Температура ка к фактор

1. Температура как экологический фактор

• Температура как экологический фактор оказывает огромное
воздействие на организмы.
• Биологические свойства тканей, клеток, а также белков и других
макромолекул определяют возможность жизнедеятельности в
интервале температур от 0 до +50 °C, однако температурный
диапазон активной жизни на планете значительно шире

2. Температурный диапазон активной жизни на планете, °C

Часть
земной
поверхности
Суша
Морские
воды
Пресные
воды
Температура
минимальна максималь Амплитуда
я
ная
-70
+55
125
-3,3
0
+35,6
+93
38,9
93

3. Действие температуры на организмы

• Чрезмерное повышение температуры окружающей среды вызывает гибель
организмов вследствие тепловой денатурации белковых молекул, нарушения
деятельности жизненно важных ферментов.
• Заметное снижение температуры ниже О °C может вызвать гибель клеток и всего
организма вследствие образования из молекул воды кристаллов льда и
разрушения клеточных мембран.
• При очень высоких температурах: бактерии и некоторые термофильные водоросли,
например из рода Осциллатория, которые могут жить в горячих источниках с
температурой +85...+87 °C
• Полярные воды с температурой от 0 до -2 °C населены разнообразными
микроскопическими водорослями, червями, моллюсками, рачками, рыбами,
ластоногими млекопитающими, жизненный цикл которых происходит в таких
температурных условиях.
• Диапазон колебаний температуры в воде значительно меньше, чем на суше,
соответственно и пределы выносливости по отношению к колебаниям температуры
у водных организмов ýже, чем у наземных.
• Однако, как для водных, так и для наземных обитателей наиболее оптимальной
является положительная температура преимущественно в пределах 15—40 °C.

4.

По способности регулировать температуру тела при изменении
температуры внешней среды организмы разделяют на две группы:
пойкилотермные и гомойотермные.
• Пойкилотермными (от греч. poikίlos — различный, переменчивый и
thérmē — тепло) называются организмы, температура тела которых
непостоянна и изменяется одновременно с изменением
температуры внешней среды.
• У них почти полностью отсутствуют механизмы терморегуляции.
• Температура тела пойкилотермных организмов обычно на 1—2 °C
отличается от температуры внешней среды или равна ей.
К ним относятся бактерии, протисты, грибы, растения,
беспозвоночные животные, рыбы, земноводные и пресмыкающиеся.
• В условиях пониженной температуры среды обитания
пойкилотермные организмы впадают в состояние анабиоза,
характеризующееся отсутствием активности и минимальной
интенсивностью обменных процессов.
Тем не менее такие организмы обладают способностью
противодействовать сдвигам температуры тела при колебаниях
температуры окружающей среды: змеи выползают на прогретые
скалы, ящерицы — на стволы деревьев с солнечной стороны,
лягушки — на теплые камни, листья

5.

• У насекомых во время полета за
счет работы крыльев генерируется
энергия, и температура тела может
быть на 15—20 °С выше
температуры окружающей среды.
• А у шмелей в горах на Кавказе
было отмечено повышение
температуры тела до 38—40 °C при
температуре воздуха 4—8 °C.
• Общественные насекомые
образуют скопления
(муравейники, термитники),
внутри которых может
поддерживаться температура,
значительно превышающая
температуру окружающей среды

6.

• Гомойотермными (от греч. hómoios — подобный
и thérmē — тепло) называются организмы,
способные поддерживать относительно
постоянную температуру тела даже при
существенных изменениях температуры внешней
среды.
• Постоянство температуры тела носит название
изотермии.
Изотермия поддерживается:
• благодаря активному обмену веществ,
обеспечивающему высокий уровень
теплопродукции
• хорошей тепловой изоляции, создаваемой густым
волосяным покровом, плотным оперением или
толстым слоем подкожного жира,
препятствующим теплоотдаче
• Гомойотермные организмы способны сохранять
активность в широком диапазоне температур,
поэтому, как правило, имеют преимущество в
пространственном расселении по сравнению с
пойкилотермными организмами.
• Они смогли освоить практически все места
обитания на земном шаре.

7. Для каждого организма характерна своя оптимальная для жизнедеятельности температура окружающей среды и свои пределы

выносливости её колебаний.
Выше зоны оптимальной температуры находится:
зона временного теплового оцепенения организма,
а за ней — зона продолжительной бездеятельности или летней
спячки, граничащая с зоной смертельно высокой температуры.
Ниже зоны оптимальной температуры находятся:
зоны холодового оцепенения, зимней бездеятельности или спячки, и
смертельно низкой температуры.

8. Эвритермные организмы способны переносить колебания температуры в широких пределах

Эвритермные организмы: 1 —
волк; 2 — сокол-сапсан; 3 —
сосна

9. Стенотермные организмы живут в условиях довольно узких пределов перепада температуры и, в свою очередь, подразделяются на

теплолюбивые и холодолюбивые
• теплолюбивые (львы, туканы,
крокодилы, кораллы, медузы,
орхидеи, чайный куст, кофе)
• холодолюбивые (белый
медведь, кедровый стланик,
лишайник ягель)

10. В процессе эволюции у организмов вырабатывались приспособления, которые ослабляют вредное действие колебаний температуры.

Вырабатывается зимостойкость:
Зимостойкие растения осенью сбрасывают листья, а их почки защищены
почечными чешуями
• в клеток и тканях растений накопливаются углеводы и образование льда из
свободной воды происходит при более низкой температуре
состояние покоя
• характеризуется прекращением роста и снижением процессов
жизнедеятельности растения.
• Однолетние растения проходят это состояние на стадии семени.
• У многолетних растений в клетках образуются особые вещества —
ингибиторы, которые в период покоя препятствуют росту растения даже при
искусственно созданных благоприятных температурных условиях или во
время случайных осенних и зимних потеплений.

11. Температурные приспособления животных

• Химическая терморегуляция изменяет уровень теплопродукции в
организме. Например, большой пёстрый дятел зимой переходит на
питание семенами ели, которые богаты маслами, насыщенными
энергией.
• Физическая терморегуляция обеспечивает изменение уровня
теплоотдачи организма. Так, пингвины имеют теплозащиту в виде
слоя жира и густых перьев, а американский заяц — крупные ушные
раковины с густой сетью кровеносных сосудов, что способствует
теплоотдаче
• Поведенческая терморегуляция проявляется в способности
организмов выходить из зоны действия неблагоприятного
температурного фактора. Например, ящерица пустынная агама,
спасаясь от нагретого песка, залезает на ветви кустарников.

12. Таким образом, можно выделить следующие приспособления организмов к колебаниям температуры среды

• Миграция-переселение в благоприятные условия
• Оцепенение-резкое снижение всех физиологических процессов,
неподвижность, прекращение питания(насекомые, рыбы.
земноводные)
• Спячка-понижение интенсивности обмена веществ,
поддерживающегося за счет запасов жира, накопленных ранее
(летняя спячка –у пустынных грызунов, черепах, моллюсков и
зимняя спячка –у медведей, ежей, барсуков)
• Анабиоз-состояние организма, при котором жизненные процессы
прекращены, однако жизнеспособность сохраняется в течении
нескольких лет( споры у бактерий, цисты у простейших)

13.

• Выступающие части тела (уши, хвосты) у
гомойотермных животных при
продвижении с юга на север уменьшаются
(правило Аллена).
• Например, самый южный и хорошо
приспособленный к пустынной жизни
представитель семейства псовых — фенек
— при длине тела 30—40 см имеет уши
длиной 15 см.
• Тогда как у лисицы, обитающей в
умеренном поясе, уши гораздо меньше.
• И совсем небольшие уши имеет песец,
средой обитания которого является тундра.
• Объясняется это тем, что чем меньше
выступающие части тела, тем меньше
поверхность тела, через которую уходит
тепло.
• Для северных животных это выгодно,
поэтому уши и хвосты у них маленькие.
• Для южных обитателей, наоборот, удобно
иметь большую поверхность выступающих
частей тела, чтобы повысить теплоотдачу.

14.

Правило Аллена:
• Регулирование температуры тела
осуществляются также через
выступающие части(уши, нос,
конечности ,хвост).
• В холодных районах они меньше, чем в
более теплых
Правило Бергмана:
• Одни и те же виды, обитающие в более
холодных условиях(на Севере),крупнее
тех, которые обитают в более теплом
климате.
• Для уменьшения теплоотдачи
выгоднее иметь крупные размеры и
компактные по форме ,т.к. чем крупнее
тело, тем меньше его поверхность на
единицу массы и наоборот

15. Пингвины, обитающие в разных климатических широтах, имеют разные размеры тела. Как связаны размеры тела пингвинов с их местом

обитания? Объясните
причины такой закономерности. Как называется такая экологическая
закономерность? Расположите животных в той последовательности, в которой
их природные ареалы расположены по поверхности Земли от экватора на юг.

16.

• Решение:
• 1) более крупные пингвины обитают в холодных регионах
(в более тёплых регионах обитают пингвины меньшего размера);
• 2) чем больше размер (объём) тела, тем больше тепла образуется
(чем меньше размер (объём) тела, тем меньше тепла образуется);
• 3)чем крупнее тело, тем меньше его поверхность на единицу
массы, что уменьшает теплоотдачу и наоборот
• 4) правило Бергмана;
• 5) 132.

17. Задание ЕГЭ

Почему некоторые теплокровные млекопитающие, такие как ёж, сурок, суслик,
впадают в спячку, в то время как другие млекопитающие, например зайцы и
лесные мыши, сохраняют свою активность зимой? Какие физиологические
изменения происходят с животными в период спячки?
Решение:
1) ежи, сурки и суслики впадают в спячку из-за отсутствия корма (насекомых и
растений);
2) зайцы сохраняют активность, так как питаются доступным кормами (кора
деревьев);
3) лесные мыши сохраняют активность, так как питаются летними запасами;
Какие физиологические изменения происходят с животными в период спячки?
4) замедление сердцебиения;
5) замедление дыхания;
6) снижение температуры тела;
7) замедление метаболизма.

18. Задание ЕГЭ

• Многие млекопитающие животные Северного полушария в зимний период
впадают в состояние спячки. Как с физиологической точки зрения объяснить,
почему спячка характерна, как правило, для мелких млекопитающих, таких как
ёж, суслик, сурок?
• Решение:
• 1) у мелких животных площадь поверхности тела больше его объема;
• 2) мелким животным трудно сохранить тепло (высокая теплоотдача);
• 3) для поддержания постоянной температуры тела необходимо поддерживать
высокую скорость метаболизма;
• 4) для обеспечения высокой скорости метаболизма необходимо часто и много
питаться;
• 5) кормовая база зимой снижается (еды не хватает);
• 6) спячка позволяет сэкономить энергию (снизить скорость метаболизма).
• Источник: Реальные задания (ЕГЭ, ФИПИ, Рохлов)

19. Задание ЕГЭ. Прочитайте описание эксперимента и выполните задание Экспериментатор исследовал изменения, происходящие с

растениями
китайской примулы, в условиях разной температуры выращивания. Для опыта
он взял два растения китайской примулы одного вида. Первое растение
выращивалось при температуре 18-20 °С, второе - при температуре 30-35 °С.
При температуре 18-20 °С цветки имеют красный цвет, а при температуре 30-35
°С - белый.
• Какая переменная в этом эксперименте будет зависимой
(изменяющейся), а какая - независимой (задаваемой)?
• Объясните, как в данном эксперименте можно поставить
отрицательный контроль*? С какой целью необходимо такой
контроль ставить?
• (Отрицательный контроль - это экспериментальный контроль, при
котором изучаемый объект не подвергается экспериментальному
воздействию).

20.

Пояснение
• 1) Зависимая переменная (изменяющаяся в эксперименте) изменение окраски цветков; независимая переменная
(задаваемая экспериментатором) - температура окружающей
среды (должны быть указаны обе переменные)
• 2) Растения необходимо было поместить в одинаковые условия
среды (температура) в течение всего эксперимента
• 3) Остальные параметры (влажность, длительность эксперимента
и др) необходимо оставить без изменений
• 4) Такой контроль позволяет установить, действительно ли при
разных температурах окружающей среды формируются разные
окраски цветков

21.

Императорский пингвин (Aptenodytes forsteri) обитает в
Антарктиде и имеет среднюю массу около 30 килограммов.
Галапагосский пингвин (Spheniscus mendiculus) обитает в
экваториальных широтах на Галапогосских островах и весит в
среднем 2 килограмма. Сформулируйте экологическое правило
Бергмана на данном примере. Какой физический принцип лежит в
его основе? Какое преимущество дают обоим видам пингвинов
такие размеры тела? – для д/з