Часть 3. Температура как экологический фактор

Температура окружающей среды наряду с солнечным излучением является одним из самых важных факторов, воздействующих на живые организмы. Известны, по крайней мере, четыре источника тепловой энергии, влияющих на температурное состояние организмов: 1) тепло среды, в которой они живут (вода, почва, воздух); 2) дополнительное тепло в виде прямого солнечного излучения для организмов, живущих на поверхности почвы (особенно большие количества тепловой энергии в области инфракрасного и видимого излучения); 3) тепло, выделяющееся при разложении органических остатков (компост, навоз, силос) в результате бактериальной ферментации; 4) постоянный источник тепла в виде энергии, высвобождающейся в процессе метаболизма, главным образом, при катаболизме. При этом внутренние источники энергии у животных могут иметь важное значение для установления независимой от температуры окружающей среды температуры тела. В случае если тепла, выделяемого при катаболизме, недостаточно для устойчивого поддержания определенного уровня в организме, он оказывается зависимым от температуры окружающей среды. По этому признаку организмы делятся на две большие группы: эндотермных (гомойотермных) и экзотермных (пойкилотермных).

Влияние температуры окружающей среды на организмы можно рассматривать с двух точек зрения. Качественное влияниетемпературы на организмы связано со спецификой их индивидуального развития. Для количественного воздействия температуры на организмы характерно наличие корреляционных связей между величиной действующего температур-ного стимула и масштабами биологических проявлений. Температура окружающей среды в таких случаях определяет интенсивность экологических явлений.

Задание 1. Приведите примеры растений следующих экологических групп:

Нехолодостойкие ________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Неморозостойкие ________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Морозоустойчивые ______________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Закалка у морозоустойчивых растений ____________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Нежаростойкие _________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Жаровыносливые ________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Жароустойчивые ________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Пирофиты ______________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Задание 2. Все растения являются пойкилотермными организмами. Среди животных выделяются пойкилотермные, гомойотермныеи гетеротермные виды (в период активности температура их тела постоянна, но во время отдыха, а, особенно, во время зимней спячки значительно понижается). Приведите примеры животных каждой из групп.

Пойкилотермные ________________________________________________________________

Гомойотермные _________________________________________________________________

Гетеротермные _________________________________________________________________

Задание 3. Зависимость темпов роста и развития от внешних температур для растений и пойкилотермных животныхдает возможность рассчитать скорость прохождения их цикла развития в данных условиях. Раскройте понятия «температурный порог развития», «эффек-тивная температура». Запишите формулу, по которой рассчитывается сумма эффективных температур и определите, через сколько дней произойдет выход мальков форели из икри-нок, если температура воды составляет 1) +5; 2) +6; 3) +7; 4) +8; 5) +9; 6) +10 градусов (сумма эффективных температур – 410, температурный порог развития – 0 градусов).

Температурный порог развития ___________________________________________________

________________________________________________________________________________

Эффективная температура ______________________________________________________

________________________________________________________________________________

Сумма эффективных температур рассчитывается по формуле:

________________________________________________________________________________

Выход мальков форели при температуре воды: +5 ________; +6 ________; +7 ________; +8 ________; +9 ________; +10 ________

Задание 4. Характерная особенность теплообмена пойкилотермных животных состоит в том, что главным источником поступления тепловой энергии у них является внешнее тепло. Для таких животных свойственны некоторые адаптации: как к низкой, так и высокой температуре. Раскройте основные из этих приспособлений, приведите примеры.

Приспособления к низкой температуре у пойкилотермных животных:

«Биологические антифризы» _______________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Повышенная теплопродукция ______________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Артерио-венозные «теплообменники» _______________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Адаптивное поведение ____________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Приспособления к высокой температуре у пойкилотермных животных:

Подкожная сосудистая регуляция __________________________________________________

________________________________________________________________________________

Теплоотдача за счет испарения ____________________________________________________

________________________________________________________________________________

Задание 5. Гомойотермные животные гораздо меньше зависят от температурных усло-вий среды. Ароморфные изменения строения (четырехкамерное сердце и наличие одной дуги аорты, обеспечивающее полное разделение артериального и венозного кровотока, интенсив-ный обмен веществ благодаря снабжению тканей артериальной кровью, перьевой или воло-сяной покров тела, регуляция теплоотдачи кожными сосудами, хорошо развитая высшая нервная деятельность) позволили птицам и млекопитающим сохранять активность при очень резких перепадах температур и освоить практически все местообитания. Для них также свойственны некоторые адаптации: как к низкой, так и высокой температуре. Раскройте основные из этих приспособлений, приведите примеры.

Приспособления теплокровных животных к низким температурам:

Дрожь __________________________________________________________________________

«Свободное» тканевое дыхание _____________________________________________________

________________________________________________________________________________

Наличие бурой жировой ткани _____________________________________________________

________________________________________________________________________________

Теплоизолирующие покровы ________________________________________________________

Адаптивное поведение ____________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Приспособления теплокровных животных к высоким температурам:

Испарение воды __________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Сосудистые реакции ______________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задание 6 (для самостоятельной работы). Сформулируйте основные экологические правила, характеризующие адаптации гомойотермных животных к температурным условиям обитания.

Правило Бергмана _______________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Правило Аллена _________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Правило Глогера _________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Правило Гессе ___________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Закон покровов тела _____________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Рис. 6. Особенности строения нор и расположения гнезд разных видов млекопитающих, позволяющие создавать в них определенный температурный режим (по Н. П. Наумову, 1963; И. И. Барабаш-Никифорову, А. Н. Формозову, 1963)

1 – логово зайца-русака в песчаных дюнах; 2 – снежная нора зайца-русака; 3 – летняя нора полуденной песчанки; 4 – нора малого суслика; 5 – нора выхухоли; 6 – хатка ондатры; 7 – гнезда рыжей полевки в дупле дуба; 8 – зимнее гнездо обыкновенной белки

Дата добавления: 2017-01-13