Микитюк О.М., Грицайчук В.В., Злотін О.З., Маркіна Т.Ю.
Основи екології

Типи теплообміну в організмів. Температурні межі існування організмів. Специфіка теплового обміну в рослин

1.9.2. Типи теплообміну в організмів

Усі живі організми планети за відношенням до температури можна віднести до трьох груп:
Пойкілотерні організми — організми, температура тіла яких залежить від температури навколишнього середовища. Це рослини, мікроорганізми, гриби, найпростіші, членистоногі, риби, земноводні, плазуни.
Гомойотерні організми — організми, температура тіла яких не залежить від температури навколишнього середовища. Ці організми підтримують свою температуру тіла на сталому рівні (птахи, ссавці).
Гетеротермні організми — різновидність гомойотермії. У несприятливий період ці організми впадають у сплячку, оціпеніння. У них гальмується обмін речовин. Це їжаки, ховрах, колібрі, сови, клоачні, кажани.

1.9.3. Температурні межі існування організмів

У свій час Ф. Енгельс писав, що життя — це спосіб існування білкових тіл, суттєвим моментом якого є обмін речовин. Обмін речовин — це безліч хімічних реакцій, швидкість яких залежить від температури організму, оскільки температура відбиває середню кінетичну швидкість атомів молекул.
Межі існування життя — це температура, за якої можлива нормальна будова та функціонування білків. У середньому це інтервал від 0 до +50°С. Ці температури збігаються з нормальним ходом процесів обміну білкових речовин. Але деякі живі системи можуть існувати й за екстремальних температур.У лабораторних умовах бактерії можуть витримувати деякий час нагрівання до +180°С. Насіння, пилок, спори, нематоди, цисти найпростіших після зневоднення можуть переносити температуру близьку до абсолютного нуля (до -273°С). При цьому організми повертаються в нормальний стан, якщо не порушується структура їх молекул.
У природних умовах високі температури спостерігаються в тропічному поясі: Лівія, Мексика, Каліфорнія: +57, +58°С. Рослини можуть нагріватися до +50°С. В гейзерах, де температура води +92 — +95°С, можуть існувати колонії бактерій.
На планеті зустрічаються організми, які можуть виносити широкі коливання температур (мають велику екологічну валентність) — евритермні організми. Вони переносять коливання температури до 60, а інколи до 90°С. Прикладом таких організмів можуть бути рослини помірного й холодного кліматів, а також черевоногі молюски, деякі панцирні кліщі, жаба звичайна (зустрічається від 65° північної широти до північної Африки). Тигри в Азії зустрічаються в тропічних джунглях Індії та в Уссурійському краї.
Стенотермні види мають невелику екологічну валентність до температури, вузьку амплітуду коливань. Це дощові тропічні ліси; кріофільні зелені й діатомові водорості; апендикулярії, сифонофори, деякі ектопаразити ссавців і птахів.
Для кожного виду можна виділити нижню летальну (загибель від холоду) і верхню летальну (загибель від жари), а також мінімальну й максимальну ефективні температури. Крім того, розрізняють такі види організмів: мегатермні — пристосовані до високих температур; мікротермні — пристосовані до низьких температур.

1.9.4. Специфіка теплового обміну в рослин

Рослини — пойкілотермні організми, оскільки їх температура урівноважується з температурою навколишнього середовища. Проте ця відповідність неповна. Температура надземних частин рослин може суттєво відрізнятись від температури навколишнього повітря внаслідок енергообміну з навколишнім середовищем (рис. 5).
За високої температури транспірація не врівноважує температуру пагона й температуру повітря. Температура пагона може бути на 10°-20°С вище від температури повітря.

Рис. 5. Температура різних органів рослин (°С) (за Н.М. Черновою, О.М.Биловою, 1986): А — розеткова рослина арктичної тундри Novosieversia glacialis (за Б.А. Тихомировим, 1963); Б — кактус Ferocactus wislizenii (за В. Лархером, 1978) (доступно тільки при скачуванні підручника)

Сукуленти — поганий теплообмінник. Температура їх тіла перевищує на 20°С температуру повітря. Частини одного і того ж органа можуть мати різні температури. Наприклад, край і верхівка листка мають більш низькі температури, там утворюється роса. Ось чому листки найбільш часто обмерзають з країв під час зниження температури повітря.
Дуже низькі й дуже високі температури ті, що виходять за min і за max, шкодять життєвим функціям і обмежують розповсюдження виду, призводять до його смерті. Під час збільшення температури руйнуються ферменти, змінюється стереохімічна специфічність макромолекул (третинна, четвертинна структура білків) і будова нуклеїнових кислот, відбуваються зміни в організації мембран; іде інактивація та денатурація білків, утворюються отруйні продукти розпаду, які не знешкоджуються в ході обміну речовин, порушується проникливість мембран і припиняється відтік асимілятів.
Під час зниження температури уповільнюється обмін речовин, і стає неможливим здійснення основних життєвих функцій. За температури до +5 — +8°С листя тропічних лісів пошкоджується і відмирає. Причина: порушення обміну речовин, проникливості мембран і припинення току асимілятів.

Загибель від замерзання. Рослини можуть пошкоджуватись за температури нижче нуля внаслідок утворення льоду в тканинах. Відомо, що протопласт багатий на воду. У середині клітин утворюються льодяні кристалики, але найчастіше лід утворюється в міжклітинниках. І тоді він, як сухе повітря, притягує до себе воду. Під час зниження температури відбувається інактивація ферментів, які беруть участь у синтезі АТФ і в процесах фотофосфорелювання, відбувається денатурація білків.

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом