§ 6. Тэмпература як экалагічны фактар. Пайкілатэрмныя і гамаятэрмныя арганізмы
- Успомніце, якую ролю адыгрывае тэмпература асяроддзя ў жыцці розных арганізмаў.
- Як вы думаеце? Чаму пры перамяшчэнні з поўдня на поўнач памеры цела жывёл, як правіла, павялічваюцца, а вышыня раслін памяншаецца?
- Вы даведаецеся, чаму тэмпература з’яўляецца адным з лімітуючых фактараў, якія арганізмы называюцца пайкілатэрмнымі, а якія — гамаятэрмнымі, як яны рэагуюць на змеяненне тэмпературы асяроддзя.
| Сайт: | Профильное обучение |
| Курс: | Біялогія. 10 клас |
| Книга: | § 6. Тэмпература як экалагічны фактар. Пайкілатэрмныя і гамаятэрмныя арганізмы |
| Напечатано:: | Гость |
| Дата: | Понедельник, 1 Июль 2024, 11:54 |
*Тэмпература як абіятычны фактар асяроддзя
У прыродзе тэмпература непастаянная. На сушы яна з’яўляецца адным з важных лімітуючых фактараў асяроддзя. Уплыў тэмпературы на большасць арганізмаў выяўляецца ў рэгуляванні біяхімічных і фізіялагічных працэсаў жыццядзейнасці. Пры моцным паніжэнні тэмпературы ажыццяўленне жыццёвых функцый арганізма становіцца немагчымым з прычыны рэзкага запаволення абмену рэчываў. Пры павышэнні тэмпературы хуткасць абменных працэсаў павялічваецца да дасягнення пэўнай тэмпературы, пры высокіх тэмпературах (вышэй за 45 °C) абмен рэчываў спыняецца, і настае гібель арганізма. Тэмпература можа таксама ўплываць на характар паводзін, геаграфічнае размеркаванне арганізмаў. Для тэмпературнага фактару характэрны шырокія геаграфічныя, сезонныя і сутачныя ваганні. Межамі трываласці для любога віду з’яўляюцца тэмпературы, якія прыводзяць да неабарачальнага парушэння працэсаў жыццядзейнасці. Дыяпазон тэмператур, якія могуць пераносіць розныя віды, моцна вар’іруецца. Напрыклад, споры шэрага мікраарганізмаў вытрымліваюць ахаладжэнне да –200°C. Большасць вегетатыўных форм пракарыёт гіне пры тэмпературы +60 °C. Аднак маюцца тэрмафільныя бактэрыі, для якіх мінімальная тэмпературная мяжа росту роўна +60 °C, а максімальная — да +110 °C (так званыя экстрэмальныя тэрмафілы з гідратэрмальных крыніц на дне акіянаў). Для большасці эўкарыёт верхняя мяжа тэмпературнага дыяпазону, як правіла, не выходзіць за межы +50 °C.
Дыяпазон ваганняў тэмпературы ў вадзе значна меншы, чым на сушы, адпаведна і межы трываласці ў адносінах да ваганняў тэмпературы ў водных арганізмаў больш вузкія, чым у наземных. Аднак як для водных, так і для наземных жыхароў найбольш аптымальнай з’яўляецца плюсавая тэмпература пераважна ў межах 15—40 °C.
*Пайкілатэрмныя і гамаятэрмныя арганізмы
Паводле здольнасці рэгуляваць тэмпературу цела пры змяненні тэмпературы навакольнага асяроддзя арганізмы падзяляюць на дзве групы: пайкілатэрмныя і гамаятэрмныя.
Пайкілатэрмнымі (ад грэч. poikίlos — розны, зменлівы і thérmē — цяпло) называюцца арганізмы, тэмпература цела якіх непастаянная і змяняецца адначасова са змяненнем тэмпературы навакольнага асяроддзя. У іх амаль цалкам адсутнічаюць механізмы тэрмарэгуляцыі. Тэмпература цела пайкілатэрмных арганізмаў звычайна на 1—2 °C адрозніваецца ад тэмпературы навакольнага асяроддзя ці роўная ёй. Да іх належаць бактэрыі, пратысты, грыбы, расліны, беспазваночныя жывёлы, рыбы, земнаводныя і паўзуны.
Ва ўмовах паніжанай тэмпературы асяроддзя пражывання пайкілатэрмныя арганізмы ўпадаюць у стан анабіёзу, які характарызуецца адсутнасцю актыўнасці і мінімальнай інтэнсіўнасцю абменных працэсаў. Тым не менш такія арганізмы валодаюць здольнасцю супрацьдзейнічаць зрухам тэмпературы цела пры ваганнях тэмпературы навакольнага асяроддзя. У асноўным гэта можа дасягацца за кошт мэтанакіраванага пазбягання ўздзеяння больш высокіх ці больш нізкіх тэмператур шляхам выбару (калі ёсць магчымасць) больш халоднага ці больш цёплага асяроддзя. Напрыклад, змеі выпаўзаюць на прагрэтыя скалы, яшчаркі — на ствалы дрэў з сонечнага боку, жабы — на цёплыя камяні, лісты. Для шмат якіх арганізмаў характэрна праяўленне актыўнасці ці прыняцце пэўнай паставы ў залежнасці ад часу сутак.
У насякомых у час палёту за кошт работы крылаў генеруецца энергія, і тэмпература цела можа быць на 15—20 °С вышэйшая за тэмпературу навакольнага асяроддзя. А ў чмялёў у гарах на Каўказе было адзначана павышэнне тэмпературы цела да 38—40 °C пры тэмпературы паветра 4—8 °C. Грамадскія насякомыя ўтвараюць скупнасці (мурашнікі, тэрмітнікі), унутры якіх можа падтрымлівацца тэмпература, якая значна перавышае тэмпературу навакольнага асяроддзя.
Гамаятэрмнымі (ад грэч. hómoios — падобны і thérmē — цяпло) называюцца арганізмы, здольныя падтрымліваць адносна пастаянную тэмпературу цела нават пры істотных змяненнях тэмпературы навакольнага асяроддзя.
У гамаятэрмных жывёл надзвычай высокая супраціўляльнасць пераграванню была бліскуча прадэманстравана каля двухсот гадоў назад у доследзе доктара Ч. Блэгдэна ў Англіі. Разам з некалькімі сябрамі і сабакам ён правёў 45 мін у сухой камеры пры тэмпературы +126 °C без наступстваў для здароўя. У той жа час кавалак мяса, узяты ў камеру, стаў звараным, а халодная вада, выпарэнню якой перашкаджаў пласт масла, нагрэлася да кіпення.
Пастаянства тэмпературы цела носіць назву ізатэрміі. За кошт гэтай уласцівасці некаторыя віды млекакормячых і птушак здольныя жыць і размнажацца пры тэмпературах, значна ніжэйшых за 0 °C (алень паўночны, мядзведзь белы, ластаногія, пінгвіны). Ізатэрмія ўласцівая толькі гамаятэрмным арганізмам. Да іх належаць птушкі і млекакормячыя (у тым ліку чалавек). Гамаятэрмныя арганізмы здольны захоўваць актыўнасць у шырокім дыяпазоне тэмператур, таму, як правіла, маюць перавагу ў прасторавым рассяленні ў параўнанні з пайкілатэрмнымі арганізмамі. Яны змаглі асвоіць практычна ўсе месцы пражывання на зямным шары.
У гамаятэрмных жывёл пры перамяшчэнні з поўдня на поўнач сярэднія памеры цела павялічваюцца (правіла Бергмана). Напрыклад, воўк палярны — самы буйны з усіх ваўчыных, мядзведзь белы — з усіх мядзведжых, расамаха — з усіх куніцавых, лось — з усіх парнакапытных, глушэц — з усіх цецеруковых. Тлумачыцца гэта тым, што пры павелічэнні памераў цела паверхня цела адносна яго аб’ёму памяншаецца, што зніжае цеплааддачу.
У той жа час выступаючыя часткі цела (вушы, хвасты) у гамаятэрмных жывёл пры перамяшчэнні з поўдня на поўнач памяншаюцца (правіла Алена). Напрыклад, самы паўднёвы і добра прыстасаваны да пустыннага жыцця прадстаўнік сямейства псовых — фенек — пры даўжыні цела 30—40 см мае вушы даўжынёй 15 см. Тады як у лісіцы, якая жыве ва ўмераным поясе, вушы значна меншыя. І зусім невялікія вушы мае пясец, асяроддзем пражывання якога з’яўляецца тундра. Тлумачыцца гэта тым, што чым меншыя выступаючыя часткі цела, тым меншая паверхня цела, праз якую сыходзіць цяпло. Для паўночных жывёл гэта выгодна, таму вушы і хвасты ў іх маленькія. Для паўднёвых жыхароў, наадварот, зручна мець вялікую паверхню выступаючых частак цела, каб павялічыць цеплааддачу.
Ці ўсе гамаятэрмныя жывёлы заўсёды здольныя падтрымліваць па-стаянную тэмпературу цела? Вядома, што пры рэзкім зніжэнні тэмпературы асяроддзя некаторыя віды млекакормячых і птушак здольныя ўпадаць у здранцвенне, знешне падобнае да халадовага здранцвення пайкілатэрмных жывёл. Пры гэтым тэмпература іх цела значна зніжаецца і мала адрозніваецца ад тэмпературы навакольнага асяроддзя. Нерэгулярнае здранцвенне назіраецца ў ластавак, стрыжоў, калібры, шматлікіх грызуноў, некаторых сумчатых у сувязі з рэзкім пахаладаннем, дажджамі ці снегападамі. Сезоннае здранцвенне, якое прынята называць зімовай спячкай, характэрна для суркоў, суслікаў, вожыкаў, вавёрак, кажаноў, бурых мядзведзяў.
Вышэйназваныя віды птушак і млекакормячых вылучаюць у асобную групу гетэратэрмных жывёл (ад грэч. héteros — іншы, другі, thérmē — цяпло). Пры спрыяльных умовах існавання яны валодаюць здольнасцю да ізатэрміі, а пры раптоўным паніжэнні тэмпературы навакольнага асяроддзя, недахопе ежы і вады гэтыя арганізмы губляюць такую здольнасць і паводзяць сябе як пайкілатэрмныя.
*Паўторым галоўнае. Тэмпература можа аказваць лімітуючае ўздзеянне на арганізмы з прычыны ўплыву на хуткасць працэсаў жыццядзейнасці. У розных відаў дыяпазон тэмператур, якія яны могуць пераносіць, моцна вар’іруецца. Па здольнасці рэгуляваць тэмпературу цела пры змяненні тэмпературы навакольнага асяроддзя арганізмы падзяляюць на пайкілатэрмных і гамаятэрмных. У пайкілатэрмных арганізмаў амаль цалкам адсутнічаюць механізмы тэрмарэгуляцыі, і тэмпература цела змяняецца адначасова са змяненнем тэмпературы навакольнага асяроддзя. Гамаятэрмныя арганізмы здольныя падтрымліваць адносна пастаянную тэмпературу цела ў шырокім дыяпазоне змяненняў тэмпературы асяроддзя. Такая з’ява называецца ізатэрміяй. Сярод гамаятэрмных існуе невялікая група арганізмаў, якія пры рэзкім пахаладанні не здольныя да ізатэрміі. Іх называюць гетэратэрмнымі арганізмамі.
Праверым веды
Ключавыя пытанні
*1. У чым заключаецца абмежавальнае дзеянне тэмпературы на жыццё арганізмаў? Якія максімальныя значэнні тэмператур могуць пераносіць пракарыёты і эўкарыёты?
*2. Якія арганізмы называюць гетэратэрмнымі? Чаму?
*3. Выберыце пайкілатэрмныя арганізмы з прапанаванага пераліку: трытон, чарвяк дажджавы, бусел, чарапаха, кіт, спірагіра, слімак вінаградны.
*4. Вызначыце, якія з пералічаных жывёл з’яўляюцца гамаятэрмнымі: жаба, заяц, дэльфін, акула, кракадзіл, конь, саламандра, алень, воўк.
Складаныя пытанні
*1. Чаму пры перамяшчэнні з поўдня на поўнач у жывёл павялічваюцца памеры выступаючых частак цела? Прывядзіце аргументаваныя доказы.
*2. Як вядома, слон і бегемот маюць буйныя памеры цела, але жывуць на поўдні, што супярэчыць правілу Бергмана. Як гэта растлумачыць?
*Індывідуальнае дамашняе заданне. Складзіце пералік арганізмаў, якія жывуць у раёне вашага пражывання. З дапамогай літаратурных крыніц устанавіце іх сістэматычную прыналежнасць і падзяліце на пайкілатэрмных і гамаятэрмных.