3.1.5. Экологические выгоды пойкилотермии и гомойотермии

Общая экология. Чернова Н.И., Былова А.М

3.1.5. Экологические выгоды пойкилотермии и гомойотермии

Общая экология.  Чернова Н.И., Былова А.М.

М.: 2004. — 416с.

Учебник по курсу общей экологии предназначен для студентов биологических факультетов педвузов.

В книге учитываются как требования действующих государственных стандартов в области содержания биологического образования, так и развитие теоретических проблем современной экологии.

Учебник содержит разделы, излагающие основные вопросы экологии организмов, сообществ, популяций, экосистем и эволюции биосферы, историю взглядов и современные концепции.

Книга может быть полезна широкому кругу учителей, работников образования и специалистов других областей, интересующихся основами современной экологии.

Формат: doc

Размер:   7,4 Мб

Скачать:   drive.google  

Оглавление
Предисловие
Глава 1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ЭКОЛОГИИ Глава 2. ОРГАНИЗМ И СРЕДА. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ 2.1. Экологические факторы 2.2. Адаптации организмов 2.3.

Общие законы действия факторов среды на организмы 2.4. Принципы экологической классификации организмов 2.5. Активная и скрытая жизнь

Глава 3.

ВАЖНЕЙШИЕ АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И АДАПТАЦИИ К НИМ ОРГАНИЗМОВ
3.1. Температура

3.1.1. Температурные границы существования видов 3.1.2. Температура тела и тепловой баланс организмов 3.1.3. Температурные адаптации пойкилотермных организмов 3.1.4. Температурные адаптации гомойотермных организмов 3.1.5. Экологические выгоды пойкилотермии и гомойотермии 3.1.6. Сочетание элементов разных стратегий 3.2. Свет 3.2.1. Солнечная радиация 3.2.2. Экологические группы растений по отношению к свету и их адаптивные особенности 3.2.3. Свет как условие ориентации животных 3.3. Влажность 3.3.1. Адаптация растений к поддержанию водного баланса 3.3.2. Экологические группы растений по отношению к воде 3.3.3. Водный баланс наземных животных 3.4. Основные пути приспособления живых организмов к условиям среды

Глава 4. ОСНОВНЫЕ СРЕДЫ ЖИЗНИ И АДАПТАЦИИ К НИМ ОРГАНИЗМОВ
4.1. Водная среда обитания. Специфика адаптации гидробионтов

4.1.1. Экологические зоны Мирового океана 4.1.2. Основные свойства водной среды 4.1.3. Некоторые специфические приспособления гидробионтов 4.2. Наземно-воздушная среда жизни 4.2.1. Воздух как экологический фактор для наземных организмов 4.2.2. Почва и рельеф. Погодные и климатические особенности наземно-воздушной среды 4.3. Почва как среда обитания 4.3.1. Особенности почвы 4.3.2. Обитатели почвы 4.4. Живые организмы как среда обитания

Глава 5. АДАПТИВНЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ
5.1. Суточный ритм

5.2. Приливно-отливные ритмы и синодические ритмы 5.3. Годичные ритмы 5.4. Фотопериодизм

Глава 6. АДАПТИВНАЯ МОРФОЛОГИЯ ОРГАНИЗМОВ
6.1. Жизненные формы растений

6.2. Жизненные формы животных

Глава 7. БИОЦЕНОЗЫ
7.1. Понятие о биоценозе

7.2. Структура биоценоза 7.2.1. Видовая структура биоценоза 7.2.2. Пространственная структура биоценоза 7.2.3. Экологическая структура биоценоза 7.3. Отношения организмов в биоценозах 7.3.1. Отношения хищник-жертва, паразит-хозяин 7.3.2. Комменсализм 7.3.3. Мутуализм 7.3.4. Нейтрализм, аменсализм 7.3.5. Конкуренция 7.3.6. Трофические связи 7.3.7. Топические связи 7.3.8. Форические связи 7.3.9. Фабрические связи 7.4. Экологическая ниша 7.5. Ценотические стратегии видов

Глава 8. ПОПУЛЯЦИИ
8.1. Понятие о популяции в экологии

8.2. Популяционная структура вида 8.2.1. Степень обособленности популяций 8.2.2. Классификация популяций 8.3. Биологическая структура популяций 8.3.1. Половая структура популяций 8.3.2. Возрастная структура популяций 8.3.3. Пространственная структура популяций растений и животных 8.4. Этологическая структура популяций животных 8.5. Динамика популяций 8.5.1. Биотический потенциал 8.5.2. Рождаемость 8.5.3. Смертность 8.5.4. Стратегии выживания популяций 8.5.5. Расселение 8.5.6. Темпы роста популяции 8.5.7. Динамика ценопопуляций растений 8.5.8. Гомеостаз популяций 8.6. Регуляция численности популяций в биоценозах 8.6.1. Модификация и регуляция популяций 8.6.2. Инерционная и безынерционная регуляция 8.6.3. Типы динамики численности популяций 8.6.4. Механизмы динамики численности 8.6.5. Влияние ослабления или усиления пресса хищников на динамику популяций и структуру сообществ 8.6.6. Математическое моделирование в экологии

Глава 9. ЭКОСИСТЕМЫ
9.1. Понятие об экосистемах. Учение о биогеоценозах

9.2. Поток энергии в экосистемах 9.3. Биологическая продуктивность экосистем 9.3.1. Первичная и вторичная продукция 9.3.2. Правило пирамид 9.3.3. Распределение биологической продукции 9.4. Динамика экосистем 9.4.1. Циклические изменения 9.4.2. Сукцессии и дигрессии 9.5. Агроэкосистемы

Глава 10. БИОСФЕРА
10.1. Понятие о биосфере

10.1.1. Распределение жизни в биосфере 10.1.2. Живое вещество 10.2. Геохимическая работа живого вещества 10.3. Стабильность биосферы 10.4. Развитие биосферы Экология и практическая деятельность человека Предметный указатель Рекомендуемая учебная литература

О том, как читать книги в форматах pdf, djvu — см. раздел «Программы; архиваторы; форматы pdf, djvu и др.»

.

Источник: https://alleng.org/d/ecol/ecol23.htm

11.3.1. Пойкилотермия и гомойотермия

3.1.5. Экологические выгоды пойкилотермии и гомойотермии

Заисключением птиц и млекопитающих, всеживотные (рептилии, амфибии, рыбы,круглоротые, беспозвоночные) являютсяпойкилотермными(от греч.: poikilos— разнообразный и therme— тепло), или холоднокровными.Температура их тела зависит почтиисключительно от температуры окружающейсреды. Такая зависимость называетсяэктотермией.

Единственнаявозможность поддержания температурытела в допустимых пределах заключаетсядля этих животных в поведенческойтерморегуляции,т. е. в способности активно перемещатьсяв среду с более благоприятнымитемпературными условиями. Так, рептилиивыползают на прогретые солнцем камниили, наоборот, прячутся в тень, рыбывыбирают слои воды с приемлемойтемпературой и т.

д. — реакциятермопреферендума(от лат. praeferre— предпочитать).До некоторой степени холоднокровныемогут изменять и саму окружающую средупутем постройки гнезд, ульев и т. п.Помогает им сохранить температуру телаи способность собираться вместе группами(окучивание).

Повышение двигательной активности участи пойкилотермных (летающие насекомые)также способствует некоторому согреваниютела. Однако исходно низкий уровеньметаболизма не позволяет им увеличитьтеплопродукцию в степени, достаточнойдля поддержания температуры тела напостоянно высоком уровне.

Чаще происходитобратное: снижение температуры телазамедляет биохимические реакции (и вчастности снижает активность ферментов)в теле холоднокровных, что заставляетэтих животных ограничивать своюактивность.

Предполагают,что такая зависимость скорости движенийот температуры окружающей среды сталаодной из главных причин вымираниягигантских рептилий во время очередногопохолодания климата Земли в концетретичного периода, несколько миллионовлет назад.

Вюрский период (примерно 180—135 млн. летназад), когда даже в средних широтахдневная температура воздуха былазначительно выше +25 °С, сформировалисьптицы и млекопитающие. Их ферментныесистемы были изначально адаптированык высокой температуре тела (36—39 °С).

Длясохранения ее на том же уровне вотносительно холодное ночное времяживотные этих двух классов, кромеповеденческих терморегуляционныхреакций, обладали новым достижениемэволюции — механизмами вегетативной,или физиологической,терморегуляции,позволявшими эффективно изменятьвеличины теплопродукции и теплоотдачи(см. разд. 11.3.5 и 11.3.6).

Способностьсохранять температуру тела на относительнопостоянном уровне, отклонения от которого(ночные или сезонные) в обычных условияхне превышают ± 2 °С, независимо отзначительных колебаний температурывнешней среды, называется гомойотермией(от греч. homoios— подобный и therme— тепло)(гомеотермией).

Гомойотермия обеспечивала поддержаниепостоянно высокой скорости биохимическихреакций, что дало теплокровнымпо меньшеймере два важных преимущества. Во—первых,это позволило произвести многократноеусложнение структуры и функций мозга,во—вторых — приспособиться к глобальномупохолоданию, произошедшему в концетретичного периода.

Названные преимуществапредопределили исход конкурентнойборьбы между теплокровными и рептилиями.

Наличиев организме собственного мощногоисточника тепла (и, соответственно,уменьшение зависимости от поступленияего извне) называется эндотермией.Эндотермия является основой терморегуляцииу теплокровных и в очень небольшойстепени свойственна холоднокровным.

Поддержаниетемпературы тела на постоянном уровнестало возможным только после выходаживотных на сушу: в водной среде длямелких животных это создало бы непосильнуюнагрузку на метаболизм.

Гомойотермы,вернувшиеся полностью или в основномк водному образу жизни, сохраняют высокуютемпературу тела благодаря большимразмерам тела и толстому термоизоляционномуслою подкожного жира (киты, моржи, котикии др.).

Оборотнойстороной эволюционных приобретенийгомойотермов стали: во—первых, .возросшаязависимость их от регулярного поступленияпищи в организм и во—вторых, приближениетемпературы их тела к опасному порогутепловой смерти (см. разд. 11.3.5 и 11.3.8).

Пойкилотермныеживотные, уровень основного обменакоторых примерно втрое ниже, чем угомойотермов, легко переносят длительноеотсутствие пищи. Нильский крокодилобильно питается белковой пищей одинраз в год, в засушливый период, когдастада антилоп собираются у единственногоисточника воды.

Снижение температурытела в холодное время года вызывает ворганизме пойкилотермов соответствующееснижение метаболизма, что позволяет имв течение недель и месяцев поддерживатьсвою жизнь только за счет расходованиявнутренних запасов питательных веществ.

Так, европейская лягушка проводит зимниемесяцы вообще без пищи.

Угомойотермных организмов даже небольшоеснижение температуры тела немедленновызывает ответную терморегуляционнуюреакцию — снижение теплоотдачи иувеличение теплопродукции, что требуетзначительных затрат энергии. благодаряэтому замедления биохимических реакцийв наиболее важных органах не происходит(исключение составляют сезонная спячкаи некоторые другие состояния — см. разд.11.3.10).

Повышениетемпературы тела представляет длятеплокровных организмов еще большуюопасность. Для некоторых белков и вчастности ферментов при температуретела выше 39—40 °С коэффициент Q10равен не 2—3, а 200, т. е.

даже небольшоеповышение температуры сверх названногопредела приводит к резкому снижениюактивности ферментов и, соответственно,— скорости катализируемых ими реакций.

Величина Q10не одинакова для белков различныхорганов:

онамаксимальна в головном мозгу и минимальнав скелетных мышцах.

Угомойотермных, в том числе и у человека,в обычных условиях внешней средыциклические изменения температуры ядратела (суточные и сезонные) — не превышают± 2 °С.

Сильное и продолжительноевоздействие холода, особенно в сочетаниис малой подвижностью — гипокинезиейили, наоборот, пребывание в жаркой среде,особенно в сочетании с высоким уровнемдвигательной активности, могут вызватьвыход температуры тела за эти пределы.Предупреждение и минимизация такихотклонений — задача системы терморегуляцииптиц и млекопитающих.

Достаточно любойиз перечисленных выше причин привестик изменению средней температуры кожина 1,0 °С или температуры гипоталамическихнервных центров на несколько десятыхградуса Цельсия чтобы систематерморегуляции тотчас ответила на это.

Границамежду пойкило— и гомойотермией неявляется абсолютной.

Во—первых, унекоторых холоднокровных, например, укожистой черепахи, обладающей большоймассой тела (свыше 400 кг) и мощным панцирем(термоизолятором), температура телапостоянно превышает температуру морскойводы на несколько градусов.

В состояниидвигательной активности это различиеиногда может достигать почти 20 °С.Обнаружены отдельные признакитерморегуляции и у костистых рыб (тунец).Во—вторых, для части теплокровных внекоторые периоды их жизни (раннийонтогенез, зимняя спячка и др. — см.11.3.10, 11.

3.11) характерен особый типзависимости температуры тела от условийвнешней среды — гетеротермия.При ней температура тела не поддерживаетсяна строго постоянном уровне, но и неполностью следует за изменениямитемпературы окружающей среды.

Источник: https://studfile.net/preview/2065677/page:11/

Читать

3.1.5. Экологические выгоды пойкилотермии и гомойотермии
sh: 1: —format=html: not found

Нина Михайловна Чернова, Александра Михайловна Былова

Общая экология

Предисловие

Данному учебнику предшествовало два издания учебного пособия по экологии, написанного авторами для студентов биологических факультетов педвузов и широко апробированного в учебных заведениях страны начиная с 1980 г.

В основу положены курсы лекций, читаемых в разных вариантах в Московском педагогическом государственном университете. Программы, отвечающие проблематике общей экологии, были введены в вузы с конца 60-х годов XX в., и тогда остро ощущался недостаток учебной литературы по этой дисциплине.

Прикладные вопросы экологии излагались студентам в курсе «Охрана природы», который был введен значительно раньше и был уже достаточно обеспечен учебниками.

Поэтому перед авторами стояло несколько задач: 1) отобрать материалы, необходимые и достаточные для ознакомления студентов с наиболее фундаментальными основами данной научной области; 2) связать их с тем кругом знаний о живой и неживой природе, которые обеспечиваются программами смежных курсов (ботаники, зоологии, физиологии и др., в том числе и курсом «Охрана природы»); 3) сделать изложение достаточно популярным и доступным широкому кругу читателей, имея в виду именно ориентацию на профессию учителя.

Общая концепция предмета и отдельные вопросы широко обсуждались с коллегами – преподавателями многих других педвузов страны на ежегодных четырехмесячных курсах по повышению квалификации в области экологии, введенных при МПГУ (тогда МГПИ) с 1975 г.

Авторы надеются, что частично выполнили поставленные задачи, так как два последовательных издания «Экологии» (М.: Просвещение, 1980, 1988), выпущенные достаточно большим тиражом (в сумме около 100 тыс.

экземпляров), разошлись по стране и во многих педвузах в течение более двух десятилетий служили одним из основных учебных пособий по данной дисциплине. Книга оказалась полезной также школьным учителям и ряду других специалистов.

За прошедшие десятилетия положение с учебной литературой по экологии сильно изменилось. Появился ряд фундаментальных переводных сводок, а также широкий спектр отечественных изданий, предназначенных для разных категорий учебных заведений.

В большинстве из них экология принимается в ее расширительном современном значении – не только как наука об основных законах связей и устойчивости живой природы в окружающей среде, но и как вся сфера экологических проблем человечества во всех без исключения областях жизни, включая социальные.

При таком широком подходе и при обилии учебных изданий, большая часть которых имеет компилятивный или специальный характер, вновь возникают затруднения с отбором необходимой и достаточной информации для систематизированной и экологически грамотной подготовки учителя. Изменились и учебные планы педвузов.

В соответствии с вновь принятыми государственными стандартами для биологических факультетов они включают теперь, кроме общей экологии, отдельные курсы по социальной экологии и рациональному природопользованию.

Таким образом, появилась возможность более глубоко и систематизированно обсуждать и научные, и прикладные вопросы в этой области знаний, включая методические проблемы экологического образования. Этому служат также различные факультативы и спецкурсы, разработанные во многих педвузах.

Однако проблема учебника по основополагающему курсу общей экологии по-прежнему остается актуальной, так как он должен соответствовать действующим программам и быть ориентированным на специфику естественнонаучной и профессиональной подготовки учителей биологии. Переводные сводки служат превосходными справочниками, но не подходят для сжатого освоения курса.

Среди отечественных изданий наиболее близкими по объему информации являются недавно появившиеся учебники по экологии академика И. А. Шилова (М.: Высшая школа, 1997) и профессора Н. К. Христофоровой (Владивосток: Дальнаука, 1999). Оба эти хорошие пособия ориентированы, однако, на классические университеты, готовящие биологов-исследователей, в связи с чем имеют соответствующую структуру и стиль научных обзоров. Необходимость специального и популярного издания для экологической подготовки учителей-биологов остается.

Подготавливая издание настоящей книги как учебника по общей экологии, авторы не ставили перед собой задачу полной переработки содержания. Фундаментальные положения любой естественной науки не устаревают, однако новые знания меняют аспекты рассмотрения отдельных проблем, расширяют и углубляют систему взглядов.

Поэтому в текст внесен ряд дополнений, а некоторые разделы написаны заново. Значительно перестроена структура книги, и почти вдвое увеличен иллюстративный материал. Авторы постарались учесть все отклики и пожелания на предшествующие издания и искренне благодарны всем, кто принял участие в их обсуждении.

Надеемся также на ответную реакцию читателей и на настоящий учебник. Выражаем признательность своим коллегам, с которыми обсуждались многие вопросы данного и смежных курсов: профессорам Н. И. Шориной, В. М. Константинову, В. М. Галушину, И. Х. Шаровой, Н. А. Кузнецовой, доцентам И. А. Жигареву, В. Т. Бутьеву, М. Е.

Черняховскому.

Авторы надеются, что учебник будет полезен не только студентам биологических факультетов педвузов, но и широкому кругу учителей, а также представителям других специальностей, интересующимся научными основами экологии и занимающимся популяризацией знаний.

Глава 1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ЭКОЛОГИИ

Экология – это наука о связях, поддерживающих устойчивость жизни в окружающей среде. Жизнь – самое сложное явление в окружающем нас мире. Ее изучает множество наук, складывающихся в совокупности в дифференцированную и многоплановую систему биологии.

Однако и достижения многих других, не биологических наук (например, механики, оптики, коллоидной химии, физической географии и т. д.) вносят свой вклад в понимание жизни. Экология в этой многоликой системе знания о природе занимает свое, особое место.

В центре ее внимания не только биологические объекты, но и те условия, которые необходимы для их существования. Поэтому экология, имея корни в биологии, вторгается и в другие области знания, пытаясь постичь законы взаимодействия живых и неживых систем.

Как отдельная наука экология начала оформляться всего около полутора столетий назад и прошла бурный путь развития, в течение которого способствовала формированию представлений о сложности и вместе с тем упорядоченности организации жизни на Земле.

Представления о том, что живые существа не только реагируют на изменения окружающей среды, но и материально взаимодействуют с ней, сформировались еще в глубокой древности. Естественно, что в разные времена суть этих взглядов была различной.

«Текут наши тела, как ручьи, и материя вечно обновляется в них, как вода в потоке», – писал древнегреческий философ Гераклит. «Жизнь – это вихрь, – утверждал известный зоолог начала XIX столетия Ж.

Кювье, – направление которого постоянно и который увлекает всегда молекулы того же сорта, но где индивидуальные молекулы входят и постоянно выходят таким образом, что форма живого тела для него более существенна, чем материя».

В науке прочно утвердилось представление, что обмен веществ является одной из самых фундаментальных характеристик жизни. С философской точки зрения живые организмы относятся к так называемым открытым системам, которые поддерживают себя за счет потоков вещества и энергии из окружающей среды.

На вопрос о значимости обмена веществ для живой природы впервые попытался ответить в середине прошлого столетия известный физик Э. Шредингер. Он показал, что таким образом организмы компенсируют увеличение энтропии (т. е.

перехода молекул тела в хаотическое состояние за счет теплового движения), поддерживая упорядоченность своей организации, и тем самым противостоят смерти.

Другие фундаментальные свойства жизни, относящиеся к связям с окружающей средой, – это способность к отражению и адаптациям, т. е. реакции на изменение условий и возможность подстраивания к ним в определенных рамках.

В этих реакциях большое значение имеют не только материально-энергетические, но и информационные потоки.

Таким образом, связи, поддерживающие жизнь на Земле, не случайно оказались объектом внимания отдельной науки – экологии.

Источник: https://www.litmir.me/br/?b=112408&p=15

Scicenter1
Добавить комментарий