Адаптация организмов к разным температурам

Главным источником тепла является солнечное излучение; им могут также быть геотермальные источники (в горячих источниках развиваются бактерии и сине-зеленые водоросли) или саморазогревающиеся кучи влажного сена и зерна, навоз. Организм может выжить только в определенных температурных пределах, к которым приспособлен его обмен веществ и структура. Если температура живой клетки падает ниже точки замерзания, клетка может погибнуть в результате образования в ней кристаллов льда. При очень высокой температуре происходит повреждение ферментов. Большинство живых организмов существует в ограниченном диапазоне температур от 10⁰ до 35⁰С, однако многие виды обладают приспособлениями, позволяющими им жить в экстремальных условиях:

- даурская лиственница выдерживает зимние морозы до –70⁰ С;

- для растений тропических лесов температура в +5⁰…+8⁰С губительна;

- зеленые и диатомовые водоросли в полярных льдах и на снежных полях высокогорий живут только при температуре около 0⁰С;

- некоторые бактерии и сине-зеленые водоросли могут жить в горячих источниках при температуре +85⁰…+90⁰ С (до +110⁰С).

Теплота – основа кинетики химических реакций, из которых складывается жизнедеятельность организма. Поэтому температурные условия оказываются одним из важнейших экологических факторов, влияющих на интенсивность обменных процессов. Температура относится к числу постоянно действующих факторов; количественное её выражение характеризуется широкими географическими, сезонными и суточными различиями.

Диапазон температур от +50 до –50°С представляет собой фундаментальную характеристику температурных условий в биосфере, хотя имеются и отклонения от этих параметров.

Хорошо выражена разница температурных режимов по климатическим зонам – от полярных пустынь Арктики и Антарктики, где суровая и продолжительная зима и прохладное короткое лето, до экваториальной области с высокими и устойчивыми температурами.

В горах выражены вертикальный градиент температур, который зависит от экспозиции склона, его изрезанности и т.п.

Значительно более сглажены температурные условия в почве. С глубиной сезонные и иные колебания температур уменьшаются, и температурный режим становится стабильно благоприятным для живых организмов.

В океанической среде температурный режим отличается меньшими колебаниями. С глубиной постоянство температур возрастает.

В континентальных водоёмах условия более разнообразны. Диапазон температур в них составляет от нуля градусов до величины, близкой к точке кипения (в термальных источниках, где обитают некоторые прокариоты).

Согласно общему для всех химических реакций правилу Вант-Гоффа, повышение температуры ведёт к пропорциональному возрастанию скорости реакции.

,

 

где γ – температурный коэффициент реакции (меняется в пределах 2-4)

В живых организмах скорость ферментативных реакций не является линейной функцией температуры.

 

Принципы теплообмена организма. Постоянно происходящий обмен тепла (теплообмен) организма со средой складывается из двух противоположных процессов: притока тепла и отдачи его во внешнюю среду. Значительное количество тепла расходуется организмом в процессе жизнедеятельности путём испарения влаги (скрытая теплота испарения при 22°С составляет 2443,5 Дж/г, или 584 кал/г). Баланс этих двух процессов и определяет собой температуру тела, т.е. тепловую среду биохимических и физиологических реакций, протекающих в организме.

По принципиальным особенностям теплообмена различают две крупные экологические группы организмов: пойкилотермные и гомойотермные.