Температура є одним з головних факторів, які безпосередньо впливають на всі організми (див. 2.2.2). Верхня межа толерантності до цього фактору становить 60 ° C (температура згортання білків), а нижній - змінюється в залежності від виду організмів. Лише деякі бактерії можуть існувати при 100 ° C.
Вплив різких коливань температури навколишнього середовища на організми знижують спеціальні адаптивні комплекси ознак. Існують два принципово різних типи адаптацій до температури: пасивний і активний.
Перший тип характерний для ектотермних (пойкілотермних, холоднокровних) організмів (всі таксони органічного світу, крім птахів і ссавців). У цих організмів, завдяки порівняно низькому рівню обміну речовин, головним джерелом надходження теплової енергії є зовнішнє тепло. Їх активність залежить від температури навколишнього середовища: комахи, ящірки і багато інших тварин в прохолодну погоду стають млявими і малорухомими. Багато видів тварин при цьому мають здатність до вибору місця з оптимальними умовами температури, вологості та інсоляції (при дефіциті тепла ящірки гріються на освітлених сонцем плитах гірських порід, а при його надлишку ховаються під каміння і зариваються в пісок).
У ектотермних організмів існують спеціальні адаптації для переживання холоду - накопичення в клітинах «біологічних антифризів», що перешкоджають замерзанню води і утворенню кристалів льоду в клітинах і тканинах. Наприклад, у холодноводних риб такими антифризами є глікопротеїди, у рослин - цукор.
Ефективним способом переживання несприятливих температур (як низьких, так і високих) є зневоднення організмів. Коловертки при зневодненні виносили температуру до -190 ° C! Коливання вмісту води в тканинах ектотермних тварин може мати сезонний характер, що було виявлено у жуків # 8209; ксилофагов (тобто харчуються деревиною і зимуючих в «їдальні»), в тканинах яких влітку води було багато більше, ніж взимку. Загальновідома висока стійкість до коливань температури сухого насіння рослин або зневоднених слоевищ мохів.
Деякі ектотермних тварини можуть підвищувати температуру тіла за рахунок різких скорочень м'язів (наприклад тунець). У холодну погоду пітони обвиваються навколо кладки яєць і також різкими скороченнями м'язів виділяють тепло, достатнє для того, щоб майбутнє потомство нормально розвивалося. Температура тіла пітона підвищується також під час перетравлення їжі.
У рептилій пустелі (ящірки, варани, черепахи) є спеціальні пристосування для зниження температури. Варани та ящірки більш інтенсивно дихають (приблизно так само, як і собаки), черепахи виділяють слину, якої змочують голову і передні кінцівки.
Таким чином, «абсолютна» ектотермних спостерігається тільки у дуже маленьких організмів. Більшість організмів все # 8209; таки здатне до слабкої регуляції температури тіла. У джмелів температура тіла підтримується на рівні 36-40 ° C навіть при температурі повітря нижче 10 ° C. Все це говорить про те, що пасивний і активний типи адаптацій пов'язані поступовим переходом.
Ендотермние (Гомойотермниє, теплокровні) організми (птахи та ссавці) забезпечуються теплом за рахунок власної теплопродукції і здатні активно регулювати виробництво тепла і його витрачання. При цьому температура їх тіла змінюється незначно, її коливання не перевищують 2-4 ° C навіть при найсильніших морозах. Головні адаптації - хімічна терморегуляція за рахунок виділення тепла (наприклад, придихом) і фізична терморегуляція за рахунок теплоізоляційних структур (жирового прошарку, пір'я, волосся і т.д.).
Є безліч спроб сформулювати правила адаптації до температур, наприклад «правило Аллена» - чим холодніше клімат, тим коротше виступаючі частини тіла, наприклад, вуха. Це «правило» ілюструють розміри вух у жителя півночі # 8209; песця, звичайної для середніх широт рудої лисиці і африканської лисиці фенек.
За «правилом Бергмана», тварини одного виду в різних кліматичних умовах мають різну вагу: вони більші в холодних умовах і дрібніше - в теплих. Вовк на Таймирі важить близько 50 кг, а в Монголії - тільки 40, лисиця на середньо рівнині може досягати 10 кг, а в Туркменії - це невеликий звірок вагою не більше 3 кг. Ще більш наочно «правило Бергмана» ілюструє зв'язок розмірів пінгвінів з умовами їх проживання. Найбільший пінгвін - імператорський (зростання 1,2 м, вага 34 кг) живе в центрі Антарктиди і рідко зустрічається за межами 61 про північної широти; патагонский пінгвін (90 см, 15-17 кг) мешкає на островах Маккуорі (55 про південної широти); ослиний (70 см, 6 кг) - до Тасманії (40 о південної широти); найменший пінгвін - Галапагоський, розміром всього 50 см і вагою 3-4 кг, живе на екваторі, на Галапагоських островах.
Однак з цих «правил» є безліч виключень.
1. Які таксони відносяться до класу ендотермних?
2. Які фізіологічні механізми використовують ектотермних тварини для переживання екстремальних температурних умов?
3. Наведіть приклади відносності ектотермних.
4. Які механізми використовують ендотермние тварини для регулювання температури тіла?
6. Наведіть приклади, що ілюструють правило Бергмана.