Життя на Землі існує в широкому діапазоні температур. Для багатьох видів зона комфорту, або екологічного оптимуму, доводиться на +20. + 30 ° С. Для більшості гідробіонтів + 35 ° С є-ється межею, + 50 ° С переноситься поруч теплолюбних наземних мешканців - мікроорганізмами, рослинами і деякими живіт-ними. Таким чином, хоча через властивостей білків протоплазми і актив-ності ферментів більшість живих істот здатні жити при температурі між 0 і 50 ° (і більшість місць існування на поверх-ності нашої планети мають температуру, що не виходить за ці пре-дели), завдяки спеціальним пристосуванням деякі види можуть виносити екстремальні температури.
Екологічні групи організмів по відношенню до температури. Незважаючи на великий діапазон температур, що говорить про пластич-ності життя, по відношенню до температурного фактору, види чітко поділяються на екологічні групи.
Види, які віддають перевагу холод, відносяться до кріофіли (від грец. Krio - холод і рhilео - люблю) і до кріофіти. Вони можуть зберігати активність при температурі клітин -8. -10 ° С, коли рідини їх ті-ла знаходяться в переохолодженому стані. Холодостойкость характерна для бактерій, грибів, лишайників, мохів, членистоногих і дру-гих груп наземних організмів, що мешкають в умовах низьких тим-температур в тундрі, арктичних і антарктичних пустелях, в ви-сокогорьях і т. П.
Види з оптимумом діяльності в області високих температур відносяться до термофіли і термофітам. Термостійкість характе-ризуются багато груп мікроорганізмів і тварин, наприклад, бактерії і синьо-зелені водорості гарячих джерел, нематоди, личинки комах, кліщів і інших організмів, що зустрічаються на поверхні грунту в посушливих районах, в саморазогревающіхся раз-лага органічних залишках і т. П.
Як кріофіли і кріофіти, так і термофіли і термофіти - стенотермним. У широкому діапазоні температур живуть евритермні організми. Відомий черевоногих молюск Нуdrobia ароnensis. яв-рами прикладом виняткової стійкості серед водних ор-ганизмов, витримує коливання температури від -1 ° до + 60 ° С, хо-тя зазвичай мешкає в гарячих джерелах. Лишайники і багато бак-терії можуть жити при самій різній температурі. Це дозволяє деяким видам лишайників підніматися в Гімалаях на висоту бо-леї 6 000 м. З тварин найбільш Еврітермние є такі, які можуть підтримувати сталість температури тіла. Серед морських організмів найбільш Еврітермние мешканці літоралі.
Температурні межі, в яких життєві процеси протікають нормально, залежать від багатьох обставин, і, перш за все, від специфіки виду, яка, в свою чергу, пов'язана з місцем його походження і екологічними умовами еволюційного роз-ку. Види, що виникли в тропічних країнах, в більшості при-надлежат до теплолюбних. Види з крайніх північних чи південних широт більш стійкі до низьких температур. Таким чином, від-ходіння, розселення та еволюція виду мають першорядне зна-чення для умов його існування.
Способи терморегуляції у тварин. Між організмами і життєвим середовищем існують складні термічні відносини, зумовлені тим, що потреби тварин і рослин в теплі повинні перебувати в певній рівновазі з його наявністю у зовнішньому середовищі, т. Е. Між ними повинен бути досягнутий температурний гомеостаз (від греч.homoios - подібний , однаковий і stasis - нерухомість, стан). Баланс між потребою в теплі і надходженням його ззовні досягається різними шляхами. Найбільшого успіху в адаптації досягли тварини, як найбільш високоорганізовані мешканці планети. Тваринам доступні два основних джерела теплової енергії - зовнішній (сонячна енергія, запаси тепла в зовнішньому середовищі, наприклад в їжі) і внутрішній (тепло, що продукується в процесі обміну речовин). В ході еволюції тварин від нижчих форм до вищих відносне значення цих джерел помітно змінювалося - відбувалося все більше посилення ролі внутрішніх джерел тепла і ослаблення залежності від зовнішніх. Одночасно з розвитком джерел внутрішнього тепла (наприклад, мускулатури - чим вона потужніша і активніше, тим більша кількість тепла генерує тварина) під дією природного відбору формувалися спеціальні шляхи і способи терморегуляції. У тварин їх кілька.
Хімічна терморегуляція - активне збільшення теплопродукції у відповідь на зниження температури середовища; спрямована на підтримку теплового балансу, або гомеостазу. З енергетичної точки зору це марнотратний спосіб збереження температурного гомеостазу.
Фізична терморегуляція - зміна рівня тепловіддачі (НЕ продукування, а віддачі тепла!), Здатність утримувати тепло або, навпаки, розсіювати його надлишок. Фізична терморегуляція здійснюється завдяки спеціальним анатомічним і морфологічним пристосуванням в будові тварин: волосяному і пір'яного покриву, деталей цього пристрою кровоносної системи, розподілу жирових запасів, можливостям испарительной тепловіддачі і т. Д. Фізична терморегуляція значно економічніша, ніж хімічна.
Поведінкова регуляція. Змінюючи свою поведінку або місце розташування, тварини можуть активно уникати крайніх температур. Для багатьох видів зміна поведінки є практично єдиним і дуже ефективним способом підтримки теплового балансу.
Зміна розмірів тварин зі зміною температурних кліматичних умов. Згідно з правилами Аллена і Бергмана, що випливають з принципу зменшення тепловіддачі при скороченні відносини поверхні тіла до об'єму (тобто питомої поверхні), відбуваються закономірні зміни розмірів тварин і виступаючих частин їх тіла в зв'язку зі зміною температурного чинника. Обидві закономірності відображають адаптацію тварин до підтримці постійної температури тіла в різних кліматичних умовах.
Сплячка як адаптація до несприятливих умов середовища. Сезонні зміни клімату та пов'язані з ними зміни в складі і кількості рослинних і тваринних кормів різко впливають на всіх тварин. Під час зими і літньої посухи величезна більшість видів той чи інший спосіб захищається від дії несприятливих кліматичних умов або від відсутності корму і вологи. Деякі види тварин випереджають цей важкий час активною підготовкою. Запасають на зиму корм, будують зимові житла - глибокі нори і теплі гнізда, «одягаються» в густий і довгий зимове хутро, який до літа випаде і заміниться коротким і рідкісним, накопичують підшкірний шар жиру, який грає роль теплової ізоляції і служить основним енергетичним резервом .
Своєрідним пристосуванням для переживання в несприятливих умовах є стан заціпеніння - сплячка, що спостерігається у багатьох видів ссавців. У цьому стані зведені до мінімуму всі процеси, що відбуваються в організмі. Життя тварин, що знаходяться в заціпенінні, підтримується за рахунок накопичених перед сплячкою запасів у вигляді жиру і глікогену. Тварини проводять в сплячці до 6-8 місяців. Деякі з них пробуджуються на короткий час і навіть виходять зі своїх нір, а також поїдають частину заготовленого корму.
Робота проводиться з групою деревних рослин різних видів, що зустрічаються в озеленювальних посадках даної місцевості. Це дає можливість побудувати ряд деревних видів за ступенем стійкості до високих температур, виявити найбільш стійкі з них, що дуже важливо для створення озеленювальних зон підприємств, вуличних посадок в районах з жарким літом. У зв'язку з цим студентам дається завдання принести по 5-6 свіжого листя від різних деревних порід, обернувши кінці черешків в мокру вату, фольгу, а все листя - помістивши в целофан. В крайньому випадку, можна використовувати кімнатні рослини. Принцип методу запропонований Ф.Ф. Мацкове і заснований на встановленні порогу пошкодження живих клітин від екстремальних температур. Якщо піддати листя дії високої температури, а потім занурити в слабкий розчин соляної кислоти, то пошкоджені і мертві клітини побуреют внаслідок вільного проникнення в них кислоти, яка викличе перетворення хлорофілу в феофітин (бурого кольору), тоді як неушкоджені клітини залишаться зеленими. У рослин, що мають кислий клітинний сік, феофітінізація може статися і без обробки соляною кислотою, тому що при порушенні напівпроникності хлоропласта органічні кислоти проникають з клітинного соку в цитоплазму і витісняють магній з молекули хлорофілу.
Дану роботу краще проводити в першу половину вегетації, коли не спостерігається природного руйнування хлорофілу у деревних порід.