Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ТЕМПЕРАТУРА КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Тепловой режим – одно из важнейших условий существования живых организмов, так как все физиологические процессы в них возможны лишь при определенных температурных границах, которые лежат в довольно узких пределах.
Известно, что тепло – форма кинетической энергии, которая может превратиться в другие виды энергии и передаваться от относительно более нагретого тела более холодному. Солнечная радиация, доходя до почвы, вызывает ее нагрев. Нагретая почва в свою очередь отдает часть полученной энергии атмосфере. Но та действует как экран, задерживая отраженную энергию, частично направляет ее обратно. Передача тепла может идти также и с потоками воздуха в горизонтальном направлении из более теплого в более холодное место. Отношение количества отраженной тепловой энергии к количеству падающей на данную поверхность, выраженное в процентах, называется альбедо. Единицей тепловой энергии является джоуль (Дж). Одна калория равна 4,186 Дж.
Считается, что термин «температура» выражает степень нагретости тела. Поэтому некоторые экологи подчеркивают необходимость различать понятия «тепло» и «температура», полагая, что температура – термин качественной характеристики, а тепло – количественный, поскольку для нагрева разных по массе тел до одинаковой температуры надо затратить разное количество энергии (меньшее – на меньшую массу).
Приход тепла на земную поверхность обеспечивается солнечными лучами и распределяется на Земле в зависимости от высоты стояния Солнца над горизонтом и угла падения солнечных лучей, то есть по разному представлен в разных широтах и высоте над уровнем моря, обеспечивая тем самым разный температурный режим в отдельных районах земного шара. Причем значение имеет не только абсолютное количество тепла, но и распределение его во времени, то есть тепловой режим.
Тепловой режим – один из главных факторов, определяющих суточную и сезонную активность организмов. Он складывается из температурных условий, которым свойственна та или иная продолжительность и смена их в определенной последовательности в сочетании с другими экологическими факторами.
Температурный фактор характеризуется ярко выраженными и суточными, и сезонными колебаниями. Это действие фактора в ряде районов Земли имеет важное сигнальное значение в регуляции сроков активности организмов, обеспечивая их суточный и сезонный режим жизни.
Значение температуры особенно важно проявляется в том, что она изменяет скорость физико-химических процессов в клетках, а это отражается на всех процессах жизнедеятельности организмов. Она влияет на анатомо-морфологические особенности организмов, на ход физиологических процессов, рост, развитие, поведение, и во многих случаях определяет географическое распространение растений и животных.
В основном живые организмы способны жить при температуре от 0 до + 50 0 С, что обусловлено свойствами цитоплазмы. Верхним температурным пределом жизни является 120 – 140 0 С (близкие к нему значения температуры выдерживают споры, бактерии), нижним – минус 190 – 273 0 С (переносят споры, семена, сперматозоиды).
По отношению к температуре выделяют следующие группы организмов:
Организмы, температура тела которых практически не меняется при изменении температуры окружающей среды, называют гомойотермными, или эндотермными.
Это млекопитающие и птицы.
Организмы, температура тела которых зависит от окружающей среды, называют пойкилотермными, или экзотермными. Это все остальные организмы.
Промежуточное положение между гомойотермными и пойкилотермными животными занимают гетеротермные животные. У них в активном состоянии поддерживается постоянная температура тела, а в неактивном состоянии она мало отличается внешней. Во время спячки температура тела таких животных лишь незначительно превышает температуру окружающей среды, что связано с резким замедлением обмена веществ. Это яйцекладущие и сумчатые млекопитающие, суслики, ежи, летучие мыши, медведи, стрижи.
Адаптации организмов к температурному фактору
В процессе эволюции у организмов выработалось множество приспособлений, с помощью которых выработалось множество приспособлений, с помощью которых они могут регулировать температуру своего тела. Существует несколько терморегуляции: физическая, биохимическая, этологическая.
Физическая терморегуляция. Ее суть заключается в том, что для живых организмов свойственен теплообмен с окружающей средой. Для предотвращения потерь тепла у многих организмов выработались определенные приспособления: шерстный покров млекопитающих и перьевой покров птиц, густое опушение стебля и листьев некоторых растений и пр.
У растений холодных мест обитания физическая терморегуляция проявляется и в процессах формообразования. Растения, произрастающие в относительно холодных странах (растения высоких широт и высокогорные) приобретают стелющуюся (шпалерную) или подушковую (полушаровидную) форму. Это позволяет им лучше переносить низкие температуры, так как приземный слой всегда несколько теплее, а шар обладает минимальной поверхностью при максимальном объеме, поэтому потери тепла у растений-подушек минимальны.
Растения, произрастающие во влажных холодных местах, называются психрофитами, а в сухих холодных местах – криофитами.
Температурный режим влияет также и на некоторые особенности строения животных. Замечено, что у родственных гомойотермных животных при переходе от более теплых областей к более холодным наблюдается увеличение размеров тела. Это правило Бергмана.
При таком же переходе уменьшаются выступающие части тела (хвост, конечности, уши) – правило Алена.
Окраска животных в сухом и холодном климате сравнительно светлее, чем в теплом и влажном – правило Глогера.
При избытке тепла основным приемом терморегуляции многих организмов является испарение с поверхности тела воды (транспирация у растений, потоотделение у животных). У растений жарких мест обитания адаптациями являются сокращение поверхности тела (например, сбрасывание листьев и частей побегов), развитие волосков, создающих войлочное покрытие на надземных органах, для некоторых характерна сильная глянцевитость поверхности тела.
Биохимическая терморегуляция – ответ организма на изменение температуры окружающей среды, выраженный в изменении интенсивности обмена веществ. Биохимическая терморегуляция у пойкилотермных и гомойотермных животных не одинакова. У пойкилотермных животных, чем выше температура окружающей среды, тем выше интенсивность обмена веществ. У гомойотермных животных, наоборот, увеличение интенсивности обмена веществ происходит при понижении температуры окружающей среды.
Важным приспособлением к низким температурам является отложение в клетках запасных питательных веществ в виде высокоэнергетических соединений – сахаров, жира, масла, гликогена и др. У многих растений к зиме в тканях надземных органов откладываются сахара и масла, а в подземных органах – крахмал. Причем, в районах, где обычными бывают очень низкие температуры, у растений наблюдаются большое накопление масла во внутренних слоях древесины, что увеличивает устойчивость к сильным морозам.
У животных полярных областей возрастает содержание гликогена в печени, повышается содержание аскорбиновой кислоты в тканях почек. Большие запасы питательных веществ откладываются в бурой жировой ткани. Бурый жир сосредоточен в основном в области сердца, диафрагмы и межлопаточной области вдоль позвоночника. Особенно много бурого жира к зиме накапливается у животных, впадающих в спячку. Содержащиеся в бурой жировой ткани вещества (гликогены, липиды и другие) обеспечивают организм энергией, для пробуждения от спячки. Клетки этой ткани богаты митохондриями и цитохромами, поэтому ткань является субстратом повышенных окислительных процессов и источником высокого теплообразования.
У организмов, остающихся подвижными зимой, жировые запасы распределяются в основном в подкожной жировой клетчатке. Адаптивный характер имеет и скопление полостного жира, особенно для животных, питающихся зимой холодной пищей.
Этологическая (поведенческая) терморегуляции характерна только для животных. Она может осуществляться четырьмя путями:
Различные типы адаптаций к температурному режиму проявляются у организмов на разных стадиях онтогенетического развития, обеспечивая выживание видов в местах их обитания.
Колебания температурных условий, наблюдающиеся в отдельные годы, особенно в сочетании с другими факторами окружающей среды, неизбежно отражаются на численности популяций всех видов в любом биогеоценозе, тем самым, оказывая влияние на состав и характер сообществ.
PAGE 3