Gyvūnų pasaulis yra įvairus ir nuostabus. Jie skiriasi vienas nuo kito daugeliu biologinių savybių. Norėčiau pasidomėti gyvūnų požiūriu į temperatūrą aplinką ir sužinok: kas yra šaltakraujai gyvūnai?
Bendrosios sąvokos
Biologijoje yra šaltakraujų (poikiloterminių) ir organizmų sąvokos. Manoma, kad šaltakraujai gyvūnai yra tie, kurių kūno temperatūra yra nestabili ir priklauso nuo aplinkos. Šiltakraujai gyvūnai tokios priklausomybės neturi ir išsiskiria pastovumu.Taigi kokie gyvūnai vadinami šaltakraujai?
Šaltakraujų gyvūnų įvairovė
Zoologijoje šaltakraujai gyvūnai yra mažai organizuotų klasių pavyzdžiai. Tai visi bestuburiai ir dalis stuburinių: žuvys. Išimtis yra krokodilai, kurie taip pat yra ropliai. Šiuo metu šiam tipui priklauso ir kita žinduolių rūšis – plikas kurmis žiurkės. Tyrinėdami evoliuciją, daugelis mokslininkų iki šiol dinozaurus priskyrė šaltakraujams gyvūnams. Tačiau šiuo metu vyrauja nuomonė, kad jie vis dar buvo šiltakraujai pagal inercinį termoreguliacijos tipą. Tai reiškia, kad senovės milžinai dėl didžiulės masės turėjo galimybę kaupti ir išlaikyti saulės šilumą, kuri leido palaikyti pastovią temperatūrą.
Gyvenimo bruožai
Šaltakraujai gyvūnai yra tie, kurie dėl silpnai išsivysčiusios nervų sistemos turi netobulą pagrindinių organizmo gyvybinių procesų reguliavimo sistemą. Todėl šaltakraujų gyvūnų metabolizmas taip pat yra žemas. Iš tiesų, jis vyksta daug lėčiau nei šiltakraujų gyvūnų (20–30 kartų). Tokiu atveju kūno temperatūra yra 1-2 laipsniais aukštesnė už aplinkos temperatūrą arba lygi jai. Ši priklausomybė yra ribota laike ir yra susijusi su galimybe kaupti šilumą iš daiktų ir saulės arba sušilti dėl raumenų darbo, jei lauke palaikomi maždaug pastovūs parametrai. Tuo pačiu atveju, kai išorės temperatūra nukrenta žemiau optimalios, sulėtėja visi šaltakraujų gyvūnų medžiagų apykaitos procesai. Gyvūnų reakcijos tampa slopinamos, prisimena mieguistas muses, drugelius ir bites rudenį. Kai įvyksta sumažinimas temperatūros režimas du ar daugiau laipsnių gamtoje, šie organizmai patenka į stuporą (anabiozę), patiria stresą ir kartais miršta.
sezoniškumas
V negyvoji gamta yra sezonų kaitos samprata. Šie reiškiniai ypač ryškūs šiaurinėje ir vidutinio klimato platumos. Į šiuos pokyčius reaguoja absoliučiai visi organizmai. Šaltakraujai gyvūnai yra gyvų organizmų prisitaikymo prie aplinkos temperatūros pokyčių pavyzdžiai.
Prisitaikymas prie aplinkos
Šaltakraujų gyvūnų aktyvumo ir pagrindinių gyvenimo procesų (poravimosi, dauginimosi, veisimosi) pikas patenka į šiltąjį laikotarpį – pavasarį ir vasarą. Šiuo metu visur galime pamatyti daugybę vabzdžių ir stebėti jų gyvenimo ciklus. Prie vandens ir vandens telkiniuose galite rasti daug varliagyvių (varlių) ir žuvų įvairiais vystymosi etapais.
Ropliai (driežai, skirtingos kartos) gana dažni miškuose ir pievose.
Atėjus rudeniui ar vasaros pabaigoje gyvūnai pradeda intensyviai ruoštis žiemojimui, kurį dauguma praleidžia sustabdytoje animacijoje. Kad šaltu oru nemirtų, paruošiamieji maisto medžiagų tiekimo procesai jų organizmuose vyksta iš anksto, visą vasarą. Šiuo metu keičiasi ląstelių sudėtis, tampa mažiau vandens ir daugiau ištirpusių komponentų, kurie užtikrins visą mitybos procesą. žiemos laikotarpis. Sumažėjus temperatūrai lėtėja ir medžiagų apykaitos lygis, mažėja energijos sąnaudos, todėl šaltakraujai gyvūnai leidžia žiemoti visą žiemą, nesirūpinant maisto gamyba. Taip pat svarbus žingsnis ruošiantis nepalankioms temperatūros sąlygoms yra uždarų „kambarių“ žiemojimui (duobių, urvų, namelių ir kt.) statyba. Visi šie gyvenimo įvykiai yra cikliški ir kartojasi metai iš metų.
Šie procesai taip pat yra besąlyginiai (įgimti) refleksai, paveldimi iš kartos į kartą. Gyvūnai, kuriems pasireiškia tam tikros genų, atsakingų už šios informacijos perdavimą, mutacijos, miršta per pirmuosius gyvenimo metus, o jų palikuonys taip pat gali paveldėti šiuos sutrikimus ir būti negyvybingi.
Pabudimas iš anabiozės yra oro temperatūros padidėjimas iki reikiamo lygio, kuris būdingas kiekvienai klasei, o kartais ir rūšiai.
Pasak šaltakraujų gyvūnų, tai žemesni sutvėrimai, kuriuose dėl silpnos nervų sistemos išsivystymo termoreguliacijos mechanizmai taip pat nėra tobuli.
Poikiloterminiai arba šaltakraujai organizmai turi kintamą kūno temperatūrą. Padidėjus aplinkos temperatūrai, stipriai pagreitėja visi jose vykstantys fiziologiniai procesai, pasikeičia elgsenos aktyvumas. Taigi driežai renkasi maždaug +37 ° C temperatūros zoną. Kylant temperatūrai kai kurių gyvūnų vystymasis paspartėja. Taigi, pavyzdžiui, esant +26 °C kopūstinio drugelio vikšre, laikotarpis nuo kiaušinėlio palikimo iki jauniklių atsiradimo trunka 10–11 dienų, o esant +10 °C – iki 100 dienų, t.y. 10 kartų.[ .. . ]
Poikiloterminiai organizmai – organizmai, kurių vidinė kūno temperatūra kinta, kuri kinta priklausomai nuo temperatūros išorinė aplinka(mikroorganizmai, augalai, bestuburiai ir žemesni stuburiniai gyvūnai).[ ...]
Poikiloterminiai gyvūnai (iš graikų kalbos – skirtingi ir šilti) – šaltakraujai gyvūnai, kurių vidinė kūno temperatūra kinta, kuri kinta priklausomai nuo aplinkos temperatūros. Tai visi bestuburiai, o iš stuburinių – žuvys, varliagyviai ir ropliai. Jų kūno temperatūra, kaip taisyklė, yra 1-2°C aukštesnė už aplinkos temperatūrą arba lygi jai. Padidėjus arba sumažėjus aplinkos temperatūrai viršijant optimalias reikšmes, šie organizmai patenka į stuporą arba miršta. Tobulų termoreguliacijos mechanizmų poikiloterminiams gyvūnams nebuvimą lemia palyginti silpnas nervų sistemos išsivystymas ir žemas medžiagų apykaitos lygis, palyginti su homoioterminiais organizmais.[ ...]
Poikiloterminiai (iš graikų poikilos – kintantys, besikeičiantys) organizmai apima visus taksonus organinis pasaulis, išskyrus dvi stuburinių gyvūnų klases – paukščius ir žinduolius. Pavadinimas pabrėžia vieną iš labiausiai pastebimų šios grupės atstovų savybių – jų kūno temperatūros nestabilumą, kuri kinta plačiame diapazone, priklausomai nuo aplinkos temperatūros pokyčių.[ ...]
Gyvūnams priklausomybė nuo temperatūros labai ryškiai išreiškiama aktyvumo pokyčiais, kurie atspindi bendrą organizmo reakciją, o poikiloterminėmis formomis ji labiausiai priklauso nuo temperatūros sąlygų. Gerai žinoma, kad vabzdžiai, driežai ir daugelis kitų gyvūnų yra judriausi šiltuoju paros metu ir šiltomis dienomis, o vėsiu oru tampa vangūs ir neaktyvūs. Pradėkite juos energinga veikla nustatomas pagal kūno įkaitimo greitį, priklausantį nuo aplinkos temperatūros ir tiesioginės saulės spinduliuotės. Aktyvių gyvūnų mobilumo lygis iš esmės taip pat yra susijęs su aplinkos temperatūra, nors aktyviausiose formose šį ryšį gali „užmaskuoti“ endogeninė šilumos gamyba, susijusi su raumenų darbu.[ ...]
Poikiloterminiams gyvūnams žemos temperatūros patirtis taip pat siejama su procesais, neleidžiančiais vandeniui užšalti organizme. Apsvarstykite pavyzdį su vabzdžiais.[ ...]
Poikiloterminiams gyvūnams stabilus temperatūros prisitaikymo tipas pateikiamas kaip fermentų aktyvumo optimalios temperatūros ir audinių atsparumo karščiui lygio „nustatymas“. Tai visų pirma išreiškiama temperatūros kompensavimo forma, kai prie žemesnės temperatūros prisitaikiusių individų bendras medžiagų apykaitos lygis yra aukštesnis nei prisitaikiusių prie aukštesnių (žr. 4.9 pav.). Atsižvelgiant į tai, išsaugomas funkcinės reakcijos į tam tikros temperatūros poveikį efektyvumas.[ ...]
Poikiloterminiams gyvūnams (varliagyviams, moliuskams ir kt.) aktyvacijos temperatūros ribos ir spermatozoidų atsparumo karščiui lygis yra specifinė rūšis ir, kaip ir somatinių ląstelių bei ląstelių baltymų atsparumas karščiui, tam tikru mastu koreliuoja su buveinės temperatūros sąlygos, ty su šilumą mėgstančių ™ rūšių laipsniu (Svinkin, 1959, 1961; Andronnikov, 1963, 1964).[ ...]
Kai kurie poikiloterminiai gyvūnai tam tikromis sąlygomis taip pat gali reguliuoti termoreguliaciją. Kamanės, vanagai, stambieji driežai, tam tikros žuvys, pavyzdžiui, tunai, gali padidinti kūno temperatūrą didelio raumenų aktyvumo laikotarpiais.[ ...]
Daugelis gyvūnų kaupia riebalus žiemai, o poodinis riebalų sluoksnis suteikia šilumos izoliaciją. Nemažai gyvūnų išsikišusiose ar paviršinėse kūno dalyse (kai kurių paukščių letenėlėse, banginių plekšnėse) turi nuostabų prietaisą, vadinamą „nuostabiuoju tinklu“. Tai kraujagyslių rezginys, kuriame venos yra glaudžiai prispaustos prie arterijų. Arterijomis tekantis kraujas atiduoda šilumą į venas, ji grįžta į organizmą, o arterinis kraujas atvėsęs patenka į galūnes. Galūnės iš esmės yra poikiloterminės, tačiau likusio kūno temperatūrą galima palaikyti naudojant mažiau energijos. Remiantis fiziologiniais procesais, daugelis organizmų tam tikrose ribose gali keisti savo kūno temperatūrą. Šis gebėjimas vadinamas termoreguliacija. Paprastai termoreguliacija sumažinama iki to, kad kūno temperatūra palaikoma pastovesniame lygyje, palyginti su aplinkos temperatūra. Endoterminių gyvūnų termoreguliacijos mechanizmai yra ypač tobuli. Kaip minėta anksčiau, endoterminiai gyvūnai sugeba generuoti pakankamai šilumos ir reguliuoti šilumos perdavimą, todėl išsaugoma šilumos tiekimo ir išėjimo lygybė (4.21 pav.).[ ...]
Vandens gyvūnai dažniausiai yra poikiloterminiai. Homoioterminiams gyvūnams, pavyzdžiui, banginių šeimos gyvūnams, irklakojams, susidaro nemažas poodinių riebalų sluoksnis, kuris atlieka šilumą izoliuojančią funkciją.[ ...]
Daugeliui gyvūnų kasdienis periodiškumas nėra lydimas didelių fiziologinių funkcijų nukrypimų, bet dažniausiai pasireiškia motorinio aktyvumo pokyčiais, pavyzdžiui, graužikams. Aiškiausiai galima atsekti fiziologinius pokyčius per dieną šikšnosparniai. Dienos ramybės metu vasarą daugelis šikšnosparnių elgiasi kaip poikiloterminiai gyvūnai. Jų kūno temperatūra šiuo metu praktiškai sutampa su aplinkos temperatūra. Labai sumažėja pulsas, kvėpavimas, jutimo organų jaudrumas. Kilimui sutrikęs šikšnosparnis ilgą laiką įšyla dėl cheminė šilumos gamyba. Vakare ir naktį tai tipiški homoioterminiai žinduoliai, turintys aukštą kūno temperatūrą, judesius aktyviais ir tiksliais, greitai reaguojantys į grobį ir priešus.[ ...]
Tačiau gyvūnų gyvenime daug svarbesnės yra fiziologinės adaptacijos, iš kurių paprasčiausia yra aklimatizacija – fiziologinis prisitaikymas ištverti karštį ar šaltį. Pavyzdžiui, kovoti su perkaitimu didinant garavimą, kovoti su poikiloterminių gyvūnų atšalimu iš dalies dehidratuojant jų kūnus arba kaupiant specialios medžiagos, mažinant užšalimo tašką, esant homoioterminiam - dėl medžiagų apykaitos pasikeitimo.[ ...]
Daugelis gyvūnų rūšių gali arba nesugeba savarankiškai reguliuoti termoreguliacijos, t. y. palaikyti pastovią temperatūrą. Tuo remiantis jie skirstomi į poikiloterminius (iš graikų kalbos poikiloi – skirtingas, kintamas ir therme – šiluma) ir homoioterminius (iš graikų homoios – lygus ir therme – šiluma). Pirmasis turi kintamą temperatūrą, o antrasis - pastovią. Žinduoliai ir kai kurios paukščių rūšys yra homeoterminės. Jie gali reguliuoti termoreguliaciją, kuri užtikrinama fizinėmis ir cheminėmis priemonėmis. Fizinė termoreguliacija atliekama dėl poodinio riebalinio sluoksnio susikaupimo, dėl kurio išsaugoma šiluma, arba dėl greito kvėpavimo. Cheminis termoreguliacijos kelias yra prakaitavimas. Visi organizmai yra poikiloterminiai, išskyrus žinduolius ir keletą paukščių rūšių. Jų kūno temperatūra artėja prie aplinkos temperatūros. Tik kelios šių gyvūnų rūšys gali keisti savo kūno temperatūrą, be to, tam tikromis sąlygomis. Pavyzdžiui, tunas turi tokį gebėjimą. Poikiloterminiams organizmams svarbu, kad jų kūno temperatūra padidėtų, kai suaktyvėja jų veikla, medžiagų apykaita.[ ...]
Homeoterminiai gyvūnai (šiltakraujai organizmai) yra gyvūnai, kurių temperatūra yra daugiau ar mažiau pastovi ir, kaip taisyklė, nepriklauso nuo aplinkos temperatūros. Tai apima žinduolius ir paukščius, kurių temperatūros pastovumas yra susijęs su didesniu medžiagų apykaitos greičiu, palyginti su poikiloterminiais organizmais. Be to, jie turi termoizoliacinį sluoksnį (plunksnos, kailis, riebalai). Jų temperatūra gana aukšta: žinduolių 36-37°C, o paukščių ramybės būsenoje - iki 40-41°C.[ ...]
Augalų, gyvūnų ir mikroorganizmų gebėjimas toleruoti tiek žemą, tiek aukštą temperatūrą didėja esant audinių dehidratacijai1, todėl šį adaptacijos būdą plačiai naudoja skirtingų taksonų atstovai. Eksperimentuose dehidratuoti rotiferiai toleravo šaldymą -190°C temperatūroje; džiovinimas yra įprastas būdas šios grupės gyvūnams ištverti nepalankius temperatūros ir drėgmės sezonus. Daugelio poikiloterminių gyvūnų organizme vandens kiekis keičiasi sezoniškai, todėl didėja atsparumas šalčiui žiemos laikas. Tai ypač ryšku rūšims, kurias žiemą veikia tiesioginis žemos temperatūros poveikis, pavyzdžiui, ksilofaginiams vabalams, žiemojantiems medžių kamienuose. Rūšių, gyvenančių ne tokiais atšiauriomis sąlygomis, sezoniniai vandens kiekio svyravimai audiniuose ir atitinkamai atsparumas šalčiui nėra taip aiškiai išreikšti (4.1 lentelė, 4.7 pav.).[ ...]
Tirtų jūrų gyvūnų spermatozoidų uodegos judėjimo intensyvumo priklausomybė nuo temperatūros yra panaši į atitinkamas kreives, gautas kitoms organizmų grupėms. Tai įrodo reakcijų, kuriomis grindžiamas gyvūnų spermatozoidų judėjimo mechanizmas, bendrumą. Tačiau jūrų poikiloterminių gyvūnų spermatozoidų reakcija į aplinkos temperatūros pokyčius turi savo ypatybių. Kaip rodo susitraukimo bangų praeinamumo išilgai spermos uodegos gijos tyrimai jūros ežiai ir kai kurie kiti jūrų organizmai(Holwill, 1969), juose stebimas tiesinės žvynelinės dūžių dažnio priklausomybės pažeidimas, esant žemesnei temperatūrai nei homoioterminių gyvūnų spermatozoidų blakstienos epitelio ir uodegos gijose (Holwill ir Silvester, 1967). Įprastos kreivės eigos pažeidimas, matyt, yra susijęs su fermento denatūravimu, kuris dalyvauja reakcijoje, kuri tiekia energiją uodegos gijų lenkimo procesui.[ ...]
Gyvūnų prisitaikymo prie temperatūros procesai paskatino poikiloterminių ir homeoterminių gyvūnų atsiradimą. Didžioji dauguma gyvūnų yra poikiloterminiai, ty jų pačių kūno temperatūra kinta kintant aplinkos temperatūrai: varliagyviai, ropliai, vabzdžiai ir kt. Daug mažesnė gyvūnų dalis yra homoioterminiai, ty jų kūno temperatūra yra pastovi. nuo temperatūros nepriklauso išorinė aplinka: žinduoliai (taip pat ir žmonės), kurių kūno temperatūra 36-37 °C, ir paukščiai, kurių kūno temperatūra 40 °C.[ ...]
Bendrą gyvūnų veiklos pobūdį daugeliu atvejų lemia tokios sąlygos kaip maisto rūšis, santykiai su plėšrūnais ir konkurentais, kasdieniai abiotinių faktorių komplekso pokyčiai ir kt. Taigi poikiloterminių gyvūnų kasdienį aktyvumą daugiausiai lemia jo aplinkos temperatūros režimas; varliagyviuose – temperatūros ir drėgmės derinys. Iš graužikų rūšys, valgančios rupų, daug skaidulų turintį maistą, paprastai išsiskiria aktyvumu visą parą. Sėklą valgančios formos, kurios valgo labiau koncentruotą maistą, turi galimybę jo gamybą atidėti nakties periodui, kai plėšrūnų spaudimas yra silpnesnis. Tai ypač ryšku tarp stepių ir dykumų atvirų erdvių gyventojų.[ ...]
Kadangi vabzdžiai yra poikiloterminiai gyvūnai, o jų kūno temperatūra labai priklauso nuo aplinkos temperatūros, o visi medžiagų apykaitos procesai tarp kūno ir aplinkos vyksta skirtingose temperatūrose skirtingu greičiu, aplinkos temperatūros faktoriaus įtaka žmogaus gyvybei. vabzdžiai yra labai didelę reikšmę, daug daugiau nei šiltakraujų gyvūnų.[ ...]
Taigi, skirtingai nei poikiloterminiai organizmai, homoioterminiai gyvūnai sukuria šilumos mainus remdamiesi savo šilumos gamyba. Konkrečių aktyvios termoreguliacijos mechanizmų kompleksas yra valdomas viso organizmo lygmeniu ir daro vidinius procesus nepriklausomus nuo išorinės temperatūros svyravimų. Dėl to aktyvaus gyvenimo temperatūrų diapazonas praktiškai sutampa su toleruojamų (nuo žemutinio iki viršutinio gyvenimo slenksčio) temperatūrų diapazonu.[ ...]
Eksperimente poikiloterminių gyvūnų gebėjimas pasirinkti optimalias temperatūras aiškiai parodomas įrenginiuose, kuriuose sukuriamas temperatūros gradientas. Eksperimentai su žuvimis, ropliais, vabzdžiais ir kitais gyvūnais rodo pageidaujamos temperatūros specifiškumą atskiroms rūšims ir populiacijoms. Tuo pačiu metu pageidaujamų temperatūrų skirtumai gerai koreliuoja su temperatūros sąlygų skirtumais natūraliose buveinėse, parodydami elgesio reakcijų sutapimą su fiziologinių temperatūros prisitaikymo mechanizmų „derinimu“.[ ...]
[ ...]
Jei poikiloterminiai gyvūnai patiria svirduliavimą, tai žiemos ir vasaros žiemos miegas būdingas homoioterminiams gyvūnams, kurių fiziologiniai ir molekuliniai mechanizmai skiriasi nuo vėmimo. Jų išorinės apraiškos yra vienodos: kūno temperatūros sumažėjimas beveik iki aplinkos temperatūros (tik žiemos miego metu, tai ne vasaros žiemos miego metu) ir medžiagų apykaitos greitis (10-15 kartų), reakcijos poslinkis. vidinė aplinka kūnas į šarminę pusę, sumažėjęs kvėpavimo centro jaudrumas ir sumažėjęs kvėpavimas iki 1 įkvėpimo per 2,5 minutės; širdies susitraukimų dažnis taip pat smarkiai krenta (pavyzdžiui, šikšnosparniams nuo 420 iki 16 dūžių / min.). To priežastis – padidėjęs parasimpatinės nervų sistemos tonusas ir sumažėjęs simpatinės nervų sistemos jaudrumas. Svarbiausia, kad žiemos miego metu termoreguliacijos sistema yra išjungta. To priežastys – sumažėjusi skydliaukės veikla ir sumažėjęs skydliaukės hormonų kiekis kraujyje. Homeoterminiai gyvūnai tampa tarsi poikiloterminiais.[ ...]
Jau žinome, kad homoioterminiai gyvūnai gali palaikyti kūno temperatūrą daug platesniame temperatūrų diapazone nei poikiloterminiai gyvūnai (žr. 3 pav.), tačiau abu miršta maždaug esant tokiai pačiai per aukštai arba per aukštai temperatūrai. žemos temperatūros(pirmuoju atveju - nuo baltymų krešėjimo, o antruoju - dėl tarpląstelinio vandens užšalimo susidarant ledo kristalams). Tačiau kol tai neįvyksta, kol temperatūra nepasiekia kritinių verčių, organizmas stengiasi palaikyti ją normalioje ar bent jau artimoje normaliam lygiui. Natūralu, kad tai visiškai būdinga homoioterminiams organizmams, kurie turi termoreguliaciją ir, priklausomai nuo sąlygų, gali padidinti arba sumažinti tiek šilumos gamybą, tiek šilumos perdavimą. Šilumos perdavimas yra grynai fiziologinis procesas, vykstantis organų ir organizmų lygiuose, o šilumos gamyba pagrįsta fiziologiniais, cheminiais ir molekuliniais mechanizmais. Visų pirma, tai šaltkrėtis, šaltas drebulys, t.y. nedideli griaučių raumenų susitraukimai su mažu efektyvumu ir padidėjusia šilumos gamyba. Šis mechanizmas organizmas įsijungia automatiškai, refleksiškai. Jo poveikį gali sustiprinti aktyvi savanoriška raumenų veikla, kuri taip pat sustiprina šilumos gamybą. Neatsitiktinai imamės judėjimo, kad sušiltume.[ ...]
Žr. guteroterminius, homoioterminius, poikiloterminius gyvūnus.[ ...]
Gyvūnų ir žmonių reprodukcinės sistemos formavimosi procesas yra susijęs su reikšmingais fiziologiniais organizmo pokyčiais, kaip žinoma, dažnai kartu su laikinomis širdies aritmijomis ir kitais funkciniais sutrikimais. Jei atsižvelgsime į ypatingą terminio režimo reikšmę poikiloterminių gyvūnų gyvenime, tai pateiktos medžiagos, rodančios gilius Volgos karšių temperatūros reikalavimų pokyčius brendimo metu, leidžia šį laikotarpį laikyti vienu. kritinių ontogenezės fazių, kai populiacijai labai padidėja atrankos spaudimas.
Tarp svarbiausių poikiloterminių gyvūnų termoadaptyvių savybių yra atsparumo rodikliai, susiję su idėjomis apie tolerancijos ir atsparumo zonas, ir rodikliai, atspindintys optimalius sistemos veikimo būdus. Tolerancijos zonoje, kuriai būdinga didelė gyvenimo trukmė, paprastai yra vienas, du ir galbūt dar optimalesnės temperatūros regionai, kuriuos spontaniškai pasirenka žuvys. Esant tokioms temperatūroms, pasiekiama geriausia koordinacija tarp daugumos fiziologinių ir biocheminių organizmo procesų, o tai, mūsų nuomone, atskleidžia gilią analogiją su fizikoje priimta ilgalaikės tvarkos samprata. Optimalioms gyvų organizmų būsenoms būdingi lokalūs daugelio integralinių parametrų (funkcijų) ekstremumai, pvz., skirtumai tarp bendrojo ir pagrindinio metabolizmo ir kt., o tai leidžia atsižvelgti į šias stacionarias būsenas. stabili pusiausvyra yra nekintama, ty kokybiškai panaši. Šia prasme daugelio optimalių temperatūros lygių atsiradimas kai kuriose žuvų rūšyse prisideda prie esminių kūno fiziologinių parametrų homeostazavimo diapazono išplėtimo.[...]
Poikiloterminių gyvūnų prisitaikymą prie stabilių temperatūrų lydi kompensaciniai metabolizmo lygio pokyčiai, kurie normalizuoja gyvybines funkcijas esant atitinkamiems temperatūros režimams. Tokios adaptacijos atskleidžiamos lyginant glaudžiai susijusias rūšis, tos pačios rūšies geografines populiacijas ir tos pačios populiacijos individų sezonines sąlygas. Bendras adaptyviųjų medžiagų apykaitos poslinkių modelis yra toks, kad gyvūnai, prisitaikę prie žemesnės temperatūros, turi didesnį metabolizmo greitį nei prisitaikę prie aukštesnės temperatūros (4.8 pav.). Tai taikoma tiek bendram metabolizmo lygiui, tiek atskiroms biocheminėms reakcijoms. Pavyzdžiui, buvo įrodyta, kad pelkinės varlės kasos ekstrakto amilitinio aktyvumo lygis ir reaktyvumas į temperatūros pokyčius skiriasi įvairiose šios rūšies geografinėse populiacijose. Jei aktyvumas 35°C temperatūroje laikomas 100%, tai 5°C temperatūroje Jamalo pusiasalio populiacijos varlių aktyvumas bus 53,7, o Jekaterinburgo apylinkių populiacijoje – tik 35%. ...]
Kaip ir augalams, oro sąlygos veikia poikiloterminius gyvūnus, o homeoterminiai gyvūnai į tai reaguoja savo elgesio pokyčiais: lizdų atsiradimo laiku, migracija ir pan.[ ...]
Temperatūros pritaikymas. Augalams, grybams, daugumai gyvūnų ir visų be išimties gyvų būtybių ląstelėms ir audiniams medžiagų apykaitos lygio, augimo greičio, aktyvumo ir kitų fiziologinių procesų priklausomybės nuo kūno temperatūros kreivės yra /1 formos. su maksimumais srityje nuo 25 iki 40 ° ir Su ekstremalūs taškai apie 0 ° ir 40-50 ° С srityje (4.10 pav.). Didėjanti kreivės šaka artima eksponentui, mažėjanti – atvirkštiniam. Tuo pačiu metu visame šiluminės situacijos pokyčių diapazone kūno temperatūra mažai skiriasi (dešimtųjų arba ne daugiau kaip 1-2 laipsnių) nuo aplinkos temperatūros. Šie organizmai gali būti įvardijami kaip poikiloterminiai arba ektoterminiai, t.y. veikiama išorinės temperatūros.[ ...]
Tik homoioterminiai gyvūnai gali gyventi aktyvų gyvenimą žemesnėje nei nulio temperatūroje. Poikilotermai, nors ir gali atlaikyti gerokai žemesnę nei nulio temperatūrą, kartu praranda savo mobilumą. +40 °C temperatūra, ty net žemesnė už baltymų krešėjimo temperatūrą, daugeliui gyvūnų yra riba.[ ...]
Jei išanalizuosime daugybę klausimų, susijusių su šaltakraujų gyvūnų prisitaikymu prie temperatūros, tada termoadaptacijos sąvoka bendriausia forma, be abejo, gali būti suformuluota taip. Šiluminis pritaikymas - tai kompleksas elgsenos, fiziologinio, biocheminio ir genetinio pobūdžio procesai ir mechanizmai, užtikrinantys stabilų poikiloterminių organizmų funkcionavimą (sistemos struktūrinės ir funkcinės organizacijos vientisumo išsaugojimą) tam tikrais temperatūros intervalais ir laiko intervalais ir kuriais siekiama iš dalies kompensuoti medžiagų apykaitos procesų greitis kintant gyvūnų buveinės temperatūros sąlygoms.
Vasaros žiemos miegas (vertinimas) yra neaktyvi būsena, panaši į kai kurių gyvūnų (graužikų) miegą (vasaros poilsį) sausringose vietose, padedanti jiems išgyventi sausą ir karštą sezoną. Tai taip pat apima poikiloterminių gyvūnų (erkių, kai kurių vabzdžių ir kt.) vasaros stuporą.[ ...]
Bestuburiai, žuvys, varliagyviai ir ropliai nesugeba išlaikyti savo kūno temperatūros siaurose ribose. Jie vadinami poikiloterminiais (iš graikų kalbos r kPov – skirtingi). Šie gyvūnai dažnai dar vadinami ektotermomis, nes jie labiau priklauso nuo šilumos, ateinančios iš išorės, nei nuo šilumos, kuri susidaro medžiagų apykaitos procesuose. Būdingas mažas mainų intensyvumas ir šilumos palaikymo mechanizmo nebuvimas. Anksčiau šie gyvūnai dažniausiai buvo vadinami šaltakraujais, tačiau šis terminas yra netikslus ir gali klaidinti.[ ...]
Kraštovaizdžio homeostazė Kraštovaizdžio gebėjimas išlaikyti savo pagrindinę struktūrą ir elementų santykių pobūdį nepaisant išorinių poveikių. HOMOYTERMINIAI GYVŪNAI [iš gr. Iotojuz – panašus, toks pat ir (Ierts – karštis], šiltakraujai gyvūnai yra gyvūnai, kurių kūno temperatūra palaikoma pastovi nepriklausomai nuo aplinkos temperatūros dėl medžiagų apykaitos metu išsiskiriančios energijos (paukščiai ir žinduoliai).[ ...]
Homeostazė – gebėjimas biologines sistemas– organizmas, populiacija ir ekosistemos – priešinasi pokyčiams ir palaiko pusiausvyrą. Remiantis kibernetine ekosistemų prigimtimi, homeostatinis mechanizmas yra grįžtamasis ryšys. Pavyzdžiui, poikiloterminių gyvūnų kūno temperatūros pokyčius reguliuoja specialus centras smegenyse, kuris nuolat gauna signalą. Atsiliepimas, kuriame yra duomenys apie nukrypimą nuo normos, o iš centro ateina signalas, kuris grąžina temperatūrą į normalią. Mechaninėse sistemose panašus mechanizmas vadinamas servomechanizmu, pavyzdžiui, termostatas valdo krosnį.[ ...]
Yra įvairių nuomonių apie poikilotermijos ir homeotermijos principų diskretiškumo laipsnį. Nemažai mokslininkų remiasi tuo, kad gyvų organizmų skirstymas į šias dvi grupes yra nepagrįstas ir yra grynai kiekybinis (G. Whittow, 1970). Tiesą sakant, poikilotermija ir homoiotermija yra tiesiog kraštutinumai nuolatinėje šiluminių reakcijų serijoje, kuri lemia skirtingų nišų panaudojimą“ (R. Hill, 1976). Beje, atkreipkite dėmesį, kad abu šie požiūriai poikilotermiją ir homoistermiją laiko tik gyvūnų atžvilgiu; poikiloterminių organizmų arealo išplėtimas žymiai susilpnina šias pozicijas.[ ...]
Elgesio metodai apima judėjimą į drėgnesnes vietas, periodinį lankymąsi girdykloje, perėjimą prie naktinio gyvenimo būdo ir tt Morfologinės adaptacijos – tai įrenginiai, sulaikantys vandenį organizme: sausumos sraigių kiautai, roplių raguotas dangalas ir kt. išsilavinimo metu metabolinis vanduo, kuris yra medžiagų apykaitos rezultatas ir leidžia apsieiti be geriamojo vandens. Jį plačiai naudoja vabzdžiai ir dažnai gyvūnai, tokie kaip kupranugariai, avys, šuo, kurie gali atlaikyti atitinkamai 27%, 23% ir 17% vandens praradimą. Žmogus miršta jau praradęs 10% vandens. Poikiloterminiai gyvūnai yra ištvermingesni, nes jiems, kaip šiltakraujams, nereikia naudoti vandens vėsinimui.[ ...]
Dabar panagrinėkime, kaip kinta organizmų reakcija į aplinkos veiksnius astronominiu laiku. Reikia pažymėti, kad abi priklausomybės nuo laiko – amžiaus ir astronominės – gali būti glaudžiai susijusios viena su kita, ypač organizmuose, kurių gyvavimo ciklas trumpas. Pirmiausia panagrinėkime sezoninę rūšių reakcijų dinamiką. Sezoninis periodiškumas yra vienas iš labiausiai paplitusių gamtos reiškinių; jis ryškus vidutinio klimato ir šiaurės platumose. Pagrindinė sezoninio periodiškumo vertė yra metinis kursas temperatūra, ji taip pat lemia poilsio ir veiklos etapų kaitą. Žiemos ramybės būsena būdinga daugeliui gyvūnų ir augalų rūšių, tačiau ypač gerai ji pasireiškia organizmuose, kurie nesugeba palaikyti aukštos kūno temperatūros, ty augaluose, visiems bestuburiams ir žemesniems stuburiniams gyvūnams (žuvims, varliagyviai, ropliai). . Šios gyvūnų grupės vadinamos poikiloterminėmis (priešingai nei homoioterminėmis, arba šiltakraujomis).
Gyvūnai, gebantys palaikyti kūno temperatūrą dėl vidinės šilumos gamybos, vadinami endoterminiais – priešingai nei ektotermais, kurių kūno temperatūra priklauso nuo aplinkos temperatūros. Endotermoms pirmiausia priskiriami visi šiltakraujai, t.y. žinduoliai ir paukščiai (šiltakraujai ir šaltakraujai gyvūnai dažnai vadinami atitinkamai homeoterminiais ir poikiloterminiais). Žiemojančius šiltakraujus gyvūnus galima apibrėžti kaip heterotermines endotermas; heterotermija reiškia periodišką temperatūros pokytį, šiuo atveju - jos kritimą žemiau aktyvaus gyvenimo būdo lygio.
Žiemos miegas gali būti sezoninis. Geriausiai žinomas žiemos miegas arba žiemos miegas trunka nuo rudens iki pavasario. Tačiau kūno būklė visą šį laiką nesikeičia. Sustingimo epizodai su staigiu fiziologinių procesų sulėtėjimu ir maksimaliu kūno temperatūros kritimu kaitaliojasi su „atšilimu“, kai padidėja vidinė šilumos gamyba, ir trumpu „atokvėpiu“ esant aukštai kūno temperatūrai ir normaliai energijos apykaitai (normoterminiai periodai).
Žiemojančių rūšių kūno temperatūra dažniausiai nukrenta žemiau 10 ° C. Ilgauodegių dirvinių voveraičių nustatyta minimali temperatūra 3 ° C, nors daugumos šios rūšies individų ji nenukrenta žemiau 5 ° C. Metabolizmo greitis (apskaičiuota) vartojant O 2 ir išskiriant CO 2 per laiko vienetą) stuporo būsenoje sumažėja iki maždaug 5 % bazinio medžiagų apykaitos greičio ir gali nepasiekti net 1 % aktyviai besielgiančiam individui būdingo lygio. Žiemojantys žinduoliai, kaip taisyklė, yra maži: jų svoris neviršija 10 kg, o daugeliu atvejų svyruoja nuo 10 g iki 1 kg.
Aestivacija
- vasaros žiemos miegas, susijęs su sezoniniu vandens trūkumu. Kai kurių dirvinių voveraičių žiemos miegas prasideda karščiausiu metų laiku ir tęsiasi visą žiemą, todėl sunku nubrėžti ribą tarp vasaros ir žiemos žiemos miego. Lieka neaišku, ar tarp šių dviejų būsenų yra fiziologinių skirtumų, išskyrus kūno temperatūros skirtumą, kuris karštą vasarą akivaizdžiai bus didesnis nei žiemą.
Kasdienis miegas.
Šio tipo vėzdai yra plačiai paplitę ne tik tarp žinduolių, bet ir tarp paukščių, gali atsirasti bet kuriuo metų laiku. Fiziologinių procesų sulėtėjimas kasdieninio žiemos miego metu nėra toks reikšmingas kaip sezoninio žiemos miego metu. Kūno temperatūra dažniausiai nukrenta iki maždaug 18°C, nors kai kurių rūšių ji nukrenta žemiau 10°C, o medžiagų apykaitos greitis yra maždaug trečdalis bazinio metabolizmo greičio. Tokio pobūdžio audros visada trunka mažiau nei dieną. Žiemojančios rūšys gali patirti tuos pačius trumpus audimo epizodus žiemojimo laikotarpio pradžioje ir pabaigoje, tačiau, matyt, fiziologinis mechanizmas čia yra kitoks nei per parą, nes medžiagų apykaitos greitis, kaip taisyklė, sumažėja daug labiau. Vidutiniškai kasdien žiemojantys gyvūnai yra mažesni nei sezoninio žiemos miego: daugumos jų masė yra nuo 5 iki 50 g.
Žinduoliai ir paukščiai.
Anksčiau buvo manoma, kad sezoninis žiemos miegas ir siautėjimas būdingi tik nedaugeliui žinduolių ir paukščių, gyvenančių šaltame klimate. Tačiau nuolat atrandama naujų heteroterminių rūšių, jų randama nuo Arkties iki tropikų.
Tarp paukščių – amerikietiškas baltagurklis naktinėlis ( Phalaenoptilus nuttallii). Sunkaus laikotarpiais jo kūno temperatūra yra apie. 5 °C, bet kas kelias dienas trumpam laikui pakyla. Paukščių paros žiemos miegas yra gana dažnas, o paros rūšys - naktį; tokioms rūšims priskiriami, pavyzdžiui, balandžiai, naktinukai, kolibriai, snapeliai, kregždės, saulės paukščiai ir manakinai. Daugelis paukščių naktį stebėjo vadinamąjį. „Naktinė hipotermija“, t.y. nežymus (silpnesnis nei kasdienio žiemos miego metu) fiziologinių procesų sulėtėjimas ir kūno temperatūros sumažėjimas. Pastarasis šiuo atveju nukrenta apie 5°C, o medžiagų apykaitos greitis yra šiek tiek mažesnis už bazinį metabolizmo greitį arba net jį atitinka, o tai vis dėlto yra maždaug pusė besiilsinčio paukščio medžiagų apykaitos greičio per dieną. Naktinė hipotermija buvo pastebėta zylėms, kikiliams, žvirbliams, baltaakiams, medaus ėdžiams ir daugeliui kitų mažų paukščių.
Žiemos miegas tarp žinduolių yra žinomas daugelyje rūšių iš visų trijų poklasių. Jis buvo pastebėtas Australijos kiaušialąstinėje (vienetinėje) echidnoje ir mažiausiai dviejose marsupialų šeimose – Australijos nykštukuose (Burramyidae) ir Čilės oposume. Dromiciops australis, Microbiotheriidae šeima) in Pietų Amerika. Placentos poklasyje sezoninis žiemos miegas yra žinomas tarp vabzdžiaėdžių (ežiukų), šikšnosparnių (vabzdžiaėdžių šikšnosparnių) ir graužikų (miegainių, kiaunių, burundukų, dirvinių voverių) kategorijų atstovų. Matyt, kai kuriems Madagaskaro primatams būdingas žiemos miegas. Tai, kas laikoma stambiųjų mėsėdžių (meškų, barsukų) žiemos miegu, iš tikrųjų yra iš esmės kitokia fiziologinė būsena ir vadinama žiemos miegu arba žiemos anoreksija (apetito praradimu). Kūno temperatūra tokiu atveju sumažėja vos keliais laipsniais.
Kasdienis žiemos miegas taip pat plačiai paplitęs tarp mažų gyvūnų. Jis žinomas keliose sterblinių gyvūnų šeimų Australijoje (plėšriųjų sterblinių gyvūnų, mažų dygliuočių) ir Pietų Amerikoje (į peles panašiose oposumose). Iš placentų į ją patenka vabzdžiaėdžiai (skruostės), šikšnosparniai, vaisiniai šikšnosparniai, primatai (pelės lemūrai), mėsėdžiai (skunkas, amerikinis barsukas), graužikai (baltakojai žiurkėnai, smiltpelės) ir šokinėjantys paukščiai.
Ropliai ir kiti gyvūnai.
Sezoninio audros būsena būdinga ne tik endoterminiams žinduoliams ir paukščiams, bet ir plačiai paplitusi tarp ektoterminių stuburinių (žuvų, varliagyvių, roplių) ir bestuburių (pavyzdžiui, vabzdžių ir sraigių). Tačiau ektotermose ši būsena skiriasi tuo, kad gyvūnas negali aktyviai šildytis dėl vidinės šilumos gamybos ir yra visiškai priklausomas nuo išorinių šilumos šaltinių.
Daugeliui roplių ir žuvų, kurios yra sezoninio stuporo būsenoje (šaltakraujams gyvūnams tai nėra įprasta vadinti žiemos miegu), ne tik smarkiai sumažėja medžiagų apykaitos intensyvumas; kai atsiranda hipoksinės būklės, t.y. mažėja deguonies kiekis organizme, jie pereina prie anaerobinio metabolizmo. Varliagyviai, esantys stuporo būsenoje, akivaizdžiai tęsia dujų mainus, atitinkančius itin silpną aerobinį metabolizmą. Dauguma ektoterminių stuburinių žiemoja tose vietose, kur yra apsaugoti nuo užšalimo. Tačiau kai kurios sausumos rūšys (varlės, vėžliai) sugeba išgyventi ir visiškai sušalę, o žuvys gali būti apsuptos ledo, bet, matyt, pačios neužšąla. Šalčiui atsparios rūšys sumažina vandens kiekį gyvybiškai svarbiuose organuose ir padidina gliukozės bei kitų medžiagų, vadinamų krioprotektoriais, koncentraciją. Šie junginiai neleidžia kristalizuotis ledui, o tai padidintų ląstelių tūrį ir taip apsaugotų jų membranines struktūras nuo sunaikinimo. Daugelis bestuburių, ypač vabzdžių ir jūros gyventojų, taip pat gali išgyventi užšalus.
Būdingi bestuburiai įvairių formų tirpimas, žymiai sumažėjęs medžiagų apykaitos greitis. Kai kurie pilvakojai, esant pastoviai temperatūrai, gali jį sumažinti 90%, palyginti su aktyvia būsena. Trūkstant deguonies, medžiagų apykaitos procesų greitis Artemijos vėžiagyviuose yra tik 0,002% lygio, atitinkančio aktyvi būsena. Žiemą vabzdžių audringumą sukelia žema aplinkos temperatūra, o vasarą – reakcija į vandens trūkumą ir karštį. Kita vertus, diapauzė, atsirandanti tam tikru jų gyvenimo ciklo etapu, t.y. fiziologinio poilsio ir laikino vystymosi sustojimo laikotarpis, dažniausiai nesusijęs su konkrečiais aplinkos veiksniais, o užprogramuotas grynai genetiškai.
Privalumai ir trūkumai.
Pagrindinis žiemos miego ir kitų ramybės būsenų pranašumas yra tas, kad jos gali žymiai sumažinti energijos sąnaudas. Net jei atsižvelgiama į periodinius pabudimus, žinduolis žiemos miego metu išleidžia mažiau nei 15% energijos, kurios jam reikėtų normaliai kūno temperatūrai palaikyti žiemą. Tokio taupymo mastą bene geriausiai iliustruoja faktas, kad daugelis 5-7 mėnesius žiemojančių gyvūnų egzistuoja tik riebalų atsargų, sukauptų prieš prasidedant nepalankiam sezonui, sąskaita.
Galimi ilgalaikio kankinimo trūkumai yra galimybė mirti dėl kūno išsekimo ar išsausėjimo. Pavojus yra ir peršalimas itin šaltu oru ar termoreguliacijai būtinų energijos atsargų trūkumas. Gilaus žiemos miego metu gyvūnai nejuda, o tai reiškia, kad jie yra neapsaugoti nuo plėšrūnų. KAM neigiamų pasekmių sezoninis žiemos miegas taip pat apima imuninės sistemos susilpnėjimą ir griaučių raumenų atrofiją.
reguliavimo veiksniai.
Daugelio rūšių žiemos miego pradžią lemia sezoninė fotoperiodo kaita, t.y. dienos šviesos ir tamsos santykis. Sutrumpėjus dienos trukmei, mažėja gyvūnų reprodukciniai organai ir pradedamas jų pasiruošimas žiemos miegui. Tačiau ne visoms rūšims būdingas fotoperiodizmas. Pavyzdžiui, daugelyje dirvinių voverių yra aiškus paros (daugiamečiai) bioritmas, kuris apskritai lemia žiemos miego sezoną, nepriklausomai nuo fotoperiodo. Nemažai rūšių, gyvenančių buveinėse, kuriose aplinkos veiksnių svyravimai nenuspėjami, būdingas nereguliarus žiemos miegas. Jie gali patekti į užsitęsusį stuporą bet kuriuo metų laiku, kai sąlygos tampa nepalankios aktyviam gyvenimui.
Treniruotės.
Pasirengimo žiemos miegui laikotarpiu svarbi gyvūnų savybė yra riebalų kaupimasis ir (arba) maisto saugojimas. Viena iš pasiruošimo formų taip pat yra padidėjęs riebalų rūgščių vartojimas, kuris padidina organizmo atsparumą ilgalaikiam skausmui. Labai svarbu pasirinkti tinkamą žiemos miego pastogę. Jiems dažnai tarnauja urvai, urvai ar kasyklos, kuriose gyvūnas apsaugotas ne tik nuo plėšrūnų, bet ir nuo ekstremalios temperatūros. Daugumoje žiemos prieglaudų temperatūra visada būna bent keliais laipsniais aukščiau nulio, net jei lauke labai šalta.
Daugeliui rūšių sezoninį žiemos miegą lydi trumpi audros epizodai su santykinai aukšta kūno temperatūra. Tačiau toks „apšilimas“ ne visada pastebimas. Tačiau atrodo, kad kūno temperatūra ir medžiagų apykaitos greitis minimumą pasiekia tik žiemos miego sezono viduryje, kai gilių audrų periodai būna ypač ilgi.
Fiziologiniai pakitimai.
Torporo metu ne tik sumažėja kūno temperatūra ir medžiagų apykaitos greitis. Širdies susitraukimų dažnis gerokai sumažėja – iki 5-10 dūžių per minutę. Nors širdies tūris gali sumažėti 98 proc. kraujo spaudimas sumažėja tik 20–40%, nes mažėjant temperatūrai didėja kraujo klampumas. Be to, net pagerėja širdies aprūpinimas krauju ir vadinamaisiais „rudaisiais riebalais“, kurie tarnauja kaip energijos šaltinis. Daugelio rūšių kvėpavimas žiemos miego metu nėra vienodas, bet susideda iš kintančių polipnėjos (greitas paviršutiniškas kvėpavimas) ir apnėjos (kvėpavimo stoka) periodų, kurie gali trukti ilgiau nei valandą; dėl to smarkiai sumažėja organizmo aprūpinimas deguonimi.
Nors siautėjimo metu šiltakraujų gyvūnų kūno temperatūra gali svyruoti priklausomai nuo aplinkos sąlygų, kaip ir ektoterminėms rūšims, termoreguliacija juose nenutrūksta. Yra tam tikra temperatūros riba, žemiau kurios kūnas neturėtų atvėsti.
Periodiniai pabudimai.
Didžioji dalis energijos žiemos miego metu išleidžiama periodiniams pabudimams. Jo nutrūkimo priežastys nėra visiškai suprantamos, todėl yra keletas hipotezių. Anot vieno iš jų, kankinant kažkaip sutrinka fiziologinė pusiausvyra, jai ištaisyti būtini normoterminiai periodai. Greičiausiai taip yra dėl tam tikrų maistinių medžiagų (pvz., gliukozės), kurias būtina sintetinti, išsekimo, susikaupusių kenksmingų junginių, kuriuos reikia pašalinti, arba organizmo dehidrataciją, t.y. poreikis padidinti jo vandens kiekį. Remiantis kitomis hipotezėmis, audimo epizodus valdo biologinis laikrodis, o gyvūnai pabunda pagal išplėstinį cirkadinį (cirkadinį) ritmą, kad periodiškai tikrintų aplinkos sąlygas, arba jie yra priversti pabusti, kad išlaikytų gebėjimą tęsti žiemos miegą, kaip savotišką kūno „miego skolą“, likviduotą normoterminėje būsenoje.
Priežastys, dėl kurių periodiškai išeina iš stuporo, nežinomos, tačiau nustatyta, kad jame esantys gyvūnai tampa jautresni išoriniams dirgikliams kylant temperatūrai ir gilaus stuporo laikotarpio pabaigoje. Šiluma atšilimui gali atsirasti dėl raumenų drebėjimo arba padidėjusios rudųjų riebalų oksidacijos. Temperatūros padidėjimo greitis priklauso nuo gyvūno kūno masės: mažų rūšių (sveriančių mažiau nei 10 g) ji didžiausia yra daugiau nei 1 ° C / min, o didelėms rūšims (sunkesnė nei 5 kg) ji neviršija 0,1 ° C / min. Tuo pačiu metu Maksimalus greitis atšilimas nepalaikomas per visą pabudimo procesą, kuris paprastai trunka mažiau nei 1 valandą mažiems gyvūnams ir kelias valandas dideliems.
temperatūros koeficientas yra ne mažiau svarbi organizmų gyvenime nei šviesa, nes nuo jos intensyvumo priklauso medžiagų apykaitos intensyvumas ir gyvūnų bei augalų gyvybinė veikla. Itin žema ir itin aukšta temperatūra yra mirtina didžiajai daugumai organizmų. Ir nors už skirtingi tipaišios ribos yra skirtingos, tačiau daugumai sausumos augalų ir gyvūnų optimali temperatūra kinta santykinai siaurose ribose. Taigi augalų ir šaltakraujų gyvūnų aktyvus gyvenimas įmanomas tik esant aukštesnei nei 0 ° C temperatūrai. Tuo pačiu metu viršutinė riba retai viršija 40-45 ° C. Organizmų gyvybinės veiklos priklausomybė nuo intensyvumo Aplinkos faktoriai schematiškai parodyta . 115.
Ryžiai. 115. Aplinkos veiksnio veikimo schema
Paukščiams ir žinduoliams evoliucijos procese buvo sukurta termoreguliacijos sistema, leidžianti palaikyti pastovią kūno temperatūrą. Dėl to jų aktyvi gyvenimo veikla tapo įmanoma net esant žemai temperatūrai.
Tose Žemės rutulio vietose, kur sezoniniai temperatūros faktoriaus pokyčiai yra aiškiai išreikšti sezonais, gyvūnų ir augalų gyvybinė veikla taip pat priklauso nuo sezoninių pokyčių. Daugelis žolinių augalų šiuose plotuose visą vegetacijos sezoną užbaigia per vieną vegetacijos sezoną (pavasariniai vienmečiai), žieminiais vienmečiais sudygsta sėklos, nuo rudens ir žiemos tokie augalai atsiduria dygimo fazėje. Todėl žema temperatūra pirmajame jų vystymosi etape - vernalizacijos stadijoje - tapo nepakeičiamu veiksniu normaliam gyvenimo ciklo užbaigimui.
Svarbiausias žiemojančių augalų prisitaikymas vidutinio klimato ir šiauriniuose regionuose yra jų atsparumas šalčiui. Ją suteikia daugybė morfologinių ir fiziologinių tokių augalų ypatybių. Šios savybės apima: lapų numetimą nuo medžių, sulos tekėjimo ir augimo procesų sustabdymą, gebėjimą sukietėti rudenį ir žiemą (cukrų kaupimasis, sumažėjęs ląstelių pralaidumas), tankūs daugelio žvynų dangteliai ant inkstų ir daugybė kitų. Fiziologinis augalų paruošimas žiemai prasideda dar gerokai prieš prasidedant šaltiems orams. Čia atsiranda trumpėjančios dienos šviesos signalinis vaidmuo.
šaltakraujai gyvūnai, negalintys aktyviai gyventi esant neigiamai temperatūrai (driežai, sausumos bestuburiai ir kt.), žiemą patenka į anabiozę. Jų kūno temperatūra smarkiai nukrenta, slopinami visi jame vykstantys medžiagų apykaitos procesai.
šiltakraujų gyvūnų, kurios žiemą negali gauti maisto, patenka į žiemos svajonė(meška, barsukas) arba žiemos miegas (goferis, kiaunė). Daugelis gyvūnų migruoja į vietas, kuriose yra daugiau maisto ( migruojančių paukščių). Žiemos miegas siejamas su reikšmingais fiziologinių funkcijų pokyčiais: mažėja kūno temperatūra ir kvėpavimo intensyvumas, todėl nuo rudens sukauptos riebalų atsargos išeikvojamos lėčiau. Prasidėjus šiems pokyčiams, kaip ir augalams, sezoniniai šviesos paros valandų trukmės pokyčiai dažnai įgauna signalinį vaidmenį.
Daugelio dykumos gyvūnų aktyvus gyvenimas sustoja ne sumažėjus, o pernelyg pakilus temperatūrai vasaros mėnesiais.
Temperatūros suvokimas nuo visų kitų pojūčių skiriasi keliais atžvilgiais. Mes suvokiame tik staigius temperatūros pokyčius, kuriuos jaučiame kaip karštį ar šaltį; bet vis dėlto Žmogaus kūnas visą laiką reaguoja į temperatūrą. Šilumos kiekį, kurį gauname iš išorinės aplinkos ar atiduodame jai, nuolat balansuoja raumenų veikla, drebulys ar prakaitavimas. Dėl to žmogaus kūno temperatūra palaikoma pastovi: maždaug 36,9 ° C. Jei ši temperatūra pakyla – sergant ar fizinio krūvio metu – žmogus prakaituoja, tai yra, jo oda pasidengia skysčio sluoksniu, kuris, garuodamas, vėsina organizmą. Jei kūno temperatūra nukrenta, pavyzdžiui, skersvėjuje, žmogus pradeda drebėti: raumenys greitai susitraukia ir atsipalaiduoja, kad padidėtų šilumos gamyba.
Gyvūnai, kurie per fiziologinius procesus gali reguliuoti savo kūno temperatūrą taip, kad jos pokyčiai liktų labai siaurose ribose, vadinami. šiltakraujai. Tai apima tik žinduolius ir paukščius. Visi kiti gyvūnai yra Šaltakraujiškai: jų kūno temperatūra kinta priklausomai nuo aplinkos temperatūros. Sąvokos „šiltakraujis“ ir „šaltakraujis“ negali būti laikomos sėkmingomis: žinduolių kraujas žiemos miego metu visiškai atšąla, o tropikuose gyvenančių vabzdžių ir roplių – santykinai šiltas. Todėl mokslininkai mieliau vadina gyvūnus, gebančius termoreguliuoti, homoioterminis, ir gyvūnai, kurie negali taip reguliuoti, poikiloterminis. Tačiau reikia nepamiršti šios aplinkybės: eksperimentai, rodantys, kad poikiloterminių gyvūnų kūno temperatūra kyla arba krinta pagal išorinės aplinkos temperatūrą, buvo atlikti laboratorinėmis sąlygomis su nelaisvėje gyvenančiais gyvūnais. Šių gyvūnų elgesys vivo nebuvo atsižvelgta, tačiau gamtoje kai kurie poikiloterminiai gyvūnai gali labai reguliuoti savo kūno temperatūrą.
Būtent kūno temperatūros pastovumas lemia tai, kad temperatūros pojūtis skiriasi nuo visų kitų pojūčių. Funkcija kiti jutimo organai yra tai, kad jie neduoda reakcijos, kai nėra dirginimo iš aplinkos, o jų reakcijos stiprumas priklauso nuo juos veikiančių dirgiklių energijos, didėjančios proporcingai dirginimo padidėjimui. Taigi, kai nėra šviesos, mes nieko nematome, tačiau didėjant apšvietimui, pavyzdžiui, auštant, pradedame matyti vis daugiau ryškios šviesos. Tas pats pasakytina ir apie garsą: arba nieko negirdime, arba girdime įvairaus stiprumo garsus. Su temperatūra yra kitaip: aplinkoje visada yra tam tikra temperatūra, todėl termoreceptoriai temperatūrą neskaičiuoja nuo nulio, o lygina su normalia kūno temperatūra. Dėl to mes kalbame apie dviejų rūšių temperatūros pojūčius: viskas, ko temperatūra yra žemesnė už normalią kūno temperatūrą, mums atrodo šalta arba vėsu; viskas, kas turi aukštesnę temperatūrą, yra karšta arba šilta. Šaltis ir karštis yra santykinės sąvokos: jei laikysite ranką lediniame vandenyje, o paskui nuleisite į šaltą vandenį iš čiaupo, šis vanduo mums atrodys šiltas; tačiau tas pats vanduo atrodys šaltas, jei pirmą kartą palaikysite ranką karštame vandenyje.
Visa tai vargu ar palengvina temperatūros jutimo tyrimą. Apsvarstykite šį paprastą eksperimentą. Vieną pirštą laikykite karštame vandenyje, o kitą - šaltame vandenyje, tada abu pirštus panardinkite į šiltą vandenį. Pirmas pirštas jausis šaltis, o antrasis – šiltas. Po kurio laiko pirštai pripras nauja temperatūra ir nejauti nei karščio, nei šalčio. Iš to galime daryti išvadą, kad temperatūros jutimo organai, skirtingai nei akys ar ausys, nereaguoja absoliučioji vertė dirgiklius, bet perėjimo iš karščio į šaltį greitį ir atvirkščiai. Kai termoreceptoriai prisitaiko prie tam tikros temperatūros, atrodo, kad jie nustatomi į naują „nulinį tašką“, kuris yra atskaitos taškas visiems tolesniems temperatūros pokyčiams. Tačiau čia yra komplikacijų. Prispauskite šaltą daiktą prie odos ir nuimkite. Vėsumo jausmas išliks kurį laiką, nors oda tikriausiai jau vėl sušilo. Šis reiškinys dar nebuvo paaiškintas.
Tiesą sakant, mes negalime kalbėti apie kūnai temperatūros pojūtis, nes temperatūrą, kaip taisyklė, suvokia paprasti receptoriai, esantys kūno audiniuose, kurie neturi jokių pagalbinių struktūrų. Todėl gana sunku rasti ir ištirti termoreceptorius; nepaisant to, nemažai elektrofiziologinių tyrimų parodė, kad yra dviejų tipų termoreceptoriai: šilumos ir šalčio. Šie duomenys padeda paaiškinti kai kurias aukščiau aprašytas temperatūros jutimo ypatybes. Šių receptorių generuojamų nervinių impulsų skaičius nėra proporcingas stimuliacijos stiprumui, kaip, pavyzdžiui, yra ausų receptoriuose. Termoreceptorių reakcija priklauso nuo temperatūros kitimo greičio, o esant pastoviai temperatūrai, iš termoreceptorių ateinančių nervinių impulsų srautas išlieka nepakitęs.
Mes vis dar nežinome, kaip nervų sistemoje impulsai, gaunami iš šių dviejų (o gal ir kitų) receptorių tipų, sąveikauja ir sukuria mums taip pažįstamą „temperatūros pojūtį“; tačiau, nors fiziologinis temperatūros jutimo pagrindas dar nėra labai aiškus, galime diskutuoti, kokią įtaką temperatūra turi žmonių ir gyvūnų gyvenimui. Dar kartą prisiminkite, kad temperatūros jutimas skiriasi nuo visų kitų pojūčių. Jis tarnauja gyvūno gerovei ir patogumui, o ne orientacijai ar maisto, priešų ir priešingos lyties atstovų aptikimui; išimtis yra tik keli gyvūnai – piktžolių viščiukai, blakės ir gyvatės, apie kuriuos bus kalbama šio skyriaus pabaigoje. Visuose kituose gyvūnuose šis jausmas daugiausia nukreiptas į organizmo vidų: jo pagalba gyvūnas įvertina ne tiek išorinę, kiek vidinę aplinką. Temperatūros jutimas beveik visada tarnauja vienam tikslui – nuolat palaikyti optimalią gyvūno kūno temperatūrą, kuri reguliuojama arba per tokius procesus kaip prakaitavimas ar drebulys, arba dėl aktyvaus gyvūno elgesio, pavyzdžiui, pasitraukimo į pavėsį ar į saulę.
Priežiūra, kuria palaikoma pastovi kūno temperatūra, rodo, kaip svarbą normaliam organizmo funkcionavimui turi tam tikrą kūno temperatūrą. Juk neatsitiktinai diagnozė prasideda būtent nuo temperatūros matavimo, o net ir nedidelis jos padidėjimas yra ligos požymis. Kartu nustatyta, kad prakaito išsiskyrimas ir drebėjimo atsiradimas tiesiogiai nepriklauso nuo odos ar burnos temperatūros; pagrindinis veiksnys šiuo atveju yra temperatūra kūno viduje. Tikrasis termoreguliacijos centras yra smegenyse, pagumburyje; veikia kaip termostatas; jei pagumburiu teka per šiltas kraujas, jis „įjungia“ kraujo temperatūros mažinimo sistemą: plečiasi odos kraujagyslės ir jomis prateka daugiau kraujo, pernešančio šilumą iš giliai gulinčių kūno vietų ir atpalaiduojant. o prakaito išgarinimas padeda odai šią šilumą atiduoti aplinkos orui. Kai kraujas pakankamai atvėsęs, šie procesai sustoja.
Tačiau kai darosi per šilta arba per šalta, šie mechanizmai negali palaikyti pastovios kūno temperatūros. Esant tokioms aplinkybėms, būtina imtis kai kurių papildomų priemonių kol suges fiziologinis termoreguliacijos mechanizmas. Net jei aplinkos temperatūros svyravimai nėra per dideli, šie papildomi veiksmai padeda sutaupyti energijos, kurią eikvoja drebulys, arba sutaupo vandens, kurį organizmas netenka prakaito pavidalu. Žmogus gali apsirengti šviesiau ar šilčiau, sukurdamas skirtingą kūno izoliacijos laipsnį nuo aplinkos oro, arba persikelti į tinkamesnę vietą; gyvūnai daro tą patį – žinoma, savo ribose.
Pavyzdžiui, naminė katė tapo komforto simboliu. Ji ilsisi ir miega ne daugiau nei šuo, bet tuo pačiu visada atrodo daug labiau atsipalaidavusi ir jaučiasi, matyt, daug patogiau. Vienas vokiečių mokslininkas išanalizavo, kokias padėtis jo katė užėmė miego metu ir kaip jos buvo susijusios su oro temperatūra ir vieta, kurią katė išsirinko sau. Natūralu, kad kai kurie jo pastebėjimai buvo visiškai nereikšmingi: pavyzdžiui, katė renkasi šiltas vietas ir mėgsta miegoti prie židinio; ji mieliau guli ant pagalvių, kurios sušildo, o ne ant plikų plytelių grindų. Tačiau, atlikęs 392 stebėjimus, šis mokslininkas nustatė, kad miegančios katės laikysena priklauso nuo aplinkos temperatūros. Jei kambaryje šalta, katė susisuka į kamuoliuką. Išsamiai apibūdinti šią pozą vargu ar reikia: katė paslepia galvą ir letenas, prispausdama jas prie pilvo, o iš išorės prisidengia uodega. Kai tampa šilčiau, katė šiek tiek išsitiesina, o tada jos kūnas sudaro apie 270 ° lanką; toliau kylant oro temperatūrai, miegančios katės kūnas išsitiesina jau iki pusžiedžio, o galų gale išsitiesia tiesia linija. Keista, bet šiek tiek pakilus temperatūrai katė vėl šiek tiek susiriečia; tačiau iki šiol niekas negalėjo paaiškinti, kodėl taip nutinka.
Kai šiltame kambaryje mieganti katė pakeičia savo padėtį, ji, galima sakyti, suteikia sau komforto. Tačiau daugelio kitų gyvūnų gyvenime juos supančio oro temperatūra, kuriai būdingi dideli svyravimai, vaidina išskirtinai svarbus vaidmuo. Daugelis gyvūnų, prasidėjus nepalankioms sąlygoms, žiemoja ilgą laiką; tuo pačiu metu jų organizme sulėtėja arba sustoja visi gyvybiniai procesai. „Žiemos miegas“ nėra visiškai tinkamas terminas, nors jo žymima būsena daugeliu atžvilgių panaši į įprastą miegą: pavyzdžiui, gyvūnų kvėpavimo dažnis ir širdies susitraukimų dažnis sumažėja. Pagumburyje esantis termostatas persijungia į tokį darbo režimą, kad kūno temperatūra nukrenta iki labai žemo lygio, o organizme vykstantys procesai, pavyzdžiui, virškinimas, gerokai sulėtėja. Šioje būsenoje gyvūnas gali ilgą laiką gyventi be maisto.
Šiltuose kraštuose karštuoju metų laiku gyvūnams gali trūkti maisto. Augalija išdžiūsta, daugelis gyvūnų patenka į vadinamojo vasaros žiemos miego (estivacijos) būseną. V šiauriniai regionaižiemą ateina alkanos dienos, o šiuo metu gyvūnai patenka į žiemos miego būseną. Griežtai kalbant, žodis „žiemos miegas“ gali būti vartojamas tik kalbant apie gyvūnų žiemos miegą, tačiau dabar šis terminas imtas reikšti bet kokios kilmės užsitęsusio miego būseną. Pastaraisiais metais daug sužinojome apie fiziologinius žiemos miego mechanizmus, ypač apie tai, kokios aplinkos sąlygos sukelia tokią būseną ir kaip gyvūnas išgyvena esant žemai kūno temperatūrai. Kuo giliau buvo tiriama žiemos miego problema, tuo šis reiškinys pasirodė sudėtingesnis. Anksčiau buvo manoma, kad gyvūnai rudenį užmigdavo žiemos miegu ir nepabunda iki pavasario, o dabar žinoma, kad per žiemos atšilimą jie dažnai kelias dienas pabunda ir išlenda iš žiemos prieglaudų ieškoti maisto. Net miegapelė, kurią L. Carroll vaizdavo kaip mieguistiausią gyvūną, žiemą trumpam pabunda pavalgyti; o šikšnosparniai atlydžių metu iš savo slėptuvių išlenda medžioti vabzdžių, kurie tokiu metu taip pat atsibunda.
Pagrindinė žiemos miego reikšmė yra ta, kad jis leidžia gyvūnui išgyventi alkaną sezoną. Kai kurie smulkūs gyvūnai, pavyzdžiui, pelės ir voverės, žiemą gyvena vartodami vasarą sukauptą maistą, o žiemojantys gyvūnai kaupia maistines medžiagas savo organizme riebalų pavidalu. Esant žemai kūno temperatūrai, kai sumažėja medžiagų apykaitos procesų intensyvumas gyvūno organizme, šie riebalai suvartojami labai lėtai. Gyvūno kūno temperatūra žiemos miego metu turi išlikti pastovi ir per daug nenukristi. Kai kūno temperatūra per žema, gyvūno organizmas „išdegina“ papildomą maistinių medžiagų kiekį, reikalingą šiai temperatūrai atstatyti iki išgyvenimą užtikrinančio lygio. Dabar žinome, kad gyvūnai, kurie visą žiemą miega savo prieglaudose, iš tikrųjų yra izoliuoti išorinis pasaulis toli gražu ne visiškai ir visiškai apsaugotas nuo jos įtakos. Daugelis šių gyvūnų neišgyvena iki pavasario, nes, stengdamiesi sušilti, per greitai išnaudoja savo atsargas.
Jau prieš kelis šimtmečius mokslininkai žinojo, kad kai kurių gyvūnų riebalų sluoksnis yra ne baltas, o rudas. Tokių riebalų sluoksnis buvo rastas daugelyje žiemą miegančių gyvūnų, todėl jis buvo vadinamas žiemos miego liauka, nors niekas nežinojo tikslios jos paskirties. Vėliau naujagimiams ir kūdikiams buvo rasta rudųjų riebalų, kurių yra aplink kaklą, tarp menčių ir išilgai stuburo. Kaip paaiškėjo, rudųjų riebalų ląstelėse yra daug daugiau riebalų lašelių nei ląstelėse balti riebalai; be to, šios ląstelės gali daug greičiau „sudeginti“ savo riebalus ir atitinkamai greičiau išleisti reikiamą šilumą. Nukritus kraujo temperatūrai, pagumburis siunčia signalus į rudąjį riebalinį audinį, o jame susidaro šiluma, kurią kraujas neša po visą organizmą. Vaikai ir naujagimiai gyvūnai negali palaikyti norimos kūno temperatūros dėl raumenų drebėjimo, o rudieji riebalai jiems tarnauja kaip savotiškas vidinis kaitinimo pagalvėlė.
Paprastai rudieji riebalai išnyksta su amžiumi, tačiau kai kurių gyvūnų organizme jie išlieka visą gyvenimą. Ilgam laikui nebuvo aišku, kaip naminės pelės išgyvena žiemą nešildomuose sandėliuose, tačiau dabar žinome, kad jos, kaip ir žiemojantys gyvūnai, geba kaupti ir naudoti ruduosius riebalus visą gyvenimą. Prasidėjus žiemos šalčiams, rudieji riebalai sušildo gyvūną, palaikydami pastovią kūno temperatūrą. Pavasarį termostatas „persijungia“ į naują veikimo režimą, kuriame dideli kiekiai riebalai; gyvūno temperatūra greitai pasiekia normalų lygį ir jis pabunda.
Nors šios rudųjų riebalų savybės apsaugo gyvūnus nuo sušalimo, gyvūnas negali ja visiškai pasikliauti, nes aplinkos temperatūra gali tapti per žema. Kai kurie gyvūnai, pavyzdžiui, ežiai, nuo šalčio išsigelbėja izoliuodami urvus, kiti, kaip šikšnosparniai, pabunda gerokai nukritę temperatūrai ir ieško šiltesnės vietos miegoti. Pasagos šikšnosparniai gyvena urvuose; visą žiemą jie juda aplink savo urvą ar net skrenda iš vieno urvo į kitą ieškodami pakankamai šilta vieta; ten jie priglunda prie olos arkos ir užmiega. Kartais, norėdami geriau sušilti, jie glaudžiasi kartu.
Kačių ir šikšnosparnių elgesys staigūs pokyčiai temperatūra gerokai skiriasi nuo gyvūnų elgsenos, į kurią atsižvelgėme apibūdindami kitus jausmus, kai gyvūnai reagavo į išorinius dirgiklius (pvz., nuo pelėdos bėgančią kengūrą ar vandens link šokinėjančią varlę). Tokiu atveju jie reaguoja į vidinės organizmo aplinkos pokyčius, bando juos kompensuoti.
Poikiloterminiai gyvūnai gali tam tikru mastu reguliuoti kūno temperatūrą per elgesio pokyčius. Paprasčiausiu atveju tai reiškia, kad gyvūnas išeina į saulę pasikaitinti, jei atšalo, arba pasislepia pavėsyje, kai darosi per karšta, o kai kurie dykumos ropliai susikūrė griežtą dienos veiklos ritmą, padedantį išvengti per didelio dykumos charakteristika.staigūs temperatūros svyravimai: naktų šaltis ir svilinanti vidurdienio saulės kaitra (32 pav.). Tai geras gyvūno sąveikos su aplinka pavyzdys, dėl kurio gyvūnas atsiduria sau optimaliose sąlygose. Naktį dykumoje gyvenantys driežai lipa į įvairius plyšius ir plyšius ar po akmenimis, o kartais įsirausia į smėlį. Kai saulė kyla ir žemė pamažu pradeda šilti, driežas, beveik sustingęs nuo šalčio, lėtai sušyla ir iššliaužia į saulę. Jis kuo daugiau kūno paviršiaus atskleidžia saulės spinduliams, kad sugautų maksimalų šilumos kiekį. - Driežo kūno temperatūra didėja tol, kol pasiekia aktyvių homoioterminių gyvūnų kūno temperatūrą, t.y. maždaug 37 °C. Dabar driežas pasiruošęs gyventi įprastą kasdienį gyvenimą: ieškoti maisto ar poravimosi partnerio, o prireikus ginti savo teritoriją. Saulei pakylant dar aukščiau, akmenys ir smėlis labai įkaista, o driežas, kad neperkaistų, pakelia kūną virš žemės. Dar vėliau, vidurdienį, driežas pasislepia savo pastogėje po uola arba slepiasi negausių dykumos augalų pavėsyje. Po pietų ji vėl išlipa ir, jei nereikia judėti, užima tokią padėtį, kad tik nedidelė kūno paviršiaus dalis būtų nukreipta į saulę ir sugeria šilumą. Iki dienos pabaigos driežo kūno temperatūra palaikoma gana aukšta dėl to, kad gyvūnas priglunda prie žemės, kuri išlaiko šilumą ilgiau nei oras, ir toliau aktyviai juda. Tačiau galiausiai jai tenka užkopti į pastogę, kuri patikimai apsaugo nuo priešų, iš kurių ji negali pabėgti, ir nuo šilumos nuostolių dėl jos spinduliavimo į aplinką.
Fig. 32. Oro temperatūros įtaka dykumoje gyvenančio driežo veiklaiNaktį temperatūra nukrenta, o driežas patenka į stuporą nuo šalčio. Saulei tekant, driežo kūnas įšyla ir jis iššliaužia į saulę. Pagaliau sušilusi ji tampa aktyvi ir pasigauna savo maisto, o tada, kai saulė pradeda per daug kepti, slepiasi pavėsyje, o veikla lieka šešėlyje. Po pietų driežo elgesys pasikeičia.
Driežų naudojamas termoreguliacijos metodas paprastai yra gana efektyvus. Tačiau ropliai ir kiti poikiloterminiai gyvūnai, netekę gebėjimo išlaikyti šilumą, kaip ir homoioterminiai gyvūnai, dėl savo kūno šilumos gamybos, gali gyventi toli gražu ne visur. Dideli ropliai yra tokie reti už atogrąžų, nes šaltame klimate jiems tektų per ilgai šildytis ryte, o dažniausiai jie nugaišo nespėję sušilti.
Dėl tos pačios priežasties didelių vabzdžių nėra gana šaltuose Žemės rutulio regionuose. Vabzdžiai naudoja maždaug tuos pačius termoreguliacijos metodus kaip ir ropliai: jie taip pat slepiasi ekstremalus karštis arba šalta ir pasikaitinti saulėje prieš pakilimą. Tačiau kai kurie vabzdžiai gali pakelti savo kūno temperatūrą dėl raumenų veiklos, pavyzdžiui, sparnų judesių (kažkas panašaus į apšilimą sportininkams, kurie prieš pasirodymą atlieka pratimų seriją). Yra žinoma, kad kai kurie drugeliai nesugeba skristi, kol jų kūno temperatūra nepasiekia 32–35 °C. Gruniniai vabalai net tikrai dreba, ritmingai sutraukdami skrydžio raumenis, bet nedarydami jokių judesių sparnais; tačiau šis drebulys skiriasi nuo homoioterminių gyvūnų tuo, kad pastariesiems jis padeda ne padidinti kūno temperatūrą, o palaikyti pastovų.
Socialiniai vabzdžiai – bitės, vapsvos, skruzdėlės ir termitai – sugebėjo kolektyviniais veiksmais reguliuoti temperatūrą; jie gali palaikyti santykinai pastovią temperatūrą savo lizduose, daugeliu atvejų tik labai nedideliais svyravimais. Skruzdėlės įėjimus į skruzdėlyną užkiša žemėmis, kai oras lauke tampa per šaltas arba per karštas, o bitės savo kūnais uždengia avilio įėjimą, suformuodamos gyvą kamštį. V vasaros laikas avilyje palaikoma 34–35 °C temperatūra. Ši temperatūra gali būti aukštesnė už aplinkos temperatūrą dėl avilyje esančių bičių kūnų skleidžiamos šilumos. Jei avilyje pasidaro per karšta, kelios bitės darbininkės atsistoja prie įpjovos, pasuka į ją pilvą ir pradeda plakti sparnais. Karštas oras išpumpuojamas, o vėsesnis oras patenka į avilį per jo sienelių plyšius. Jei temperatūra avilyje ir toliau kyla, bitės atneša vandens ir pabarsto juo korių viršų. Vanduo išgaruoja ir atvėsta aplinkos oras, kuri leidžiasi žemyn koriais. Žiemą avilyje temperatūra periodiškai keičiasi. Kai tik temperatūra nukrenta iki 13,5 ° C, bitės pradeda aktyviai judėti; kai oras avilyje sušyla iki 25,5 °C, bičių aktyvumas susilpnėja ir avilys vėl pradeda vėsti. Jei ilgą laiką tai kainuoja labai daug šaltas oras, bitės, bandydamos sušilti, gali suvalgyti visą medų ir mirti.
Kūno temperatūros pastovumas yra būtinas daugelio gyvūnų, ypač homoiotermų, palikuonių vystymuisi. Jeigu vištienos kiaušiniaišaunu, jie niekada neišsiris, nes embrionai mirs. Visuotinai žinoma, kad paukščiai sėdi ant kiaušinių, kad juos sušildytų, tačiau inkubacija – tai ne tik sėdėjimas ant kiaušinių. Būtina labai atidžiai stebėti kiaušinių temperatūrą. Prieš pat kiaušinių dėjimą paukščiai ištraukia plunksnas ant krūtų, vadinamosios lizdo vietos. Būtent ši dabar atvira odos vieta, kurioje gausu kraujagyslių ir todėl ypač šilta, liečiasi su kiaušinėliais. Paukščiai periodiškai apverčia kiaušinius, kurie dėl to tolygiai įkaista ir palaiko temperatūrą, maždaug lygią ant kiaušinių sėdinčio paukščio kūno temperatūrai. Žinoma, paukštis kiaušinių temperatūros nematuoja. Tačiau, remiantis stebėjimais, esant blogam orui, paukščiai daugiau laiko praleidžia prie kiaušinių ir labai nenoriai išskrenda, jei jiems trukdo. V atogrąžų šalys priešingai, kartais reikia neleisti kiaušiniams perkaisti; šiuo atveju tėvai stovi virš lizdo, apsaugodami kiaušinius nuo saulės. Egipto plekšnės net užpila vandens ant kiaušinių. Paguldo juos ant plikos žemės, o dieną įkasa į smėlį, kad apsaugotų nuo saulės spindulių. Jei smėlis tampa per karštas, tėvai atsineša vandens iš netoliese esančios upės ar tvenkinio ir supila jį ant smėlio, kuriame užkasami kiaušiniai.
Kad ir koks nuostabus būtų egiptinio plekšnio elgesys, jis negali būti lyginamas su sudėtingu Australijos akių viščiukų lizdo elgesiu. Pastarieji imasi neįtikėtinų gudrybių, kad išperėtų jauniklius, nors visiškai nesuprantama, kodėl neturėtų inkubuoti kiaušinių. įprastu būdu. Šie paukščiai priklauso piktžolių viščiukų arba didžiakojų (pažodinis vertimas) šeimai Lotyniškas pavadinimasšeimos – Megapodiidae); jie gyvena krūmynuose vidiniuose sausringuose Australijos regionuose. Dauguma šios šeimos paukščių kiaušinius užkasa žemėje, kuri sušildo juos natūralia šiluma. Pavyzdžiui, džiunglių višta deda kiaušinius į duobutes, užpildytas smėliu. Saulė įkaitina smėlį ir taip palaikoma kiaušiniams reikalinga temperatūra. Saliamono Salose ir Naujojoje Britanijoje džiunglių viščiukai kiaušinius deda į žemę, kurią šildo vulkaniniai garai. Kai kurios džiunglių vištos iš supuvusių lapų susikuria savotiškus piliakalnius ir deda į juos kiaušinius. Kai lapai pūva, piliakalnis iš vidaus įšyla, kaip nupjautos žolės krūva.
Oceliuotos vištos eina dar toliau: jos tiesiogine prasme reguliuoja lizdo kalvos temperatūrą. Sausringuose regionuose, kur gyvena šie paukščiai, nėra supuvusių lapų, todėl viščiukai su akimis ją ruošia patys. Patinas iškasa didelę, iki 4–5 m skersmens ir apie metro gylio duobę ir užpildo ją nukritusiais lapais, šakelėmis ir kitomis augalų liekanomis, kurias surenka aplink lizdą iki 50 m spinduliu. lietus sušlapina šią šiukšlių krūvą, vyriškis užmiega jos smėlį, o duobėje prasideda irimo procesas. Pavasarį jis privilioja pateles į savo komposto krūvą ir poruojasi su jomis. Patelės deda kiaušinėlius į šią krūvą ir išeina į pensiją, palikdamos patinui rūpintis kiaušiniais neįtikėtinai ilgą inkubacinį periodą – 11 mėnesių. Visą šį laiką vištos patinas yra visiškai užsiėmęs lizdo temperatūros reguliavimu.
Inkubacinio periodo pradžioje puvimas vyksta greitai ir krūvos viduje gana šilta, tačiau vėliau puvimo procesas sulėtėja. Patinas turi pertvarkyti krūvą pagal poreikį, kad šiluma būtų išsklaidyta arba susikauptų joje, o kiaušinių temperatūra būtų palaikoma maždaug 33,5 °C. Smėlio ir pūvančių augalų temperatūrą paukštis nustato rinkdamas dirvožemio mėginius į savo snapą, kur yra termoreceptoriai. Intensyvaus puvimo metu vištos patinas stengiasi sumažinti temperatūrą lizde: viršutinį lizdinės medžiagos sluoksnį išbarsto į šonus, suteikdamas šilumos išleidimą. Kai saulė kepina labai stipriai ir kyla pavojus perkaisti kiaušinius, jis ant lizdo sukrauna smėlio sluoksnį, kuris atlieka izoliacinės tarpinės vaidmenį. Rudenį saulė mažiau šyla, sulėtėja fermentacija, o dieną patinas turi išmesti smėlį iš lizdo, kad saulės spinduliaiįsiskverbė į kiaušinius. Tuo tarpu patinas maišo išbarstytą smėlį, kuris dėl to tinkamai įšyla, o naktį paukštis vėl užpildo lizdą šiuo šiltu smėliu. Tai tik labiausiai Bendras aprašymas vištos patino elgesys. Kol jaunikliai išsirita iš kiaušinių ir iškyla į paviršių, jis nuolat užsiima smėlio ir pūvančių augalų temperatūros nustatymu bei atitinkamais lizdo krūvos pertvarkymais.
Skirtingai nuo kitų gyvūnų, apie kuriuos kalbėjome anksčiau, akimis višta keičia aplinką, kurioje vystosi palikuonys, o ne savo organizmo aplinką. Nepaisant to, šiuo atveju temperatūros jutimas taip pat naudojamas termoreguliacijai, o termoreceptoriai veikia kaip kontaktiniai receptoriai. Tačiau yra ir gyvūnų, kurie savo termoreceptorius naudoja kaip tolimus receptorius, kad gautų informaciją apie dideliu atstumu nuo jų esančius objektus. Taip jie aptinka būsimų šeimininkų – kraują siurbiančių gyvūnų – kūnų skleidžiamą šilumą. Paaiškėjo, kad klaidos 15 cm atstumu gali aptikti objektus, kurių temperatūra yra šiltakraujų gyvūnų. Kai blakė artėja prie tokio objekto, jos antenos sukasi tol, kol abi nukreipia tiesiai į objektą. Po to blakė visu kūnu pasuka antenų pasukimo kryptimi ir pagal antenų „instrukcijas“ eina prie šilto daikto. Blakės antenos turi paprastus temperatūros receptorius; jo judėjimas link šilto objekto turi taksi pobūdį. O kai kurių gyvačių termoreceptoriai yra sugrupuoti ir sudaro specialų organą, kurio dėka temperatūros jutimas suteikia šioms gyvatėms daug daugiau informacijos apie aplinką nei bet kuriam kitam gyvūnui.
Fig. 33. Duobės gyvatės „veidinės“ duobės sandaros schema Membranoje esantys receptoriai jautrūs šilumai, prasiskverbiančiai pro siaurą angą. Gyvatė suvokia, į kurią pusę yra atsuktas šiltas ar šaltas objektas, iš „šiluminio šešėlio“, kurį ant membranos meta iškylantys skylės kraštai. 1 - membrana su receptoriais.
Angių šeima, kuriai priklauso tokios nuodingos rūšys kaip mokasininė gyvatė ir barškuolė, savo pavadinimą gavo iš dviejų „veido“ duobių, esančių galvos priekyje tarp akių ir šnervių. Kiekviena duobė (33 pav.) yra apie 6 mm gylio ertmė, kuri atsiveria į išorę su maždaug 3 mm skersmens skylute. Šios ertmės apačioje ištempta plona membrana, kurioje yra daug termoreceptorių: nuo 500 iki 1500 1 mm 2. Taigi, veido duobė tam tikra prasme primena paprastą akį: galima nubrėžti tam tikrą analogiją tarp šios membranos su receptoriais ir tinklainės. Šis organas gali nustatyti, kuria kryptimi yra šiltas objektas, nes išsikišę duobės kraštai meta „šiluminį šešėlį“ ant membranos. Abiejų duobių „matymo laukai“ persidengia ir sukuria savotišką stereoskopinio matymo atitikmenį, leidžiantį gyvatei nustatyti atstumą iki objekto.
Gyvatės termoreceptoriai yra itin jautrūs: jie reaguoja į net 0,002°C temperatūros pokyčius ir leidžia gyvatei aptikti objektus, kurie yra tik 0,1°C aukštesni arba žemesni už aplinkos temperatūrą. Pavyzdžiui, barškučiai 25-30 cm atstumu gali aptikti šilumą, sklindančią iš žmogaus rankos. Temperatūros jutimo organų buvimas yra labai svarbus tiems gyvūnams, kurie naktį medžioja šiltakraujus grobį. Jie suseka grobį pagal kvapą, tačiau užpuolimo metu vadovaujasi signalais iš veido duobių.
Pastabos:
JAV termometras dažniausiai dedamas ne po ranka, o į burną. - Pastaba. vert.
Autorius čia nėra visiškai tikslus. Akies vištos inkubacinis periodas trunka tik 60 dienų, tačiau patelės su ilgomis pertraukomis kiaušinius deda ilgai, o patinas lizdą realiai turi užimti 11 mėnesių. - Pastaba. vert.