Наш мир населён огромным количеством самых разнообразных животных, от причудливых и смешных, до страшных и опасных.
Мать природа придумала для них сотни видов защитных и приспособленческих механизмов, благодаря которым некоторые существа могут обитать даже в самых тяжелых для жизни местах планеты. Сейчас же речь пойдёт конкретно про защитный механизм животных, способствующий сохранению тепла в организме даже в самых холодных климатических зонах. Его описание построится на рассматривании млекопитающих, живущих в холоде.
Первым существом на примере которого рассмотрим этот механизм будет жить в водах ледовитого океана. Тюлень, эти внешне милые и красивые существа, сохраняют энергию тепловую энергию своего тела, с помощью жировой прослойки и активной работы мышц. Несмотря на то, какие милые у тюленей глаза, они являются хищниками и питаются рыбой, из которой и получают ценный рыбий жир, способствующий выделению собственного.
Следующим рассмотрим медведей, обитающих в зонах с морозными зимами и тёплым летом. Они так же интересны в этом плане, так как именно вариативность погодных условий порождает некую уникальную разновидность защитного механизма. Очень часто, глядя телевизор может сложится неправильное представление об этих могучих существах. В первую очередь медведь это свирепый хищник, а не милый медвежонок ждущий ласки. Его вес может достигать шестиста килограмм у взрослого самца. А этот огромный вес нужно чем то подпитывать.
Медведи охотятся и питаются кореньями лили ягодами, но основной жир они добывают поедая других животных. После того, как жировая прослойка достигла необходимой толщины, медведь ложится спать на долгие полгода, что бы пережить зиму. Это обусловлено тем, что зимой особо не покушаешь, по этому легче поспать. Проснувшись медведь выглядит очень исхудалым и снова идёт на охоту, так продолжается его цикл.
В отличие от лесных, полярные медведи не спят и по этому обязаны каждый день добывать себе пропитание на леденящих просторах заснеженных пустынь, в противном случае его ждёт неминуемая гибель. Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод. Жировая прослойка это основная система защиты от холода, она находится между мышечной тканью и кожей, что обеспечивает защиту кровотока от охлаждения. Но почему именно жир? Всё просто, эта субстанция имеет низкую теплопроводность, а главное, жир это кладезь энергии необходимой для жизни организма.
У бурых медведей прослойка как батарейка, заряжается за лето, разряжается зимой, во время сна организм потихоньку перерабатывает жир в питательные вещества, поддерживая сон медведя, если жир кончится раньше времени, он проснётся. Таким образом, жир защищает организм и питает его, именно это и является основным защитным механизмом животных когда холодно.
Температура влияет на скорость течения физико-химических процессов в клетках организма, состоящего в основном из коллоидов, и влияет на скорость развития организмов, причём для каждого вида и для каждой стадии его индивидуального развития есть свой оптимум.
Как и для растений, этот оптимум относителен не только потому, что он изменяется вместе с видом животного и стадией его развития, но и потому, что он является действительным оптимумом только в сочетании с рядом других факторов.
Низкие температуры опасны для животного потому, что могут привести к замерзанию растворов солей и белков в клетках. Эти растворы, впрочем, замерзают при сравнительно низких температурах (капля крови при — 15°). Но чем меньше воды в организме, тем легче он переносит низкие температуры. Тараканы погибают при —5°, яйца шелкопряда при — 39°.
Высокие температуры опасны потому, что при 50—60° распадаются ферменты, а различные белки свёртываются при температурах от 47 до 82°. Но верхний предел жизни, как правило, лежит при температурах более низких, чем температура свёртывания белков, так как сильное повышение температуры, ещё до того, как оно станет критическим, ускоряя разные процессы в организме, ускоряет их в различной степени. В результате этого различные процессы, течение которых было согласованным, становятся разнобойными, дисгармоническими, и весь налаженный живой механизм разрушается вследствие дискоординации.
Верхним пределом жизни для амёб является температура 40—45°, для пауков 38—46°, для рыб 37—38°, для человека 43—44°.
По отношению к колебаниям и изменениям температуры животных можно разделить на эвритермных, т. е. переносящих широкие колебания температуры, и стенотермных, т. е. очень чутких к малейшим колебаниям тепла. Устрица мирится с колебаниями от —2° до +20°, стало быть, она относится к эвритермным; к этой же группе следует отнести кашалотов, распространённых от полярных стран до тропиков, тигра, который может жить и в жарком климате Индии, и в суровых условиях уссурийской тайги и т. п. Типичным примером стенотермных организмов служат рифовые кораллы. Стенотермия может проявляться в двух аспектах, в силу чего стенотермные животные подразделяются ещё на теплолюбивых и холодолюбивых.
Понятия эвритермии и стенотермии для морских и наземных животных различны, так как в море колебания температуры менее значительны, чем на суше. Важно также не упускать из вида, что для морских животных температура воды — это та реальная температура, в которой они живут. Что касается наземных, то при одних и тех же метеорологических условиях различные животные живут в различной температурной обстановке. Например, зимой одни находятся под землёй, другие в дуплах деревьев, третьи под снегом; летом одни живут во мху, другие в почве, третьи в листве. Ясно, что метеорологические условия этих разнообразных местообитаний отличаются как друг от друга, так и от климата атмосферы.
Зависимость от колебаний температуры наиболее сильно проявляется у холоднокровных животных, так как температура их тела почти не отличается от температуры среды. В противоположность им теплокровные животные обладают постоянной и относительно высокой (37—43°) температурой тела.
Млекопитающие и птицы имеют постоянную температуру крови, обусловленную химическими реакциями разложения. Исключение составляют так называемые гетеротермные животные, у которых периоды постоянной температуры сменяются (у одних во время сна, у других во время спячки) периодами значительных её колебаний, зависящих от колебаний температуры среды. Поэтому теплокровные животные могут в холодных странах распространяться легче, чем холоднокровные амфибии и рептилии. Для поддержания высокой внутренней температуры (у млекопитающих температура тела равна 35—40°, у птиц до 45°) служат перья, волосы, жировой слой и т. п.
Тепло в жизни организмов
Кроме того, для этого нужно и много пищи. Вот почему теплокровные животные хуже переносят голодовку, чем холоднокровные.
Холоднокровные животные выносят низкие температуры, впадая в оцепенение. Многие из них, чтобы теплее было зимовать, собираются в большие группы (божьи коровки, муравьи и т. п.). В холодных областях Северной Америки с приближением зимы гремучие змеи собираются иногда в пещеры в огромных количествах, и здесь остаются в оцепенелом или наполовину оцепенелом состоянии до весны. Скопления змей на зимовку наблюдаются и в наших степях и пустынях.
Для борьбы с высокими температурами у животных имеется целая серия приспособлений. Самые простые сводятся к укрытию от высоких температур: животное скрывается в тень, под землю, зарывается в песок взбирается на высокие предметы подальше от раскалённой почвы, как это делают ящерицы пустынь, залезающие на кусты, где на полутораметровом расстоянии от земли температура бывает подчас на 20° ниже, чем температура почвы, и т. п. Испарение с поверхности слизистых оболочек рта и с поверхности лёгких при учащённом дыхании (собаки, птицы), а в других случаях деятельность потовых желёз охлаждает организм.
Изменения температуры нередко влекут за собой изменения и других элементов географического ландшафта. Поэтому надо отличать у животных приспособления, имеющие отношение непосредственно к вариациям тепла, от приспособлений к изменениям обстановки, обусловленным температурой. Смена летнего короткого и грубого меха на пушистый зимник мех с густым подшёрстком — это реакция на температуру. Отрастание огромных когтей у копытного лемминга для более удобного разгребания снега — это реакция на изменение условий, вызываемых изменением температуры. Когда птицы улетают в тёплые края, а животные впадают в спячку, — это приспособления к недостатку пищи в данном районе, связанному с понижением температуры на длительное время.
Помимо роли, которую играет температура в сочетании с другими факторами, она и сама по себе сильно влияет на распространение животных по Земле, так как при определённых высоких или низких температурах погибают либо сами животные, либо их яйца, личинки, гусеницы и т. п.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Вконтакте
Google+
Одноклассники
Значение температуры состоит прежде всего в непосредственном ее влиянии на скорость и характер протекания реакций обмена веществ в организмах.
Биологические свойства живых организмов, их клеток и клеточных структур, а также белков предопределяют возможность их жизнедеятельности в интервале температур от 0 до 50°С, однако общий температурный диапазон активной жизни на планете значительно шире и ограничивается следующими пределами (табл. 42).
Среди организмов, способных существовать при очень высоких температурах, следует назвать прежде всего бактерии и некоторые термофильные водоросли, населяющие воду источников с температурой 85— 87 °С. Успешно переносят очень высокие температуры (65—
80 °С) накипные лишайники, семена и вегетативные органы пустынных растений (саксаул, верблюжья колючка, тюльпаны), находящиеся в верхнем слое раскаленной почвы. Существует немало видов животных и растений, выдерживающих большие значения минусовых температур. Полярные воды с температурой от 0 до —2° населены разнообразными представителями растительного и животного мира — микроводорослями, беспозвоночными, рыбами, жизненный цикл которых постоянно происходит в таких температурных условиях.
Значительно большие адаптационные возможности существуют у организмов на закономерно повторяющиеся сезонные периоды более низких температур зимнего времени года. Многие растения и животные присоответствующей подготовке успешно переносят в состоянии глубокого покоя или анабиоза предельно низкие температуры на нашей планете от —68 до —70° С (Якутия, Антарктида). В лабораторных экспериментах семена, пыльца, споры растений, нематоды, коловратки, цисты простейших и других организмов, сперматозоиды после обезвоживания или помещения в растворы специальных защитных веществ — криопротекторов — переносят температуры, близкие к абсолютному нулю.
В настоящее время достигнуты успехи по практическому использованию веществ с криопротекторными свойствами (глицерин, полиэтиленоксид, диметилсульфоксид, сахароза, маннит и др.) в биологии, сельском хозяйстве, медицине. В растворах криопротекторов осуществляется длительное хранение консервированной крови, спермы для искусственного осеменения сельскохозяйственных животных, некоторых органов и тканей для трансплантации; защита растений от зимних морозов, ранневесенних заморозков и т. п. Указанные проблемы относятся к компетенции криобиологии и криомедицины и решаются многими научными учреждениями.
Жизнедеятельность большинства организмов, их активность зависит главным образом, от тепла, поступающего извне, а температура тела — от значений температуры окружающей среды и энергетического баланса (соотношения поглощения и отдачи лучистой энергии). Такие организмы называют пойкилотермными (эктотермными). Пойкилотермия (холоднокровность) свойственна всем микроорганизмам, растениям, беспозвоночным и значительной части хордовых.
У представителей двух высших классов позвоночных — птиц и млекопитающих — тепло, вырабатываемое как продукт биохимических реакций, служит существенным источником повышения температуры их тела и поддержания»€е на постоянном уровне независимо от температуры среды. Такие организмы называются гомойотермными (эндотермными). За счет этого свойства многие виды животных способны жить и размножаться при температуре ниже нуля (северный олень, белый медведь, ластоногие, пингвины). Поддержание и сохранение высокой температуры тела у теплокровных организмов осуществляется благодаря активному обмену веществ и хорошей тепловой изоляции, создаваемой густым волосяным покровом, плотным оперением или толстым слоем подкожного жира.
Частным случаем гомойотермии является гетеротермия — разный уровень температуры тела в зависимости от функциональной активности организма. Гетеротермия свойственна животным, впадающим в неблагоприятный период года в спячку или временное оцепенение. При этом высокая температура их тела заметно снижается за счет замедленного обмена веществ (суслики, ежи, летучие мыши, птенцы стрижей и др.).
Пределы выносливости больших значений температурного фактора различны как у пойкилотермных, так и у гомойотермных организмов. Эвритермные виды способны переносить колебания температуры в широких пределах.
Стенотермные организмы живут в условиях узких пределов температуры, подразделяясь на теплолюбивые стенотермные виды (орхидеи, чайный куст, кофе, кораллы, медузы и др.) и на холодолюбивые (кедровый стланик, предледниковая и тундровая растительность, рыбы полярных бассейнов, животные абиссали — области наибольших океанических глубин и т. п.).
Для каждого организма или группы особей существует оптимальная зона температуры, в пределах которой деятельность выражена особенно хорошо. Выше этой зоны находится зона временного теплового оцепенения, еще выше — зона продолжительной бездеятельности или летней спячки, граничащая с зоной высокой летальной температуры. При понижении последней ниже оптимума находится зона холодового оцепенения, зимней спячки и летальной низкой температуры.
Распределение особей в популяции в зависимости от изменения температурного фактора по территории подчиняется в целом такой же закономерности. Зоне оптимальных температур соответствует наибольшая плотность популяции, а по обе стороны от нее наблюдается снижение плотности вплоть до границы ареала, где она наименьшая.
Температурный фактор на большой территории Земли подвержен резко выраженным суточным и сезонным колебаниям, что в свою очередь обусловливает соответствующий ритм биологических явлений в природе. В зависимости от обеспеченности тепловой энергией симметричных участков обоих полушарий земного шара, начиная от экватора, различают следующие климатические зоны:
1. Тропическая зона. Минимальная среднегодовая температура превышает 16 °С, в самые прохладные дни не опускается ниже 0°С. Колебания температуры во времени незначительны, амплитуда не превышает 5 °. Вегетация круглогодичная.
2. Субтропическая зона. Средняя температура самого холодного месяца не ниже 4 °С, а самого теплого — выше 20 °С. Минусовые температуры редки. Устойчивый снежный покров зимой отсутствует. Вегетационный период продолжается. 9—11 мес.
3. Умеренная зона. Хорошо выражены летний вегетационный сезон и зимний период покоя растений. В основной части зоны устойчивый снежный покров. Весной и осенью типичны заморозки. Иногда эта зона подразделяется на две: умеренно теплую и умеренно холодную, для которых характерно четыре времени года.
4. Холодная зона.
Для чего животным нужно тепло?
Среднегодовая температура ниже 0 °С, заморозки возможны даже в течение короткого (2—3 мес.) вегетационного периода. Очень велико годовое колебание температуры.
Закономерность вертикального размещения растительности, почв, животного мира в горных районах обусловлена главным образом также температурным фактором. В горах Кавказа, Индии, Африки можно выделить четыре-пять растительных поясов, последовательность которых снизу вверх отвечает последовательности широтных зон от экватора к полюсу на одной и той же высоте.
Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава
If you like this presentation – show it…
Slide 0
Влияние температуры среды обитания на животных 6 классУрок 10
Slide 1
Температурные условия поверхности планеты Наиболее жаркие территории расположены вблизи экватора — это тропики и субтропики. Наиболее холодные — вблизи полюсов — это приполярные области. Между ними лежат области с умеренной температурой. Сильно изменчивы и температурные условия водоемов. Самая низкая температура в глубинах океана 0°С. Наиболее высокая температура зарегистрирована в горячих источниках +60°С.Животные обитают практически во всем температурном диапазоне, который представлен на планете.
Slide 2
В теле животного постоянно происходит обмен веществ. Его интенсивность зависит от температуры тела животного. В то же время обмен веществ обеспечивает животное энергией.На температуру тела животных оказывает влияние температура окружающей среды. Любой организм может жить только в пределах определенного интервала внешних температур. При слишком сильной жаре или при слишком сильном холоде животное погибает.
Slide 3
Холоднокровные животные Большинство живущих на Земле животных — холоднокровные, т. е. не имеют постоянной температуры тела. Их температура близка к температуре окружающей среды: когда холодно — они охлаждаются, а если очень жарко — они могут перегреться. У животных есть разные способы реагировать на температуру среды и соответственно регулировать свою температуру. Один способ — так греться на солнце, чтобы оно освещало и нагревало как можно большую поверхность их тела. В умеренном климате этим способом пользуются многие прямокрылые насекомые — кузнечики, саранча; так же ведут себя и пресмыкающиеся (рис. 28).
Slide 4
Холоднокровные животные
Slide 5
Замечено также, что крупная ящерица — пустынная игуана — на протяжении суток может изменять окраску тела: с утра, когда еще не жарко, она окрашена в более темные тона, а по мере усиления солнечного тепла она бледнеет. Темная окраска способствует поглощению внешнего тепла, а светлый тон отражает солнечное излучение. Это используют и пустынные черепахи: в утренние часы они выставляют из-под панциря свои темные лапы, улавливая тепло.
Slide 6
Другой способ реакции на внешнюю температуру — изменение двигательной активности. Исследования показали, что мышечная работа всегда способствует разогреванию тела. Поэтому при понижении температуры увеличивается двигательная активность холоднокровного животного. Замечено, что даже мокрицы и многоножки при понижении температуры становятся более подвижными. А наблюдения за бабочками-бражниками показали, что они, прежде чем пуститься в полет, активно машут крыльями, разогревая свое тело.
Slide 7
Не надо думать, что животные, живущие в жарком и сухом климате, спокойно выносят любое повышение температуры. Для них температура нагретого песка губительна, и если даже пустынную ящерицу насильно удерживать на этой поверхности, она вскоре погибнет от перегрева. И здесь на помощь приходят поведенческие маневры. Например, ушастая круглоголовка быстро проскальзывает по разогретому песку, затем замирает и, конвульсивно изгибая тело, закапывается в него, а чтобы не задохнуться, выставляет на поверхность кончик носа с парой маленьких ноздрей. У некоторых пустынных черепах при значительном повышении температуры воздуха резко возрастает отделение слюны. Вытекая изо рта, она смачивает нижнюю часть головы, шею и конечности — так черепаха охлаждается.
Slide 8
Водные животные Зимой рыбы, амфибии впадают в оцепенение. Осетры на реке Урал лежат неподвижно близ дна, их тело покрывается толстым слоем слизи, которая изолирует рыбу от низких температур.
Караси закапываются в ил, температура их тела опускается до 0,2-0,3°С.Земноводные уже при температуре 7-8°С впадают в оцепенение. Вот почему они наиболее разнообразны и многочисленны в тропиках и субтропиках. По мере движения к полюсам их становится все меньше, а за Полярный круг проникают лишь два вида лягушек и один вид тритона (сибирский углозуб).
Slide 9
А как живут теплокровные животные — с постоянной температурой тела? В общем изобилии видов животных планеты они составляют меньшинство. Постоянная высокая температура тела (+38…+40°С для млекопитающих и +40…+42°С для птиц) — их главное преимущество. Однако эта группа животных тоже реагирует и на перегрев, и на слишком низкую температуру среды. Эта реакция выражается в различных приспособлениях организма (густота волосяного или перьевого покрова, наличие подкожного слоя жира, частота дыхательных движений).
Slide 10
Лесная птица — чиж, одна из мельчайших птиц. При осенней линьке и приближении зимы количество пуховых перьев на теле чижа увеличивается примерно на одну тысячу. Таким образом улучшается тепловая изоляция тела. Очень теплый покров имеют овцебык, северный олень, белый медведь, королевский пингвин. Шкурка белок из рыжей становится светло-серой, а главное — очень пушистой (рис. 29).
Slide 11
Slide 12
Влияние температуры на поведение животных Теплокровные животные впадают в спячку, уйдя в нору, в логово, в глубину пещеры. Некоторые мелкие млекопитающие используют снеговой покров как слой, изолирующий от зимней стужи и свои ходы прокладывают под ним.
Роль тепла для животных
Slide 13
Как ведут себя в ветреную холодную погоду антарктической зимой пингвины? Они сбиваются в плотные группы и внутри них укрывают детенышей (рис. 30). Такой способ поведения позволяет удерживать внутри группы чуть более высокий уровень температуры и спасать себя и свое потомство от ледяного ветра. Рис. 30. Группа пингвинов защищается от ветра
Slide 14
В климате Крайнего Севера мелкие птицы стараются при ночёвке так упрятать свои выступающие части тела — голову, ноги, — что превращаются в маленькие пушистые комочки. А нечаянно высунутая голова может сразу понизить температуру тела на несколько градусов.
Slide 15
Как охлаждаются теплокровные животные в жару? Выделение тепла усиливается при обдуве всего тела или поверхности дыхательных органов. Собака, когда ей жарко, открывает рот и высовывает язык. Испарение жидкости снижает температуру тела. У птиц дыхательная система с легочными мешками предназначена для дыхания и газообмена, но еще она участвует в обдуве внутренних органов, в освобождении от излишнего тепла.
Slide 16
Повторение: Для чего животному нужно тепло?Каковы источники тепла для холоднокровных и теплокровных животных?Как животные реагируют на понижение и повышение температуры в среде обитания?