Влияние температуры на организмы

Температура - это важнейший из лимитирующих факторов. Пределами толерантности для любого вида являются максимальная и минимальная летальные температуры. Если не принимать во внимание некоторые уникальные исключения, все живые организмы способны существовать при температуре между 0 и 50°С, что обусловлено свойствами протоплазмы клеток.

В оптимальном интервале температур организмы чувствуют себя комфортно, активно размножаются, и численность популяции растет. Крайние участки диапазона толерантности по отношению к температуре являются участками пониженной жизнедеятельности - организмы чувствуют себя угнетенно. В случае выхода температуры за пределы диапазона толерантности организмы попадают в зону смерти и погибают.

Адаптационные процессы у животных по отношению к температуре привели к появлению животных, температура тела которых меняется с изменением температуры окружающей среды (пойкилотермные животные), и животных с постоянной температурой тела, не зависящей от температуры внешней среды (гомойотермные животные). К первым относятся земноводные, пресмыкающиеся, насекомые и др., ко вторым - млекопитающие (в том числе и человек), имеющие температуру тела 36 - 37°С, и птицы с температурой тела около 40°С.

Активную жизнь при отрицательных температурах могут вести только гомойотермные животные. Пойкилотермные хотя и выдерживают значительные отрицательные температуры, но при этом теряют подвижность. Температура порядка +40°С, хотя и ниже температуры свертывания белка, но для большинства животных является предельной.

Не меньшее значение температура играет в жизни растений. При повышении температуры на 10° интенсивность фотосинтеза увеличивается в два раза, но лишь до +30 - 35°С, затем его интенсивность падает, и при +40 - 45°С фотосинтез вообще прекращается. При 50°С большинство наземных растений погибают, что связано с интенсификацией дыхания растений при повышении температуры, а затем его прекращением при 50°С. Температура влияет и на протекание корневого питания у растений: этот процесс возможен лишь, когда температура почвы на всасывающих участках на несколько градусов ниже температуры наземной части растения.

Существуют морфологические и физиологические по своей природе способы адаптации живых организмов к высоким или низким температурам. В качестве примеров морфологического способа адаптации у растений можно упомянуть, что у некоторых видов растений почки остаются выше поверхности снежного покрова, поэтому они защищены от морозов покровными чешуйками. Другие растения зимой утрачивают всю надземную растительную массу и прячут свои почки в клубнях, луковицах или корневищах, третьи являются однолетними растениями, отмирающими с наступлением холодов; выживают при этом лишь их семена или споры.

Примером морфологической адаптации к температурным условиям у животных является т.н. правило Бергмана: у теплокровных животных средний размер тела у особей больше у популяций, живущих в более холодных частях ареала распространения вида.

Но в жизни животных гораздо большую роль играет физиологическая адаптация к температурным условиям, простейшим примером которой является акклиматизация - физиологическое приспособление к слишком высоким температурам или холоду. Например, для борьбы с перегревом у целого ряда животных используется увеличение испарения с поверхности тела; борьба с переохлаждением у пойкилотермных животных осуществляется путем частичного обезвоживания организма или накопления специальных веществ, понижающих точку замерзания воды.

Более радикальными формами защиты от холода являются миграция в более теплые края или впадение в спячку на зимний период. В последнем случае температура тела понижается почти до нуля, при этом замедляется метаболизм, а значит, и затраты питательных веществ.

Большинство животных зимой находится в неактивном состоянии, а насекомые - вообще в неподвижном, когда останавливается всякое развитие. Это явление носит название диапаузы.

Но многие животные умеренных широт в зимний период ведут активный образ жизни (волки, олени, зайцы), а некоторые даже размножаются (королевские пингвины).