Презентація на тему: "Лекція 10. Lect_10_Temper_metabolizm Фактори і умови. Труднощі виявлення факторів, що лімітують. Температура як екологічний фактор. Ектотерми і Ендотерм. "- Транскрипт:
1 Лекція 10. Lect_10_Temper_metabolizm Фактори і умови. Труднощі виявлення факторів, що лімітують. Температура як екологічний фактор. Ектотерми і Ендотерм. «Теплокровность» динозаврів. Розрахунок температури тваринного по швидкості його зростання і масі тіла. Склад зубної емалі як «палеотермометр». Залежність інтенсивності обміну і швидкості росту від температури. Правило суми температур. Залежність швидкості метаболізму від маси тіла.
2 ФАКТОРИ (умови і ресурси), МЕТАБОЛІЗМ
3 Труднощі виявлення факторів, що лімітують Hypericum perforatum і Chrysolina quadrigemina photos.org/en/Wildflowers/Picture_of_St_Johns_wort/
4 Температура як екологічний фактор Ектотерми і Ендотерм «пойкілотермним організми» (від грец. «Poikilos» - строкатий, різноманітний), що мають різну температуру «Гомойотермниє організми» (від грец. «Homoios» - однаковий), що мають одну і ту ж температуру
5 Використання Ендотерм тепла, що виділяється в екзотермічних реакціях, що проводяться екзотермії.
6 Leipoa ocellate (Megapodius reinwardt), Australia Приклад - сміттєві кури
7 Megapodius reinwardt червононога чагарникова курка (Australia)
9 Tyrannosaurus rex в дорослому стані важив близько 5 тонн. Мабуть середня температура його тіла перевищувала 30 о С. Рис. з сайту: sciences.com/communiquer/g/showphoto.php/photo/1751/si/avant
11 «Теплокровность» динозаврів. nnosaurus_rex_p jpg / 800px- Palais_de_la_Decouverte_Tyrannosaurus_rex_p jpg
12 Зріз ребра тираннозавра з шарами річного приросту. Цифри вказують рік життя. Найбільш активне зростання був у років. Потім він різко сповільнилося. Це видно на вставці справа вгорі, де лінії після 19 років йдуть дуже тісно один до одного (відповідну ділянку позначений як EFS). Малюнок з: Erickson et al Gigantism and comparative life-history parameters of tyrannosaurid dinosaurs // Nature. V P Gigantism and comparative life-history parameters of tyrannosaurid dinosaurs
13 G = g o M 3/4 e 0.1T b G - максим. швидкість росту (кг добу -1) M - маса тіла (кг), при якій досягається максим. швидкість росту g o - константа нормалізації T b - температура тіла (о С)
14 T b = 10 ln GM -3/4 / g o Температура тіла (T b) як функція швидкості вагового приросту G і маси тіла M
15 Залежність середньої температури тіла динозаврів і нині живучих крокодилів (сині кружки) від середньої маси тіла в період максимального зростання. Порожні гуртки - два динозавра, які не прийняті до уваги. Один з них (Shuvuuia deserti) покритий пір'ям, а інший (Syntarsus rhodensis) просто випадає із загальної залежності. По осі Х логарифмічна шкала. Gillooly J.F. Allen A.P. Charnov E.L. Dinosaur fossils predict body temperatures // PLoS Biol V. 4. No. 8. p. e248 Dinosaur fossils predict body temperatures
16 Дрібні динозаври (що важать десятки кілограмів) мали температуру тіла близько 25 о, (мабуть тільки злегка вище середньої температури навколишнього середовища). У динозаврів, що важать кг, температура була всього на 2 про вище, але при подальшому збільшенні маси температура росла набагато швидше і досягала 35 о при вазі тварини в кілька тонн.
17 Залежність максимальної швидкості приросту (в г / добу) від маси тіла дорослої тварини (в г) для різних груп хребетних: риб, сучасних рептилій, сумчастих ссавців (Marsupials), плацентарних ссавців (Eutheria), виводкових птахів (Precocial birds), птенцових птахів (Altricial birds) і динозаврів (для них лінія регресії виділена жирним). Букви в квадратиках відповідають різним видам динозаврів. Малюнок зі статті: Erickson et al Dinosaurian growth patterns and rapid avian growth rates // Nature. V.412. P Dinosaurian growth patterns and rapid avian growth rates Див. Зр. рис на наступному слайді!
18 Erickson et al Dinosaurian growth patterns and rapid avian growth rates // Nature. V.412. P Dinosaurian growth patterns and rapid avian growth rates
19 Температуру динозаврів можна визначити по зубах! Brachiosaurus (Giraffatitan) brancai в Берлінському музеї природної історії
22 Залежність інтенсивності обміну (і швидкості розвитку) організму від температури
23 k = A e -E a / RT Рівняння Арреніуса (Arrhenius equation) Svante Arrhenius +1894 k - константа швидкості реакції; Е а - енергія активації; R - газова постійна (R = J · K -1 · mol -1) А - коеф. пропорційності Т - абсолютна температура
24 правило Вант-Гоффа При збільшенні температури на 10 о С швидкість реакції зростає в 2-4 рази γ - коефіцієнт, що знаходиться між 2 і 4 Q 10
25 Для водних ектотермних тварин залежність інтенсивності дихання від температури досить добре описується правилом Вант-Гоффа значення коефіцієнта Q 10 знаходяться в межах Для практичних же розрахунків приймають, що Q 10 = 2.25
26 Швидкість розвитку V t = 1 / D D - тривалість розвитку
27 Залежність швидкості розвитку від температури краще вивчати на що не годували стадіях
28 Залежність швидкості ділення розвивається яйця севрюги від температури V t = 1 / D А. Тривалість одного ділення яйця від температури Б.Те ж дані, представлені як швидкість розвитку Вісь абсцис - тим-ра о С Ліва вісь ординат - тривалість поділу (хв) права вісь - швидкість ділення хв -1 Гінзбург, Детлаф, 1969
29 Ектотерми і Ендотерм Чітка з Залежність швидкості біологічних процесів від (зовнішньої) температури має місце саме у ектотермов * Слайд з лекцій Л.В.Поліщука Зовнішня температура і внутрішня температура Про ектотермах на відміну, наприклад, від нас з вами, зокрема, і від Ендотерм взагалі не можна сказати, що для розвитку їм потрібен певний проміжок часу. Те, що їм потрібно, - це якась комбінація часу і температури, часто звана фізіологічним часом. Інакше кажучи, час для ектотермов залежить від температури, і якщо температура впаде нижче порога розвитку, то воно може воістину «зупинитися». (М. Бігон, Дж. Харпер, К. Таунсенд. Екологія, 1989, том 1, с. 71)
30
31
32 Можливість правила суми температур
33 «Ефективна температура» - різниця між реально що спостерігається температурою - t і умовним нулем t 0 Сума температур - це як правило «сума ефективних температур», тобто величин (t - t 0)
34 Приклади: Розвиток лежать яєць коника Austroicetes cruciata починається при температурі 16 о При температурі 20 о (ефективна температура 4 о) розвиток яйця (до вилуплення першої личинкової стадії) займає 17.5 доби, при 30 о (ефективна температура - 14 о) - 5 діб . Сума температур в обох випадках становить 70 градусо-днів
35 Приклади: Для ікри форелі (вид живе в високих широтах) «біологічний нуль» припадає приблизно на 0 о. Для повного розвитку ікри відповідно потрібно: при температурі 2 ° С доби, при 5 ° С - 82 діб, при 10 о С - 41 добу. Сума температур у всіх випадках виявляється рівною 410 градусо-днів.
36 Чому в тундрі не ростуть дерева?
37 Поширення лісу на півночі Євразії обмежена сумою ефективних температур (що перевищують t 0 = + 10 o) градусо-днів, але на Таймирі - градусо-днів
38 «Світло як ресурс і умова» - прошу пройти самостійно, використовуючи підручник Бигона і ін. І підручники з фізіології рослин!
39 Залежність швидкості метаболізму організму від маси тіла
40 На що покладатися при оцінці ролі певної групи організмів в екосистемі? Чисельність? Біомаса? Продукція? Потік енергії через дану популяцію?
41 1 лось вагою 500 кг = полівок вагою 20 г кожна.
42 НІ. Для 25 тис. Полівок буде потрібно приблизно в 11 разів більше енергії, ніж для одного лося
43 Чим більше організм, тим більше йому треба енергії. Зв'язок можна описати ступеневою функцією: Y = a W b де: Y - швидкість дихання, виражена або в споживанні кисню за одиницю часу, або безпосередньо в одиницях потоку енергії, W - маса тіла, a і b - коефіцієнти, більш-менш постійні для певної групи організмів. У логарифмічною формі: lg Y = lg (a W b) = lg a + b lg W
44 Для гомойтермних (ендотермних) тварин при середній температурі тіла 39 ° С: R h = 4.1 W Для пойкілотермних (ектотермних) тварин при температурі 20 о С: R p = 0.14 W Для одноклітинних при температурі 20 о С: R p = W 0.751
45
46