Температура как экологический фактор

Биология. 10 класс

§ 6. Температура как экологический фактор. Пойкилотермные и гомойотермные организмы

*Температура как абиотический фактор среды

В природе температура непостоянна. На суше она является одним из важных лимитирующих факторов среды. Влияние температуры на большинство организмов проявляется в регулировании биохимических и физиологических процессов жизнедеятельности. При сильном понижении температуры осуществление жизненных функций организма становится невозможным из-за резкого замедления обмена веществ. При повышении температуры скорость обменных процессов повышается до достижения определенной температуры, при высоких температурах (выше 45 °C) обмен веществ прекращается, и наступает гибель организма. Температура может также влиять на характер поведения, географическое распределение организмов. Для температурного фактора характерны широкие географические, сезонные и суточные колебания. Пределами выносливости для любого вида являются температуры, которые приводят к необратимому нарушению процессов жизнедеятельности. Диапазон переносимых температур у разных видов сильно варьирует. Например, споры ряда микроорганизмов выдерживают охлаждение до –200 °C. Большинство вегетативных форм прокариот погибает при температуре +60 °C. Однако имеются термофильные бактерии, для которых минимальная температурная граница роста равна +60 °C, а максимальная — до +110 °C (так называемые экстремальные термофилы из гидротермальных источников на дне океанов). Для большинства эукариот верхняя граница температурного диапазона, как правило, не выходит за пределы +50 °C.

Диапазон колебаний температуры в воде значительно меньше, чем на суше, соответственно и пределы выносливости по отношению к колебаниям температуры у водных организмов ýже, чем у наземных. Однако, как для водных, так и для наземных обитателей наиболее оптимальной является положительная температура преимущественно в пределах 15—40 °C.

Источник

Биология. 10 класс

§ 6. Температура как экологический фактор. Пойкилотермные и гомойотермные организмы

*Температура как абиотический фактор среды

В природе температура непостоянна. На суше она является одним из важных лимитирующих факторов среды. Влияние температуры на большинство организмов проявляется в регулировании биохимических и физиологических процессов жизнедеятельности. При сильном понижении температуры осуществление жизненных функций организма становится невозможным из-за резкого замедления обмена веществ. При повышении температуры скорость обменных процессов повышается до достижения определенной температуры, при высоких температурах (выше 45 °C) обмен веществ прекращается, и наступает гибель организма. Температура может также влиять на характер поведения, географическое распределение организмов. Для температурного фактора характерны широкие географические, сезонные и суточные колебания. Пределами выносливости для любого вида являются температуры, которые приводят к необратимому нарушению процессов жизнедеятельности. Диапазон переносимых температур у разных видов сильно варьирует. Например, споры ряда микроорганизмов выдерживают охлаждение до –200 °C. Большинство вегетативных форм прокариот погибает при температуре +60 °C. Однако имеются термофильные бактерии, для которых минимальная температурная граница роста равна +60 °C, а максимальная — до +110 °C (так называемые экстремальные термофилы из гидротермальных источников на дне океанов). Для большинства эукариот верхняя граница температурного диапазона, как правило, не выходит за пределы +50 °C.

Диапазон колебаний температуры в воде значительно меньше, чем на суше, соответственно и пределы выносливости по отношению к колебаниям температуры у водных организмов ýже, чем у наземных. Однако, как для водных, так и для наземных обитателей наиболее оптимальной является положительная температура преимущественно в пределах 15—40 °C.

Источник

§ 6. Температура как экологический фактор. Пойкилотермные и гомойотермные организмы

Оглавление

*Температура как абиотический фактор среды

В природе температура непостоянна. На суше она является одним из важных лимитирующих факторов среды. Влияние температуры на большинство организмов проявляется в регулировании биохимических и физиологических процессов жизнедеятельности. При сильном понижении температуры осуществление жизненных функций организма становится невозможным из-за резкого замедления обмена веществ. При повышении температуры скорость обменных процессов повышается до достижения определенной температуры, при высоких температурах (выше 45 °C) обмен веществ прекращается, и наступает гибель организма. Температура может также влиять на характер поведения, географическое распределение организмов. Для температурного фактора характерны широкие географические, сезонные и суточные колебания. Пределами выносливости для любого вида являются температуры, которые приводят к необратимому нарушению процессов жизнедеятельности. Диапазон переносимых температур у разных видов сильно варьирует. Например, споры ряда микроорганизмов выдерживают охлаждение до –200 °C. Большинство вегетативных форм прокариот погибает при температуре +60 °C. Однако имеются термофильные бактерии, для которых минимальная температурная граница роста равна +60 °C, а максимальная — до +110 °C (так называемые экстремальные термофилы из гидротермальных источников на дне океанов). Для большинства эукариот верхняя граница температурного диапазона, как правило, не выходит за пределы +50 °C.

Диапазон колебаний температуры в воде значительно меньше, чем на суше, соответственно и пределы выносливости по отношению к колебаниям температуры у водных организмов ýже, чем у наземных. Однако, как для водных, так и для наземных обитателей наиболее оптимальной является положительная температура преимущественно в пределах 15—40 °C.

*Пойкилотермные и гомойотермные организмы

По способности регулировать температуру тела при изменении температуры внешней среды организмы разделяют на две группы: пойкилотермные и гомойотермные.

В условиях пониженной температуры среды обитания пойкилотермные организмы впадают в состояние анабиоза, характеризующееся отсутствием активности и минимальной интенсивностью обменных процессов. Тем не менее такие организмы обладают способностью противодействовать сдвигам температуры тела при колебаниях температуры окружающей среды. В основном это может достигаться за счет целенаправленного избегания воздействия более высоких или более низких температур путем выбора (если есть возможность) более холодной или более теплой среды. Например, змеи выползают на прогретые скалы, ящерицы — на стволы деревьев с солнечной стороны, лягушки — на теплые камни, листья. Для многих организмов характерно проявление активности или принятие определенной позы в зависимости от времени суток.

У насекомых во время полета за счет работы крыльев генерируется энергия, и температура тела может быть на 15—20 °С выше температуры окружающей среды. А у шмелей в горах на Кавказе было отмечено повышение температуры тела до 38—40 °C при температуре воздуха 4—8 °C. Общественные насекомые образуют скопления (муравейники, термитники), внутри которых может поддерживаться температура, значительно превышающая температуру окружающей среды.

Гомойотермными (от греч. hómoios — подобный и thérmē — тепло) называются организмы, способные поддерживать относительно постоянную температуру тела даже при существенных изменениях температуры внешней среды.

У гомойотермных животных чрезвычайно высокая сопротивляемость перегреванию была блестяще продемонстрирована около двухсот лет назад в опыте доктора Ч. Блэгдена в Англии. Вместе с несколькими друзьями и собакой он провел 45 мин в сухой камере при температуре +126 °C без последствий для здоровья. В то же время кусок мяса, взятый в камеру, оказался сваренным, а холодная вода, испарению которой препятствовал слой масла, нагрелась до кипения.

У гомойотермных животных при продвижении с юга на север средние размеры тела увеличиваются ( правило Бергмана ). Например, волк полярный — самый крупный из всех волчьих, медведь белый — из всех медвежьих, росомаха — из всех куньих, лось — из всех парнокопытных, глухарь — из всех тетеревиных. Объясняется это тем, что при увеличении размеров тела поверхность тела относительно его объема уменьшается, что снижает теплоотдачу.

В то же время выступающие части тела (уши, хвосты) у гомойотермных животных при продвижении с юга на север уменьшаются ( правило Аллена ). Например, самый южный и хорошо приспособленный к пустынной жизни представитель семейства псовых — фенек — при длине тела 30—40 см имеет уши длиной 15 см. Тогда как у лисицы, обитающей в умеренном поясе, уши гораздо меньше. И совсем небольшие уши имеет песец, средой обитания которого является тундра. Объясняется это тем, что чем меньше выступающие части тела, тем меньше поверхность тела, через которую уходит тепло. Для северных животных это выгодно, поэтому уши и хвосты у них маленькие. Для южных обитателей, наоборот, удобно иметь большую поверхность выступающих частей тела, чтобы повысить теплоотдачу.

Все ли гомойотермные животные всегда способны поддерживать постоянную температуру тела? Известно, что при резком снижении температуры среды некоторые виды млекопитающих и птиц способны впадать в оцепенение, внешне сходное с холодовым оцепенением пойкилотермных животных. При этом температура их тела значительно снижается и мало отличается от температуры окружающей среды. Нерегулярное оцепенение наблюдается у ласточек, стрижей, колибри, многих грызунов, некоторых сумчатых в связи с резким похолоданием, дождями или снегопадами. Сезонное оцепенение, которое принято называть зимней спячкой, характерно для сурков, сусликов, ежей, белок, летучих мышей, бурых медведей.

Вышеназванные виды птиц и млекопитающих выделяют в отдельную группу гетеротермных животных (от греч. héteros — иной, другой, thérmē — тепло). При благоприятных условиях существования они обладают способностью к изотермии, а при внезапном понижении температуры внешней среды, недостатке пищи и воды эти организмы теряют такую способность и ведут себя как пойкилотермные.

*Повторим главное. Температура может оказывать лимитирующее действие на организмы вследствие влияния на скорость процессов жизнедеятельности. Диапазон переносимых температур у разных видов сильно варьирует. По способности регулировать температуру тела при изменении температуры внешней среды организмы разделяют на пойкилотермных и гомойотермных. У пойкилотермных организмов почти полностью отсутствуют механизмы терморегуляции, и температура тела изменяется одновременно с изменением температуры внешней среды. Гомойотермные организмы способны поддерживать относительно постоянную температуру тела в широком диапазоне изменений температуры среды. Такое явление называется изотермией. Среди гомойотермных существует небольшая группа организмов, которые при резком похолодании не способны к изотермии. Их называют гетеротермными организмами.

Проверим знания

* 1. Почему при продвижении с юга на север у животных увеличиваются размеры выступающих частей тела? Приведите аргументированные доказательства.
* 2. Как известно, слон и бегемот имеют крупные размеры тела, но живут на юге, что противоречит правилу Бергмана. Как это объяснить?

* Индивидуальное домашнее задание. Составьте перечень организмов, обитающих в районе вашего проживания. С помощью литературных источников установите их систематическую принадлежность и разделите на пойкилотермных и гомойотермных.

Источник

Температура как экологический фактор для выживания человека

Температура – один из важнейших экологических факторов, от которого зависит выживание на планете, ее формы и виды. Жизнь человека, также, напрямую зависит от температуры окружающей среды. Что же будет, если температура на планете поднимется до критического уровня?

Для начала, разберем, как различная температура воздействует на живой организм.

Все живые организмы подразделяются на несколько видов:

В ходе эволюции все живое вырабатывает механизмы приспособления к условиям обитания. Разберем некоторые из них.

Температура адаптации всего живого подразделяется на три типа:
— Химическая терморегуляция – оптимизация температурных условий организма за счёт изменения скорости протекания химических процессов.
— Физическая терморегуляция – покровы, позволяющие сохранить выработанное тепло в организме (мех, перья, жировая прослойка).
— Поведенческое приспособление – избегание неблагоприятно низкой температуры, сезонные миграции, строительство убежищ, рытьё нор, групповое поведение.

Как видим, человечество, для своего выживания, выбрало последний вариант приспособления. Хотя, мы, как все живые организмы на планете, способны использовать как физическую так и химическую терморегуляцию. Мы называем это несколько по — другому – внутренние резервы человека. Обычно они включаются в экстремальных ситуациях. На сегодняшний день, ситуация на планете складывается не в пользу человека. При наихудшем сценарии единственным способом выжить для человека будет полная трансформация химических процессов в организме.

Источник

Температура как фактор адаптации организмов

Общая характеристика абиотических факторов и основные критерии их оценки. Температура как экологический фактор, показатели, влияющие на ее значение. Сравнительная характеристика и особенности процесса адаптации пойкилотермных и гомойотермных организмов.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

абиотический адаптация пойкилотермный гомойотермный

Солнечный свет является основным источником энергии, которая используется для всех жизненных процессов на Земле. Благодаря энергии солнечных лучей в зеленых растениях происходит фотосинтез, в результате которого обеспечивается питание всех гетеротрофных организмов.

По требовательности к интенсивности освещения различают светолюбивые, теневыносливые и тенелюбивые растения.

Всех животных подразделяют на холоднокровных (пойкилотермных) и теплокровных (гомойотермных). У холоднокровных (рыбы, земноводные, пресмыкающиеся и беспозвоночные) температура тела непостоянна и зависит от температуры окружающей среды.

Недостаток влаги служит ограничивающим фактором, определяющим границы жизни и ее зональное распределение.

Соленость среды обитания является важным экологическим фактором и зависит от концентрации растворимых солей. Минеральные соли почвы служат источником питания растений, однако их избыток, наблюдающийся на засоленных почвах, действует на растения губительно (солончаки). В природе преобладают животные, приспособленные к обитанию только в пресной воде (карповые рыбы) или только в соленой (сельдеобразные рыбы).

К важным абиотическим факторам внешней среды следует отнести барометрическое давление и состав атмосферного воздуха.

Один и тот же фактор среды имеет различное значение в жизни совместно обитающих организмов разных видов. Например, сильный ветер зимой неблагоприятен для крупных, обитающих открыто животных, но не действует на более мелких, которые укрываются в норах или под снегом. Солевой состав почвы важен для питания растений, но безразличен для большинства наземных животных и т.п. [2]

Рис. 1. Схема действия факторов среды на живые организмы

2.1 Температура как экологический фактор

абиотический адаптация пойкилотермный гомойотермный

Некоторые виды микроорганизмов, главным образом бактерии и водоросли, способны жить и размножаться в горячих источниках при температуре, близкой к точке кипения. Верхний температурный предел для бактерии горячих источников лежит около 90°С. Изменчивость температуры очень важна с экологической точки зрения.

2.2 Температурные границы существования видов

В среднем активная жизнедеятельность организмов требует довольно узкого диапазона температур, ограниченного критическими порогами замерзания воды и тепловой денатурации белков, примерно в пределах от 0 до +50°C. Границы оптимальных температур соответственно должны быть еще более узкими. Однако реально эти границы преодолеваются в природе у многих видов за счет специфических адаптаций. Существуют экологические группы организмов, оптимум которых сдвинут в сторону низких или высоких температур. [2]

Верхние температурные пределы активной жизни отличаются у разных групп организмов. Наиболее устойчивы бактерии. У одного из видов архебактерий, распространенных на глубинах вокруг термальных источников («курильщиков»), экспериментально обнаружена способность к росту и делению клеток при температурах, превышающих +110°C. Некоторые бактерии, окисляющие серу, как, например, Sulfolobus acidocaldarius, размножаются при +(85-90)°С. Обнаружена даже способность ряда видов расти в практически кипящей воде. Естественно, не все бактерии активны при столь высоких температурах, но разнообразие таких видов достаточно велико.

Верхние температурные пороги развития цианобактерий (сине-зеленых водорослей) и других фотосинтезирующих прокариот лежат в более низких пределах от +70 до +73°C. Термофилы, растущие при +(60-75)°С, есть как среди аэробных, так и анаэробных бактерий, спорообразующих, молочнокислых, актиномицетов, метанообразующих и др. В неактивном состоянии спорообразующие бактерии выдерживают до +200°C в течение десятков минут, что демонстрирует режим стерилизации предметов в автоклавах.

Таким образом, выход температурной устойчивости за пределы средней нормы происходит в основном за счет биохимических адаптаций.

3.1 Общая характеристика адаптаций организмов

В процессе эволюции у живых организмов выработались разнообразные приспособления, позволяющие регулировать обмен веществ при изменениях температуры окружающей среды. Это достигается двумя путями: 1) различными биохимическими и физиологическими перестройками (изменение набора, концентрации и активности ферментов, обезвоживание, понижение точки замерзания растворов тела и т.д.); 2) поддержанием температуры тела на более стабильном уровне, чем температура окружающей среды, что позволяет не слишком нарушать сложившийся ход биохимических реакций.

3.2 Адаптации растений к тепловому режиму

Физиологические (биохимические) адаптации: снижение интенсивности транспирации, уменьшающее теплоотдачу; накопление в клетках сахаров и других веществ, увеличивающих концентрацию клеточного сока; накопление в клетках антоцианов, обеспечивающих в холодное время сезона красный цвет и оттенки фотосинтезирующего аппарата (побеги шиповника и чозении, листья копытня, джефферсонии, адониса, ветрениц и тополя; цветки у ивы Крылова); выделение веществ, зачерняющих поверхность вокруг стволов (чозения); и др. Физиологические адаптации проявляются, прежде всего, в изменении физико-химического состава веществ в клетках и тканях [3].

1) Увеличение запаса пластических веществ повышает концентрацию и осмотическое давление клеточного сока, вода «связывается» в коллоиды и потому плохо испаряется и замерзает, она характеризуется большой плотностью и не может быть растворителем; в таком виде вода входит в состав макромолекул белков и нуклеиновых кислот.

Таким образом растения находятся в широком температурном диапазоне выживания, что позволяет им заполнять разнообразные, зачастую с экстремальными условиями, ниши.

3.3 Температурные адаптации пойкилотермных организмов

Рис. 3. Зависимость скорости развития кузнечика Austroicetes cruciata от температуры

Температура влияет не только на скорость развития, но и на многие другие стороны жизнедеятельности организмов. Так, она сказывается на количестве потребляемой пищи, на плодовитости, уровне половой активности и т.д.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

курсовая работа [33,9 K], добавлен 10.12.2010

Температура как экологический фактор. Температура растений. Действие температурного стресса. Картина повреждения. Причины гибели при перегреве. Гибель от охлаждения и от мороза. Устойчивость протоплазмы. Растения и высокая температура.

курсовая работа [45,0 K], добавлен 31.07.2007

курсовая работа [4,8 M], добавлен 29.12.2012

Виды адаптации живых организмов к окружающей среде. Маскировочная, покровительственная и предупреждающая окраска. Особенности поведения и строения тела животных для приспособления к образу жизни. Мимикрия и забота о потомстве. Физиологические адаптации.

презентация [1,7 M], добавлен 20.12.2010

Выявление и общая характеристика движущих сил биологической эволюции как необратимого процесса исторического развития органического мира. Ч. Дарвин и теории приспособления и изменения генетического состава организмов. Анализ значения факторов эволюции.

реферат [12,3 K], добавлен 20.01.2012

Источник