Диапазон активности организмов в зависимости от температурных условий

Границами существования жизни являются температурные условия, при которых ещё сохраняются свойства, нормальное строение и функционирование прежде всего молекул ферментных белков. В среднем это интервал температур от 0 до 50 ⁰С. Однако для многих организмов на нашей планете диапазон их активной жизнедеятельности значительно шире и ограничивается следующими пределами [8]:

Температура, °С

минимальная максимальная амплитуда

На суше -70 55 125

В море - 3,3 35,6 38,9

В пресных водах 0 93 93

Любой организм способен жить только в пределах определённого интервала температур, ограниченного их максимальными и минимальными значениями, между которыми лежит зона оптимума, в пределах которой ею деятельность выражена особенно хорошо (рис. 4.1). Выше этой зоны находится зона временного теплового оцепенения, ещё выше - зона продолжительной бездеятельности, или летняя спячка, граничащая с зоной высокой летальной температуры. При понижении температуры ниже оптимума находятся зона холодового оцепенения и зона низкой летальной температуры. У разных видов абсолютные пределы каждой зоны могут существенно различаться, как различаются они у разных полов и у разных стадий развития одного и того же вида.

Распределение особей в популяции в зависимости от изменения температурного фактора по территории подчиняется в целом такой же закономерности. Зоне оптимальных температур соответствует наибольшая плотность популяции, а по обе стороны от неё наблюдается снижение плотности, вплоть до границы ареала, где плотность наименьшая.

Рис 4.1, Диапазон активности эвритермных и стенотермных организмов [9]

Виды, оптимум жизнедеятельности которых приурочен к области высоких значений температуры, относят к группе термофильных. Термофильностью отличаются многие виды микроорганизмов, вызывающих саморазогревание органических остатков, влажного зерна, некоторые сине-зелёные водоросли (до 85 - 93 °С). Успешно переносят очень высокие температуры (65 - 80 "С) накипные лишайники, семена и вегетативная масса пустынных растений, находящихся в верхнем слое раскалённой почвы. Представители животного мира менее устойчивы, их температурный предел не превышает, очевидно, 58°С [8].

Немало видов животных и растений выдерживают большие значения минусовых температур. Их активность зависит главным образом от тепла, поступающего извне, а температура - от значения температуры окружающей среды и энергетического баланса (соотношения поглощения и отдачи лучистой энергии Солнца). Такие организмы называют пойкилотермными (эктотермными). Пойкилотермия (холоднокровность) свойственна всем микроорганизмам, растениям, беспозвоночным и значительной части хордовых.

У представителей двух высших классов позвоночных - птиц и млекопитающих - тепло, вырабатываемое как продукт биохимических реакций, служит существенным источником повышения температуры их тела и поддержания её на постоянном уровне независимо от температуры среды. Такие организмы называются гомойотермными (эндотермньми). Поддержание и сохранение высокой температуры тела у теплокровных животных организмов осуществляется благодаря активному обмену веществ и хорошей тепловой изоляции, создаваемой шерстным покровом, плотным оперением, подкожными воздушными полостями или толстым слоем жировой ткани.

Частным случаем гомойотермии является гетеротермия — разный уровень температуры тела в зависимости от функциональной активности организма. Гетеротермия свойственна животным, впадающим в неблагоприятный период года в спячку или временное оцепенение (суслики, ежи, летучие мыши и др.). При этом высокая температура их тела заметно снижается за счёт замедленного обмена веществ [9].

Для животных существует правило Бергмана, частным случаем которого является правило Алена, согласно которому многие придатки тела (уши, хвосты, лапы и т.п.) становятся тем меньше и короче, а тело тем массивнее, чем холоднее (рис. 4.2) [10].

Рис 4.2. Изменчивость размеров ушей и морды фенека Сахары (а), европейской

лисицы (б) и полярного песца (в)

4.2. Периодичность температурного фактора

В зависимости от обеспеченности лучистой энергией Солнца симметричных участков обоих полушарий земного шара различают, начиная с экватора, следующие климатические зоны [6]:

/. Тропическая зона. Минимальная среднегодовая температура превышает 16 °С.. В самые прохладные дни температура не опускается ниже О °С. Колебания температуры во времени незначительны, амплитуда их не превышает 5 "С. Вегетация круглогодичная.

2. Субтропическая зона. Средняя температура самого холодного месяца не ниже 4 "С, а самого теплого - выше 20 "С. Устойчивый снежный покров зимой отсутствует. Вегетационный период продолжается 9 -11 месяцев.

3.Умеренная зона Хорошо выражены летний вегетационный сезон и зимний период покоя растений. В основной части зоны зимой устойчивый снежный покров. Весной и осенью типичны заморозки. Иногда эта зона подразделяется на две: умеренно тёплую и умеренно холодную, для которых характерно четыре времени года.

4.Холодная зона. Среднегодовая температура ниже 0 "С, заморозки возможны даже в течение короткого (2-3 месяца) вегетационного периода. Очень велики годовые колебания температуры.