Специфика теплообмена растений и животных.

Суточные и сезонные колебания температуры, масштабы которых возрастают с удалением от экватора, привели к формированию рядаадаптаций, которые осуществляются:

- активным путем, т.е. усилением сопротивляемости и развитием регуляторных механизмов. Наиболее характерен он для теплокровных, в меньшей степени хладнокровных животных и в зачаточном состоянии находится у высших растений;

- пассивным путем - подчинением жизненных функций ходу внешних температур, который характерен для всех растений, хладнокровных и гетеротермных животных;

- избеганием неблагоприятных воздействий, путем выработки таких жизненных циклов, при которых наиболее уязвимые стадии развития завершаются в благоприятные по температуре периоды. Оно наиболее распространено у растений и проявляется в формировании карликовой, подушковидной, сланцевой, разеточной форм, редукции листовой пластинки, развитии опушенности или воскового налета ( морфологические адаптации). Из физиологических механизмов, сглаживающих влияние высоких и низких температур, важнейшим является увеличение концентрации клеточного сока (снижающее обводненность клеток), изменение интенсивности транспирации и т.п. К этой категории адаптаций относится периодичных растовых процессов, ускоренное прохождение всех фаз (прорастания, цветения и плодоношения), их приуроченность к определенному времени. В целом по степени адаптации к условиям дефицита тепла растения делят на 3 группы:

- нехолодостойкие - растения дождевых тропических лесов;

- неморозостойкие - субтропические виды, которые выносят охлаждения до ;

- морозоустойчивые - растения, произрастающие в областях с сезонным климатом.

По степени адаптации растений к высоким температурам выделяют:

- нежаростойкие – повреждаются уже при t (водные);

- жаровыносливые - до - обитатели сухих мест;

- жароустойчивые –до - прокариоты.

Некоторые растения регулярно испытывают влияние пожаров – пирофиты.

У животных регуляторные механизмы выражены лучше и по характеру выделяют следующие типы теплообмена:

- пойкилотермный – характерен для видов с непостоянной температурой тела. В связи с низким уровнем обмена веществ, т.е. слабо развитой химической теплорегуляцией, они продуцируют мало энергии и по этой причине температура их тела отличается от окружающей среды всего на доли градуса или . Однако некоторые виды (шмели) могут поддерживать оптимальную температуру усиленной работы мышц. Чаще всего регуляция теплообмена у этих животных достигается сменой мест обитания и строительством сложных убежищ, хотя у ряда видов она обеспечивается особенностями структуры и цвета покровов, развитием физической терморегуляции (рептилии при высокой температуре открывают рот);

- гомойотермный - характерен для теплокровных (эндотермных) животных (птиц, млекопитающих) с хорошо развитой химической теплорегуляцией и совершенными физическими механизмами её регуляции - хорошо развитыми теплоизолирующими покровами, регуляцией кровообращений и другими, что в итоге обеспечивает этим животным высокую и постоянную температуру тела и, как следствие, относительную независимость от температуры окружающей среды. Однако гомойотермия оказалась очень неэкономной формой тепловых отношений оргпнизмов со средой, поскольку до 98% получаемой с пищей энергии расходуется на поддержание постоянной тепературы тела, а на построение тела (образование массы) расходуется лишь около 2%;

- гетеротермный – характерен для животных (сумчатых, летучих, мышей, сусликов, медведей, стрижей), у которых в активном состоянии обмен веществ идет по типу гомойотермии, а во время глубокого сна или спячки – пойкилотермии.

Теплокровные животные являются преимущественно эвритермными, а среди хладнокровных больше стенотермных.

4.3.5. Роль влажности в жизни наземных организмов.

Вода является важным экологическим фактором, причем одновременно климатическим и эдафическим. Она служит основной частью цитоплазмы и тканевых жидкостей растений и животных, которые на 40-99% состоят из воды. Вода с растворенными в ней веществами определяет осмотическое давление клеочных и тканевых жидкостей и межклеточный обмен. В водных растворах протекают реакции обмена, транспортиуются питательные вещества и удаляются продукты обмена. У растений она обеспечивает фотосинтез и транспирацию, у наземных животных – газообмен; влажность среды часто лимитирует распространение и численность организмов на нашей планете.

По этой причине проблема обеспечения организмов достаточным количеством влаги является важнейшей для любого организма. Человек, например, без особых негативных последствий может потерять почти все жиры, половину белков, значительную часть минеральных компонентов, но потеря 10-12 % воды создает угрозу организму, а потеря 20% - смертельна. В связи с этим у животных выработался ряд морфологических, физиологических, а у высших животных и поведенческих адаптаций, обеспечивающих экономное расходование влаги. Их характер определяется содержанием влаги в окружающей среде, которое определяет ее физические и химические параметры, а также климат и погоду. Различают абсолютную влажность – количество газообразной воды в граммах на 1воздуха и

относительную влажность – отношение количества имеющегося в воздухе пара к его максимально возможному при данной температуре и давления.

Большое значение для организмов имеет и дефицит насыщения воздуха водяными парами, который возрастает с повышением температуры.

Важным в жизни организмов является распределение влаги по сезонам в течение года и ее суточные колебания, которые определяют периодичность активной жизни организмов, влияют на продолжительность их развития, плодовитость и смертность. Так, в высоких широтах даже обильные осадки холодного сезона недоступны растениям, а в теплое время порой незначительное их количество оказывается жизненно необходимым.

Источниками влаги для наземных организмов являются атмосферные осадки, количество которых зависит от общеклиматической характеристики региона. Их общее количество и соотношение с испаряемостью отражает водообеспеченность растений и животных. В тех регионах, где испаряемость превышает количество осадков и ощущается недостаток влаги, сложились аридные и семиаридные условия, а где обеспеченность влагой достаточна – гумидные. Наряду с этими показателями важное значение имеют водообеспеченность важнейших жизненных периодов и условия увлажнения конкретных местообитаний. В итоге воздействия этих факторов сформировались эвригигробионтные оранизмы, существующие при значительном колебании влажности и стеногигробионтные, существующие при строго опренделенной влажности (высокой, средней или низкой).

Таким образом влажность и водный режим оказывают существенное влияние на жизнедеятельность организмов.