YourLib.net
Твоя библиотека
Главная arrow Краткий курс общей экологии. Часть I: Экология видов и популяций (Б.М. Миркин, Л.Г. Наумова) arrow 5.3.1. Эктотермные и эндотермные организмы
5.3.1. Эктотермные и эндотермные организмы

5.3.1. Эктотермные и эндотермные организмы

   Температура является одним из главных факторов, непосредственно влияющих на все организмы (см. 2.2.2). Влияние резких колебаний температуры окружающей среды на организмы снижается за счет специальных адаптивных комплексов признаков. Существует три принципиально разных типа адаптаций к температуре: пассивный, умеренно активный и активный.
   Эктотермные (пойкилотермные, холоднокровные) организмы. Пассивный тип адаптации характерен для всех таксонов органического мира, кроме птиц и млекопитающих. У этих организмов, благодаря сравнительно низкому уровню обмена веществ, главным источником поступления тепловой энергии является внешнее тепло. Их активность зависит от температуры окружающей среды: насекомые, ящерицы и многие другие животные в прохладную погоду становятся вялыми и малоподвижными. Многие виды животных при этом обладают способностью к выбору места с оптимальными условиями температуры, влажности и инсоляции (при дефиците тепла ящерицы греются на освещенных солнцем плитах горных пород, а при его избытке прячутся под камни и зарываются в песок).
   У эктотермных организмов существуют специальные адаптации для переживания холода - накопление в клетках «биологических антифризов», препятствующих замерзанию воды и образованию кристалликов льда в клетках и тканях. Например, у холодноводных рыб такими антифризами являются гликопротеиды, у растений - сахара. Эффективным способом переживания неблагоприятных температур (как низких, так и высоких) является обезвоживание организмов (см. 5.3.3).
   В целом эктотермность может быть выгодной для организмов, так как позволяет снизить затраты энергии на поддержание температуры тела. В условиях жаркого климата эктотермность позволяет избегать излишних потерь воды, так как снижение разности между температурой тела и средой обитания позволяет снизить интенсивность испарения. Аналогично экономится энергия и при переживании низких температур.
   Гетеротермные организмы. Эктотермность относительна. Некоторые эктотермные животные могут повышать температуру тела за счет резких сокращений мышц (например, тунец). При колебаниях температуры воды от 10 до 30о С изменение температуры тела тунца составляет не более 5 %. В холодную погоду питоны обвиваются вокруг кладки яиц и резкими сокращениями мышц выделяют тепло, достаточное для того, чтобы будущее потомство нормально развивалось. Температура тела питона повышается также во время переваривания пищи. У шмелей температура тела поддерживается на уровне 36-40о С даже при температуре воздуха ниже 10о С. У рептилий пустыни (ящерицы, вараны, черепахи) имеются специальные приспособления для понижения температуры. Вараны и ящерицы более интенсивно дышат (примерно так же, как и собаки), черепахи выделяют слюну, которой смачивают голову и передние конечности.
   Есть мнение, что крупные динозавры весом 200-600 кг были инерционно теплокровными, то есть могли поддерживать высокую температуру тела при понижении ее в окружающей среде за счет тепла, накопленного большой биомассой
   Таким образом, пассивный и активный типы адаптаций связаны постепенным переходом. Большинство организмов все-таки способно к слабой регуляции температуры тела. «Абсолютная» эк- тотермность наблюдается только у очень маленьких организмов. Эндотермные (гомойотермные, теплокровные) организмы. Активным типом адаптации обладают только птицы и млекопитающие. Они обеспечиваются теплом за счет собственной теплопродукции и способны активно регулировать производство тепла и его расходование. При этом температура их тела меняется незначительно, ее колебания не превышают 2-4о С даже при самых сильных морозах. Главные адаптации - химическая терморегуляция за счет выделения тепла (например, при дыхании) и физическая терморегуляция за счет теплоизоляционных структур (жировой прослойки, перьев, волос и т. д.).
   При продуцировании дополнительного тепла используются нейтральные жиры, содержащие основной запас химической энергии. Млекопитающие обладают даже особым вариантом «бурой» жировой ткани, в которой вся освобождающаяся химическая энергия идет на обогрев организма. такая ткань особенно хорошо развита у животных, обитающих в холодном климате. У морских млекопитающих, обитающих в холодных водах, слой подкожной жировой клетчатки равномерно распределен по всему телу и достигает 7-9 см. Такой «жировой чулок» позволяет тюленям часами лежать на снегу, причем, снег под ними не тает, хотя температура тела животного поддерживается на уровне 38о С. Доля жира в биомассе тюленя достигает одной трети. У животных жаркого климата (верблюды, курдючные овцы, зебу и др.) хранилища жира локальны, если бы у них также был «жировой чулок», то они погибли бы от перегрева.
   Эндотермные животные для понижения температуры тела используют охлаждающие механизмы испарения влаги с поверхности слизистых оболочек ротовой полости и верхних дыхательных путей. Морфофизиологические приспособления дополняются при этом сложными формами приспособительного поведения (выбор мест для ночлега, защищенных от ветра; групповые ночевки у грызунов, формирование пингвинами плотных групп - «черепах» для уменьшения потерь тепла в условиях низких температур Антарктики и т. д.). Авторы наблюдали, как верблюды в пустыне Гоби также образуют аналогичную «черепаху», укладываясь рядом. В этом случае они достигают обратного эффекта: коллективом защищаются от высокой внешней температуры, которая много выше, чем температура тела животных.
   Поддержание постоянной температуры тела - «дорогое удовольствие», и поэтому многие эндотермные животные также обладают рассматриваемой ниже гетеротремностью, то есть способностью к изменению температуры тела при ее изменении в окружающей среде, что позволяет снижать затраты энергии на терморегуляцию. Главный способ экономии энергии - переход в состояние покоя (см. 5.3.3). Впрочем, многие виды находят способы экономить энергию на терморегуляцию, не впадая в состояние покоя. Так, у верблюда в жаркое летнее время температура тела повышается на 6-7 градусов, что позволяет ему экономить 5-6 л воды в сутки. Противоположный пример ежесуточного остывания в условиях суровых зим наблюдается у птиц-кедровок, температура тела которых в морозные дни к утру также снижается на 5-6 градусов, что позволяет им экономить энергию (за короткий световой день птицы не успевают собрать достаточное количество пищи).
   В целом эндотермность позволяет животным поддерживать постоянный температурный оптимум в широких пределах внешних температур, хотя на это требуются большие затраты энергии. По этой причине в холодных районах часто фактором, ограничивающим распространение видов, является не низкая температура, а дефицит пищевых ресурсов, которые необходимы для обеспечения механизмов терморегуляции.

   Контрольные вопросы

   1. Какие организмы относятся к эндотермным?
   2. Какие физиологические механизмы используют эктотерм- ные животные для переживания экстремальных температурных условий?
   3. Приведите примеры относительности эктотермности.
   4. Какие механизмы используют эндотермные животные для регулирования температуры тела?
   5. Расскажите о правиле Аллена.
   6. Приведите примеры, иллюстрирующие правило Бергмана.
  

 
< Пред.   След. >