[Презентация] Температура как экологический фактор. Тепловой баланс организмов. Экологические группы растений и животных по отношению к температуре

1. Морфологические адаптации. Небольшие размеры и особые формы роста. 2. Физиологические адаптации. Переход в неактивное состояние (криобиоз). Например, мхи и лишайники переносят длительное промерзание зимой в состоянии анабиоза. 3. Биохимические адаптации. Повышение концентрации клеточного сока, главным образом за счёт растворимых углеводов. В клетках накапливаются фенольные соединения и дубильные вещества, которые усиливают морозоустойчивость почек и других зимующих органов. 4. Углубление зимующих частей в почву. Это происходит с помощью контрактильных (сократительных) корней. Осенью эти корни высыхают и сильно сокращаются в длину, при этом возникают силы, втягивающие в почву почки возобновления, луковицы, корни, корневища. 5. Опушение побегов и листьев, почвенныйх чешуй 6. Снижение интенсивности испарения 7. Утолщение пробкового слоя Пример: карликовая ива Salix arctica на Аляске, у которой днём листья теплее воздуха на 2–11 °С и даже в ночные часы полярного «круглосуточного дня» — на 1–3 °С Карликовая ива (Salix brachypoda)

растения умеренных широт Особенности мезофильных растений: 1. Произрастают при среднем увлажнении, умеренно тёплом режиме и достаточно хорошей обеспеченности минеральным питанием. 2. Листва тонкая, широкая, с незначительным опушением. 3. Обладают хорошо развитой корневой системой. В сухих почвах корни проникают вглубь земли. 4. Могут переносить непродолжительную засуху. 5. Устьица в основном на нижней стороне листа. К мезофитам относятся плодовые деревья, цветущие и плодоносящие кустарники, злаковые, бобовые, овощные культуры. Клён обыкновенный — (Acer platanoides)

1. Способность переносить почвенную и атмосферную засуху ограничена 2. Хорошо развита корневая система с многочисленными корневыми волосками 3. Устьица расположены на нижней стороне листьев и обеспечивают регуляцию транспирации Примеры: Луговые и лесные травы - полевица, тимофеевка, ромашка, клевер, золотарник и другие; лиственные деревья - бук, сирень, лещина; большинство сельскохозяйственных культур и сорняков - кукуруза сахарная, пшеница; эфемеры. 1. Ромашка обыкновенная (Matricaria chamomilla). 2. Лещи́на обыкнове́нная, или Оре́шник, или Лесно́й оре́х ( Córylus avellána) 3. Сирень обыкновенная — (Syringa vulgaris) 4. Бук обыкновенный — (Fagus sylvatica) 5. Клевер (Trifolium) 6. Ла́ндыш ма́йский ( Convallária majális)

теплолюбивые. Растения тропического и субтропического поясов. Особенности термофильных растений заключаются в том, что их оптимум лежит в области повышенных температур. Они обитают в областях тропического и субтропического климата, а в умеренных поясах — в сильнопрогреваемых местообитаниях. Некоторые особенности термофильных микроорганизмов, например синезелёных водорослей и бактерий горячих минеральных источников: 1. Жароустойчивость. Она определяется высоким уровнем метаболизма, повышенным содержанием РНК в клетках, устойчивостью белка цитоплазмы к тепловой коагуляции. 2. Способность переносить высокие температуры. Термофильные микроорганизмы могут выдерживать повышение температуры до 75–100 °С. 3. Малые размеры клеток. Это отличие термофильных водорослей от водорослей холодных вод. 4. Способность к выделению из воды известковых и кремнистых отложений. Очиток обыкновенный — (Sédum teléphium)

1.Жароустойчивость на клеточном уровне. Например, термофильные синезелёные водоросли и бактерии горячих минеральных источников способны переносить повышение температуры до 75–100 °С. 2. Увеличение содержания защитных веществ. При высокой температуре в цитоплазме клеток теплолюбивых растений увеличивается содержание органических кислот, солей, слизи. Они препятствуют нарушению цитоплазмы и обезвреживают токсические вещества, образующиеся под действием высокой температуры. 3. Усиленная транспирация. Большое количество устьиц в листьях способствует интенсивному испарению воды, что защищает растение от перегрева. 4. Видоизменение листовых пластинок. Это могут быть колючки (кактусы), уменьшение размера (саксаул), рассечённость (пальмы), сворачивание (ковыль) листьев. 5.Поворачивание листьев от солнечных лучей. Например, дикий латук в полдень располагает листья ребром к солнечному свету, благодаря чему они меньше нагреваются. 6. Отражение солнечных лучей. Например, «Медвежье ухо» защищено от перегрева сильно ветвящимися светлыми волосками, которые отражают солнечный свет и не позволяют растению нагреваться так сильно. Саксаул ( Halóxylon) Ка́ктусовые ( Cactaceae)

1. Жаростойкие (термофильные) - синезеленые водоросли и бактерии горячих минеральных источников, способность переносить повышение температуры до 75 – 100С. Жароустойчивость термофильных микроорганизмов определяется высоким уровнем метаболизма, повышенным содержанием РНК в клетках, устойчивостью белка цитоплазмы к тепловой коагуляции. 2. Жаровыносливые растения – пустынь и сухих мест обитания (суккуленты, некоторые кактусы, представители семейства Толстянковые), выдерживающие нагревание солнечными лучами до 50 – 65С. Жароустойчивость суккулентов во многом определяется повышенными вязкостью цитоплазмы и содержанием связанной воды в клетках, пониженным обменом веществ. 3. Нежаростойкие - мезофитные и водные растения. Мезофиты открытых мест переносят кратковременное действие температур 40-47С, затененных мест — около 40-42 °С, водные растения выдерживают повышение температуры до 38-42 °С. Из сельскохозяйственных наиболее жаровыносливы теплолюбивые растения южных широт (сорго, рис, хлопчатник, клещевина и др.). Хлопчатник (Gossypium) Рис (Orýza)

1. Нехолодостойкие растения. К этой группе относятся все те растения, которые серьезно повреждаются уже при температурах выше точки замерзания: водоросли теплых морей, некоторые грибы и многие листостебельные растения тропических дождевых лесов. Дерево какао, фиалка узамбарская, глоксиния). 2. Неморозостойкие растения. Эти растения хотя и переносят низкие температуры, но вымерзают, как только в тканях начинает образовываться лед. Неморозостойкие растения защищены от повреждения только средствами, замедляющими замерзание. В более холодное время года у них повышается концентрация осмотически активных веществ в клеточном соке и в протоплазме, а также переохлаждаемость, что предотвращает или замедляет образование льда при температурах примерно до -7°С, а при постоянном переохлаждении и до более низких температур. В период вегетации все листостебельные растения неморозостойки. В течение всего года чувствительны к образованию льда глубоководные водоросли, холодных морей и некоторые пресноводные водоросли,тропические и субтропические древесные растения и различные виды из умеренно-теплых районов.(лимоны, мандарины, камелии, гортензия крупнолистная, глициния, маслина душистая, юкка.). 3. Льдоустойчивые растения. В холодное время года эти растения переносят внеклеточное замерзание воды и связанное с ним обезвоживание. Устойчивыми к образованию льда становятся некоторые пресноводные водоросли и водоросли приливной зоны, наземные водоросли, мхи всех климатических зон (даже тропической) и многолетние наземные растения областей с холодной зимой. Некоторые водоросли, многие лишайники и различные древесные растения. Глоксиния (Gloxinia) Гортензия (Hydrangea)

• Пойкилотермные – организмы с непостоянной температурой тела. • Гомойтермные – организмы с постоянной температурой тела. • Гетеротермные – организмы, у которых периоды постоянной температуры тела сменяются периодами значительных её колебаний, зависящих от изменений температуры окружающей среды.

животные могут быть наземными или водными. Пресмыкающиеся (включая змей, ящериц, черепах, аллигаторов и крокодилов), некоторые насекомые (такие как стрекозы и пчелы), амфибии (лягушки, жабы и саламандры), а также рыбы (в том числе акулы) – все являются хладнокровными. Особенности пойкилотермных животных: 1.Низкая интенсивность обмена веществ. Температура тела обычно на 1–2 °C отличается от температуры внешней среды или равна ей. 2. Целенаправленное избегание воздействия более высоких или более низких температур. Например, змеи выползают на прогретые скалы, ящерицы — на стволы деревьев с солнечной стороны, лягушки — на тёплые камни, листья. 3. Устойчивость к низким температурам. Обеспечивается накоплением жиров, гликогена, некоторых солей. 4. Впадение в состояние анабиоза при пониженной температуре среды обитания. Характеризуется отсутствием активности и минимальной интенсивностью обменных процессов. Примеры пойкилотермных животных: змеи, ящерицы, лягушки

1. Биохимические адаптации. При переохлаждении в жидкостях тела накапливаются «биологические антифризы» (вещества, понижающие точку замерзания воды). Например, у насекомых такими веществами являются глицерин, гликоген, высокие концентрации глюкозы. У арктических и антарктических рыб отмечается повышенное содержание ненасыщенных жирных кислот в составе жиров, что снижает температуру затвердевания их тела. 2. Физиологические адаптации. Особым анатомическим чертам строения животных соответствуют механизмы изменения уровня теплоотдачи, способность удерживать тепло или, наоборот, рассеивать его избыток. Например, рефлекторное сужение и расширение кровеносных сосудов кожи, противоточный теплообмен при кровоснабжении отдельных органов. 3. Поведенческие адаптации. Это перемена позы, активный поиск благоприятных микроклиматических условий, смена мест обитания, рытье нор, сооружение гнёзд, образование плотных скоплений особей. Например, пустынная саранча в прохладные утренние часы подставляет солнечным лучам широкую боковую поверхность тела, а в полдень — узкую спинную. В сильную жару животные прячутся в тень, скрываются в норах. 4. Терморегуляция за счёт мышечных сокращений. Например, шмели разогревают тело специальными мышечными сокращениями (дрожью) до 32–33 °C, что даёт им возможность взлетать и кормиться в прохладную погоду.

Адаптации: В процессе эволюции они приобрели способность поддерживать постоянную температуру тела благодаря наличию четырехкамерного сердца и одной дуги аорты, что обеспечило полное разделение артериального и венозного кровотока; высокого обмена веществ; перьевого или волосяного покрова; регуляции теплоотдачи; хорошо развитой нервной системы приобрели способность к активной жизни при разной температуре. Они также способны приспосабливаться к низким температурам несколькими путями: кроме перьевого или волосяного покрова, теплокровные животные с помощью дрожи (микросокращения внешне неподвижных мышц) уменьшают теплопотери; при окислении бурой жировой ткани у млекопитающих образуется дополнительная энергия, поддерживающая обмен веществ. Приспособление теплокровных к высоким температурам во многом сходно с аналогичными приспособлениями холоднокровных - потоотделение и испарение воды со слизистой рта и верхних дыхательных путей, у птиц - только последний способ, так как у них нет потовых желез; расширение кровеносных сосудов, расположенных близко к поверхности кожи, что усиливает теплоотдачу (у птиц этот процесс протекает в неоперенных участках тела, например через гребень). животные способны поддерживать постоянную температуру тела благодаря внутренним механизмам терморегуляции. Они могут жить в разнообразных климатических условиях, от арктических до тропических.

животные, которые при благоприятных условиях ведут себя как гомойтермные, а при неблагоприятных – как пойкилотермные. Некоторые физиологические адаптации гетеротермных животных: • Способность впадать в спячку или торпидное состояние (оцепенение). • Снижение уровня основного метаболизма во время эпизодов гипотермии. Это позволяет животным экономить до 90% энергии. • Уменьшение скорости отдельных биохимических процессов не только в результате понижения температуры, но и вследствие скоординированного подавления активности ферментов. В состоянии спячки снижается экспрессия генов и синтез белка, ингибируется активность ряда ферментов. • Гибкость системы терморегуляции. Например, в условиях жаркого климата некоторым крупным животным, например верблюдам, удаётся поглощать большое количество тепла на протяжении дня и отдавать его в ночное, более прохладное время. Некоторые поведенческие адаптации гетеротермных животных: • Поиск места с оптимальной температурой среды. Например, суслик в пустыне в жаркий полдень прячется в своей норе, а ящерица специально разогревается на солнце. • Изменение позы. Так животное может регулировать величину поверхности тела, участвующую в теплообмене. Например, саранча пустынная в прохладные утренние часы подставляет солнечным лучам широкую боковую поверхность тела, а в полдень — узкую спинную. • Поиск убежища. К зиме многие животные ищут убежища, где ход температур более сглажен по сравнению с открытыми местами обитания. • Групповое поведение. Например, некоторые пингвины в сильный мороз и бураны сбиваются в плотную кучу, так называемую «черепаху». Внутри такого скопления температура поддерживается около +37 °С даже в самые сильные морозы.

Температура как экологический фактор играет ключевую роль в распределении и адаптации организмов. Понимание закономерностей её влияния и взаимодействия с другими факторами позволяет прогнозировать изменения в экосистемах и помогает в разработке мер по сохранению биоразнообразия.