классификация организмов по отношению к температуре

Биология. 10 класс

*§ 6—2. Адаптации животных к различным температурным условиям среды

Экологические группы животных по отношению к температурному режиму среды обитания

Для большинства живых организмов крайние точки температурной адаптации составляют от 0 до +50 °C: как правило, при 0 °C вода, входящая в состав клеток, замерзает, а при температурах свыше +50 °C начинается процесс разрушения белковых молекул, который завершается гибелью клеток. Помимо деления животных на пойкилотермных и гомойотермных в зависимости от их способности регулировать температуру тела, существует классификация животных по их потребности к количеству тепла в среде обитания. По отношению к температурному режиму среды обитания выделяют три экологические группы животных: криофилы, термофилы и мезофиллы.

Криофилы, или холодолюбивые животные, населяют полярные зоны. Их организм способен функционировать при довольно низких температурах воздуха и воды, но не выносит высоких температур. Эти животные сохраняют активность даже тогда, когда их тканевые жидкости переохлаждаются. Понижение температуры клеток организма до –10 °C никак не сказывается на состоянии животных. В эту группу входят черви, моллюски, членистоногие, некоторые рыбы и млекопитающие. Например, такие обитатели севера, как песец, заяц беляк, куропатка тундровая, активны даже в самые сильные морозы, когда разница температуры воздуха и тела составляет свыше 70 °C.

Термофилы — это теплолюбивые животные, у которых организм приспособлен к обитанию в жарких условиях. К ним относятся пауки, некоторые виды кораллов, насекомых, рыб, пресмыкающихся и млекопитающих. Например, в горячих минеральных источниках Южной Калифорнии обитает рыбка ципринодон пятнистый. Она живет в водах с температурой около +50 °C. Максимальная активность у кузнечиков, обитающих в пустыне Палестины, наблюдается при 40-градусной жаре. А некоторые организмы-термофилы вообще не могут существовать при температурах ниже конкретного диапазона, например определенные виды кораллов обитают лишь там, где температура воды не опускается ниже +20 °C.

Мезофилы — организмы, нормально существующие и размножающиеся при средних температурах. Они обитают в умеренной зоне при температурах 20—40 °C. К мезофилам относится большинство птиц и млекопитающих средних широт.

Источник

Биология. 10 класс

§ 6. Температура как экологический фактор. Пойкилотермные и гомойотермные организмы

*Температура как абиотический фактор среды

В природе температура непостоянна. На суше она является одним из важных лимитирующих факторов среды. Влияние температуры на большинство организмов проявляется в регулировании биохимических и физиологических процессов жизнедеятельности. При сильном понижении температуры осуществление жизненных функций организма становится невозможным из-за резкого замедления обмена веществ. При повышении температуры скорость обменных процессов повышается до достижения определенной температуры, при высоких температурах (выше 45 °C) обмен веществ прекращается, и наступает гибель организма. Температура может также влиять на характер поведения, географическое распределение организмов. Для температурного фактора характерны широкие географические, сезонные и суточные колебания. Пределами выносливости для любого вида являются температуры, которые приводят к необратимому нарушению процессов жизнедеятельности. Диапазон переносимых температур у разных видов сильно варьирует. Например, споры ряда микроорганизмов выдерживают охлаждение до –200 °C. Большинство вегетативных форм прокариот погибает при температуре +60 °C. Однако имеются термофильные бактерии, для которых минимальная температурная граница роста равна +60 °C, а максимальная — до +110 °C (так называемые экстремальные термофилы из гидротермальных источников на дне океанов). Для большинства эукариот верхняя граница температурного диапазона, как правило, не выходит за пределы +50 °C.

Диапазон колебаний температуры в воде значительно меньше, чем на суше, соответственно и пределы выносливости по отношению к колебаниям температуры у водных организмов ýже, чем у наземных. Однако, как для водных, так и для наземных обитателей наиболее оптимальной является положительная температура преимущественно в пределах 15—40 °C.

Источник

Экологические группы животные: классификация и примеры

Фауна планеты Земля чрезвычайно разнообразная. В зоологии существуют различные систематизации животного мира. Биоорганизмы подразделяют на классы, отряды и семейства. Ученые выделяют также экологические группы животных. Это классификация представителей фауны по отношению к условиям окружающей среды. В статье мы рассмотрим различные группы животных по отношению к природным факторам.

Определение

Экологическая группа животных представляет собой общность различных видов биоорганизмов. Их объединяет одинаковая потребность в степени воздействия того или иного природного фактора. В процессе эволюции разные виды животных формировались в определенных экологических условиях и приспособились к ним. В связи с этим в их генотипе закрепились схожие анатомические и биологические признаки.

Например, в водной среде могут обитать животные разных классов: рыбы, моллюски, морские и речные млекопитающие, а также водоплавающие птицы. Но всех их объединяет приспособленность к жизни в условиях высокой влажности. Поэтому эти разные виды животных относятся к одной экологической группе.

В воздухе способны обитать птицы, летучие мыши, некоторые виды насекомых и морские рыбы отряда Сарангообразных. На первый взгляд кажется, что между этими классами животных нет ничего общего.

Классификация

В зоологии выделяют экологические группы животных по отношению к следующим природным факторам:

Эта классификация является условной, так как между разными экогруппами нельзя провести четких границ. Так, например, млекопитающих выделяют в гомойотермную группу. Это означает, что их организм, благодаря развитой терморегуляции, способен нормально функционировать как в тепле, так и в холоде. Однако, северные животные, обитающие в арктических морях (белуха, нарвал, некоторые разновидности ластоногих), не входят в эту группу. Они могут жить только при незначительных колебаниях низких температур. Их физиология не приспособлена для существования в теплых условиях.

Температурные условия

Выделяют следующие экологические группы животных по отношению к температуре:

Разные виды биоорганизмов могут жить при различном диапазоне температур. По этому признаку выделяют следующие экологические группы животных:

Влажность

Большое значение для животных имеет влажность воздуха. От этого фактора зависит испарение воды с поверхности тела и особенности строения кожи. Ученые выделяют следующие экологические группы животных по отношению к воде:

Можно выделить следующие экологические группы животных по отношению к световым условиям:

Связь с почвой

Насекомых и норных млекопитающих классифицируют в зависимости от их связи с почвой. Зоологи выделяют следующие экологические группы животных:

Снежный покров

Животных, обитающих в условиях зимних снегопадов, подразделяют по отношению к глубине снежного покрова на следующие группы:

Морские обитатели

Классификация морских животных (гидробионтов) имеет свои особенности. В зависимости от глубины и локализации обитания их подразделяют на следующие группы:

Среди пелагических организмов выделяют следующие подгруппы:

К бентосу относятся животные, которые медленно перемещаются по дну или роют грунт. Их большие скопления отмечаются на мелководье. На дне чаще всего обитают кишечнополостные, плеченогие, моллюски, асцидии, черви. Например, такие животные Черного моря, как мраморные крабы, мидии, морские губки и актинии относятся к бентосу.

Гидробионты составляют единую биосистему (гидробиоценоз). Все животные, обитающие в морской среде, взаимосвязаны между собой. Уменьшение популяции зоопланктона приводит к снижению численности рыб, так как они лишаются источника пропитания. А разрушение донной фауны и флоры отрицательно сказывается на жизнедеятельности пелагических организмов.

Источник

Основные экологические группы животных. По отношению к температуре как экологическому фактору организмы делятся на две группы:

По отношению к температуре как экологическому фактору организмы делятся на две группы:

Теплолюбивые (термофилы) – жизнедеятельность приурочена к условиям довольно высоких температур. Например: насекомые, паукообразные, моллюски. В горячих источниках Калифорнии при температуре 52°С обитает рыбка – пятнистый ципринодон.

В зависимости от ширины интервала температуры, в которой данный вид может существовать, организмы делятся на :

Эвритермные – организмы выдерживают широкие колебания температуры. К ним относится большинство организмов, заселяющих районы с континентальным климатом. Многие из них имеют покоящиеся стадии, переносящие особенно широкий диапазон температуры (яйца, цисты, куколки насекомых, находящиеся в состоянии анабиоза взрослые животные, споры бактерий).

Стенотермные – морские и почвенные животные, способные жить лишь при определённой или меняющейся в узких пределах температуре. Температура среды, к которой приспособлены С. ж., различна для животных разных видов: теплолюбивые могут жить только при относительно высокой температуре, обычно не ниже 20 °С (например, рифовые кораллы, ряд видов насекомых, большинство пресмыкающихся), холодолюбивые – при низкой, иногда близкой к 0 °С (например, некоторые виды арктических ракообразных, лососёвых рыб, ряд видов тюленей и др.).

Пойкилотермные – беспозвоночные, рыбы, амфибии, рептилии. Лишены способности поддерживать температуру тела в узких пределах. Они зависят от тепла, поступающего извне, у них низкая интенсивность обмена и отсутствие механизма сохранения тепла.

Гомойотермные – птицы и млекопитающие. Способны поддерживать достаточно постоянную температуру тела. Мало зависят от внешних источников тепла, высокая интенсивность обмена.

По степени связи со средой обитания в эдафоне выделяются три группы:

Геобионты– постоянные обитатели почвы (дождевые черви (Lymbricidae), многие первичнобескрылые насекомые (Apterigota)), из млекопитающих кроты, слепыши.

Геофилы– животные, у которых часть цикла развития проходит в другой среде, а часть – в почве. Это большинство летающих насекомых (саранчовые, жуки, комары-долгоножки, медведки, многие бабочки). Одни в почве проходят фазу личинки, другие – фазу куколки.

Геоксены – животные, иногда посещающие почву в качестве укрытия или убежища. К ним относятся все млекопитающие, живущие в норах, многие насекомые (таракановые (Blattodea), полужесткокрылые (Hemiptera), некоторые виды жуков).

Особая группа – псаммофиты и псаммофилы (мраморные хрущи, муравьиные львы); адаптированы к сыпучим пескам в пустынях.

По отношению к влажности различают эвригигробиотные и стеногигробионтные. Есть эфемеры (влажность воздуха обусловливает периодичность активной жизни организмов, сезонную динамику жизненных циклов, влияет на продолжительность развития, плодовитость и их смертность) (щитни, появляющиеся в большом количестве весной в лесных лужах) и даже рыбы, обитающие в небольших водоемах. Лужах, например, африканские нотобранхи и афио-семионы из отряда карпозубообразных.

По отношению к свету:

Ночные – животные, активные ночью (летучие мыши, совы и др.). Для Ж. н. характерны определенные адаптивные признаки – высокое развитие органов слуха, способность к эхолокации (напр., у летучих мышей) и др.

Эмиграция – это массовое переселение животных из обычных мест обитания.

Дата добавления: 2015-04-18 ; просмотров: 19 ; Нарушение авторских прав

Источник

*§ 6—2. Адаптации животных к различным температурным условиям среды

Оглавление

Экологические группы животных по отношению к температурному режиму среды обитания

Для большинства живых организмов крайние точки температурной адаптации составляют от 0 до +50 °C: как правило, при 0 °C вода, входящая в состав клеток, замерзает, а при температурах свыше +50 °C начинается процесс разрушения белковых молекул, который завершается гибелью клеток. Помимо деления животных на пойкилотермных и гомойотермных в зависимости от их способности регулировать температуру тела, существует классификация животных по их потребности к количеству тепла в среде обитания. По отношению к температурному режиму среды обитания выделяют три экологические группы животных: криофилы, термофилы и мезофиллы.

Криофилы, или холодолюбивые животные, населяют полярные зоны. Их организм способен функционировать при довольно низких температурах воздуха и воды, но не выносит высоких температур. Эти животные сохраняют активность даже тогда, когда их тканевые жидкости переохлаждаются. Понижение температуры клеток организма до –10 °C никак не сказывается на состоянии животных. В эту группу входят черви, моллюски, членистоногие, некоторые рыбы и млекопитающие. Например, такие обитатели севера, как песец, заяц беляк, куропатка тундровая, активны даже в самые сильные морозы, когда разница температуры воздуха и тела составляет свыше 70 °C.

Термофилы — это теплолюбивые животные, у которых организм приспособлен к обитанию в жарких условиях. К ним относятся пауки, некоторые виды кораллов, насекомых, рыб, пресмыкающихся и млекопитающих. Например, в горячих минеральных источниках Южной Калифорнии обитает рыбка ципринодон пятнистый. Она живет в водах с температурой около +50 °C. Максимальная активность у кузнечиков, обитающих в пустыне Палестины, наблюдается при 40-градусной жаре. А некоторые организмы-термофилы вообще не могут существовать при температурах ниже конкретного диапазона, например определенные виды кораллов обитают лишь там, где температура воды не опускается ниже +20 °C.

Мезофилы — организмы, нормально существующие и размножающиеся при средних температурах. Они обитают в умеренной зоне при температурах 20—40 °C. К мезофилам относится большинство птиц и млекопитающих средних широт.

Типы адаптаций животных к различным температурным условиям среды

Разнообразие адаптаций животных к неблагоприятным температурным условиям объясняется наличием разных способов терморегуляции у пойкилотермных и гомойотермных организмов. Все температурные адаптации животных по механизму действия разделяют на четыре группы: биохимические, физиологические, морфологические и поведенческие.

Биохимические адаптации — биохимические механизмы активного изменения величины теплопродукции за счет повышения интенсивности обмена веществ. У гомойотермных животных очень высокая способность к биохимической терморегуляции. Они отличаются высокой интенсивностью обмена веществ и выработкой большого количества тепла.

Пойкилотермные животные имеют более низкий уровень обмена веществ по сравнению с гомойотермными, даже при одинаковой температуре тела. Например, пустынная игуана при температуре +37 °C потребляет в 7 раз меньше кислорода, чем грызуны такой же величины. Из-за пониженного уровня обмена веществ у пойкилотермных животных возможности биохимической терморегуляции ничтожны.

Многие пойкилотермные животные способны поддерживать оптимальную температуру тела за счет мышечных сокращений, приводящих к выделению тепловой энергии.

Шмели разогревают тело специальными мышечными сокращениями (дрожью) до 32—33 °C, что дает им возможность взлетать и кормиться в прохладную погоду. Однако с прекращением двигательной активности тепло перестает вырабатываться и быстро рассеивается из организма по причине несовершенства механизмов физиологической терморегуляции.

При продуцировании дополнительного тепла усиливается распад жиров, так как они содержат основной запас химической энергии. Млекопитающие обладают специализированной бурой жировой тканью, в которой вся освобождающаяся химическая энергия рассеивается в виде тепла, то есть идет на обогрев организма.

Поддержание температуры тела за счет возрастания теплопродукции нуждается в поступлении большого количества корма либо в затратах жировых запасов, накопленных ранее.

Бурозубка имеет исключительно высокий уровень обмена веществ. Чередуя очень короткие периоды сна и активности, она деятельна в любое время суток, не впадает в спячку зимой и в день съедает корма в 4 раза больше собственной массы. Птицам, остающимся на зиму в нашей зоне, также нужно много корма: им страшны не столько морозы, сколько бескормица.

Усиление биохимической терморегуляции, таким образом, имеет свои пределы, обусловленные возможностью добывания пищи. При недостатке корма зимой такой тип терморегуляции экологически невыгоден. Он, например, слабо развит у всех животных, обитающих за полярным кругом: песцов, моржей, тюленей, белых медведей, северных оленей. Для обитателей тропиков биохимическая терморегуляция также нехарактерна, поскольку у них практически не возникает необходимости в дополнительном продуцировании тепла.

У пойкилотермных животных при переохлаждении происходит накопление «биологических антифризов» (веществ, понижающих точку замерзания воды) в жидкостях тела. Такими веществами у насекомых являются глицерин, гликоген, высокие концентрации глюкозы. У арктических и антарктических рыб отмечается повышенное содержание ненасыщенных жирных кислот в составе жиров, что снижает температуру затвердевания их тела.

Физиологические адаптации — физиологические механизмы изменения уровня теплоотдачи, способность удерживать тепло или, наоборот, рассеивать его избыток. Физиологические адаптации осуществляются благодаря особым анатомическим чертам строения животных: деталям устройства кровеносной системы, возможностям испарительной теплоотдачи.

Физиологическая терморегуляция экологически более выгодна, так как адаптация к холоду осуществляется не за счет дополнительной выработки тепла, а за счет сохранения его в теле животного. Кроме того, возможна защита от перегрева путем усиления теплоотдачи во внешнюю среду. В ряду млекопитающих — от насекомоядных к рукокрылым, грызунам и хищникам — механизмы физиологической терморегуляции становятся все более совершенными и разнообразными. К ним следует отнести рефлекторное сужение и расширение кровеносных сосудов кожи, меняющее ее теплопроводность и теплоотдачу, противоточный теплообмен при кровоснабжении отдельных органов, регуляцию испарительной теплоотдачи.

У млекопитающих с короткой и редкой шерстью важную роль в терморегуляции играют сосудистые реакции. Расширение или сужение мелких поверхностных сосудов кожи усиливает или снижает теплоотдачу. Системы противоточного теплообмена, помогающие поддерживать постоянную температуру внутренних органов, обнаружены в конечностях и хвостах у сумчатых, ленивцев, муравьедов, ластоногих, китов, пингвинов, журавлей.

Эффективным механизмом регуляции теплообмена служит испарение воды с поверхности тела путем потоотделения или через влажные слизистые оболочки полости рта и верхних дыхательных путей (тепловая одышка). Так как теплота парообразования воды велика, то таким путем из организма выводится много избыточного тепла.

Способность к образованию пота у разных видов очень различна. Человек при сильной жаре может выделить до 12 л пота в день, рассеивая тепло в десятикратном количестве по сравнению с нормой. Выделяемая вода, естественно, должна возмещаться через питье. У некоторых животных испарение идет только через слизистые оболочки. У собаки, для которой тепловая одышка — основной способ испарительной терморегуляции, частота дыхания при этом доходит до 300—400 вдохов в минуту.

Морфологические адаптации представляют собой особенности строения и размеров тела, влияющие на снижение или повышение теплоотдачи. Густой мех млекопитающих, перьевой и особенно пуховой покров птиц позволяют сохранять вокруг тела прослойку воздуха с температурой, близкой к температуре тела животного, и тем самым уменьшать теплоизлучение во внешнюю среду. Теплоотдача регулируется наклоном волос и перьев, сезонной сменой меха и оперения. Исключительно теплый зимний мех животных Заполярья позволяет им в холода обходиться без повышения обмена веществ и снижает потребность в пище. Например, песцы на побережье Северного Ледовитого океана зимой потребляют пищи даже меньше, чем летом.

У морских млекопитающих — ластоногих и китов — слой подкожной жировой клетчатки распределен по всему телу. Толщина подкожного жира у отдельных видов тюленей достигает 7—9 см, а его общая масса составляет до 40—50 % массы тела. Теплоизолирующий эффект такого «жирового чулка» настолько высок, что под тюленями, часами лежащими на снегу, снег не тает, хотя температура тела животного поддерживается на уровне +38 °C. У животных жаркого климата подобное распределение жировых запасов приводило бы к гибели от перегрева из-за невозможности выведения избытка тепла, поэтому жир у них запасается локально, в отдельных частях тела, не мешая теплоизлучению с общей поверхности (верблюды, курдючные овцы, зебу).

Важное значение для поддержания температурного баланса имеет снижение отношения поверхности тела к его объему, так как в конечном счете масштабы продуцирования тепла зависят от массы животного, а теплообмен идет через его покровы. Как уже отмечалось в § 6, связь размеров и пропорций тела животных с климатическими условиями их обитания была отмечена еще в XIX в. ученым К. Бергманом. Согласно правилу Бергмана, если два близкородственных вида гомойотермных животных отличаются размерами, то более крупный обитает в более холодном, а более мелкий — в теплом климате. Ученым Д. Алленом была установлена закономерность, что у многих млекопитающих и птиц Северного полушария относительные размеры конечностей и различных выступающих частей тела (хвостов, ушей, клювов) увеличиваются от севера к югу.

Поведенческие адаптации. Перемещаясь в пространстве или изменяя свое поведение более сложным образом, животные могут активно избегать крайних температур. Для многих пойкилотермных животных поведение является почти единственным и очень эффективным способом поддержания теплового баланса.

Основные поведенческие способы регуляции температуры тела у пойкилотермных — это перемена позы, активный поиск благоприятных микроклиматических условий, смена мест обитания, целый ряд специализированных форм поведения, направленных на поддержание условий окружающей среды и создание нужного микроклимата (рытье нор, сооружение гнезд, образование плотных скоплений особей). Переменой позы животное может усилить или ослабить нагревание тела за счет солнечной радиации.

Саранча пустынная в прохладные утренние часы подставляет солнечным лучам широкую боковую поверхность тела, а в полдень — узкую спинную. В сильную жару животные прячутся в тень, скрываются в норах. В пустынях днем некоторые виды ящериц и змей взбираются на кусты, избегая соприкосновения с раскаленной поверхностью почвы. К зиме многие животные ищут убежища, где ход температур более сглажен по сравнению с открытыми местами обитания. Еще более сложны формы поведения общественных насекомых: пчел, муравьев, термитов, которые строят убежища с хорошо регулируемой внутри температурой, почти постоянной в период активности насекомых.

Особый интерес представляет групповое поведение животных в целях терморегуляции.

Некоторые пингвины в сильный мороз и бураны сбиваются в плотную кучу, так называемую «черепаху». Особи, оказавшиеся с краю, через некоторое время пробиваются внутрь, и «черепаха» медленно кружится и перемещается. Внутри такого скопления температура поддерживается около +37 °С даже в самые сильные морозы. Обитатели пустынь верблюды в сильную жару также сбиваются вместе, прижимаясь друг к другу боками, но этим достигается противоположный эффект — предотвращение сильного нагревания поверхности тела солнечными лучами. Температура в центре скопления животных равна температуре их тела (+39 °С), тогда как шерсть на спине и боках крайних особей нагревается до +70 °С.

Повторим главное. К разным температурным условиям среды у животных выработались различные адаптации: биохимические, физиологические, морфологические и поведенческие. Биохимические адаптации заключаются в изменении величины теплопродукции за счет повышения или снижения интенсивности обмена веществ. Физиологическая терморегуляция осуществляется благодаря рефлекторному сужению и расширению кровеносных сосудов кожи, противоточному теплообмену при кровоснабжении отдельных органов, регуляции испарительной теплоотдачи. Морфологические адаптации представляют собой особенности строения и размеров тела, влияющие на снижение или повышение теплоотдачи. Основные поведенческие способы регуляции температуры тела у животных — это перемена позы, активный поиск благоприятных микроклиматических условий, смена мест обитания, целый ряд специализированных форм поведения, направленных на создание и поддержание нужного микроклимата.

Проверим знания

1. На какие экологические группы по отношению к температуре можно разделить животных? Назовите представителей.
2. Какие типы поведенческих адаптаций позволяют пойкилотермным животным получать необходимое количество тепла?
3. Охарактеризуйте морфологические адаптации гомойотермных животных, позволяющие им поддерживать постоянную температуру тела.

1. Известно, что у животных, обитающих в холодных условиях, размеры тела, как правило, крупнее, чем у обитателей теплого климата. Как объяснить эту закономерность?
2. Лиса, медведь белый, соболь имеют густой мех, предохраняющий тело от низких температур. А моржи, киты и тюлени, обитающие в северных широтах, такого меха не имеют. Как они спасаются от холода?
3. Какие адаптации к температуре изменятся у гомойотермных животных умеренного пояса в связи с потеплением климата? Дайте аргументированный ответ.

Индивидуальное домашнее задание. Используя в качестве объектов наблюдения любых пойкилотермных и гомойотермных животных, определите у них все температурные адаптации и распределите их на типы. Охарактеризуйте отличительные особенности.

Источник