluindo regiões de alta montanha) formas resistentes ao gelo de roslin durante o dia. Todos os representantes da zona de florestas tropicais aquáticas não podem tolerar geadas. Kavove árvore, árvore de chocolate, abacaxi e outros crescimentos tropicais crescem nos subtrópicos perto de Batumi (costa caucasiana do Mar Negro) não podem crescer sob o céu aberto. A razão para este fenômeno é devido ao fato de que na zona tropical a temperatura novamente não é mais do que uma alta constante, mas ainda pode estar no mesmo nível.

Nas regiões de alta montanha dos trópicos, as gotas de orvalho estão crescendo, como o clima gelado, como um fedor maior, mais fedor cresce nas montanhas. Nas regiões tropicais da América Pivdennoy, até cerca de 1200 m acima do nível do mar, crescem tais crescimentos como cacau, baunilha e coco fino. On the flat mountains of the same region, at altitudes of 1200 to 2400 m, the representatives of the subtropical zone - citrus fruits are wider. Цейлоні, Яві тощо. Вертикальна зональність відіграє значну роль у морозостійкості тропічних рослин. Якщо якісь з тропічних рослин здатні переносити невеликі морози, то можна безпомилково стверджувати, що це мешканці високогірних районів. Прикладом може бути хінне дерево, батьківщиною якого є тропічна Південна Америка. Всі Yogo apparently visible on the cordodelic schedules. Visa, yaki give the bark of the vmisti khinina to itch in as mentes de klimatu pós -a -arson para o eco 2000 m. geada até -1 ° C.

A zona subtropical é caracterizada por uma grande amplitude de flutuações de temperatura. Em algumas regiões, o inverno pode não acontecer, a temperatura nos meses de inverno diminui por um curto período de um a três graus abaixo de zero. A costa do Mar Negro do Cáucaso também entra na zona subtropical, quando a geada no período de inverno é de -10°C. Em condições climáticas até tsgogo, crescimentos subtropicais, nas terras de pousio durante suas viagens, eles podem ser ligeiramente resistentes ao gelo e, portanto, podem ser resistentes ao gelo. Por exemplo, as formas de chá indianas e sino-chinesas na costa do Mar Negro do Cáucaso são cultivadas apenas na região de Batumi (na região chinesa). Ao mesmo tempo, as formas de cultura pivnіchno-chinesas crescem com sucesso na região de Sochi-Adler, nas encostas pіvnіchny da Cordilheira do Cáucaso (Maikop, Garyachiy Klyuch), e também, navit, na Transcarpathia.

Som, como nos trópicos, nos subtrópicos, na resistência à geada, o zoneamento altitudinal também se manifesta claramente. Bumbum pode ser batatas alargadas (Solanum tuberosum) em Pivdenniy America, de y até esta hora eles vão crescer em mentes naturais (a ilha de Giloy foi salva do Chile). A roslina subtropical Tsya é fracamente resistente ao gelo e não mostra uma diminuição drástica da temperatura para -3,5 ° С. Ao mesmo tempo, nas regiões dos Andes, cresce uma variedade de batatas, que podem suportar geadas de até -8 ° C. Deyakі formas tsієї zієї moroznostіykoї kartoplі vyroshchivayutsya mіstsevіm naseleniâ na vіsoі majzhe bіlja interіchnogo snіgu.

Тісний зв"язок між морозостійкістю та географічним походженням виявляється у рослин північної та помірної зон. Загальновідома біла акація, наприклад, є звичайним видом для рослинності Харківської, Полтавської та Кіровоградської областей України. В той же час, в Московській та Ленінградській областях Росії ця рослина майже O veludo Amur, que é típico para o dia do Far Gathering, não é mais usado pela Sibéria.

Para suportar o período de inverno e as baixas temperaturas, os crescimentos vibraram uma série de estandes. Em suas partes acima do solo, acumulam-se reservas de alimentos - tsukri e óleos, e no subsolo - amido. O fedor vikoristovuyutsya protyazh inverno em dihannya. Zukor aumenta a pressão osmótica nas clitinas; zavdjaki diї específico no citoplasma pereshkodzhaє її coagulação. Óleos - removem a água do vacúolo e protegem a clitina do congelamento. A presença de roslins antes do inverno em baixas temperaturas se manifesta nas características numéricas de suas formas e em seus poderes fisiológicos. A mudança na vibração da superfície de árvores e arbustos invernantes não é apenas acessível ao derramamento de folhas para o inverno na cerveja e ao desenvolvimento de estruturas xeromórficas. A manifestação disso são grampos de cabelo de pinho, yalins, yalits.

Xeromorfismo (do grego xeros - seco e morfe – a forma) – o continuum de sinais morfológicos e anatômicos, cujas vinículas em roslins crescem até mentes secas.

Protege de várias flutuações e valores mínimos de temperatura e células vivas internas do sarampo, câmbio e madeiras de bola de sarampo. Por exemplo, no veludo do Amur, passo a passo, uma bola de cortiça vai se acomodando. Outros crescimentos podem ser impermeáveis ​​à água, cobertos com uma pele de cutícula espessa, células ainda mais secas, feixes vasculares fortemente desenvolvidos.

Cutícula – um liso fino e sem estrutura que curva a epiderme de folhas e caules jovens, inspirado em um polímero lipídico não destrutivo cutina de embotada em novas ceras de crescimento.

Um sinal morfológico estendido da resistência ao inverno dos crescimentos é a inclinação dos caules e folhas da superfície da terra, os cacos, para que o fedor seja melhor protegido do vento e da geada pela cobertura de neve. Como um bumbum, você pode usar ardósia de pinheiro, que se eleva acima do solo da superfície por um dekilka de metros, e vzymka acaba vzdovzh її. Subtybni é o levantamento dos cinquenta na borda do bosocogir "ї. No caráter de Rice Roslin Pamir, a ordem do Nizyskorlistya ib Slannistya, є Roztashuvannya Killy Pagonv Pili Pilles para o Rosyn, não para a atribuição da área designada - o militar Roslin, inverno Sho. É claro a extremidade do cais dos servos. Importante. Importante para o zimstiycosti Roslin maio, há uma universidade de kushnnnya. Pagons com troncos ficam perto do chão.

Ralge, os invernos dos Zelevi Flends, a construção do Skrichuvati, o POP "Estou com as partes especiais dos confrontos Budovy Klitino (conjunto, rododendro da Manchúria). Zyoma Zemojuvo Square Viparovvannya, e o regime de temperatura específico no meio de os sofisticados sofisticados com botões florais e vento com botões florais - este é um grupo grande de pássaros.Para algumas das plantas em crescimento, é necessário que os fedores tenham passado da fase de baixas temperaturas para uma frutificação bem sucedida. vernalização é o processo de indução dos processos de acalmar o frio.

Construir em altas temperaturas também é importante ao crescer para as mentes do dovkil. Para o calor, três grupos de roslina e procariontes são vistos:

• zharostіyki - algas verde-azuladas termofílicas e bactérias de depósitos minerais quentes, que podem suportar temperaturas de até + 75 - + 100 °С. Os organismos Cym de poder têm um alto nível de metabolismo, o movimento do RNA nas clitinas, a estabilidade das proteínas no citoplasma à coagulação;
• torrefadores - Kestle cresce e lugares secos de crescimento (suculentas, cactos deyak, representantes da pátria de Tovstyankovyh), que são vitrificados pelo aquecimento nas áreas sonolentas de até +50 - +65 ° С. O calor das suculentas é explicado pela alta viscosidade do citoplasma e da água nas clitinas, diminuindo a taxa de troca da fala;
• resistente ao calor - crescimentos mesofíticos e aquáticos. Os mesófitos no meio do crescimento podem alterar a temperatura até + 40 - + 47 °С e o crescimento da água - até + 40 - + 42 °С.

Roslini, presas ao coração em mentes quentes, em processo de filogenia, sucumbiram ao calor do superaquecimento:

• crescimentos de superfície alterados;
• pubescência mais espessa folheando esse caule:
• desenvolvimento de superfície foliar brilhante;
• aumento da intensidade da transpiração;
• o aparecimento de geadas etéreas;
• ver cristais de sais, que quebram promessas sonolentas;
• acúmulo de ácidos orgânicos, yakі zv" yazuyut amônia e zneshkodzhuyut yogo;
• verticalmente e meridicamente roztashuvannya folhas finas. Construindo para sobreviver ao período quente e seco

o poder integrado de roslin, sobre "um deles em um grupo xerófitas(Mais detalhes deste grupo serão revistos na seção “Água como fator ambiental”). Ao mesmo tempo, a possibilidade de sobrevivência em altas temperaturas será maior, razão pela qual o protoplasma fica pendurado no chão. Para quem o roslin canta virobily pristosuvannya:

• hemixerofidade stіykі até a seca as raízes do sistema radicular, iaque atingir as águas subterrâneas, processos intensivos de transpiração e troca de discursos, o fedor não deve ser culpado pela inundação trivial;
• euxerófito permanecer no citoplasma, aumentar o metabolismo, fedor bem suportar znevodnennya e superaquecimento;
• poiquiloserofidade em caso de processos metabólicos znevodnnі prisupinyut e cair em anabiose.

Anabiose (tipo de anabiose grega - voltando à vida) - tornar-se um organismo, com algum tipo de vida, os processos de timchas são presos, caso contrário eles são tão elevados que aparecem e mostram vida visível.

Mudanças no transporte de superfície podem ser efetivamente alcançadas por um caminho de queda de folhas privada ou total. Esta é uma reação típica de várias aldeias em regiões secas à terra seca. Quando você gasta água, você pode fazer apenas 1/300 - 1/3000 parte das folhas fumegantes com suprimento de água suficiente. Chagarniki também, se necessário, pode jogar fora as folhas. Desta forma, em algumas espécies, a superfície transmissiva muda 3-5 vezes. Partes da vista são dominadas pela torção e enrugamento das folhas, o que também leva a uma diminuição na intensidade da transpiração. Por exemplo, em kovili - em 60%.

Zavdyaks de crescimento seco em solo argiloso ou através de rachaduras no solo skelny as raízes penetram nos horizontes, como se para se vingar da água, e para o rahunok de tais crescimentos, a hora da música em mentes secas será destruída. Os crescimentos jovens nas aldeias que brotaram dos nossos dias crescem em regiões secas de raízes de cisalhamento, que superam 10 vezes a pomba dos pagons. Os crescimentos de cereais em tais mentes estabelecem um sistema radicular espesso semelhante à terra, e suas raízes semelhantes a fios penetram a um metro de profundidade, Spivvіdnennia entre a massa de pagonіv e a massa das raízes, elas são mais misturadas com a crosta das raízes, que nas mentes maiores em desenvolvimento secam.

No caso de solos de baixa pressão, se não houver espaço suficiente para o desenvolvimento do sistema radicular, a situação se torna crítica. Em solos de baixa pressão, a secura é especialmente insegura para roslins com um extenso sistema radicular (por exemplo, em áreas rurais). Fitocenoses naturais nas aldeias devem ser plantadas em tais mentes, e um aglomerado de pedaços de madeira densa deve ser plantado para plantio progressivo e morte. Este fenômeno precisa ser protegido durante o paisagismo e plantio de florestas de inverno.

No meio de roslin lugares secos são vistos suculentas - Bagatorichi cresce com seiva, m "isista de folhas (agave, aloe) ou um caule (cacto, serralha). Fedores podem ter o poder de acumular água em um parênquima especial portador de água. África Central, Pivnichnoy America e Pivdennoy tay Na Ucrânia, na flora natural, as suculentas praticamente não crescem, por causa dos representantes da terra nativa de árvores com folhas de thuto e como plantas de quarto.

Apeguemo-nos especialmente às mentes secas, causadas pela alta temperatura e às formas terofíticas.

Terofidade (tipo noz thcros - leto) - a forma de vida de Roslin, que está passando por um período hostil do destino à vista do presente.

Antes dos terófitos, ervas únicas da caminhada do Mediterrâneo são importantes, características de pustles, napivpustel e as estepes da pradaria do Pivnichnaya pivkul. Essa conexão pode ser colhida com sucesso e para a sobrevivência das baixas temperaturas do inverno.

Uma parte de bactérias, cianobactérias e líquenes, ao redor vê samambaias e musgos, uma a uma vê orvalhos de flores se estendendo por meses e constroem prédios rochosos, fugindo em um acampamento seco e seco, e depois da necessidade de levar sua vida. Vzagali, anabiose - ainda mais universalmente ligada a mentes hostis, viroblen no processo de evolução. Vіn є reação não só para

superaquecendo isso para desidratação, mas também para outras mentes hostis.

Svoeridnymi pristosuvannya a altas temperaturas e perebuvannya protyag período seco nos primeiros estágios do ciclo de desenvolvimento, ou em timchasovyh, proteção contra nichos ecológicos de superaquecimento. Na primeira fase da linguagem, Ide sobre aqueles que parte do roslin suportam altas temperaturas no estado de anabiose ou como terófitos. Por exemplo, os diáconos das estepes e do deserto estão experimentando a estação quente do rock no estágio atual. Em outro tipo de crescimento, durante o período de altas temperaturas, eles perebuvayut à vista de órgãos subterrâneos (rizomas, bulbo, cibulina fina). Diante deles, podem-se ver raízes-únicas efemeróides (vesnaria spring, nabo em forma de ovo) e percevejos-efemeros (tulipas, açafrões, bulbos finos).

Roslins regulam sua temperatura com um caminho de energia obsoleta rozsiyuvannya, desta forma o fedor evitará superaquecimento e morte. Os principais mecanismos de termorregulação em Roslins são:

• segundo viprominuvannya;
• viparovuvannya;
• convecção.

Aproximadamente metade de toda a energia argilosa cai no aumento da energia para a radiação secundária. O significado fisiológico independente da transpiração afeta o fato de que o calor do vapor é resfriado pelo corpo do crescimento.

Ale pritosuvalnі poder Roslin obmezhenі. Temperaturas extremamente altas ou baixas podem levar à destruição de processos metabólicos no nível de plantas e tecidos em crescimento. Крім того, спостерігаються значні порушення фізіологічних функцій, що пов"язані з порушенням обміну нуклеїнових кислот і білків. У деяких видів рослин спостерігається посилений розпад білків і накопичення в тканинах розчинних форм нітрогену. Наприклад, загибель рослин від високої температури може спричинятися накопиченням аміаку, як кінцевого продукту розпаду амінокислот. При температурі, понад + 50 °С починається денатурація білків цитоплазми. При зниженні температури у рослинах також відбуваються різноманітні фізіолого- біохімічні зміни. Пошкодження рослин холодом супроводжується втратою тургору, зміною кольору листя. Руйнування хлорофілу є наслідком порушення транспорту води до Em baixas temperaturas em crescimentos que gostam de calor, a principal causa de danos é a interrupção da atividade funcional das membranas, devido à transição de lipídios na bisfera do estado redina-cristalino para o gel. processos de decomposição dominam os processos de síntese, movem-se para a "viscosidade do citoplasma apenas. Particularmente inseguro - danos ao transporte do motorista.

Nesta classificação, na natureza, independentemente do número de crescimentos, eles têm medo de temperaturas altas e baixas extremas e de si:

• colar de raiz chamuscado - expondo o câmbio nos locais onde os crescimentos grudam no solo;
• opik do sarampo de stovbur - expondo o câmbio com clareamento extasiado do lado pivden, como resultado do qual a crosta é quebrada;
• folha opik - armadilha no verão speku em latitudes pivdennye;
• vysihannya roslyn sob a estação seca de altas temperaturas e condições climáticas;
• vytiskannya roslin іz ґruntu em solos argilosos de redimensionamento;
• cobertura de flores, zav "yazy", folhas e pagons de roslin;
• wimerzannya roslin na esteira de baixas temperaturas contra o pano de fundo de um inverno sem neve;
• rachaduras de geada em stovburiv e árvores de madeira.

Opiks térmicos das partes okremyh do crescimento são o resultado de dії soniachny prominennya direto. A óptica térmica muitas vezes prende ao cultivar roslin em terreno fechado, se a proeminência sonolenta se rompe em manchas de água nas folhas, primeiro nas lentes. A alta temperatura causa a desnaturação das proteínas nas células em crescimento. Assim, o nome da primavera é culpado pelo sarampo, se o jovem cambium cambium, que começa a se desenvolver sob o influxo do calor da Sony, morre nas geadas noturnas. Esta manifestação é acompanhada de negritude e morte, ou de sarampo.

Vsihannya roslyn é um resultado direto de um desperdício crítico de água insuficiente. A secura pode ser atmosférica, do solo e fisiológica. No primeiro vipad, a tribo é o trivial, os afluentes do inhame, as vigas secas. Ґ Prato redondo da infusão, com o solo de Visushuvanni, no nashtake do bastardo do roslin, o navigym é de se alegrar. inseguro para o crescimento é a diminuição da secura atmosférica e do solo.

Sob o vipirannyam, os crescimentos crescem desnudados e abrem suas partes subterrâneas, após o congelamento e descongelamento periódicos do solo. Ao mesmo tempo, o crescimento do Nemes crescerá do solo, arrancando as raízes. A razão imediata para esse fenômeno é um aumento no "solo", causado pelo congelamento da água em um novo. Desta forma, um fenômeno semelhante pode ser visto apenas nas mentes do re-crescimento do crescimento, ou com um solo forte, queda e rega.

O kirka de Liod é estabelecido no período, se mudar com as geadas. O chumbo é gravado no tecido do roslin, o que levará ao seu desenvolvimento ou à destruição dos processos fisiológicos. Além disso, devido ao sucesso da superexposição dos motivos da morte dos crescimentos em baixas temperaturas, respeito especialmente a hora meritória pela qual a temperatura diminui. O protoplasma das clitinas é visivelmente estável a baixas temperaturas, mas ao mesmo tempo é progressivamente reduzido. Na mesma hora, a clitina pode morrer com um frio insignificante, mas forte. У помірних і північних регіонах, а також в умовах високогір"я часто спостерігається пошкодження рослин ранніми осінніми або пізніми весняними заморозками. Частіше пошкоджуються теплолюбні рослини й ті, що акліматизуються в більш суворих умовах. В першу чергу весняними заморозками пошкоджуються квітки та бруньки рослин, а osinnimi - frutas.

Se a temperatura continuar a cair acentuadamente abaixo do ponto de congelamento, o stovburi das árvores às vezes estala vzdovzh, ou do outro lado, ou passeio. Este é o resultado de um resfriamento sueco e, pov "jazanoї z ele, contra o sarampo e uma antiga vila, cacos da parte interna da vila salvar um pouco mais do que a temperatura. "yaz, claro, castanha.

A morte dos roslins no início da "linguagem" da redução da temperatura novamente não recomeçou "é devido à geada. Os crescimentos numéricos morrem ou adoecem e a temperaturas de 0 ° C. Especialmente sensíveis a baixas temperaturas são as algas verde-azuladas termofílicas de células quentes e bactérias que vivem a uma temperatura de +70 - +80 °C. A temperatura ambiente de Zvichayna para termófilos semelhantes é ainda baixa e cheira mal. Ainda mais sensível à zona tropical fria vihіdtsі z, bem como roslin amante do calor, como caminhar de regiões pіdennyh, por exemplo, vіdomі tyutyun, ogіrka, kvassola, arroz, boleto. A última das cadeias "refere-se ao rompimento do balanço hídrico e à troca de falas nos clítins, bem como ao influxo específico de determinada temperatura. Vibração - a morte, por exemplo, de colheitas de inverno na neve, que é devido ao desenvolvimento de flores de neve sobre eles. Sob a bola tovstim da neve, outras temperaturas são observadas, chamadas mais baixas. Naquela primavera, quando o chão não está congelado, o crescimento intensifica a respiração e a perda de falas vivas. Com isso, os crescimentos são enfraquecidos e atacados por fungos.

Desta forma, a injeção de temperaturas extremas amplia o desenvolvimento de vários recursos adjacentes em roslins. Com uma mudança de temperatura, além das normas de interação, é possível a morte de partes okremih e, navit, de todo o organismo orvalhado.

O ciclo de desenvolvimento da maioria dos animais terrestres da zona temperada está adaptado à existência de invernos frios. Neste momento, eles estão em um estado inativo. Em primeiro lugar, isso se aplica aos insetos, que são numericamente predominantes na fauna de todos os continentes. Eles esperam o inverno, ficando imóveis, tendo parado no desenvolvimento, muitas vezes perdendo muita água. A diapausa pode ocorrer em diferentes espécies em diferentes estágios de desenvolvimento - ovos, larvas, pupas e até mesmo na fase adulta. Formas semelhantes de resistência a condições adversas são características da maioria dos invertebrados. Até peixes e anfíbios podem passar o inverno imóveis, enterrados no lodo. Fenômenos semelhantes são observados em climas tropicais, com a única diferença de que os animais passam em estado de vida lenta a época mais quente do ano, que geralmente coincide com a maior seca. A estivação, ou hibernação, é difundida entre insetos e peixes. Alguns deles, devido ao ressecamento de seu habitat natural, caem em uma “armadilha”, por assim dizer. muitos tropicais minhocas na estação seca também caem em estivação. A secagem do solo para eles não é apenas desfavorável, mas muitas vezes fatal.

A transição para um estado de estupor é uma reação adaptativa: um organismo quase que não funciona não é exposto a efeitos prejudiciais, não consome energia, o que lhe permite sobreviver em condições adversas. Durante a transição para um estado de torpor, mudanças fisiológicas e bioquímicas ocorrem no corpo de forma gradual, lenta.

Os peixes antárticos são sensíveis ao aumento da temperatura (morrem a + 6 ° C), o anticongelante biológico se acumula nos tecidos - glicoproteínas, que diminuem o ponto de congelamento da água nos tecidos. Antes do inverno, as plantas acumulam açúcares, AA, que ligam a água. A viscosidade do protoplasma e o teor de H2O diminuem. Isso leva a uma diminuição da temperatura e congelamento do fluido nas células.

Nos insetos, o glicerol se acumula na hemolinfa e nos tecidos, o que diminui o ponto de hipotermia para -27 ... -39 ° C. A cristalização nas células começa apenas a -60 °C.

Anticongelantes: glicerina, monossacarídeos, proteínas, glicogênio (crioprotetores).

Desidratação: desidratação do rotífero a -190 °C.

Termorregulação: quando a temperatura cai: devido à atividade muscular (insetos voadores, uma cobra ao redor da postura de ovos, nas abelhas - regulação social - bater as asas, todas juntas, em abelhas individuais, aumento no consumo de O2. Em animais - respiração frequente ; tartarugas - evaporação da saliva, que molham a superfície do couro cabeludo, membros anteriores, pulverizando urina na extremidade dos membros posteriores.

Comportamento adaptativo: escolher um local com o microclima mais favorável e mudar de posição (de lugares ensolarados para sombreados). O caranguejo, apresentando fototaxia positiva, vai para águas rasas (a água é aquecida pelo sol), em clima quente vai para o fundo, escondendo-se em tocas. O lagarto se enterra na areia.

Os homeotérmicos são aves e mamíferos (de sangue quente).

Preservação da constância interna, a temperatura do corpo é constante quando a temperatura ambiente muda. Há homeostase térmica. A homeostase é um estado de equilíbrio dinâmico do corpo com o meio ambiente, no qual o corpo mantém suas propriedades e capacidade de realizar funções vitais no contexto de mudanças nas condições externas. Alto nível de metabolismo: o metabolismo diário da cobra é 32 J/kg, marmota 120 J/kg, coelho 180 J/kg.

O valor do aquecimento externo é pequeno, eles vivem devido ao calor interno liberado durante as reações bioquímicas exotérmicas. organismos endotérmicos. Para um homem de peso médio e altura média, ~ 8000 kJ são necessários diariamente.

Temperatura corporal: em aves 41°C, em roedores 35-39°C, em ungulados 35-39°C.

Mecanismos de termorregulação:

1. Termorregulação química - o calor das reações metabólicas. O fígado e os músculos esqueléticos liberam calor ativamente. A produção de calor é regulada pela temperatura ambiente e pelos hormônios (a tiroxina aumenta a velocidade das reações metabólicas).

2. Tom termorregulatório - sob a influência de impulsos nervosos.

Microcontrações de fibrilas - calafrios. A troca gasosa aumenta em 300 - 400 °C. Esfregar as mãos, bater os pés e fazer exercícios aumentam a taxa metabólica e a temperatura corporal aumenta.

3. Oxidação do tecido adiposo marrom (sob a pele, no pescoço, no peito). Importante para animais em hibernação após o sono.

4. Físico t/r - capas termo-isolantes (penas, cabelos, gordura subcutânea).

Mecanismos de transferência de calor:

Condutividade térmica,

Convecção,

Radiação,

Evaporação.

A transferência de calor depende de M = moc - mbody.

1. Evaporação da umidade da superfície do corpo, sudorese. Aumenta com o aumento da temperatura ambiente e com o aumento da temperatura corporal. Animais com cobertura de lã lambem o corpo. Evaporação da umidade da superfície das membranas mucosas da boca, trato respiratório superior. Respiração superficial rápida - polipneia. Cães com febre 300-400 respirações por minuto a uma taxa de 20-40 respirações por minuto. As aves são caracterizadas por tremores na garganta - movimentos oscilatórios da parte inferior do pescoço (ventilação do trato respiratório).

Limites de temperatura de existência das espécies. Caminhos da sua adaptação a flutuações em temperatura.

A temperatura reflete a velocidade cinética média de átomos e moléculas em qualquer sistema. A temperatura dos organismos e, consequentemente, a velocidade de todas as reações químicas que compõem o metabolismo dependem da temperatura ambiente.

Portanto, os limites da existência da vida são temperaturas nas quais a estrutura e o funcionamento normal das proteínas são possíveis, em média de 0 a + 50 ° C. No entanto, vários organismos possuem sistemas enzimáticos especializados e estão adaptados à existência ativa em temperaturas corporais que ultrapassam esses limites.

Espécies que preferem o frio são classificadas como grupo ecológico criófilos. Eles podem permanecer ativos em temperaturas de células abaixo de -8 ... -10 ° C, quando seus fluidos corporais estão em um estado super-resfriado. A criofilia é característica de representantes de diferentes grupos de organismos terrestres: bactérias, fungos, líquens, musgos, artrópodes e outras criaturas que vivem em baixas temperaturas: na tundra, ártico e Desertos da Antártida, nas terras altas, mares frios, etc. Espécies cuja vida ótima se limita à região de altas temperaturas, pertencem ao grupo termófilos. Muitos grupos de microrganismos e animais são distinguidos pela termofilia, por exemplo, nematóides, larvas de insetos, carrapatos e outros organismos encontrados na superfície do solo em regiões áridas, em resíduos orgânicos em decomposição durante seu autoaquecimento, etc.

Os limites de temperatura da existência de vida são bastante expandidos, dada a resistência de muitas espécies em estado latente. Os esporos de algumas bactérias resistem ao aquecimento de até + 180°C por vários minutos. Em condições experimentais de laboratório, sementes, pólen e esporos de plantas, nematóides, rotíferos, cistos de protozoários e vários outros organismos, após desidratação, suportaram temperaturas próximas ao zero absoluto (até -271,16°C), retornando então à vida ativa. Nesse caso, o citoplasma se torna mais duro que o granito, todas as moléculas estão em estado de repouso quase completo e nenhuma reação é possível. A suspensão de todos os processos vitais do corpo é chamada Animação suspensa. A partir do estado de anabiose, os seres vivos podem retornar à atividade normal somente se a estrutura das macromoléculas em suas células não tiver sido perturbada.

Um problema ambiental significativo é a instabilidade, variabilidade de temperaturas organismos circundantes meio Ambiente. As mudanças de temperatura também levam a mudanças na especificidade estereoquímica das macromoléculas: as estruturas terciárias e quaternárias das proteínas, a estrutura dos ácidos nucléicos, a organização das membranas e outras estruturas celulares.

Um aumento na temperatura aumenta o número de moléculas que têm uma energia de ativação. O coeficiente que mostra quantas vezes a taxa de reação muda quando a temperatura muda em 10 ° C, denota Q10. Para a maioria das reações químicas, o valor desse coeficiente é 2-3 (lei de van't Hoff). Uma forte queda de temperatura causa o perigo de uma desaceleração do metabolismo, na qual será impossível realizar as funções vitais básicas. Um aumento excessivo do metabolismo com o aumento da temperatura também pode colocar o corpo fora de ação muito antes da destruição térmica das enzimas, pois a necessidade de alimentos e oxigênio aumenta acentuadamente, o que nem sempre pode ser satisfeito.

Como o valor de Kyu para diferentes reações bioquímicas é diferente, as mudanças de temperatura podem perturbar muito o equilíbrio do metabolismo se as taxas dos processos associados mudarem de maneiras diferentes.

No curso da evolução, os organismos vivos desenvolveram uma variedade de adaptações que lhes permitem regular seu metabolismo quando a temperatura ambiente muda. Isto é conseguido de duas maneiras: 1) várias alterações bioquímicas e fisiológicas (alterações no conjunto, concentração e atividade das enzimas, desidratação, diminuição do ponto de congelamento das soluções corporais, etc.); 2) manter a temperatura corporal em um nível mais estável do que a temperatura ambiente, o que permite não perturbar demais o curso estabelecido das reações bioquímicas.

A fonte de geração de calor nas células são dois processos exotérmicos: reações oxidativas e divisão de ATP. A energia liberada durante o segundo processo vai, como se sabe, para a implementação de todas as funções de trabalho da célula, e a energia de oxidação vai para a redução de ATP. Mas em ambos os casos, parte da energia, de acordo com a segunda lei da termodinâmica, é dissipada na forma de calor. O calor produzido por organismos vivos como subproduto de reações bioquímicas pode servir como uma fonte significativa de aumento da temperatura corporal.

No entanto, representantes da maioria das espécies não possuem um nível de metabolismo suficientemente alto e não possuem adaptações para reter o calor resultante. Sua atividade e atividade vitais dependem principalmente do calor vindo do exterior e da temperatura corporal - no curso temperaturas externas. Tais organismos são chamados poiquilotérmico. A poiquilotermia é característica de todos os microrganismos, plantas, invertebrados e uma parte significativa dos cordados.

Homeotérmico os animais são capazes de manter uma temperatura ideal corpo, independentemente da temperatura.

A homeotermia é característica apenas para representantes das duas classes mais altas de vertebrados - aves e mamíferos. Um caso especial de homoiotermia - hegeroherlshya - é característico de animais que caem em hibernação ou estupor durante um período desfavorável do ano. Em estado ativo, eles mantêm uma temperatura corporal alta e, em estado inativo, mantêm uma temperatura mais baixa, acompanhada por uma desaceleração do metabolismo. Estes são esquilos, marmotas, ouriços, os morcegos, arganazes, andorinhões, beija-flores, etc. Diferentes espécies possuem diferentes mecanismos que asseguram o seu equilíbrio térmico e regulação da temperatura. Eles dependem tanto do nível evolutivo da organização do grupo quanto do modo de vida da espécie.

Temperaturas efetivas para o desenvolvimento de organismos poiquilotérmicos. A dependência das taxas de crescimento e desenvolvimento das temperaturas externas para plantas e animais pecilotérmicos permite calcular a taxa de passagem de seu ciclo de vida em condições específicas. Após a opressão fria, o metabolismo normal é restaurado para cada espécie.prkdeterminada temperatura, chamadalimiar de temperatura para o desenvolvimento. Quanto mais a temperatura do ambiente ultrapassa o limiar, mais intenso é o desenvolvimento e, consequentemente, mais cedo se completa a passagem dos estágios individuais e todo o ciclo de vida do organismo.

Assim, para a implementação do programa genético de desenvolvimento, os organismos poiquilotérmicos precisam receber uma certa quantidade de calor do exterior. Este calor é medido pela soma das temperaturas efetivas. Debaixotemperatura efetiva compreender a diferença entre a temperatura do ambiente e o limiar de temperatura para o desenvolvimento dos organismos. Para cada espécie, tem limites superiores, pois temperaturas muito altas não estimulam mais, mas inibem o desenvolvimento.

Tanto o limiar de desenvolvimento quanto a soma das temperaturas efetivas são diferentes para cada espécie. Dependem da adaptação histórica da espécie às condições de vida. Para sementes de plantas clima temperado, por exemplo, ervilhas, trevo, o limiar de desenvolvimento é baixo: sua germinação começa a uma temperatura do solo de 0 a +1 ° C; culturas mais do sul - milho e milho - começam a germinar apenas em + 8 ... + 10 ° C, e as sementes da tamareira precisam aquecer o solo a + 30 ° C para iniciar o desenvolvimento.

A soma das temperaturas efetivas é calculada pela fórmula:

Onde X- soma das temperaturas efetivas, Г - temperatura ambiente, A PARTIR DE- temperatura limite de desenvolvimento e té o número de horas ou dias com temperaturas acima do limiar de desenvolvimento.

Conhecendo o curso médio das temperaturas em qualquer região, é possível calcular o aparecimento de uma determinada fase ou o número de gerações possíveis da espécie que nos interessa. Assim, nas condições climáticas do norte da Ucrânia, apenas uma geração da mariposa pode se reproduzir e no sul da Ucrânia - até três, que devem ser levadas em consideração ao desenvolver medidas para proteger os pomares de pragas. O momento das plantas com flores depende do período para o qual elas ganham a soma das temperaturas necessárias. Para a floração do coltsfoot perto de Leningrado, por exemplo, a soma das temperaturas efetivas é 77, oxalis - 453, morangos - 500 e acácia amarela -700 ° C.

A soma das temperaturas efetivas que devem ser alcançadas para completar o ciclo de vida muitas vezes limita a distribuição geográfica das espécies. Por exemplo, a borda norte da vegetação lenhosa coincide aproximadamente com as isotérmicas de julho + 10 ... + 12°С. Ao norte, não há mais calor suficiente para o desenvolvimento de árvores, e a zona florestal é substituída por tundra sem árvores.

Cálculos de temperaturas efetivas são necessários na prática da agricultura e silvicultura, no controle de pragas, na introdução de novas espécies, etc. Eles fornecem uma primeira base aproximada para fazer previsões. No entanto, muitos outros fatores influenciam a distribuição e o desenvolvimento dos organismos, então, na realidade, as dependências da temperatura acabam sendo mais complexas.

Grande gama de flutuações de temperatura - característica distintiva ambiente terrestre. Na maioria das áreas terrestres, as amplitudes de temperatura diárias e anuais são dezenas de graus. Mesmo nos trópicos úmidos, onde as temperaturas médias mensais não variam mais de 1-2°C durante o ano, as diferenças diárias são muito maiores. Na bacia do Congo, a média é de 10-12°C (máximo +36, mínimo +18°C). As mudanças na temperatura do ar são especialmente significativas nas regiões continentais subpolares e nos desertos. Nas proximidades de Yakutsk, a temperatura média do ar em janeiro é de -43°C, a temperatura média de julho é de +19°C e a variação anual é de -64 a +35°C, ou seja, cerca de 100°C. A variação sazonal da temperatura do ar nos desertos da Ásia Central é de 68-77°C, e a variação diária é de 25-38°C. Essas flutuações na superfície do solo são ainda mais significativas.

A resistência às mudanças de temperatura no ambiente dos habitantes terrestres é muito diferente, dependendo do habitat específico em que vivem. No entanto, em geral, os organismos terrestres são muito mais euritérmicos do que os aquáticos.

Adaptações de temperatura de plantas terrestres. As plantas, sendo organismos imóveis, devem existir sob o regime térmico que se cria nos locais de seu crescimento. Plantas superiores de zonas moderadamente frias e moderadamente quentes são euritérmicas. Eles toleram flutuações de temperatura no estado ativo, chegando a 60 ° C. Se levarmos em conta o estado latente, essa amplitude pode aumentar para 90 °C ou mais. Por exemplo, perto de Verkhoyansk e Oymyakon, o lariço de Dahurian suporta geadas de inverno até -70°C. As plantas da floresta tropical são estenotérmicas. Eles não toleram a deterioração do regime térmico, e mesmo temperaturas positivas de +5 ... + 8 ° С são fatais para eles. Ainda mais estenotérmicas são algumas algas verdes e diatomáceas criofílicas no gelo polar e nos campos de neve das terras altas, que vivem apenas em temperaturas em torno de 0°C.

O regime térmico das usinas é altamente variável. As principais formas de adaptação às mudanças de temperatura do ambiente nas plantas são os rearranjos bioquímicos, fisiológicos e alguns morfológicos. As plantas são caracterizadas por uma capacidade muito baixa de regular sua própria temperatura. O calor gerado no processo de metabolismo, devido ao seu desperdício para a transpiração, uma grande superfície radiante e mecanismos reguladores imperfeitos, é rapidamente liberado para o meio ambiente. De importância primordial na vida das plantas é o calor recebido do exterior. No entanto, a coincidência das temperaturas do corpo da planta e do ambiente deve ser considerada a exceção e não a regra, devido à diferença nas taxas de produção e liberação de calor.

A temperatura da planta devido ao aquecimento pelos raios do sol pode ser maior do que a temperatura do ar e do solo circundante. Às vezes, essa diferença chega a 24 ° C, como, por exemplo, o cacto em forma de almofada Tephrocactus floccosus, que cresce nos Andes peruanos a uma altitude de cerca de 4000 m. Com forte transpiração, a temperatura da planta fica mais baixa que a temperatura do ar. A transpiração através dos estômatos é um processo regulado pelas plantas. Com o aumento da temperatura do ar, aumenta se for possível fornecer rapidamente a quantidade necessária de água às folhas. Isso evita o superaquecimento da planta, diminuindo sua temperatura em 4-6 e às vezes em 10-15 ° C.

A temperatura dos diferentes órgãos da planta é diferente dependendo de sua localização em relação aos raios incidentes e camadas de ar de diferentes graus de aquecimento. O calor da superfície do solo e a camada superficial do ar são especialmente importantes para a tundra e as plantas alpinas. As formas de crescimento de agachamento, treliça e almofada, a prensagem das folhas de brotos de roseta e semi-roseta ao substrato em plantas árticas e de alta montanha podem ser consideradas como sua adaptação ao melhor uso calor em condições em que não é suficiente.

Em dias com nebulosidade variável, os órgãos da planta acima do solo experimentam quedas acentuadas de temperatura. Por exemplo, no efemeróide da floresta de carvalhos siberianos, quando as nuvens cobrem o sol, a temperatura das folhas pode cair de + 25 ... + 27 para + 10 ... + 15_ ° C e, então, quando as plantas são novamente iluminada pelo sol, sobe ao nível anterior. Em tempo nublado, a temperatura das folhas e flores é próxima da temperatura ambiente e muitas vezes vários graus mais baixa. Em muitas plantas, a diferença de temperatura é perceptível mesmo dentro da mesma folha. Normalmente, a parte superior e as bordas das folhas são mais frias, portanto, durante o resfriamento noturno, o orvalho se condensa nesses locais primeiro e a geada se forma.

A alternância de temperaturas noturnas mais baixas e temperaturas diurnas mais altas (termoperiodismo) é favorável para muitas espécies. As plantas das regiões continentais crescem melhor se a amplitude das flutuações diárias for de 10 a 15 ° C, a maioria das plantas da zona temperada - com amplitude de 5 a 10 ° C, tropical - com amplitude de apenas 3 ° C, e algumas (lã de árvore, cana-de-açúcar, amendoim) - sem um ritmo diário de temperatura.

NO fases diferentes os requisitos de ontogênese para o calor são diferentes. NO zona temperada A germinação das sementes geralmente ocorre em temperaturas mais baixas do que a floração, e a floração requer uma temperatura mais alta do que o amadurecimento dos frutos.

De acordo com o grau de adaptação das plantas a condições de extrema deficiência de calor, três grupos podem ser distinguidos:

1) plantas não resistentes ao frio - severamente danificadas ou mortas em temperaturas acima do ponto de congelamento da água. A morte está associada à inativação de enzimas, metabolismo prejudicado de ácidos nucléicos e proteínas, permeabilidade da membrana e interrupção do fluxo de assimilados. São plantas de florestas tropicais, algas de mares quentes;

2) plantas não resistentes ao gelo - toleram baixas temperaturas, mas morrem assim que o gelo começa a se formar nos tecidos. Com o início da estação fria, eles aumentam a concentração de substâncias osmoticamente ativas na seiva celular e no citoplasma, o que diminui o ponto de congelamento para -5 ... -7 ° C. A água nas células pode esfriar abaixo de zero sem formação imediata de gelo. O estado super-resfriado é instável e dura na maioria das vezes por várias horas, o que, no entanto, permite que as plantas suportem geadas. Estas são algumas espécies subtropicais perenes. Durante a estação de crescimento, todas as plantas folhosas não são resistentes ao gelo;

3) plantas resistentes ao gelo ou geadas - crescem em áreas com clima sazonal, com invernos frios. Durante geadas severas, os órgãos acima do solo de árvores e arbustos congelam, mas ainda assim permanecem viáveis.

As plantas são preparadas para a transferência da geada gradualmente, passando por um endurecimento preliminar após a conclusão dos processos de crescimento. O endurecimento consiste no acúmulo nas células de açúcares (até 20-30%), derivados de carboidratos, alguns aminoácidos e outras substâncias protetoras que se ligam à água. Ao mesmo tempo, a resistência ao gelo das células aumenta, uma vez que a água ligada é mais difícil de ser retirada pelos cristais de gelo formados nos tecidos. Ultraestruturas e enzimas são rearranjadas de tal forma que as células toleram a desidratação associada à formação de gelo.

O degelo no meio, e especialmente no final do inverno, causa uma rápida diminuição na resistência das plantas à geada. Após o final da dormência de inverno, o endurecimento é perdido. As geadas da primavera, que ocorrem repentinamente, podem danificar os brotos que começaram a crescer, e especialmente as flores, mesmo em plantas resistentes ao gelo.

De acordo com o grau de adaptação a altas temperaturas, os seguintes grupos de organismos podem ser distinguidos:

1) espécies não resistentes ao calor - danificadas já a + 30 ... + 40 ° C (algas eucarióticas, floração aquática, mesófitos terrestres);

2) eucariotos tolerantes ao calor - plantas de habitats secos com forte insolação (estepes, desertos, savanas, subtrópicos secos, etc.); tolerar meia hora de aquecimento até + 50 ... + 60 ° С;

3) procariontes resistentes ao calor - bactérias termofílicas e alguns tipos de algas verde-azuladas, podem viver em fontes termais a uma temperatura de + 85 ... + 90 ° С.

Algumas plantas são regularmente afetadas por incêndios, quando a temperatura sobe brevemente para centenas de graus. Os incêndios são especialmente frequentes em savanas, em florestas secas de madeira dura e arbustos como o chaparral. Há um grupo de plantas pirofitas, resistente ao fogo. As savanas têm uma casca grossa em seus troncos, impregnada de substâncias refratárias, que protegem de forma confiável os tecidos internos. Os frutos e sementes das pirofitas têm tegumentos espessos, muitas vezes lignificados, que racham quando queimados pelo fogo.

As adaptações mais comuns que permitem evitar o superaquecimento são o aumento da estabilidade térmica do protoplasto como resultado do endurecimento, resfriamento do corpo pelo aumento da transpiração, reflexão e dispersão dos raios incidentes na planta devido à superfície brilhante do as folhas ou pubescência densa de pêlos claros e uma diminuição de uma forma ou de outra da área aquecida. Muitos plantas tropicais da família das leguminosas, a uma temperatura do ar acima de +35 ° C, as folhas de uma dobra foliar complexa, o que reduz a absorção da radiação pela metade. Em plantas de florestas de folhosas e grupos de arbustos que crescem sob forte insolação de verão, as folhas são viradas de ponta para o sol do meio-dia, o que ajuda a evitar o superaquecimento.

Adaptações de temperatura dos animais. Ao contrário das plantas, os animais com músculos produzem muito mais calor interno. Durante a contração muscular, muito mais energia térmica é liberada do que durante o funcionamento de quaisquer outros órgãos e tecidos, uma vez que a eficiência do uso de energia química para realizar o trabalho muscular é relativamente baixa. Quanto mais poderosa e ativa a musculatura, mais calor o animal pode gerar. Em comparação com as plantas, os animais têm possibilidades mais diversas de regular, permanente ou temporariamente, sua própria temperatura corporal. As principais formas de adaptação à temperatura em animais são as seguintes:

1) termorregulação química - um aumento ativo na produção de calor em resposta a uma diminuição da temperatura do ambiente;

2) termorregulação física - uma mudança no nível de transferência de calor, a capacidade de reter calor ou, inversamente, dissipar seu excesso. A termorregulação física é realizada devido às características anatômicas e morfológicas especiais da estrutura dos animais: pêlos e penas, detalhes dos dispositivos do sistema circulatório, distribuição das reservas de gordura, possibilidades de transferência de calor por evaporação, etc.;

3) o comportamento dos organismos. Movendo-se pelo espaço ou mudando seu comportamento de maneiras mais complexas, os animais podem evitar ativamente temperaturas extremas. Para muitos animais, o comportamento é quase a única e muito eficaz maneira de manter o equilíbrio térmico.

Animais poiquilotérmicos têm uma taxa metabólica menor do que animais homoiotérmicos, mesmo na mesma temperatura corporal. Por exemplo, uma iguana do deserto a uma temperatura de + 37 ° C consome 7 vezes menos oxigênio do que roedores do mesmo tamanho. Devido ao reduzido nível de troca de seu próprio calor, os animais poiquilotérmicos produzem pouco e, portanto, suas possibilidades de termorregulação química são desprezíveis. A termorregulação física também é pouco desenvolvida. É especialmente difícil para os poiquilotérmicos resistir à falta de calor. Com a diminuição da temperatura do ambiente, todos os processos vitais diminuem muito e os animais caem em estupor. Em tal estado inativo, eles têm uma alta resistência ao frio, que é fornecida principalmente por adaptações bioquímicas. Para passar à atividade, os animais devem primeiro receber uma certa quantidade de calor do exterior.

Dentro de certos limites, os animais poiquilotérmicos são capazes de regular o fluxo de calor externo para o corpo, acelerando o aquecimento ou, inversamente, evitando o superaquecimento. As principais formas de regulação da temperatura corporal em animais poiquilotérmicos são comportamentais - uma mudança de postura, uma busca ativa de condições microclimáticas favoráveis, uma mudança de habitat, uma série de formas especializadas de comportamento destinadas a manter as condições ambientais e criar o microclima desejado (cavar buracos, construir ninhos, etc.).

Ao mudar a postura, o animal pode aumentar ou diminuir o aquecimento do corpo devido à radiação solar. Por exemplo, o gafanhoto do deserto expõe a ampla superfície lateral do corpo aos raios do sol nas horas frias da manhã e a estreita superfície dorsal ao meio-dia. No calor extremo, os animais se escondem na sombra, se escondem em tocas. No deserto, durante o dia, por exemplo, algumas espécies de lagartos e cobras escalam os arbustos, evitando o contato com a superfície quente do solo. No inverno, muitos animais procuram abrigo, onde o curso das temperaturas é mais suave do que em habitats abertos. As formas de comportamento dos insetos sociais são ainda mais complexas: abelhas, formigas, cupins, que constroem ninhos com temperatura bem regulada dentro deles, quase constante durante o período de atividade do inseto.

Em algumas espécies, a capacidade de termorregulação química também foi notada. Muitos animais poiquilotérmicos são capazes de manter a temperatura corporal ideal devido ao trabalho dos músculos, porém, com a cessação da atividade física, o calor deixa de ser produzido e rapidamente se dissipa do corpo devido à imperfeição dos mecanismos de termorregulação física. Por exemplo, os zangões aquecem o corpo com contrações musculares especiais - tremores - até + 32 ... + 33 ° C, o que permite que eles decolem e se alimentem em clima frio.

Em algumas espécies, também existem adaptações para reduzir ou aumentar a transferência de calor, ou seja, os rudimentos da termorregulação física. Vários animais evitam o superaquecimento aumentando a perda de calor por evaporação. Um sapo perde 7770 J por hora a +20°C em terra, o que é 300 vezes mais do que sua própria produção de calor. Muitos répteis, quando a temperatura se aproxima da crítica superior, começam a respirar pesadamente ou ficam com a boca aberta, aumentando o retorno de água das mucosas.

A homeotermia evoluiu da poiquilotermia melhorando os métodos de regulação da transferência de calor. A capacidade para tal regulação é fracamente expressa em mamíferos jovens e filhotes e é totalmente manifestada apenas no estado adulto.

Os animais homoiotérmicos adultos são caracterizados por uma regulação tão eficaz da entrada e saída de calor que lhes permite manter uma temperatura corporal ideal constante em todas as estações. Os mecanismos de termorregulação em cada espécie são múltiplos e variados. Isso proporciona maior confiabilidade do mecanismo de manutenção da temperatura corporal. Tal os habitantes do norte, como a raposa do ártico, a lebre branca, a perdiz da tundra, são normalmente vitais e ativos mesmo nas geadas mais severas, quando a diferença de temperatura do ar e do corpo é superior a 70 ° C.

A resistência extremamente alta dos animais homoiotérmicos ao superaquecimento foi brilhantemente demonstrada há cerca de duzentos anos no experimento do Dr. C. Blagden na Inglaterra. Junto com vários amigos e um cachorro, ele passou 45 minutos em uma câmara seca a uma temperatura de +126°C sem efeitos na saúde. Ao mesmo tempo, um pedaço de carne levado para a câmara foi fervido e água fria, cuja evaporação foi impedida por uma camada de óleo, foi aquecida até ferver.

Animais de sangue quente têm uma capacidade muito alta de termorregulação química. Eles são caracterizados por uma alta taxa metabólica e pela produção de uma grande quantidade de calor.

Ao contrário dos processos poiquilotérmicos, sob a ação do frio no corpo dos animais homoiotérmicos, os processos oxidativos não enfraquecem, mas se intensificam, principalmente nos músculos esqueléticos. Em muitos animais, os tremores musculares são observados, levando à liberação de calor adicional. Além disso, as células do músculo e muitos outros tecidos emitem calor mesmo sem a implementação das funções de trabalho, entrando em um estado de tom termorregulador especial. O efeito térmico da contração muscular e do tônus ​​celular termorregulador aumenta acentuadamente com a diminuição da temperatura ambiente.

Quando o calor adicional é produzido, o metabolismo lipídico é especialmente aprimorado, uma vez que as gorduras neutras contêm o principal suprimento de energia química. Portanto, as reservas de gordura dos animais proporcionam melhor termorregulação. Os mamíferos têm até tecido adiposo marrom especializado, no qual toda a energia química liberada, em vez de ser convertida em ligações de ATP, é dissipada na forma de calor, ou seja, vai aquecer o corpo. O tecido adiposo marrom é mais desenvolvido em animais de clima frio.

A manutenção da temperatura devido ao aumento da produção de calor requer um grande gasto de energia, portanto, com o aumento da termorregulação química, os animais precisam de uma grande quantidade de alimento ou gastam muitas reservas de gordura acumuladas anteriormente. Por exemplo, o pequeno musaranho tem uma taxa metabólica excepcionalmente alta. Alternando períodos muito curtos de sono e atividade, é ativo a qualquer hora do dia, não hiberna no inverno e come alimentos 4 vezes seu próprio peso por dia. A frequência cardíaca dos musaranhos é de até 1000 batimentos por minuto. Da mesma forma, os pássaros que ficam no inverno precisam de muita comida; eles têm medo não tanto da geada quanto da fome. Assim, com uma boa colheita de sementes de abeto e pinheiro, os bicos cruzados até criam filhotes no inverno.

O fortalecimento da termorregulação química, portanto, tem seus limites, devido à possibilidade de obtenção de alimentos.

Com a falta de alimentos no inverno, esse tipo de termorregulação é ambientalmente desfavorável. Por exemplo, é pouco desenvolvido em todos os animais que vivem além do Círculo Ártico: raposas árticas, morsas, focas, ursos polares, rena e outros.Para os habitantes dos trópicos, a termorregulação química também não é típica, pois praticamente não precisam de produção adicional de calor.

A termorregulação física é ecologicamente mais benéfica, pois a adaptação ao frio é realizada não pela produção adicional de calor, mas pela sua preservação no corpo do animal. Além disso, é possível proteger contra o superaquecimento aumentando a transferência de calor para o ambiente externo. Na série filogenética dos mamíferos - de insetívoros a morcegos, roedores e predadores - os mecanismos de termorregulação física tornam-se cada vez mais perfeitos e diversos. Estes incluem constrição reflexa e expansão dos vasos sanguíneos da pele, que alteram sua condutividade térmica, mudanças nas propriedades de isolamento térmico da pele e da cobertura de penas, transferência de calor em contracorrente no suprimento sanguíneo de órgãos individuais e regulação da transferência de calor por evaporação. .

O pelo espesso dos mamíferos, as penas e principalmente a penugem das aves possibilitam manter uma camada de ar ao redor do corpo com temperatura próxima à do corpo do animal, reduzindo assim a radiação de calor para o ambiente externo. A transferência de calor é regulada pela inclinação do cabelo e penas, a mudança sazonal da pele e da plumagem. O pêlo de inverno excepcionalmente quente dos animais do Ártico permite que eles prescindam do aumento do metabolismo no tempo frio e reduz a necessidade de comida. Por exemplo, as raposas do Ártico na costa do Oceano Ártico consomem ainda menos alimentos no inverno do que no verão.

Em animais de clima frio, a camada de tecido adiposo subcutâneo é distribuída por todo o corpo, pois a gordura é um bom isolante térmico. Em animais de clima quente, tal distribuição das reservas de gordura levaria à morte por superaquecimento devido à impossibilidade de remover o excesso de calor, de modo que a gordura é armazenada localmente neles, em partes separadas do corpo, sem interferir na radiação de calor de um superfície comum (camelos, ovelhas de cauda gorda, zebu, etc.).

Sistemas de troca de calor em contracorrente que ajudam a manter uma temperatura constante dos órgãos internos são encontrados nas patas e caudas de marsupiais, preguiças, tamanduás, prossímios, pinípedes, baleias, pinguins, grous, etc.

Um mecanismo eficaz para regular a transferência de calor é a evaporação da água através da transpiração ou através das mucosas úmidas da cavidade oral e do trato respiratório superior. Como o calor de vaporização da água é alto (2,3-106 J / kg), muito excesso de calor é removido do corpo dessa maneira. A capacidade de produzir suor é muito diferente em diferentes espécies. Uma pessoa em calor extremo pode produzir até 12 litros de suor por dia, dissipando o calor dez vezes mais do que o normal. A água excretada, é claro, deve ser reposta através da bebida. Em alguns animais, a evaporação ocorre apenas através das membranas mucosas da boca. Em um cão, para o qual a falta de ar é o principal método de termorregulação evaporativa, a frequência respiratória atinge 300-400 respirações por minuto. A regulação da temperatura por evaporação exige que o corpo gaste água e, portanto, não é possível em todas as condições de existência.

De não pouca importância para a manutenção do equilíbrio de temperatura é a relação entre a superfície do corpo e seu volume, pois em última análise a escala de produção de calor depende da massa do animal, e a troca de calor ocorre através de seus tegumentos.

A relação entre o tamanho e as proporções do corpo dos animais e as condições climáticas de seu habitat foi percebida já no século XIX. De acordo com a regra de K. Bergman, se duas espécies intimamente relacionadas de animais de sangue quente diferem em tamanho, então o maior vive em um clima mais frio e o menor vive em um clima mais quente. Bergman enfatizou que essa regularidade só se manifesta se as espécies não diferem em outras adaptações para termorregulação.

D. Allen em 1877 observou que em muitos mamíferos e aves do hemisfério norte, os tamanhos relativos dos membros e várias partes salientes do corpo (caudas, orelhas, bicos) aumentam em direção ao sul. O significado termorregulador de partes individuais do corpo está longe de ser equivalente. As partes salientes têm uma grande área de superfície relativa, o que é vantajoso em climas quentes. Em muitos mamíferos, por exemplo, as orelhas são de particular importância para a manutenção do equilíbrio térmico, pois possuem um grande número de vasos sanguíneos. As enormes orelhas do elefante africano, a pequena raposa do deserto, a lebre americana se transformaram em órgãos termorreguladores especializados.

Ao se adaptar ao frio, a lei da economia de superfície se manifesta, pois a forma compacta do corpo com uma relação área-volume mínima é mais benéfica para se manter aquecido. Até certo ponto, isso também é característico de plantas que formam almofadas densas com uma superfície mínima de transferência de calor na tundra do norte, desertos polares e no alto das montanhas.

Os métodos comportamentais de regulação da troca de calor para animais de sangue quente não são menos importantes do que para animais poiquilotérmicos, e também são extremamente diversos - desde a mudança de postura e a busca de abrigos até a construção de tocas complexas, ninhos, migrações próximas e distantes.

Nas tocas dos animais escavadores, o curso das temperaturas é suavizado quanto mais forte, maior a profundidade da toca. Nas latitudes médias, a uma distância de 150 cm da superfície do solo, até as flutuações sazonais da temperatura deixam de ser sentidas. Ninhos especialmente construídos com habilidade também mantêm um microclima uniforme e favorável. No ninho de feltro do chapim-comum, que tem apenas uma entrada lateral estreita, é quente e seco em qualquer clima.

De particular interesse é o comportamento de grupo de animais para fins de termorregulação. Por exemplo, alguns pinguins em geadas severas e tempestades de neve se amontoam em uma pilha densa, a chamada "tartaruga". Indivíduos que estão no limite, depois de um tempo, entram e a “tartaruga” gira e se mistura lentamente. Dentro de tal aglomerado, a temperatura é mantida em cerca de +37 SS mesmo nas geadas mais severas. Moradores do deserto, camelos, também se amontoam no calor extremo, agarrando-se um ao lado do outro, mas isso tem o efeito oposto - evitando forte aquecimento superfície do corpo pela luz solar. A temperatura no centro do grupo de animais é igual à temperatura do corpo, +39°C, enquanto a pelagem nas costas e nas laterais dos indivíduos mais externos é aquecida até +70°C.

A combinação de métodos eficazes de termorregulação química, física e comportamental com um nível geralmente alto de processos oxidativos no corpo permite que os animais homoiotérmicos mantenham seu equilíbrio térmico no contexto de amplas flutuações na temperatura externa.

Benefícios ecológicos da poiquilotermia e homoiotermia. animais lotéricos devido a nível baixo os processos metabólicos são suficientemente ativos apenas perto dos limites superiores de temperatura da existência. Possuindo apenas reações termorregulatórias separadas, eles não podem garantir a constância da transferência de calor. Portanto, durante as flutuações na temperatura do meio, a atividade dos organismos poiquilotérmicos é descontínua. Aquisição de habitat Com constantemente Baixas temperaturas difícil para animais de sangue frio. É possível apenas com o desenvolvimento da estenotermia fria e está disponível no ambiente terrestre apenas para pequenas formas que são capazes de aproveitar as vantagens do microclima.

A subordinação da temperatura corporal à temperatura ambiente tem, no entanto, uma série de vantagens. Uma diminuição no nível de metabolismo sob a influência do frio economiza custos de energia e reduz drasticamente a necessidade de alimentos.

Em um clima seco e quente, a poiquilotermicidade permite evitar perdas excessivas de água, pois a ausência prática de diferenças entre as temperaturas corporal e ambiente não causa evaporação adicional. Animais poiquilotérmicos suportam altas temperaturas com mais facilidade e com menor gasto energético do que animais homoiotérmicos, que gastam muita energia para retirar o excesso de calor do corpo.

O organismo de um animal homoiotérmico sempre funciona apenas em uma estreita faixa de temperaturas. Além desses limites, é impossível para os homoiotérmicos não apenas manter a atividade biológica, mas também experimentar um estado deprimido, pois perderam a resistência a flutuações significativas da temperatura corporal. Por outro lado, distinguindo-se por uma alta intensidade de processos oxidativos no corpo e possuindo um poderoso complexo de meios termorreguladores, os animais homoiotérmicos podem manter uma temperatura ótima constante para si mesmos com desvios significativos nas temperaturas externas.

O trabalho dos mecanismos de termorregulação requer altos custos de energia, para repor o que o animal necessita de nutrição aprimorada. Portanto, o único estado possível de animais com temperatura corporal controlada é um estado de atividade constante. Em regiões frias, o fator limitante em sua distribuição não é a temperatura, mas a possibilidade de fornecimento regular de alimentos.

A homeostase térmica é a condição mais importante para o funcionamento normal do organismo animal.

Em primeiro lugar, isso se aplica a animais de sangue quente. Os sistemas enzimáticos do corpo de animais de sangue quente mantêm sua atividade em uma faixa de temperatura estritamente definida com um ótimo próximo à temperatura corporal fisiológica. Para a maioria dos animais de sangue quente, as zonas temperadas de temperatura corporal acima de 40 ° C são fatais. É a partir desse nível de temperatura que se inicia o processo de desnaturação de proteínas, no qual proteínas com propriedades catalíticas, ou seja, enzimas, estão envolvidas antes de outras. Em relação a temperaturas mais baixas, essas substâncias são mais tolerantes. Após resfriamento a 4°C e subsequente restauração das condições de temperatura, as enzimas restauram sua atividade.

No entanto, temperaturas negativas são prejudiciais para um organismo de sangue quente por outro motivo. O principal componente do corpo do animal (pelo menos 50% do peso vivo) é a água. Assim, em peixes, o teor de água no corpo atinge 75%, em aves - 70%, touros de engorda - cerca de 60%. Mesmo o corpo humano é aproximadamente 63-68% de água.

Como o protoplasma das células é uma fase aquosa, em temperaturas negativas, a água do estado líquido passa para o estado sólido. A formação de cristais de água no protoplasma das células e no fluido intercelular tem um efeito prejudicial nas membranas celulares e subcelulares. Os animais toleram melhor os efeitos das temperaturas negativas, quanto menos água em seu corpo e, acima de tudo, água livre e não proteica.

Como regra, com a aproximação do inverno, o teor relativo de água no corpo dos animais diminui. Essas mudanças são especialmente perceptíveis em animais poiquilotérmicos. Sua resistência ao inverno aumenta significativamente no outono. Por exemplo, o besouro terrestre Pterostichus brevicornis do Alasca pode suportar temperaturas de -87°C por várias horas no inverno. No verão, esses besouros já morrem a uma temperatura de -6 ... -7 C.

Outra maneira de adaptar poiquilotérmicos a temperaturas negativas é o acúmulo de anticongelantes em fluidos biológicos.

Estudos de sangue peixe ósseo viver além do Círculo Ártico mostrou que o glicerol sozinho não é suficiente para a vida ativa dos animais de sangue frio no Ártico. Estes peixes têm uma alta osmolalidade sanguínea (300-400 miliosmoles). A última circunstância reduz o ponto de congelamento do sangue para -0,8°C. No entanto, a temperatura da água no Oceano Ártico no inverno é de -1,8°C. Portanto, a osmolalidade sanguínea por si só também é insuficiente para a sobrevivência em tais condições.

Na composição do corpo dos peixes do ártico, foram encontradas e isoladas glicoproteínas específicas com propriedades anticongelantes. Em uma concentração de 0,6%, as glicoproteínas são 500 vezes mais eficazes na prevenção da formação de gelo na água em comparação com o cloreto de sódio.

Em animais homoiotérmicos, o conceito de constância de temperatura é bastante arbitrário. Assim, as flutuações da temperatura corporal em mamíferos são significativas, ultrapassando 20°C em alguns representantes.

Vale ressaltar que uma faixa relativamente ampla de flutuações na temperatura corporal é característica da maioria dos animais que vivem em clima quente. Nos animais do norte, a homoiotermia é mais grave.

Populações de animais pertencentes à mesma espécie, mas que vivem em condições climáticas diferentes, têm uma série de características distintas. Animais de altas latitudes têm grandes tamanhos corporais em comparação com representantes da mesma espécie, mas vivem em áreas com clima quente. Esta é uma regra biológica geral, e é claramente visível em muitas espécies (javalis, raposas, lobos, lebres, veados, alces, etc.). O dimorfismo geográfico é ditado pelo fato de que um aumento no tamanho do corpo leva a uma diminuição relativa da superfície do corpo e, consequentemente, a uma diminuição nas perdas de energia térmica. Membros menores da mesma espécie mostram um metabolismo e energia relativos mais altos, uma área corporal relativa maior. Portanto, por unidade de massa corporal, eles gastam mais energia e perdem mais energia através do tegumento do corpo. Em climas temperados e quentes, os animais de pequeno e médio porte têm vantagens sobre os maiores.

Os habitantes dos desertos, savanas e selvas da zona equatorial estão adaptados à vida em temperaturas extremamente altas. Nos desertos da zona equatorial, a areia é aquecida até 100°C. Mas mesmo em condições de temperatura tão extremas, pode-se observar vida ativa animais.

Aranhas e escorpiões mantêm sua atividade alimentar em temperaturas do ar de até 50°C. A mosca do queijo Piophila casei pode suportar temperaturas de 52°C. O gafanhoto do deserto também sobrevive em temperaturas mais altas, até 60°C.

Em latitudes mais altas, existem nichos ecológicos com temperatura ambiental significativamente maior que a temperatura do ar. Nas fontes termais da Islândia e da Itália, a uma temperatura de 45-55 ° C, vivem multicelulares (a larva da mosca Scatella sp.), rotíferos e amebas. Ovos de artêmia (saliva de artêmia) apresentam resistência ainda maior a altas temperaturas. Eles permanecem viáveis ​​após 4 horas de aquecimento a 83°C.

Dos representantes da classe dos peixes, apenas a carpa dentada (Cyprinodon nevadensis) apresenta ampla capacidade de adaptação a temperaturas extremas. Ele mora nas fontes termais do Vale da Morte (Nevada), onde a água tem uma temperatura de 42°C. No inverno, depara-se com reservatórios onde a água esfria até 3°C.

No entanto, rotíferos e tardígrados são mais impressionantes em suas habilidades de adaptação a temperaturas extremas. Esses representantes do reino animal podem suportar aquecimento de até 15°C e resfriamento de -273°C. Mecanismos adaptativos de resistência única a altas temperaturas em invertebrados não foram estudados.

A adaptabilidade dos vertebrados a altas temperaturas ambientais não é tão alta quanto a dos invertebrados. No entanto, representantes de todas as classes desse tipo de vertebrados vivem no deserto sem água, com exceção dos peixes. A maioria dos répteis do deserto são realmente homeotérmicos. Sua temperatura corporal durante o dia varia em uma faixa estreita. Por exemplo, o skink temperatura média a temperatura corporal é de 33°С (±1°), no lagarto de colarinho Crataphytus Collaris - 38°С, e na iguana é ainda maior - 39-40°С.

As temperaturas corporais letais para esses habitantes do deserto são os seguintes valores: para o lagarto - 43 ° C, para o lagarto de colarinho - 46,5 ° C, para a iguana - 42 ° C. A atividade de animais diurnos e noturnos cai em diferentes faixas de temperatura. Portanto, a temperatura corporal fisiológica e a temperatura corporal letal em grupos etologicamente diferentes de animais não são a mesma coisa. Para espécies noturnas, o nível crítico de temperatura corporal é de 43-44°C, para espécies diurnas é 5-6°C mais alto.

Acredita-se que temperaturas letais em répteis levem inicialmente à disfunção sistema nervoso e, em seguida, à hipóxia devido à incapacidade da hemoglobina do sangue de se ligar e transportar oxigênio.

Nas aves - habitantes do deserto - a temperatura do corpo durante ações ativas ao sol aumenta de 2 a 4 ° C e atinge 43 a 44 ° C. Em estado de repouso fisiológico, é 39-40°C. Tal dinâmica da temperatura corporal foi revelada a uma temperatura do ar de 40°C e superior em um pardal, cardeal, noitibó e avestruz.

Os mamíferos, apesar de possuírem um mecanismo de termorregulação perfeito, também manipulam a própria temperatura corporal. Um camelo em repouso tem um temperatura retal- cerca de 33°С. No entanto, em condições extremas (trabalho físico a uma temperatura de fundo superior a 45°C), a temperatura corporal do animal sobe para 40°C, ou seja, 7°C, sem um efeito perceptível no seu estado fisiológico e comportamento.

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