Н.М. Чернова, А.М. Былова
Общая экология. Учебник
М.: Дрофа, 2004
Глава 3. Важнейшие абиотические факторы и адаптации к ним организмов
3.1. Температура
3.1.2. Температура тела и тепловой баланс организмов
Температура тела живых существ по-разному зависит от температуры
окружающей среды. Баланс тепла в организме складывается из его прихода и
расхода. Источники поступления тепловой энергии делятся на внешние и
внутренние. Внешнее, или экзогенное, тепло организм получает от более
нагретых воды, воздуха, окружающих предметов, прямой солнечной радиации. При
этом большую роль играют площадь покровов и их теплопроводность. Внутреннее,
или эндогенное, тепло вырабатывается как обязательный атрибут обмена
веществ. Любой организм выделяет в окружающую среду тепло в результате своей
жизнедеятельности.
Источником теплообразования в клетках являются два экзотермических
процесса: окислительные реакции и расщепление АТФ. Энергия, освобождающаяся при
втором процессе, идет, как известно, на осуществление всех рабочих функций
клетки, а энергия окисления – на восстановление АТФ. Но и в том, и в другом
случае, согласно второму закону термодинамики, часть энергии рассеивается в
виде тепла. Тепло, вырабатываемое живыми организмами как побочный продукт
биохимических реакций, может служить существенным источником повышения
температуры их тела. Общий объем теплопродукции зависит от массы тела и
интенсивности метаболизма.
Потери тепла происходят через поверхность тела за счет излучения и
теплопроводности, а также за счет энергоемкого испарения воды организмами. По
физическим законам на испарение 1 мл воды затрачивается около 539 кал.
Соотношение всех этих теплообменных процессов определяет температуру живых
существ и влияет на скорость метаболических реакций.
Жизнедеятельность и активность большинства видов на Земле зависят прежде
всего от тепла, поступающего извне, а температура тела – от хода внешних
температур. Такие организмы называют пойкилотермными. Этот термин
обозначает изменчивость теплового режима организмов. Пойкилотермность
свойственна всем микроорганизмам, грибам, растениям, беспозвоночным животным и
значительной части хордовых. Две группы высших животных – птиц и млекопитающих
относят к гомойотермным. Они способны поддерживать постоянную
оптимальную температуру тела независимо от температуры среды.
Среди пойкилотермных организмов есть такие, которые всю жизнь проводят в
условиях постоянных внешних температур (глубины океанов, пещеры и т. п.),
в связи с чем температура их тела не меняется. Такое явление называют ложной
гомойотермией (рис. 12). Она свойственна, например, ряду рыб и
иглокожих. Среди истинно гомойотермных животных выделяют группу гетеротермных.
В нее входят виды, впадающие в спячку или временное оцепенение. Эти
виды в активном состоянии поддерживают постоянную температуру тела на высоком
уровне, а в неактивном – пониженную, что сопровождается замедлением обмена
веществ. Таковы сурки, суслики, летучие мыши, сони, ежи, колибри, стрижи и др.
Таким образом, термины «пойкилотермия», «гомойотермия», «ложная гомойотермия» и
«гетеротермия» отражают степень изменчивости температуры живых существ.
Рис. 12. Ложногомойотермные членистоногие –
обитатели пещер: 1– лжескорпион; 2 – многоножка; 3 –
кузнечик; 4 – жужелица
Для характеристики организмов по основным источникам используемого тепла
используют термины эктотермный и эндотермный. Эктотермия – это
жизнь преимущественно за счет нагревания из внешней среды, эндотермия
– за счет тепла, вырабатываемого самим организмом.
Масштабы выработки тепла сильно отличаются у разных видов, проявляя
зависимость от сложности организации группы, возможностей окислительных
реакций, размеров и массы тела, условий среды и других причин. Так, например,
бактерии выделяют на грамм веса в час около 450 кал, мухи-дрозофилы – 30, мыши
– 8, для человека этот показатель равен 4. В пределах позвоночных животных при
сходной массе тела млекопитающие продуцируют в 5–6 раз, а птицы – в 7–8 раз
больше тепла, чем рептилии.
Все живые организмы потенциально эндотермны, но сильно различаются по
уровню обмена и возможностям сохранения тепла. Нарушения теплового баланса меняют
температуру тела. Восстановить нарушенный баланс можно тремя путями: 1)
изменением теплопродукции, 2) изменением теплоотдачи и 3) перемещением в
пространстве в область предпочитаемых температур. Пойкилотермные и
гомойотермные организмы по-разному реализуют возможности температурных
адаптаций.
|