Биология в 3 томах. Tом 2 - Тейлор Д.
ISBN 5-03-003686-5
Скачать (прямая ссылка):
19.1. Почему при температуре выше 30 °С и высокой влажности воздуха растениям грозит перегревание, а в сухих условиях риск его ниже?
В жаркие солнечные дни растения часто завядают. Происходит это потому, что потери воды за счет транспирации опережают ее поступление из почвы, и тургор паренхимных клеток снижается. Однако завядание может наблюдаться и у растений, растущих в теплицах, под действием слишком высокой температуры, которая создается в листьях, несмотря на достаточное снабжение водой. Не исключено, что в данном случае функционирует особый защитный механизм, уменьшающий нагревание листьев за счет их опускания, т. е. уменьшения поверхности, подверженной воздействию прямых солнечных лучей. Тем не менее увядание в любом случае означает недостаток воды для фотосинтеза и ведет к остановке роста. Когда температура снижается, даже казавшееся сильно завядшим растение очень быстро восстанавливает тургор своих тканей.
БОТАНИКА
Растения, адаптированные к засушливым условиям, называются ксерофитами. Они обладают множеством разнообразных структурных адаптации, позволяющих им выживать (разд. 20.10). В большинстве случаев эти адаптации призваны снизить потери воды, однако характерные узкие листья одновременно сводят к минимуму нагревание солнечными лучами. Тем не менее механизмы устойчивости к высоким температурам имеют в основном физиологическую природу. Один из физиологических механизмов, используемых растениями (не только ксерофитами) в засушливых условиях чтобы избежать завяда-ния, — синтез большого количества абсцизовой кислоты. Абсцизовая кислота вызывает закрывание устьиц и опадение листьев, что препятствует увяданию и гибели организма в целом.
19.3.4. Влияние температуры на рост и распространение животных
Температура влияет на интенсивность метаболизма у животных различными путями.
1. Основной эффект температуры заключается в ее воздействии на активность ферментов и скорость движения атомов и молекул. Это непосредственно сказывается на скорости роста животных (гл. 22).
2. Температура может определять географическое распространение животных опосредованно, т. е. через свое влияние на растения как первичных продуцентов в пищевых цепях. Границы обитания большинства животных определяются наличием местных пищевых ресурсов. Исключение составляют некоторые насекомые, птицы и млекопитающие, способные к миграциям.
Разнообразие реакций животных на температуру зависит от: 1) степени стабильности температуры окружающей среды и 2) от способности данного вида регулировать температуру тела.
Полагают, что жизнь зародилась в морской среде, где у животных возникало мало проблем, связанных с колебаниями температуры, поскольку эти колебания в море незначительны. Водные организмы, живя в относительно постоянных температурных условиях, гораздо слабее реагируют на охлаждение и нагревание, чем сухопутные виды. У большинства водных организ-
ММА им. И.М. Сеченова
мов, включая беспозвоночных и рыб, температура тела колеблется вместе с температурой воды, хотя некоторые очень активные рыбы (например, тунцы) способны поддерживать более высокую температуру за счет работы мышц.
Другой важный в водной среде фактор — это то, что плотность ее максимальна при 4 0C, поэтому при 0 0C она замерзает только у поверхности, а образующийся лед не тонет, образуя теплоизоляционный слой, обычно препятствующий промерзанию водоема на всю глубину. Благодаря этому многие водные животные остаются активными в то время, когда наземные виды из-за минусовых температур не смогли бы сохранять активность.
Воздух обладает относительно малой теплоемкостью, поэтому его температура может сильно колебаться даже на протяжении суток. Одна из проблем, связанных с заселением животными суши, заключалась в трудности адаптации к этим температурным колебаниям. Необходимость такой адаптации привела к развитию разнообразных физиологических, структурных и поведенческих особенностей и явилась основным фактором, определяющим географическое распределение животных. Природа этих адаптации и их примеры будут рассмотрены в последующих разделах.
19.3.5. Получение тепла — эктотермия и эндотермия
Все животные получают тепло из двух источников: 1) непосредственно из внешней среды и 2) за счет идущих с выделением тепла химических реакций в клетках.
Степень, в которой животные способны генерировать и сохранять тепло, зависит от физиологических механизмов, свойственных данной филогенетической группе. Все беспозвоночные, рыбы, амфибии и рептилии лишены физиологических механизмов, позволяющих поддерживать температуру тела в узких границах, хотя часто это компенсируется поведенческими адаптациями. Таких животных называют пойкилотермными (от греч. poikilos — различный и thernie — тепло). Поскольку для повышения температуры тела они используют в основном тепло окружающей среды, используют и другой термин — эктотерм-ные животные (от греч. ectos — снаружи). Раньше этих животных обычно называли холоднокров-
Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. БИОЛОГИЯ, т. 2
