12 Svarbiausi temperatūros poveikiai gyviems organizmams

Svarbiausi temperatūros poveikiai gyviems organizmams!

Nustatyta, kad temperatūra įvairiais būdais veikia gyvus organizmus, pavyzdžiui, ji turi reikšmingą vaidmenį ląstelėse, morfologijoje, fiziologijoje, elgsenoje, augime, ontogenetiniame vystyme ir pasiskirstyme.

Kai kurie iš gerai ištirtų temperatūros poveikio gyviems organizmams yra šie:

1. Temperatūra ir ląstelė:

Minimali ir maksimali temperatūra turi mirtiną poveikį ląstelėms ir jų komponentams. Jei per šaltas, ląstelių baltymai gali būti sunaikinti kaip ledo formos arba prarandant vandenį ir elektrolitai susikaupia ląstelėse; šiluma koaguliuoja baltymus (Lewis ir Taylor, 1967).

2. Temperatūra ir metabolizmas:

Dauguma mikrobų, augalų ir gyvūnų metabolinių veiklų reguliuojami įvairiais fermentų ir fermentų tipais, o jų įtaką lemia temperatūra, todėl temperatūros padidėjimas iki tam tikros ribos padidina fermentinį aktyvumą, todėl padidėja metabolizmo greitis.

Pavyzdžiui, nustatyta, kad kepenų arginazės fermento aktyvumas arginino aminorūgštyje didėja palaipsniui ir palaipsniui, tuo pačiu metu padidėjus temperatūrai nuo 17 ° C iki 48 ° C. Tačiau nustatyta, kad temperatūros padidėjimas virš 48 ″ C neigiamai veikia šio fermentinio aktyvumo, kuris sparčiai stabdo, apykaitą.

Augaluose absorbcijos greitis yra sulėtintas esant žemai temperatūrai. Fotosintezė veikia įvairiomis temperatūromis. Daugumai dumblių reikia žemesnės temperatūros diapazono fotosintezei nei aukštesniuose augaluose. Tačiau kvėpavimo dažnis augaluose didėja, o temperatūra didėja, tačiau virš optimalios ribos aukšta temperatūra sumažina kvėpavimo greitį. Kvėpavimo greitis padvigubėja (kaip ir gyvūnai), kai padidėja 10 ° C, palyginti su optimalia temperatūra, su sąlyga, kad kiti veiksniai yra palankūs (Vant Hoff įstatymas).

Tačiau optimali fotosintezės temperatūra yra mažesnė nei kvėpavimo. Kai temperatūra nukrinta žemiau augimo minimumo, augalas tampa ramybės net jei kvėpavimas ir fotosintezė gali tęstis lėtai. Žemos temperatūros dar labiau paveikia augalą nusodindamos baltymus lapuose ir švelniuose šakeliuose bei dehidratuodamos audinius.

3. Temperatūra ir dauginimas:

Gonadų brandinimas, gametogenezė ir lytinių ląstelių racionas vyksta tam tikroje temperatūroje, kuri įvairioms rūšims skiriasi. Pavyzdžiui, kai kurios rūšys auga vienodai ištisus metus, kai kurios tik vasarą arba žiemą, o kai kurios rūšys turi du veisimo laikotarpius: vieną pavasarį ir kitą rudenį. Taigi temperatūra lemia daugumos organizmų veisimo sezonus.

Temperatūra taip pat turi įtakos gyvūnų veisimui. Gyvūno gausumas apibrėžiamas kaip jo reprodukcinis pajėgumas, ty bendras jaunų, pagimdžiusių gyvūno gyvavimo metu, skaičius. Pavyzdžiui, vabzdžių patelės, akrididas Chrotogonus trachyplerus, lytiškai subrendo 30 ° C ir 35 ° C temperatūroje nei 25 ° C temperatūroje, o didžiausias kiaušinių skaičius vienai moteriai buvo nustatytas 30 ° C temperatūroje. Kiaušinių skaičius sumažėjo nuo 243 iki 190, kai temperatūra pakilo iki 30–35 ° C (Grewal ir Atwal, 1968).

Be to, ganyklų rūšyse - Melanoplus sanguinipes ir Camnula pellucida, kai jie auginami 32 ° C temperatūroje, gaminami 20–30 kartų daugiau kiaušinių nei 22 ° C (žr. Ananthakrishan ir Viswanathan, 1976). Kita vertus, nustatyta, kad tam tikrų inseetų, pvz., Medvilnės kamieno (Pempherulus affinis), patrauklumas mažėja, kai temperatūra padidėjo daugiau kaip 32, 8 ° C (A Jyar ir Margabandhu, 1941).

4. Temperatūros ir lyties santykis:

Tam tikruose gyvūnuose aplinkos temperatūra lemia rūšies santykį su lytimi. Pvz., Nustatyta, kad „Maepocyclops albidu“ lytinis santykis priklauso nuo temperatūros. Kai temperatūra pakyla, pastebimai padidėja vyrų skaičius. Panašiai kaip maro blusų, Xenopsylla cheopis, vyrai žiurkių patyrė daugiau nei moterys, kai vidutinė temperatūra išliko 21–25 ° C. Tačiau padėtis tampa atvirkštesnė daugiau aušesnių dienų.

5. Temperatūra ir ontogenetinė raida:

Temperatūra įtakoja poikiloterminių gyvūnų vystymosi greitį ir sėkmę. Apskritai visiškas kiaušinių ir lervų išsivystymas šiltoje temperatūroje yra greitesnis. Pavyzdžiui, upėtakių kiaušiniai 15 ° C temperatūroje išsivysto keturis kartus greičiau nei 5 ° C temperatūroje. Vabzdžiams, chironomidams skristi Metriocnemus hirticollis, reikia 26 dienų 20 ° C temperatūroje, norint sukurti visą kartą, 94 dienas 10 ° C temperatūroje, 153 dienas 6, 5 ° C temperatūroje ir 243 dienas 20 ° C temperatūroje (Andrewartha ir beržas). 1954 m.).

Vis dėlto daugelio augalų sėklos neišsodins, o kai kurių vabzdžių kiaušiniai ir kūdikiai neišgys arba neišsivystys iki atšaldymo. Upių upėtakis geriausiai auga 13 ° C - 16 ° C temperatūroje, tačiau kiaušiniai geriausiai išsiskiria 8 ° C temperatūroje. Bendrame miško žemėje vabalas Pterostichus oblongopunctatus nuo kiaušinių iki brandaus vabalas trunka 82 dienas 15 ° C temperatūroje, o 25 ° C temperatūroje - tik 46 dienos. Priedų lapeliuose Dendroliniuspini išsivystymo greitis ir įvairių vystymosi etapų mirtingumas priklauso nuo temperatūros.

6. Temperatūra ir augimas:

Įvairių gyvūnų ir augalų augimo tempus taip pat veikia temperatūra. Pavyzdžiui, suaugusieji upėtakiai nesuteikia daug pagalbos, nes auga, kol vanduo yra šilesnis nei 10 ° C. Taip pat austrės Ostraea virginica kūno ilgis padidėja nuo 1, 4 mm iki 10, 3 mm, kai temperatūra padidėja nuo 10 ° C iki 20 ° C. Virškinimo trapas Urosalpinx cinerea ir jūros ežeras Echinus esculcntus rodo maksimalų dydį šiltesniuose vandenyse. Koralai gerai klesti vandenyse, kuriuose yra mažiau nei 21 ° C vandens.

7. Temperatūra ir spalvos:

Gyvūnų dydį ir spalvą veikia temperatūra. Šiltuose drėgnuose klimatuose daugelis gyvūnų, pvz., Vabzdžių, paukščių ir žinduolių, yra tamsesnės pigmentacijos nei kai kurių rūšių lenktynėse, randamose vėsioje ir sausoje aplinkoje. Šis reiškinys yra žinomas kaip „Gioger“ taisyklė.

Varlių „Hyla“ ir ragų rupūžinės Phrynosoma metu buvo žinoma, kad žemos temperatūros sukelia tamsėjimą. Kai kurios krevetės (vėžiagyvių bestuburiai) tampa šviesios spalvos ir didėja temperatūra. Yra žinoma, kad pėsčiųjų lazda „Carausius“ tapo 15 ° C ir juodos spalvos, esant 25 ° C temperatūrai.

8. Temperatūra ir morfologija:

Temperatūra taip pat veikia absoliutų gyvūno dydį ir santykines įvairių kūno dalių savybes (Bergmano taisyklė). Paukščiai ir žinduoliai, pavyzdžiui, pasiekia didesnį kūno dydį, kai jie yra šaltuose regionuose nei šiltuose regionuose, o šaltesniuose regionuose yra didesnių rūšių. Tačiau poikilotermos būna mažesnės šaltuose regionuose.

Kūno dydis suvaidino svarbų vaidmenį prisitaikant prie žemos temperatūros, nes jis turėjo įtakos šilumos nuostolių spartai. Pasak Browno ir Lee (1969), didesnės medienos žiurkės turi selektyvų pranašumą šalto klimato sąlygomis, matyt, nes jų paviršiaus ir oro santykis ir didesnė izoliacija leidžia jiems išsaugoti metabalinę šilumą. Dėl priešingų priežasčių dykumos yra palankūs mažiems gyvūnams.

Žinduolių, pvz., Uodegos, snukio, ausų ir andlegų, galūnės yra santykinai trumpesnės šaltesnėse dalyse nei šiltesnėse dalyse (Alleno taisyklė). Pavyzdžiui, atsiranda skirtumų tarp arktinių lapių (Alopex lagopus), raudonųjų lapių (Vulpes Vulpes) ir dykumos lapių (Megalotis zerda) dydžio (11.17 pav.).

Kadangi šiluma prarandama per paviršių, mažos arktinės lapės ausys padeda išsaugoti šilumą; tuo tarpu didelės dykumos lapės ausys padeda prarasti šilumą ir išgaruoti. Panašiai Himalajų Gazella picticanda turi trumpesnes kojeles, ausis ir uodegą, nei Himalajų lygumose randamas „Gazella benetti“, nors abi jos yra to paties dydžio.

Taip pat eskimose yra trumpesnės rankos ir kojos proporcingai jų kamieno dydžiui, kuris yra palyginti didesnis nei bet kurioje kitoje šiuolaikinėje grupėje. Pelėms, auginamoms 31 ° C - 33, 5 ° C temperatūroje, yra ilgesnės uodegos nei tos pačios padermės, kurios buvo auginamos 15, 5 ° C - 20 ° C temperatūroje. Visi šie Alleno taisyklės pavyzdžiai aiškiai rodo, kad trumpas galūnės yra pritaikytos mažinant šilumos nuostolius iš kūno šalto klimato sąlygomis.

Paukščių lenktynės, kurių sparnai yra gana siaurūs ir sparčiau auga, dažniausiai būna šaltesniuose regionuose, o šiltesnio klimato žmonės paprastai būna platesni (Rensch taisyklė). Temperatūra taip pat turi įtakos tam tikrų žuvų morfologijai, ir nustatyta, kad tam tikras ryšys yra su slankstelių skaičiumi (Jordono taisyklė). Menkė, kuri per 4 ° ir 8 ° C temperatūrą lieka nuo New Foundland, turi 58 slankstelius, o į šiaurę nuo Nantucket - nuo 10 ° iki 11 ° C temperatūroje yra 54 slanksteliai.

Arkties lapės (Alopex lagnpus), raudonų lapių (Vulpes Vulpes) ir dykumos lapės (Megalot zerda) vadovai, rodantys ausų dydžio gradaciją ir iliustruojantį Alleno valdžią (po Clark, 1954).

9. Temperatūra ir ciklomorfozė:

Santykis tarp sezoninių temperatūros pokyčių ir kūno formos pasireiškia pastebimu reiškiniu, vadinamu ciklomorfoze, kurią parodo tam tikri kladoceranai, tokie kaip Dafnijos, šiltuosius vasaros mėnesius (1118 pav.). Šie vėžiagyviai pasižymi ryškiu jų šalčio arba galvos projekcijos skirtumu tarp žiemos ir vasaros mėnesio (Coker, 1931).

Šalmas vystosi ant Dapnijos galvos pavasarį; jis pasiekia maksimalų dydį vasarą ir visiškai išnyksta žiemą, kad galvos formos būtų apvalios. Tokia ciklomorfozė, būdinga šalmo dydžiui, aiškiai rodo ryšį su skirtingų sezonų šilumos laipsniu.

Šie šalmo pailgėjimai buvo interpretuojami kaip prisitaikymo palengvinimas, nes vandens plūdrumas mažėja, kai temperatūra didėja (plūdrumo hipotezė). Pagal kitą aiškinimą (ty stabilumo hipotezę), šalmas veikia kaip vairas ir suteikia gyvūnui didesnį stabilumą. Be temperatūros, tokį struktūrinį polimorfizmą gali sukelti kiti aplinkos veiksniai, įskaitant maistą.

10. Temperatūros ir gyvūnų elgesys:

Temperatūra paprastai veikia gyvūnų elgsenos modelį. Viduržemio jūros vandenyse temperatūros įtaka medžių gręžtuvų elgesiui yra didelė. Pavyzdžiui, apskritai žiemos mėnesiais tiek Martezija, tiek Teredo yra mažesni, lyginant su Bankia campanulaia, kurių intensyvumas žiemos mėnesiais yra didžiausias.

Be to, tam tikrų šalto kraujo gyvūnų gautas pranašumas termotaksu arba orientacija į šilumos šaltinį yra gana įdomus. Erkės suranda savo šilto kraujo šeimininkus, sukdami reakciją į jų kūnų šilumą. Tam tikros gyvatės, pvz., Grobio gyvatė, vario galvutės ir duobės, gali aptikti žinduolius ir paukščius savo kūno šiluma, kuri išlieka šiek tiek šilčiau nei aplinka.

Net ir tamsoje šie gyvatės streikoja savo grobį beprotišku tikslumu, dėl karščio spindulių, gaunamų iš grobio. Šalto oro atvykimas vidutinio sunkumo zonose sukelia gyvatės susivynioti ir susimaišti.

Ciklomorfozė Dafnijos cucullatoje dėl sezoninių temperatūros pokyčių (po Clarke, 1954).

11. Temperatūros ir gyvūnų pasiskirstymas:

Kadangi įvairioms daugelio organizmų gyvavimo ciklo stadijoms optimali temperatūra yra skirtinga, temperatūra sąlygoja rūšių pasiskirstymą. Apskritai daugelio rūšių diapazonas ribojamas mažiausia kritine temperatūra labiausiai pažeidžiamame jo gyvavimo ciklo etape, paprastai reprodukcinėje stadijoje. Nors Atlanto omaras gyvens vandenyje, kurio temperatūra svyruos nuo 0 ° iki 17 ° C, ji veis tik vandenyje, kuris yra šilčiau nei 11 ° C.

Omaras gali gyventi ir augti šaltesniame vandenyje, tačiau veislinė populiacija niekada nesudaroma. Dėl geografinio gyvūnų pasiskirstymo atsakingas ne tik temperatūros poveikis veisimui geografiniame pasiskirstyme, bet ir temperatūros įtaka išgyvenamumui (ty mirtinas temperatūros poveikis), šėrimui ir kitai biologinei veiklai.

Kaip jau minėta šiame straipsnyje, šaltesnių geografinių regionų gyvūnai paprastai yra mažiau atsparūs karščiui ir atsparesni šalčiui nei šiltesnių regionų gyvūnai; pavyzdžiui, „Aurelia“ narys, žievelės žuvis iš Nova Scotia miršta esant 29–30 ° C vandens temperatūrai, o „Aurelia“ iš Floridos gali toleruoti temperatūrą iki 38, 5 ° C. Taigi, mirtina temperatūros riba gali reguliuoti Aurelijos pasiskirstymo diapazoną.

Paprastai seklių vandenų rūšių paskirstymas gali būti priskiriamas keturių rūšių zonavimui. Pirmuoju tipu šiaurinis pasiskirstymas priklauso nuo šiluminių mirtinų ribų žiemos mėnesiais, o pietinis pasiskirstymas priklauso nuo vasaros temperatūros ribų. Antruoju tipu gyventojams nustatyti terminiai apribojimai nustato šiaurę nuo pietų.

Trečiojo tipo zonavimo atveju terminiai reikalavimai, keliami atkūrimui, atgraso
vasarą pašalina poliardo buveinę, o maksimali temperatūra lemia pusiausvyros išlikimo zoną. Galiausiai, minimali išgyvenamumo temperatūra lemia poliardo ribą žiemą ir temperatūrą, ribojančią populiaciją, lemia pietus.

Antžeminiai bestuburiai, ypač nariuotakojai, dažniausiai pasiskirsto visose šiluminėse aplinkose, kur randama gyvybė. Daugeliui nariuotakojų, įsiveržusių į šaltesnes vietas, yra vienas jų gyvavimo ciklo etapas, kuris yra labai atsparus šalčiui, leidžiantis jiems žiemą, kol grįžta šilčiau (Salt, 1964). Paukščiai ir žinduoliai taip pat yra pritaikyti gyventi beveik visose šiluminėse aplinkose.

Tačiau varliagyvių ir roplių pasiskirstymas apsiriboja santykinai šiltesniu terminiu klimatu. Mockas (1964) išvardijo tris veiksnius, ribojančius roplių invaziją į šaltą aplinką: dienos aplinkos temperatūra turi būti pakankamai aukšta, kad galėtų veikti, dienos aplinkos temperatūra turi būti pakankamai didelė ir pakankamai ilgas, kad būtų galima veisėti ir leisti suaugusiems ir jauniems žmonėms. įsigyti maisto „per žiemą“ ir turi būti tinkamos vietos žiemoti.

12. Temperatūra ir drėgmė:

Atskiras atmosferos šildymas, atsirandantis dėl temperatūros svyravimų virš žemės paviršiaus, sukelia daugybę ekologinių padarinių, įskaitant vietinius ir prekybos vėjas, uraganus ir kitas audras, bet dar svarbiau, kad jis lemia kritulių pasiskirstymą.