Температура и ее роль в жизни организмов

Как холоднокровные животные адаптировались к морозу

Нематоды

Maks29/01/2021 18:30Вы зашли на Загоны.ру как незарегистрированный пользователь.Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем. Информация Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии на Загонах. Зарегистрируйтесь! Комментарии 1ТолкованиеПереводХолоднокровные животные</dt>Холоднокро́вные живо́тные, пойкилотермные животные, животные (все беспозвоночные, из позвоночных рыбы, земноводные, пресмыкающиеся), у которых температура тела зависит от температуры окружающей среды (обычно на 12° выше или равна ей). В отличие от теплокровных животных, не имеют совершенных механизмов терморегуляции. При повышении или понижении температуры внешней среды за пределы оптимальных впадают в оцепенение или гибнут.</dd>

Животные в доме. – М.: Большая Российская энциклопедия. Гребцова В.Г., Таршис М.Г., Фоменко Г.И.. 1994.

</dl>

Источник энергии, используемый животными является главным критерием, на основе которого животных разделяют на две группы: холоднокровных (пойкилотермия или эктотермия) и теплокровных (гомойотермия или эндотермия).

Холоднокровные животные не могут самостоятельно регулировать внутреннее тепло, поэтому температура их тела не постоянна и меняется в зависимости от условий окружающей среды. В жаркой среде, их кровь может быть гораздо теплее, чем у теплокровных животных, в том же районе. Для того, чтобы регулировать температуру, пойкилотермные животные греются на открытом солнце или охлаждаются в тени.

Пойкилотермные животные могут быть наземными или водными. Пресмыкающиеся (включая змей, ящериц, черепах, аллигаторов и крокодилов), некоторые насекомые (такие как стрекозы и пчелы), амфибии (лягушки, жабы и саламандры), а также рыбы (в том числе акулы) – все являются хладнокровными. Хотя динозавры были рептилиями, они, как полагают, имели характеристики как холоднокровных, так и теплокровных животных, и принадлежали к переходной группе со сложным метаболизмом, подобно птицам.

В теплой среде обитания, холоднокровные животные более активны и могут перемещаться относительно быстро. Это происходит потому, что термоактивируемые реакции обеспечивают энергию для работы мышц. Если тепла недостаточно, то животное становится вялым и медленным. Поэтому холоднокровные, как правило, неактивны и отдыхают, когда холодно.

Поскольку пойкилотермные животные не нуждаются в большом количестве пищи, они тратят меньше времени на ее поиск. В таких местах, как пустыни, где пищи мало, ящерицы и змеи имеют преимущество. Большинство холоднокровных животных впадают в спячку, чтобы преодолеть зимние холода, или имеют короткую продолжительность жизни, как и в случае многих насекомых.

Рыбы перемещаются в более глубокие и теплые воды, в то время как насекомые прячутся под землей или в обогреваемых местах, чтобы избежать зимнего холода. Некоторые виды рыб имеют специальный белок в крови со свойствами антифриза.

Во избежания длительных периодов на дневной жаре многие холоднокровные животные спят в прохладных или затененных местах. Летняя спячка или летний сон отличается от зимней спячки тем, что длится только в течение дня.

Так как холоднокровные не генерируют свое собственное тепло, отношение массы к площади поверхности тела не столь важно, как у теплокровных животных. Таким образом, пойкилотермные животные могут быть как маленькими (насекомые, улитки, ящерицы и т.п.), так и очень большими (крокодилы)

Кроме того, температура их тела не является постоянной, поэтому они меньше страдают от болезней, чем теплокровные животные.

Так как холоднокровные не нуждаются в пище, чтобы генерировать тепло, они могут выжить без кормления в течение длительного времени, именно поэтому некоторые змеи питаются только один раз в месяц. В периоды дефицита пищи, пойкилотермные животные малоактивны и преимущественно отдыхают. Большая часть пищи, которую они употребляют преобразовывается в массу тела.

Холоднокровные животные, как правило, распространены в более теплых регионах мира. Когда температура падает, их метаболизм замедляется. Если температура остается холодной в течение длительных периодов, пойкилотермные животные могут умереть.

Не нашли, то что искали? Используйте форму поиска по сайту

Организмы можно разделить на две широкие категории, основанные на способности регулировать температуру тела в зависимости от температуры окружающей среды: эти две категории относятся к хладнокровным

Гомойотермные организмы

Гомойотермные организмы — организмы, способные поддерживать внутреннюю температуру тела на относительно постоянном уровне независимо от температуры окружающей среды (птицы и млекопитающие).

Гетеротермные организмы — группа гомойотермных организмов, у которых периоды сохранения постоянно высокой температуры тела сменяются периодами ее понижения при впадении в спячку в неблагоприятный период года (суслики, сурки, ежи, летучие мыши и др.).

Мы уже знаем, что гомойотермные животные могут поддерживать температуру тела в гораздо большем диапазоне температур, чем пойкилотермные (см. рис. 3), однако те и другие гибнут при примерно одинаковых чрезмерно высоких или чрезмерно низких температурах (в первом случае — от коагуляции белков, а во втором — вследствие замерзания внутриклеточной воды с образованием кристаллов льда). Но пока этого не произошло, пока температура не достигла критических значений, организм борется за поддержание ее па нормальном или хотя бы на близком к нормальному уровне. Естественно, что в полной мере это свойственно гомойотермным организмам, обладающим терморегуляцией, способным в зависимости от условий усиливать или ослаблять как теплопродукцию, так и теплоотдачу. Теплоотдача — процесс чисто физиологический, он происходит на органном и организменном уровнях, а в основе теплопродукции лежат и физиологические, и химические, и молекулярные механизмы. Прежде всего это озноб, холодовая дрожь, т. е. мелкие сокращения скелетных мышц с низким коэффициентом полезного действия и повышенным образованием тепла. Этот механизм организм включает автоматически, рефлекторно. Эффект его может быть повышен активной произвольной мышечной деятельностью, также усиливающей теплообразование. Не случайно, чтобы согреться, мы прибегаем к движению.

Естественно, что все эти изменения приводят к нарушению ряда функций организма. В процессе обмена веществ во всяком организме происходит образование тепла. Этой способностью обладают лишь птицы и млекопитающие (как животные, так, естественно, и человек). Их называют гомойотермными организмами. Температура тела беспозвоночных, рыб, амфибий и рептилий зависит от температуры окружающей среды и практически равна ей. Это пойкилотермные организмы. Поэтому термический оптимум, в котором особь ведет активную жизнь, у гомойотермных значительно шире, чем у пойкилотермных, хотя границы выживаемости в условиях температурного максимум- и минимум-пессимума практически одинаковы (рис. 3).

В зависимости от того, какой источник преобладает в тепловом балансе, живые организмы делят на пойкилотермных и гомойотермных. Пойкилотермные организмы — организмы с непостоянной внутренней температурой тела, меняющейся в зависимости от температуры внешней среды. К ним относятся микроорганизмы, растения, беспозвоночные и низшие позвоночные животные. Температура их тела обычно на 1—2° С выше температуры окружающей среды или равна ей. Гомойо-термные организмы — организмы, способные поддерживать внутреннюю температуру тела на относительно постоянном уровне независимо от температуры окружающей среды. Это птицы и млекопитающие. Если речь идет только о животных, то их еще называют холоднокровными и теплокровными соответственно. Среди гомойотермных организмов выделяют группу гетеро-термных организмов — организмов, у которых периоды сохранения постоянно высокой температуры тела сменяются периодами ее понижения при впадении в спячку в неблагоприятный период года (суслики, сурки, ежи, летучие мыши и др.).

Было бы заблуждением утверждать, что эктотермы «примитивны», а эндотермы «прогрессивны». Правильнее было бы считать, что эндотермы придерживаются стратегии, приносящей большие выгоды, но сопряженной с немалыми затратами, а эктотермы— стратегии, предполагающей низкие затраты, но иной раз сулящей лишь весьма незначительные выгоды. В силу сказанного для эндотермов, как и для эктотермов, характерно наличие температурного оптимума (т. е. такой температуры окружающей среды, при которой энергозатраты минимальны), а также верхней и нижней границ летальных температур, за пределами которых способность организма к регулированию температуры тела оказывается явно недостаточной. При этом по мере удаления в обе стороны оптимального значения температура среды становится все менее и менее благоприятной для длительного существования организмов, потому что в обмен на преимущества, которыми обладает каждый гомойотермный организм, при таких температурах приходится расходовать все больше и больше энергии.

Механизмы терморегуляции традиционно теплокровных животных

Создание и сохранение тепла

Организмы, которые традиционно считаются теплокровными, имеют большое число митохондрий на клетку, что дает им возможность производить тепло, увеличивая скорость «сжигания» жиров и сахаров. Это требует гораздо большего количества пищи, чем количество, потребляющих хладнокровные животные, для восстановления жировых и сахарной резервов.

Многие эндотермических животных дополняют клеточный механизм дрожью в холодных условиях, с целью преобразования жиров и сахаров на тепло с помощью мускульной активности. Зимой, когда часто не хватает пищи для поддержания высокой скорости обмена веществ в течение всего дня, некоторые организмы переходят в гипотермический состояние, известное как спячка или глубокий сон. В таком состоянии энергия сохраняется за счет снижения температуры тела. Многие птицы и маленьких млекопитающих (например тенреки) также позволяют температуре тела снижаться ночью, сокращая потребление энергии, необходимой для поддержания температуры тела. Даже человек несколько снижает скорость метаболизма в течение сна.

Потеря тепла больше угрожает небольшим организмам, поскольку они имеют большее соотношение внешней площади к объему. Наименьшие теплокровные животные имеют теплоизоляцию в виде меха или перьев. Водные теплокровные животные вообще используют глубокие слои жира под кожей для изоляции, потому что мех или перья неефективни в их окружениях. Пингвины используют как перья, так и жир, потому что их полуводный образ жизни ограничивает степень изоляции, которую может предоставить перьев. Птицы, особенно болотные, имеют кровеносные сосуды на нижних частях ног, служат теплообменниками — вены расположены рядом с артериями и поэтому забирают их тепло и переносят его обратно в кровоток. Многие теплокровных животных белые или светлые, сокращая потери тепла за счет излучения и из-за сокращения потока крови через кожу.

Охлаждение и предотвращения перегрева

В тропическом и экваториальном климате и в течение лета в умеренных районах перегрев является таким же угрозой, как и холод. В жарких условиях многие теплокровных животных увеличивают потерю тепла увеличением дыхания и испарением влаги в легких, и увеличением потока крови через кожу. Безволосые и коротковолосого млекопитающие кроме того потеют, потому что испарения пота также снижает температуру. Слоны сохраняют спокойствие, используя свои огромные уши подобно радиаторов: они размахивают своими ушами, увеличивая поток воздуха над ними.

Примечания

http://pdnr.ru/a19567.html (рус.)
http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=1467874&tool=pmcentrez (англ.)
http://elementy.ru/news/430671 (рус.)
http://phys.org/news177755291.html (англ.)
[http://palaeo-electronica.org/1999_2/gigan/issue2_99.htm THERMOPHYSIOLOGY AND BIOLOGY OF GIGANOTOSAURUS:
COMPARISON WITH TYRANNOSAURUS]
(неопр.)

. palaeo-electronica.org. Проверено 19 июля 2017.
Paul, G.S. (1988). Predatory Dinosaurs of the World
. New York: Simon and Schuster. p. 155. ISBN .
Armand de Ricqlès, Kevin Padian, Fabien Knoll, John R. Horner.
On the origin of high growth rates in archosaurs and their ancient relatives: Complementary histological studies on Triassic archosauriforms and the problem of a “phylogenetic signal” in bone histology // Annales de Paléontologie. — 2008-04-01. — Т. 94
, вып. 2
. — С. 57–76
. — DOI :10.1016/j.annpal.2008.03.002 .
Summers, A.P. (2005). «Evolution: Warm-hearted crocs». Nature
. 434
(7035): 833–834.

На свете есть огромное множество различных животных, каждое из которых уникально и неповторимо по своей природе, но есть определенные категории, которые объединяют животных по общим характеристикам. Также, каждое животное по-разному приспосабливается к температурным изменениям окружающей среды. По этому признаку различают теплокровных (гомойтермных) и холоднокровных (пойкилотермных) животных. К теплокровным животным можно отнести всех птиц и млекопитающие, а к холоднокровным беспозвоночных животных, а также рыб, пресмыкающихся и земноводных, которые являются позвоночными. В этом правиле, однако, есть несколько исключений. Так, существует уникальный вид млекопитающих, которые является холоднокровным. А когда-то существовал и еще один представитель холоднокровных млекопитающих – балеарский козел, но в настоящий момент этот вид является вымершим.

Теплокровные и холоднокровные животные совершенно по-разному реагируют на изменения погоды. Каждый из этих двух классов животных имеет положительные и отрицательные стороны, которые где-то являются помощниками, а где-то делают животное уязвимым. Так, в то время как теплокровные животные стоят на более высокой ступеньке эволюции и, соответственно, их способ терморегуляции является более совершенным, им нужно больше энергозатрат на поддержание жизнедеятельности организма, и, поэтому, есть нужно намного больше. Поэтому зачастую для них не столько страшны холода, сколько риск голода. Теплокровные животные отличаются тем, что всегда имеют примерно одинаковую температуру тела. Например, нормальная температура тела людей (мы тоже теплокровные «животные» — млекопитающие) 36,6 градусов. Если температура выше или ниже, это уже плохо. Это значит, что человек болен

Точно также и остальные теплокровные животные — неважно, какая температура вокруг, температура его тела всегда неизменна. Для того, чтобы сохранять температуру постоянной, животные имеют систему саморегуляции

Для защиты от холода, у зверей и птиц есть шерсть или перья, а также слой подкожной жировой клетчатки, а для защиты от жары «придумано» потоотделение. Существует также химическая терморегуляция (когда животное старается «выработать» тепло) и поведенческая терморегуляция (когда животное перемещается в пространстве, чтобы найти более теплое место).

Как мы уже заметили, температура тела теплокровных неизменна. У холоднокровных же все с точностью до наоборот. Температура их тела меняется в соответствии с температурой окружающей среды. Первая всего на один или два градуса выше второй, или равна ей. Животные данного класса не имеют механизмов саморегуляции температуры, но могут повысить ее, греясь на солнце или расположившись на теплых камнях, а также за счет активной работы мышц. Если же температура опускается слишком низкой — ниже допустимого диапазона — животное входит в состояние анабиоза или, попросту, засыпает.

Таким образом, теплокровные и холоднокровные животные имеют следующие различия: 1. Теплокровные животные имеют постоянную температуру тела, а холоднокровные меняют ее в зависимости от погодных условий. 2. Теплокровные животные имеют механизмы саморегуляции температуры тела, а холоднокровные регулируют последнюю за счет прогревания на солнце или на теплой поверхности, а также за счет пребывания в воде. 3. Теплокровные животные сохраняют активность в любое время года, холоднокровные часто впадают в спячку при слишком низких температурах.

Характеристики хладнокровных животных

Хладнокровные животные используют различные механизмы для выживания, адаптации к окружающей среде и поддержания идеальной температуры своего тела. Вот некоторые из его характеристик:

Элементы окружающей среды: они используют элементы, которые предлагает им окружающая среда, например, лежат на солнце, плавают в других водах, зарываются в землю или песок и т. д., это способы выровнять температуру тела.
Кровеносный сосуд: их кровеносные сосуды расширяются и сужаются легче, чем у эндотермических видов; благодаря этому они быстрее адаптируются к изменениям.
Ферменты: их тела содержат больше ферментов, ответственных за реакцию при различных температурах.
Внутренние органы: у большинства видов есть простые органы; таким образом они потребляют меньше энергии.
Продолжительность жизни: виды, как правило, живут меньше, чем теплокровные животные; иногда всего несколько недель.
Кормление: им легче выжить, чем их собратьям, в экосистемах с небольшим количеством пищи, поскольку они требуют меньше энергии.
Физиологические потребности: ваши физиологические потребности ниже.
Состояние покоя: в холодном климате их тела уходят в «покой»; Им требуется меньше энергии, так как их потребности сводятся к минимуму.

Теперь, когда вы знаете характеристики хладнокровных животных, пора показать вам примеры, характеристики и любопытные факты о них. Давай пойдем туда!

Примечания

http://pdnr.ru/a19567.html (рус.)
http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=1467874&tool=pmcentrez (англ.)
http://elementy.ru/news/430671 (рус.)
http://phys.org/news177755291.html (англ.)
[http://palaeo-electronica.org/1999_2/gigan/issue2_99.htm THERMOPHYSIOLOGY AND BIOLOGY OF GIGANOTOSAURUS:
COMPARISON WITH TYRANNOSAURUS] (неопр.)

. palaeo-electronica.org. Проверено 19 июля 2017.
Paul, G.S. (1988). Predatory Dinosaurs of the World. New York: Simon and Schuster. p. 155. ISBN .
Armand de Ricqlès, Kevin Padian, Fabien Knoll, John R. Horner. On the origin of high growth rates in archosaurs and their ancient relatives: Complementary histological studies on Triassic archosauriforms and the problem of a “phylogenetic signal” in bone histology // Annales de Paléontologie. — 2008-04-01. — Т. 94
, вып. 2
. — С. 57–76
. — DOI :10.1016/j.annpal.2008.03.002 .
Summers, A.P. (2005). «Evolution: Warm-hearted crocs». Nature. 434 (7035): 833–834.

Теплокровные животные

животные с постоянной температурой (Homoiothermata, как их предложил назвать Бергман). К числу их относятся млекопитающие и птицы. Все остальные животные относятся к числу холоднокровных или, точнее, к числу животных с непостоянной температурой, изменяющейся в зависимости от температуры среды (Poikilothermata). У последних химические реакции, происходящие в теле и служащие источником тепла, настолько слабы, что едва покрывают естественную потерю тепла, и потому температура их тела лишь на несколько градусов или даже только на несколько десятых градуса превышает температуру окружающей среды. Так, морской еж при температуре среды в 8, 6° имеет температуру крови 10,96°, а рыбка Trigla hirundo при 12° имеет температуру 12, 75°. Впрочем, процесс окисления у насекомых идет энергично, и если их температура все-таки непостоянна, то это происходит вследствие малой величины их тела, при которой поверхность лучеиспускания является относительно громадной.
В ульях пчел температура иногда превышала +40° Ц. Точно так же холоднокровные животные, насиживающие яйца, в это время имеют весьма повышенную температуру. Это наблюдалось на питонах, причем у них во время насиживания была обнаружена температура +41, 5° при +22° в окружающей среде. У Т. животных температура вследствие сильной энергии окислительного процесса более или менее постоянна. У птиц она более +40° (иногда 43°), у млекопитающих в среднем 39, 5°, у человека немного более 37°. Обезьяны имеют температуру — 38, 1; собака 39, 25; лисица 39, 2; кролик 39, 8; морская свинка 39, 2; овца 39, 05; бык 39, 7; теленок 39, 5; свинья 39, 7; лошадь 39, пластинчатоклювые птицы 42. 2; куриные и голубиные 42, 5; у других 42. Впрочем, некоторые Т. представляют значительные колебания температуры. Так, низшее из млекопитающих — ехидна, по наблюдениям Семона, представляет колебания температуры в заднем проходе от 26, 5 до 34, 0, а в полости тела от 29, 9 до 36, 0; по наблюдениям Сутерланда — от 22 до 36, 6. Затем, у всех животных, подверженных спячке (см.), во время сна температура чрезвычайно падает и подчиняется колебаниям температуры окружающей среды. Все холоднокровные зимой, естественно, цепенеют, a иногда, как амфибии, рыбы и многие беспозвоночные, обладают способностью замерзать и снова оттаивать без вреда для себя, тогда как животные Т. всегда обладают достаточным запасом химической энергии, чтобы противостоять действию среды, и к оцепенению не способны (см. Температурные, границы жизни).

Б. Шимкевич.

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон
.
1890-1907
.

Смотреть что такое «Теплокровные животные» в других словарях:

Большой Энциклопедический словарь

То же, что гомойотермные животные. * * * ТЕПЛОКРОВНЫЕ ЖИВОТНЫЕ ТЕПЛОКРОВНЫЕ ЖИВОТНЫЕ, то же, что гомойотермные животные (см. ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ) … Энциклопедический словарь

теплокровные животные — šiltakraujai gyvūnai statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Gyvūnai (paukščiai ir žinduoliai), gebantys patys susikurti ir palaikyti beveik pastovią kūno temperatūrą. atitikmenys: angl. homothermous animals; warm blooded animals… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

— (гомойотермные животные), животные, поддерживающие внутреннюю температуру тела на относительно постоянном уровне независимо от температуры окружающей среды. Постоянство температуры тела обеспечивается механизмами терморегуляции. К теплокровным… … Биологический энциклопедический словарь

То же, что Пойкилотермные животные … Большая советская энциклопедия

То же, что гомойотермные животные … Естествознание. Энциклопедический словарь

Периодические пробуждения.

Большая часть энергии во время зимней спячки расходуется на периодические пробуждения. Причины его прерывания понятны не до конца, и по этому поводу существует несколько гипотез. Согласно одной из них, во время оцепенения каким-то образом нарушается физиологический баланс, и нормотермные периоды необходимы для его корректировки. Вероятно, это связано с истощением запасов некоторых питательных веществ (например, глюкозы), которые должны ресинтезироваться, с накоплением вредных соединений, требующих экскреции, или с обезвоживанием организма, т.е. необходимостью увеличить содержание в нем воды. Согласно другим гипотезам, эпизоды оцепенения контролируются биологическими часами, и животные пробуждаются в соответствии с удлиненным циркадианным (околосуточным) ритмом для периодической проверки окружающих условий, или же они вынуждены просыпаться, чтобы сохранить способность к продолжению спячки, поскольку при низкой температуре тела развивается своего рода «сонная задолженность» организма, ликвидируемая в нормотермном состоянии.

Причины периодического выхода из оцепенения неизвестны, но установлено, что находящиеся в нем животные становятся чувствительнее к внешним раздражителям при повышении температуры и к концу периода глубокого оцепенения. Тепло для отогревания может генерироваться за счет мышечной дрожи или усиленного окисления бурого жира. Скорость повышения температуры зависит от массы тела животного: у мелких видов (массой менее 10 г) ее максимум составляет более 1°
С/мин, тогда как у крупных (тяжелее 5 кг) не превышает 0,1°
С/мин. В то же время максимальная скорость отогревания не сохраняется на протяжении всего процесса пробуждения, который длится у мелких животных обычно менее 1 ч, а у крупных – несколько часов.