4.2.3.1. Влияние температуры на жизнь животных

Влияние температуры на жизнь лесных животных

4.2.3.1. Влияние температуры на жизнь животных

Введение

1 Леса России

2 Понятие о лесном биоценозе

3 Отношение животных к температуре

4 Влияние леса на температуру

Заключение

Список литературы

Введение

Общая площадь лесных земель мира составляет более 4 млрд. га. Покрытые лесом площади исчисляются в размере около 3,8 млрд. га.

Почти на 1 /3 суши земного шара произрастают древесные и кустарниковые породы. Распределены они по отдельным районам мира неравномерно. Эта неравномерность объясняется климатическими условиями. В некоторых районах лесообеспеченность достигает 200 га и более на 1 чел. В Монголии на 1 чел.

приходится 10,5 га лесов, в Канаде — 22,2 га. Имеются страны (это относится к Ближнему Востоку, Северной Африке, Китаю, Южной Азии), где лесов очень мало.

В их распределении отмечается закономерность — в странах с умеренным климатом, а также в экваториальных районах мира лесистость обычно высокая; в северных холодных или сухих и жарких южных районах она низкая.

Тропические леса составляют около 1 млрд. га с общим запасом древесины в них около 125 млрд. м3 . Их особенностью является то, что почти в течение круглого года большинство деревьев и кустарников поглощают углекислоту и пополняют атмосферу кислородом.

Однако эти леса стали интенсивно вырубать в целях удовлетворения спроса на древесину. При существующих темпах вырубки понадобится 15—20 лет, чтобы их не стало. Если в 1960 г. население использовало 1,7 млрд. м3 древесины, то к 1980 г., когда население увеличилось до 4,3 млрд. чел.

, потребности в древесине исчисляют в 3,8 млрд. м3 древесины, а к 2050 г. запросы лесозаготовительной промышленности достигнут 4 млрд. м3 , что значительно превысит годичный прирост древесины во всех лесах мира.

Вследствие этого более очевидной становится задача современного лесовоспроизводства, которая заключается в приумножении лесов и повышении их продуктивности, а также более рациональном использовании срубленного леса.

1 Леса России

В нашей стране сосредоточено более 20 % площади всех лесов Земли и более 23 % общего запаса древесины. Государственный лесной фонд содержит 1257,3 млн. га; покрытая лесом площадь составляет 791,6 млн. га, не покрытая— 129,6 млн. га. Запас древесины равен 84,1 млрд.

м3 , из них ресурсы спелой древесины оцениваются в 54,4 млрд. м3 , что составляет 67 % всего количества древесины в лесах страны. Ценность лесов обусловлена их количественным составом: около 73 % лесонасаждений состоит из ценных пород: лиственницы, сосны, ели и кедра.

Особое место в лесном фонде страны занимают горные леса, общая площадь которых составляет около 37 % общей площади лесного фонда. Горные леса рассредоточены по всей территории страны. Значительная часть их произрастает в Сибири, на Дальнем Востоке, в Карпатах, на Кавказе и в других районах. Покрытая горными лесами площадь составляет 231 Млн.

га, из них основными лесообразующими породами занято более 202 млн. га с общим запасом, превышающим 25 млрд. м3 , из которых запас спелых и перестойных насаждений более 17,3 млрд. м3 . В европейской части России горные леса расположены на площади 22 млн. га, из которых покрытая лесом площадь составляет более 18 млн. га с общим запасом около 3 млрд.

м3 , в том числе запас спелых и перестойных насаждений около 1,5 млрд. м3 .

Средняя лесистость по стране равна 35,6%. Наибольшей лесистостью (%) обладают следующие районы: Восточно-Сибирский— 55, Северо-Западный — 51, Волго-Вятский — 46, Дальневосточный — 42, Уральский — 43, Центральный — 38. Лесистость в России равна 44%, в Средней Азии лесистость от 3 до 7 %.

Лесной фитоценоз отражает очень важные, но не все признаки и особенности леса. Образуя совокупность растительных компонентов в условиях определенной среды, он дает представление о лесе как о растительном сообществе. Однако лес сообщество не только растительное, но и биологическое – биоценоз, в который, кроме растений, входят также многочисленные виды животных и микроорганизмов.

Лес, создавая свою внутреннюю структуру, создает вместе с тем особую биологическую обстановку для животного царства. Он отмечал, что в лесу не только растения приспособлены друг к другу, но и животные к растениям и растения к животным. И все это находится под влиянием внешней среды.

Это взаимное приспособление всех живых существ в лесу в тесной связи с внешними географическими условиями создает в этой стихии свой порядок, свою гармонию, свою устойчивость и то подвижное равновесие, какое всюду наблюдается в живой природе, пока в нее не вмешается человек.

Такое широкое общежитие живых существ, взаимно приспособленных друг к другу и к окружающей среде, получило в науке – зоогеографии – удачное название биоценозы. Лес есть не что иное, как один из видов такой биоценозы.

Многообразный мир животных и микроорганизмов, являясь важным компонентом леса, играет большую роль в его жизни, в совершающихся в лесу биологических процессах. Представим участок леса площадью 1 га.

Это 500 – 1000 взрослых деревьев, образующих важнейший компонент леса – древостой с присущими ему определенными закономерностями строения и влияния на окружающую среду.

Здесь одновременно растут сотни, тысячи, иногда и десятки тысяч экземпляров древесных всходов, самосева, подроста, кустарников, сотни тысяч и миллионы особей травянистых растений, мхов и лишайников.

Но здесь же обитают и многие сотни тысяч земляных и проволочных червей, миллионы почвенных микроорганизмов, триллионы грибов, актиномицетов, бактерий и других обитателей леса, среди которых многочисленный отряд насекомых, а также лесных зверей и птиц.

3 Отношение животных к температуре

Температурный фактор оказывает влияние на любые процессы, протекающие в организме. С чем это связано, понять нетрудно. При температуре выше абсолютного нуля, то есть выше –273,15 градуса, молекулы любых веществ находятся в беспрерывном движении.

Кинетическая активность, или частота соударений молекул, в результате которых происходит их разрушение или образование новых, пропорциональны абсолютной температуре. При повышении или понижении температуры на 10 градусов кинетическая активность соответственно изменяется на 3 процента, а интенсивность обмена веществ в два раза.

Не удивительно, что температурный фактор определяет жизненную активность животных. Это в равной мере касается и физиологических процессов и всех форм поведения: от переваривания пищи до двигательной активности.

Еще сравнительно недавно животных принято было делить на теплокровных, то есть умеющих поддерживать температуру тела на постоянном уровне, и холоднокровных, чья температура пассивно следует за температурой окружающей среды. Особенности терморегуляции огромного числа животных не укладываются в эту упрощенную схему”

К теплокровным относятся птицы и млекопитающие, хотя некоторые из них умеют снижать свою температуру до очень низкого уровня и могут много дней находиться в таком “охлажденном” состоянии, а к холоднокровным всех остальных, хотя они способны подолгу поддерживать температуру тела значительно выше температуры окружающей среды.

Холоднокровным животным, чтобы сохранять высокую активность, необходимо поддерживать температуру тела на оптимальном уровне. Для обитателей тропических лесов он достаточно высок: 25-35 градусов.

Даже теплый климат экваториальных лесов не гарантирует его обитателям возможности в нужный момент иметь необходимую температуру. Оптимум для жителей северных и горных лесов может лежать в диапазоне 20-25 градусов или быть ниже.

Но здесь погодные условия дают еще меньше возможностей его достигнуть.

Значительно сложнее теплокровным, так как диапазон температур, при которых они могут не только сохранять активность, но и саму жизнь, чрезвычайно узок. У утконоса и ехидны подъем жизненных сил происходит при температуре тела в районе 30, у сумчатых – 35, у остальных млекопитающих 38, а птицам для этого требуется около 40–42 градусов.

Откуда животные черпают тепло? Все без исключения организмы вырабатывают собственное тепло, но его доля в тепловом балансе у теплокровных и холоднокровных животных различна. Дело в том, что любая клетка в процессе обычной жизнедеятельности вырабатывает тепло, и ее температура хотя бы в ничтожной степени превышает температуру окружающей среды.

Холоднокровным животным собственного тепла не хватает, и они вынуждены заимствовать его у внешних источников, а теплокровные умеют вырабатывать больше тепла, чем теряют его в самые сильные холода. Для сохранения постоянной температуры тела необходимы мощные “печи” и надежная термоизоляция.

Теплокровные бережно, по-хозяйски относятся к производимому теплу и зря его не растрачивают.

Температура тела может оставаться постоянной лишь до тех пор, пока приток тепла и его потери равны. Если животное отдает во внешнюю среду больше тепла, чем производит, оно начинает мерзнуть.

Но когда приток внешнего тепла или его производство превышает расходы, возникает опасность перегрева. Теоретически для восстановления status quo существует две возможности: изменить процесс воспроизводства тепла или уровень теплоотдачи.

Животные используют для этого десятки различных способов.

Физиология терморегуляции тесно связана с климатическими условиями среды обитания и с прочими экологическими особенностями жизни лесных обитателей. Физиологическая экология температурных адаптации – важнейшая часть тех приспособлений, которые позволили им обжить любые районы Земли.

Рассмотрев влияние леса на поступающую солнечную радиацию, установив, что радиационный баланс леса выше радиационного баланса других видов поверхности Земли, выявив значение различных параметров леса в отражении, поглощении и пропускании световых лучей легче представить влияние леса на температуру воздуха и поверхности почвы.

Роль леса проявляется прежде всего через влияние полога, который, известно, может задерживать значительную часть (до 99 %) лучистой энергии, достигающей в условиях открытого места поверхности почвы. В лесу энергия выявляется в форме излучения, температуры внутри деревьев, а также ощущаемого и скрытого тепла воздуха.

Полог леса – деятельная поверхность, или, точнее, деятельное пространство, в зоне которого проявляется и наибольшее нагревание и наибольшее излучение. Таким образом, полог влияет на термический режим воздуха на разных уровнях: ниже полога, вплоть до поверхности почвы, над пологом и среди крон, т. е. в самом пологе.

Среднегодовая температура воздуха в лесу несколько ниже, чем на открытое месте. Разница эта невелика и выражается долями градуса или немногим более 1°С. При этом наибольшая разница наблюдается на поверхности почвы.

Более ощутимо влияние леса на температурные амплитуды. В лесу летом прохладнее (днем), а зимой теплее, чем в поле, ночью в нем теплее, чем на открытом месте. Максимум этих различий наблюдается летом. Влияние лесного полога сказывается и на температуре почвы: она прогревается хуже, чем в поле. В Бузулукском бору разница температуры почвы на глубине 50 см в лесу и в поле составляет 7-8 °С.

Тепловой режим в лесу, как и световой, связан с составом древостоя, его сомкнутостью, густотой, возрастом, ярусностью насаждения, а также типом леса. В сосновом лесу в летний солнечный день теплее, чем в еловом. Густой сомкнутый еловый полог препятствует проникновению тепла в нижние слои воздуха и к почве. Разреженный ельник по сравнению с ним дает лучшее утепление (в дневные часы).

Поверхность почвы, подрост и самосев древесных пород, другие лесные растения под пологом леса получают меньше тепла, но они и излучают его меньше, т. е. меньше охлаждаются по сравнению с открытым местом.

Поэтому породы, боящиеся заморозков, находят под защитой полога благоприятную среду.

Светотепловой режим сказывается и на формировании самих деревьев – при разной обогреваемости стволов по-разному проявляется активность камбия, что в конечном счете сказывается и на качестве древесины.

Лес оказывает большое влияние на распределение температуры по вертикали. Приведем классические данные Л.Ф. Рудовица (1908), исследовавшего температуру воздуха в Бузулукском бору, где в качестве объекта послужил невысокий (35 см), но густой сосновый молодняк.

В дневные часы наивысшая температура воздуха была на поверхности хвои и превышала на 17,3° С температуру почвы и на 8,8° С температуру воздуха на высоте 40 см над хвоей. Вечером отмечалось обратное -наиболее низкая температура была на поверхности хвои. Близкие результаты были получены затем В. Н.

Оболенским при изучении температур воздуха в молодых культурах ели и дуба. Таким образом, поверхность хвои является поверхностью наибольшего нагрева (днем) и наибольшего излучения (вечером, ночью), т. е. деятельной поверхностью.

Значительные исследования лесного климата, в частности, изучение теплового режима по вертикали в спелых насаждениях, были проведены в 20-40-х годах этого столетия немецким ученым Р.Гейгером (1960). В дальнейшем и принималось, что полог леса выполняет роль деятельной поверхности.

Не все наблюдения по этому вопросу согласуются даже у одних и тех же исследователей, но все же преобладают результаты, подтверждающие приведенное положение.

Данные подтверждают роль лесного полога как деятельной поверхности. Однако во взрослом сформировавшемся лесу поверхность полога находится не на одной высоте, не составляет горизонтальную плоскость. Поэтому вопрос представляется сложным.

В пространстве крон, как показал Р. Гейгер (1960), около 12 ч наблюдается самая высокая и наиболее неустойчивая температура. Внизу, на высоте 3 м, в это время наблюдается пониженная однородная температура. Р.

Гейгер проследил ход изменений температуры на различных высотах во времени – от восхода солнца до заката и следующего восхода. В предутренние часы в зоне крон дуба (на высоте 23 м) отмечалась самая низкая температура, самая высокая – на поверхности лесной подстилки.

После восхода солнца начинается прогрев воздуха, но не на поверхности крон, а в 4 м над ними и только через 2 ч пространство крон начинает нагреваться. На выравнивание температур и повышение их в зоне крон требуется не менее 1 ч. Одновременно холодный воздух опускается вниз, туда же, проникает и дневное тепло.

Во вторую половину дня ход температуры остается таким же, что и в утренние часы, но в обратной последовательности. Большие поправки в этот ход вносит характер сомкнутости полога.

Плотный сомкнутый полог крон ночью может задерживать холодный воздух над ними, а разреженный, наоборот, облегчать опускание холодного воздуха к поверхности подстилки, где и будет концентрироваться наиболее низкая температура, усугубляемая излучением самой подстилки. Бывают случаи, когда наблюдаются двойные минимумы температуры – в кронах и на поверхности почвы.

Таков тепловой режим под пологом леса. Но в лесу имеются поляны, прогалины, просеки, окна. Лес не уменьшает амплитуды колебаний температуры воздуха на лесных полянах и прогалинах. Более того, температура полян может настолько понижаться ночью, что весной и осенью на них появляются утренники, что не всегда бывает в открытой местности.

В дневные часы воздух прогалин нагревается сильнее, чем под пологом. Тепловой режим прогалин зависит от их величины, характера окружающего леса и от рельефа. В небольших окнах температурные амплитуды незначительны и мало отличаются от температурного режима под сомкнутым пологом.

По наблюдениям Данкельмана, при отношении диаметра окна к высоте окружающих деревьев, равном 2 и более, возникает высокая опасность заморозка – образуется так называемая “морозобойная яма”.

При окружении таких прогалин плотной стеной леса, например, двухъярусным сомкнутым древостоем из сосны в 1 и ели во 2-м ярусах, холодный воздух в прогалине застаивается и опасность заморозков возрастает.

Если окружающее насаждение представлено одноярусным древостоем, особенно из светолюбивых пород с высокоочищенными от сучьев стволами и при отсутствии подлеска, воздушные массы холодного воздуха могут растекаться в лес. При этом происходит более интенсивный воздухообмен и опасность образования заморозков ослабляется. На прогалине, в понижении между всхолмлениями, опасность их увеличивается, а на вершине всхолмления уменьшается.

Изменения в микроклимат леса вносят также рубки, пожары, повреждения, причиненные ветром, и т. д. При образовании в лесу большой оголенной территории температурный режим ее приближается к режиму открытого места.

В этих случаях надо различать участки, удаленные от стен леса и находящиеся по соседству с ними. Своеобразным микроклиматом, в том числе термическим режимом, отличаются опушки леса.

Своеобразие заключается прежде всего в переходе от климата леса к климату открытого места и обратно, происходят обменные процессы. При этом большое значение имеет экспозиция опушек.

Тепловой режим леса сказывается на водном балансе, на испарении. Лес летом оказывает охлаждающее влияние на окружающий ландшафт, а зимой является источником тепла. Неровность лесного полога усиливает вертикальный воздухообмен, способствует очищению воздуха.

О сравнительном теплолюбии можно судить по географическому и эдафическому ареалам, длине вегетационного периода.

Существует морозовская шкала с убывающим теплолюбием древесных пород: каштан, дуб, ясень, ильмовые, граб, сосна, ольха, береза, пихта, ель, кедр, лиственница.

Влияние леса на температуру воздуха и почвы заключается главным образом в уменьшении амплитуды годовых, месячных, суточных колебаний.

Среднегодовую температуру лес, как правило, снижает. Уменьшаются приток и расход тепла в почве. Летом почва сильнее охлаждается, осенью труднее отдает тепло и зимой остается теплее.

Заключение

Лес представляет собой природное единство, сложную систему с ее взаимосвязанными биотическими и абиотическими компонентами, систему живых организмов и их сочетаний с биологически активной средой, систему, которую необходимо рассматривать на разных уровнях, в нескольких измерениях – и в пространстве, и во времени, представлять не только в статике, но и в динамике. Главное объединяющее звено в этой системе – древостой как основной эдификатор лесного сообщества, органично связанный с окружающей средой, от нее зависящий и на нее влияющий. Это не ослабляет значения других параметров системы и наглядно отражает наиболее существенные прямые и обратные связи. Хотя еще очень многое предстоит сделать для более глубокого познания леса как природной системы, уже достигнутое наукой дает определенную возможность сегодня, и тем более завтра, опираться на эту систему и разумно использовать ее в практике лесоводства, особенно имея в виду многоцелевое назначение лесов.

Системный комплексный подход к лесным и другим взаимодействующим с ними экосистемам (биогеоценозам) приобретает практическое значение для планового рационального использования леса и других природных ресурсов на основе комплексных экологических моделей. Системный подход к лесу- это не только отражение сущего, т.

е. раскрытие леса таким, каким он есть, но и должного – возможность устанавливать оптимальные параметры будущего леса (оптимального для данных условий состава древесных пород, лучшего качества древесины, высоких рекреационных свойств и т. д.

), опираясь на теорию оптимизации и используя механизм саморегуляции леса при хозяйственном воздействии на него.

Чтобы полнее представить лес как природную систему и на этой основе решать практические задачи, необходим подробный анализ ее отдельных звеньев, установление прямой и обратной связи явлений и прежде всего взаимосвязей леса и условий внешней среды, изменений леса во времени.

Список литературы

лес россия терморегуляция климатический

1. Атрохин В. Г. Лесоводство и дендрология: Учебник для техникумов.— М: Лесн. пром-сть, 1982,— 368 с.

2. Мелехов И.С. Лесоведение: Учебник для вузов. -М.: МГУЛ, 2002. -398 с.

3. Сеннов С. Н. Лесоведение и лесоводство : учебник для студ. вузов. — М.: Издательский центр “Академия”, 2008. — 256 с.

Источник: https://zinref.ru/000_uchebniki/02800_logika/011_lekcii_raznie_57/1853.htm

4.2.3.1. Влияние температуры на жизнь животных: Большие колебания температуры во времени и ее значительная

4.2.3.1. Влияние температуры на жизнь животных

Большие колебания температуры во времени и ее значительная изменчивость в пространстве, а также хорошая обеспеченность кислородом явились побудительными мотивами для возникновения животных, обладающих способностью поддерживать температуру своего тела постоянной.

Это свойство носит название гомойотермия и характерно для представителей только двух классов наземных животных – млекопитающих и птиц. Гомойотермия позволила существенно расширить районы своего обитания данным животным (ареалы видов) и быть более устойчивыми к колебаниям погодно-климатических условий, сохраняя высокую жизненную активность на протяжении всего года.

Возникновение гомойотермии стало важнейшим эволюционным достижением на пути эволюции наземной жизни. Млекопитающие и птицы получили свое широкое распространение после кризиса, произошедшего в биосфере в конце мелового периода (около 65 млн лет назад), хотя как формы жизни возникли несколько ранее.

Кризис был вызван достаточно быстрыми глобальными климатическими изменениями, приведшими к значительному похолоданию во многих регионах, для которых ранее был свойственен теплый и мягкий климат со сглаженными сезонными различиями параметров среды. В результате изменился облик наземных и водных сообществ, произошло резкое сокращение ареалов прежней теплолюбивой флоры и фауны.

Наблюдалось массовое вымирание гигантских пресмыкающихся и рептилий, которые не успели приспособится к резкому изменению состава кормовой базы и похолоданию.

Млекопитающие и птицы, напротив, оказались в такой ситуации более конкурентоспособными, так как температура их тела мало зависела от температуры окружающей среды, что позволяло сохранять им высокий уровень двигательной активности, перемещаться в поисках пищи и наиболее удобных для себя местообитаний.

Механизмы поддержания гомойотермии основаны на постоянном высоком уровне метаболизма и эффективной регулирующей функции центральной нервной системы. Для насекомых, пресмыкающихся, амфибий и всех растений характерна пойкшотермия – достаточно тесная зависимость температуры тела, метаболизма и двигательной активности от температуры внешней среды (рис. 4.4).

При этом приспособления к температурным воздействиям осуществляются главным образом по отношению к средним режимам температур, сохраняющимся длительное время (географические и сезонные адаптации). Приспособления к температурным условиям носят в основном характер простых поведенческих реакций и никогда не образуют комплексов, способных регулировать все составляющие теплообмена.

Пойкилотермия и гомойотермия – по своей сути являются выражениями различных эволюционных стратегий теплообмена. Стратегия пойкилотермии допускает расселение и занятие различных местообитаний на базе общей температурной толерантности. Рис. 4.4. Влияние изменений температуры воздуха (1) на температуру тела лягушки Rana temporaria (2)

При этом не требуется дополнительных затрат энергии на активную терморегуляцию, но в результате наблюдаются более или менее продолжительные периоды прекращения активной жизнедеятельности при достижении годовых или суточных температурных экстремумов.

Например, большинство насекомых становятся малоактивными уже при снижении температуры до + 8-10 °С. Стратегия гомойотермии способна обеспечить широкое расселение организмов и активное существование в весьма различных погодно-климатических условиях на основе поддержания теплового постоянства (гомеостаза) внутренней среды организма. Это обеспечивает сохранение высокого уровня биологической активности в очень широком диапазоне переносимых температур. Например, песцы в тундре способны обитать в условиях температур от – 50 до + 20 °С и выше. Но такие возможности требуют постоянных больших энергозатрат на поддержание процессов терморегуляции. Для всех гомойотермных животных необходим высокий уровень интенсивности питания, в противном случае они теряют все свои преимущества. В регионах со сниженным видовым разнообразием по причине суровости Климатических условий, например в тундрах, вдоль побережий Арктических морей, резкое падение продуктивности или доступности одного-двух видов, составляющих основу кормовой базы для местных млекопитающих, может привести к массовой йх гибели от холода, потому что система терморегуляции не обеспечена достаточным количеством энергии. Так, северные олени прекрасно адаптированы к жизни в холодных условиях, в частности они обладают прекрасным пуховым и шерстяным покровом с уникальными термоизолирующими свойствами. Но если толстый слой снега или ледяная корка на поверхности почвы преграждают доступ к их главному корму – лишайнику ягелю, то многочисленные популяции северных оленей может ждать гибель, если в процессе миграции им не удастся обнаружить более благоприятные участки с доступной пищей. Птицы – обитатели полярных и умеренных широт – вынуждены совершать весьма продолжительные миграции, направляясь в регионы с более теплым климатом и достаточной кормовой базой по мере наступления осенних холодов. Температура тела у птиц, по причине весьма высокого темпа обмена веществ, обеспечивающего энергетические затраты на полет, больше чем у млекопитающих и составляет в норме 40-41 °С. Птицы демонстрируют чрезвычайно высокий темп питания. Установлено, что каждая из нескольких миллионов уток, прилетающих весной на прибрежные мелководные богатые пищей акватории Невской губы и Восточной части Финского залива, потребляет в сутки столько же пищи в расчете на массу тела, как и человек (4050 г/кг). В целом у каждой стратегии есть свои преимущества и недостатки. Пойки- лотермные организмы обладают, как правило, менее высоким уровнем эволюционного развития и упрощенными типами поведения, однако распространены по земному шару почти так же широко, как и гомойотермные. Энергетическая стоимость температурных адаптаций у пойкилотермных животных значительно ниже, чем у птиц и млекопитающих. С другой стороны, возможности гомойо- термных животных сохранять активность в весьма широком диапазоне температур при условии достаточного питания дает им значительные преимущества в межвидовых отношениях, облегчая захват выгодных для них территорий. Поддержание высокого уровня обмена веществ выгодно и на уровне экосистем, так как обеспечивает поддержание устойчивого во времени круговорота биогенных веществ. Из общих правил поведения гомойотермных животных есть свои исключения. В наиболее экологически напряженных условиях, при недостатке пищи и соответствующем ограничении в работе терморегуляторных систем организма, ряд видов млекопитающих и птиц демонстрируют способности к впадению в состояние оцепенения, внешне сходное с холодовым оцепенением пойкилотермных животных. На этом основании многие исследователи объединяют эти виды в особую категорию гетеротермных животных, так как они совмещают признаки обеих групп. Однако на основе основополагающих эволюционных свойств данных видов и таксономической принадлежности, объединяющих их с типично гомойотермными животными, правильнее говорить в данном случае о явлении обратимой гомойотермии. Обратимая гомойотермия выражается в том, что животное в теплый период года способно эффективно регулировать и поддерживать температуру своего тела, но с наступлением зимних холодов снижает ее практически до уровня температуры окружающей среды и впадает в состояние оцепенения (спячки). При этом животное находится в каком-то укрытии и лежит неподвижно, почти не проявляя признаков жизни. Интенсивность метаболизма в данной ситуации резко снижена (табл. 4.2). Причем, как видно из данных табл. 4.2, степень снижения метаболизма обратно пропорционально средней массе данного вида животного.

Таблица 4.2

ВидыСредняя масса тела в опытах, г
Альпийский сурок (Marmota marmota)200721,5
Обыкновенный еж (Erinaceus europaeus)64246,6 ‘
Европейский суслик (Citellus cite Hus)22753,0
Садовая соня (Eliomys quercinus)6356,6
Орешниковая соня (Muscardinus avellanarius)1976,6

Кратность снижения уровня метаболизма животных во время спячки (Мс) по сравнению с активным состоянием (Ма) [Ch. Kayser, 1965] Обратимая гомойотермия выражается в трех основных формах. У стрижей, ласточек, многих грызунов и некоторых сумчатых проявляется нерегулярное оцепенение, прямо связанное с резкими внутрисезонными похолоданиями, интенсивными дождями, снегопадами и другими неблагоприятными условиями. По мере прекращения их воздействия происходит восстановление температуры тела этих животных и способности к активной терморегуляции. Многие виды животных демонстрируют суточные циклы смены активного состояния и оцепенения. В наиболее выраженной форме подобные смены состояния свойственны для летучих мышей и птиц-колибри. Но суточный ритм у этих животных противоположен. Колибри активны днем и впадают в оцепенение ночью, когда под пологом тропического леса температура заметно снижается, а летучие мыши (рукокрылые) активны ночью. Хорошо изучены случаи сезонной обратимой гомойотермии, которую принято называть зимней спячкой. Это явление широко распространено среди грызунов (табл. 4.2), может быть свойственно некоторым рукокрылым, сумчатым и насекомоядным млекопитающим. По современным представлениям зимний сон медведей физиологически не отличается от спячки. Среди птиц регулярная зимняя спячка достоверно известна только у одного из американских козодоев Phalaenoptilus nuttalii, но возможно существуют и другие виды, проявляющие аналогичную способность. Проведенные детальные исследования показывают, что физиологически обратимая гомойотермия значительно отличается от оцепенения пойкилотерм- ных животных. Птицы и млекопитающие не демонстрируют прямой зависимости перехода в малоактивное состояние от температуры среды, хотя очевидно ее значения могут играть роль сигнального фактора. Главным стимулом перехода в состояние покоя является определенная степень истощения организма, вызванная ухудшением условий питания или ожиданием подобной ситуации в ближайшем будущем. Таким образом, обратимая гомойотермия является эффективной адаптацией, позволяющей многим видам, обладающим способностью к терморегуляции, пережидать различные неблагоприятные периоды, в течение которых возможность достаточного питания ограничивается. Адаптации к температуре у животных осуществляются также через размеры и форму тела организмов. Для уменьшения теплоотдачи выгоднее крупные размеры (чем крупнее тело, тем меньше его поверхность на единицу массы, а следовательно, и теплоотдача, и наоборот). По этой причине близкие “виды, обитающие в более холодных условиях (на севере), как правило, крупнее тех, которые обитают в более теплом климате. Например, белый медведь крупнее бурого европейского, а он, в свою очередь, крупнее гималайского. Эта закономерность называется правилом Бергмана. Регулирование температуры осуществляется также через выступающие части тела (ушные раковины, конечности, органы обоняния). В холодных районах они, как правило, меньше по размерам, чем в более теплых (правило Аллена).

О зависимости теплоотдачи от размеров тела можно судить по количеству кислорода, расходуемого при дыхании на единицу массы различными организмами. Оно тем больше, чем меньше размеры животных. Так, на 1 кг массы потребление кислорода (см3/ч) составило: лошадь – 220, кролик – 480, крыса – 800, мышь-4100. 

Источник: Дроздов В.В.. Общая экология. Учебное пособие. 2011

Источник: https://bookucheba.com/voprosi-ekologii/4231-vliyanie-temperaturyi-jizn-61331.html

Температура воздуха. Её влияние на организм животных

4.2.3.1. Влияние температуры на жизнь животных

Температура воздуха. Её влияние на организм животных   

   Из параметров микроклимата важнейшим является температура воздуха, ее гигиеническое значение связано, прежде всего, с влиянием на тепловой обмен между живым организмом и окружающей внешней средой.

Температура тела домашних животных находится в пределах 36-42оС и характеризуется постоянством, несмотря на резкие колебания температуры внешней среды.

Поддержание постоянной температуры в узких пределах обусловлено необходимостью создания условий для нормального течения в их организме физиологических процессов.

Особым постоянством температуры отличается кровь, сердце, печень и почки. Температура кожи подвержена значительным колебаниям.

Каждый вид и возрастная группа животных требует определенных оптимальных температур воздуха: молодым – больше, взрослым – меньше.

В оптимальных пределах требуемых температур для животных наблюдается самый низкий обмен веществ, и такой промежуток температур называют зоной теплового безразличия или термонейтральной зоной.

Чем моложе животное, тем такие зоны выше и наоборот.

Например, оптимальный температурный уровень для поросят 32о С, для свиней – 15о С, для новорожденного теленка – 18 -20о С, для высокопродуктивной коровы – 3-5о и т.д.

Сельскохозяйственные животные имеют различную степень адаптации к высоким температурам воздуха. Наиболее приспособлены лошади, хуже всего – овцы, среднее положение занимают крупный рогатый скот и свиньи. Высокие температуры легче переносят менее упитанные животные, с редким волосяным покровом, светлых мастей, тяжелее – упитанные, с густой шерстью и темных мастей.

Резкие и быстрые колебания температуры способствуют возникновению у слабых и не закаленных животных простудных заболеваний. Умеренные колебания температуры не вредны и могут даже рассматриваться как благоприятный фактор, обеспечивающий физиологически необходимую тренировку организма и его терморегуляторных механизмов.

Животные лучше приспособлены к пониженным температурам воздуха, чем к повышенным. Это объясняется тем, что химическая терморегуляция у сельскохозяйственных животных в условиях высоких температур проявляется слабо, малоэффективно.

 Перегреванию способствуют: повышенная влажность воздуха, недостаточное движение воздуха, а также тяжелая работа, транспортировка в закрытых вагонах, трюмах : скученное содержание, ожирение и отсутствие закаливания.

Короткие температурные воздействия на организм вызывают: скоропроходящие сдвиги, а при длительном воздействии происходят глубокие нарушения в органах и гуморальных механизмах, тяжелые расстройства в центральной нервной системе, обмене веществ и в организме в целом. Кроме того, обильное потоотделение приводит к излишнему выделению и потере нужных организму солей и витаминов.

Необратимые изменения наступают при повышении температуры тела до 43-44о С, а у птиц до 47о С (в 1981г. в Португалии погибло за сутки от жары 4 млн. кур /40% всего поголовья).  Чтобы предохранить животных от перегревания в помещениях нужно:

1/ снизить температуру и влажность, 

2/ повысить скорость движения воздуха и воздухообмена,

3/ избегать скученности, поить и обливать тело прохладной водой, 

4/ уменьшить рацион,

5/ летом для рабочих лошадей с 11 до 14 часов делать перерыв. 

Нарушения в теплообмене могут быть вызваны не только повышенными и пониженными температурами окружающего воздуха и предметов, большое значение имеет высокая влажность и скорость движения воздуха.

Особенно чувствителен к низким температурам молодняк.

При действии холода на животных различают две стадии: стадию защитных приспособлений и стадию угнетения.  

При умеренном охлаждении наблюдается движение мышц, при этом улучшается аппетит, увеличивает потребность в корме, усиливается работа желудочно-кишечного тракта особенно печени, повышается обмен веществ, животные стараются больше двигаться.

Поэтому небольшое снижение температуры воздуха при наличии хорошего кормления, ухода, обильной подстилки, при устранении сырости и сквозняков температуру особенно для взрослых животных, можно считать даже полезной.

Однако снижение температуры ниже критической ведет к повышению обмена веществ на 2-4% на каждый градус понижения/ и непроизводительной затрате кормов на 15-50%.

При этом снижается молочная продуктивность коров, яйценоскость, прирост массы.

Весьма вредное влияние на здоровье животных, особенно молодняка, оказывают резкие колебания температуры, переходы от высокой температуры к низкой и наоборот.

Резкие перепады температуры способствуют возникновению катаров дыхательных путей и воспалению легких, а также болезням вымени, мышц, суставов и периферических нервов. При крайне низкой температуре терморегуляция может нарушиться на столько, что снижается температура тела, наступает патологическое переохлаждение (гипотермия).

При этом замедляется функция многих органов, наблюдается сонливость, понижается обмен веществ, понижается кровяное давление и может наступить смерть. При лежании на снегу или на промерзшем полу могут быть обморожения.

Для защиты животных от охлаждения надо:

1. Содержать их в утепленных помещениях, применять обогрев, подстилку. 

2. Соблюдать температурные нормативы: бороться с сыростью и высокой влажностью.

3. Достаточное кормление. 

4. Закаливать животных в условиях низких температур, применяя регулярные прогулки.

Закаливание животных нужно производить постепенно, изо дня в день, приучая организм к воздействию разных температур, улучшая при этом кормление.

Гетеротермные животные. Правила К. Бергмана и Д. Аллена

Промежуточное положение между пойкилотермными и гомойотермными занимают гетеротермные животные.

У них в активном состоянии поддерживается относительно высокая и постоянная температура тела, а в неактивном — температура тела мало отличается от температуры окружающей среды.

У этих животных во время спячки, или глубокого сна, уровень обмена веществ падает и температура тела лишь незначительно превышает температуру среды. К гетеротермным животным относятся колибри, летучие мыши, ежи, суслики, утконосы, ехидны и др.

У животных есть определённые морфологические адаптации, направленные на защиту организмов от неблагоприятного воздействия температур. Известные адаптации получили название правил.

Согласно правилу немецкого зоолога Карла Бергмана (1847), в пределах вида или достаточно однородной группы близких видов гомойотермные организмы с более крупными размерами тела распространены в более холодных областях.

Существует определённая закономерность, известная как правило поверхности Рубнера.

Правило поверхности Рубнера: при увеличении размеров тела его относительная поверхность уменьшается, что снижает теплопотери.

Этим объясняется наблюдаемое у широко распространённых видов гомойотермных животных увеличение размеров северных подвидов по сравнению с южными.

Например, масса бурых медведей в Закавказье достигает 150 кг, а на о. Кадьяк (Аляска) — до 800 — 1000 кг. Волк в Кызыл-Кумах имеет массу до 40 кг, а полярный волк — до 78 — 80 кг.

Обыкновенная лисица в Туркмении весит до 3,2 кг, а на севере — до 14 кг.

Температура среды оказывает и существенное формообразующее влияние на животных.

Американский зоолог Джоэл Аллен (1877) установил, что у многих птиц и млекопитающих, обитающих в холодных зонах Северного полушария, относительные размеры выступающих частей тела (конечностей, хвостов, клювов, мордочек, ушей) уменьшаются. Таким образом снижаются возможные теплопотери.

Удлинение же выступающих частей тела увеличивает общую поверхность тела, а следовательно, и его теплоотдачу. На юге встречается ушастый ёж, отличающийся от обыкновенного ежа большими ушами.Из правила существует много исключений. К.

Бергман отмечал, что эта закономерность проявляется лишь в том случае, если виды не различаются другими приспособлениями к терморегуляции. Например, роющие млекопитающие не подчиняются правилу, так как хорошо защищены от холода. Для них решающим фактором, влияющим на размер тела, служит количество доступной в зимнее время пищи.

Источник: https://www.freepapers.ru/19/temperatura-vozduha-ejo-vliyanie-na/73819.480623.list1.html

Влияние температуры на организмы

4.2.3.1. Влияние температуры на жизнь животных

Влияние температуры на организмы

Температура — важнейший из ограничивающих (лимити­рующих) факторов.

Пределами толерантности для любого ви­да являются максимальная и минимальная летальные температуры, за пределами которых вид смертельно поражают жара или холод (рис. 2.3).

Если не принимать во внимание некоторые уникальные исключения, все живые существа спо­собны жить при температуре между 0 и 50 °С, что обусловлено свойствами протоплазмы клеток.

На рис. 2.3 показаны температурные пределы жизни видо­вой группы, популяции. В «оптимальном интервале» организ­мы чувствуют себя комфортно, активно размножаются и чис­ленность популяции растет.

К граничным участкам темпера­турного предела жизни — «пониженной жизнедеятельности» — организмы чувствуют себя угнетенно.

При дальнейшем похо­лодании в пределах «нижней границы стойкости» или увеличе­нии жары в пределах «верхней границы стойкости» организмы попадают в «зону смерти» и погибают.

Этим примером иллюстрируется общий закон биологи­ческой стойкости (по Ламотту), применимый к любому из важных лимитирующих факторов. Величина «оптимального ин­тервала» характеризует «величину» стойкости организмов, т. е. величину их толерантности к этому фактору, или «экологиче­скую валентность».

Адаптационные процессы у животных по отношению к температуре привели к появлению пойкилотермных и гомой-отермных животных. Подавляющее большинство животных являются пойкилотермными, т. е.

температура их собствен­ного тела меняется с изменением температуры окружающей среды: земноводные, пресмыкающиеся, насекомые и др. Зна­чительно меньшая часть животных — гомойотермные, т. е.

имеют постоянную температуру тела, независимую от температуры внешней среды: млекопитающие (в том числе и чело­век), имеющие температуру тела 36—37 °С, и птицы с темпе­ратурой тела 40 °С.

Активную жизнь при температуре ниже нуля могут вести только гомойотермные животные. Пойкилотермные хотя вы­держивают температуру значительно ниже нуля, но при этом теряют подвижность. Температура порядка 40 °С, т. е. даже ниже температуры свертывания белка, для большинства жи­вотных предельна.

Не меньшее значение температура играет в жизни расте­ний.

При повышении температуры на 10 ° С интенсивность фо­тосинтеза увеличивается в два раза, но лишь до 30—35 °С, за­тем его интенсивность падает, и при 40—45 °С фотосинтез во­обще прекращается.

При 50 °С большинство наземных расте­ний погибает, что связано с интенсификацией дыхания расте­ний при повышении температуры, а затем его прекращения при 50 °С.

Температура влияет и на ход корневого питания у расте­ний: этот процесс возможен лишь при условии, когда темпера­тура почвы на всасывающих участках на несколько градусов ниже температуры наземной части растения. Нарушение этого равновесия влечет за собой угнетение жизнедеятельности рас­тения и даже его гибель.

Известны морфологические приспособления растений к низким температурам, так называемые жизненные формы рас­тений, которые, например, можно выделить по положению почек возобновления растительных видов по отношению к по­верхности почвы и к защите, которую они получают от снеж­ного покрова, лесной подстилки, слоя почвы и т. п. Вот неко­торые из форм (по Раункеру): эпифиты — растут на других рас­тениях и не имеют корней в почве; фанерофиты (деревья, кус­тарники, лианы) — их почки остаются над поверхностью снега и нуждаются в защите покровными чешуйками; криптофиты, или геофиты, теряют всю видимую растительную массу и пря­чут свои почки в клубнях, луковицах или корневищах, скры­тых в почве; терофиты — однолетние растения, отмирающие с наступлением неблагоприятного сезона, выживают лишь их семена или споры.

Морфологические адаптации к климатическим условиям жизни, и прежде всего к температурным, наблюдаются также у животных.

Жизненные формы животных одного вида, на­пример, могут сформироваться под воздействием низких тем­ператур, от -20 до -40 °С, при которых они вынуждены накап­ливать питательные вещества и увеличивать массу тела: из всех тигров самый крупный амурский тигр, живущий в наиболее северных и суровых условиях.

Эта закономерность именуется правилом Бергмана: у теплокровных животных размер тела осо­бей в среднем больше у популяций, живущих в более холод­ных частях ареала распространения вида.

Но в жизни животных гораздо большее значение имеют физиологические адаптации, простейшей из которых явля­ется акклиматизация — физиологическое приспособление к пе­ренесению жары или холода.

Например, борьба с перегревом путем увеличения испарения, борьба с охлаждением у пойки-лотермных животных путем частичного обезвоживания своего тела или накопления специальных веществ, понижающих точ­ку замерзания, у гомойотермных — за счет изменения обмена веществ.

Существуют и более радикальные формы защиты от холо­да — миграция в более теплые края (перелеты птиц; высоко­горные серны на зиму переходят на более низкие высоты, и др.), зимовка — впадение в спячку на зимний период (сурок, белка, бурый медведь, летучие мыши: они способны понижать температуру своего тела почти до нуля, замедляя метаболизм и, тем самым, трату питательных веществ).

Большинство животных зимой находится в неактивном со­стоянии, а насекомые — вообще в неподвижном, остановив­шись в своем развитии. Это явление называют диапаузой, и она может наступать на разных стадиях развития насекомых — яйца, личинки, куколки и даже на стадии взрослой особи (ба­бочки, например).

Но многие организмы умеренных широт в этот период ве­дут активный образ жизни (волки, олени, зайцы и др.), а неко­торые даже размножаются (королевские пингвины и др.).

Таким образом, температура, являясь важнейшим лими­тирующим фактором, оказывает весьма существенное влияние на адаптационные процессы в организмах и популяциях наземновоздушной среды.

Источник: https://ibrain.kz/ekologiya/vliyanie-temperatury-na-organizmy

Book for ucheba
Добавить комментарий