Тепловой режим — важнейшее условие существования живых организмов,
так как все физиологические процессы в них возможны при определенных условиях.
Главным источником тепла является солнечное излучение.
Солнечная радиация превращается в экзогенный,
находящийся вне организма, источник тепла во всех случаях, когда она падает на
организм и им поглощается. Сила и характер воздействия солнечного излучения
зависят от географического положения и являются важными факторами,
определяющими климат региона. Климат же определяет наличие и обилие видов
растений и животных в данной местности. Диапазон существующих во Вселенной
температур равен тысячам градусов (табл. 4.3).
Таблица 4.3
Состав атмосферы и температура на планетах
Содержание
газов
в атмосфере,
%
Марс
Венера
Земля без
жизни
Земля
Двуокись
углерода
Азот
Кислород
Температура,
°С
95
2,7
0,13
-55
98
1,9
Следы
457
98
1,9
Следы
290±50
0,03
78
21
15
По сравнению с ними пределы, в которых может
существовать жизнь, очень узки — около
300°С, от -200°С до +100°С. На самом деле большинство видов и большая часть
активности приурочены к более узкому диапазону температур (табл. 4.4).
Таблица 4.4
Температурный
диапазон активной жизни на Земле, °С
Среда
жизни
Максимум
Минимум
Амплитуда
Суша
Моря
Пресные
воды
55
35,6
93
-70
-3,3
0
125
38,9
93
Как правило, эти температуры, при которых возможно
нормальное строение и функционирование белков: от 0 до +50°С. Однако целый ряд организмов обладает
специализированными ферментными системами и приспособлен к активному
существованию при температуре тела, выходящей за названные выше пределы.
Температурный фактор характеризуется ярко
выраженными как сезонными, так и суточными колебаниями. В ряде районов Земли
это действие фактора имеет важное сигнальное значение в регуляции сроков
активности организмов, обеспечении их суточного и сезонного режимов жизни.
При характеристике температурного фактора очень
важно учитывать его крайние показатели, продолжительность их действия,
повторяемость. Выходящие за пределы терпимости организмов изменения температуры
в местах обитания приводят к массовой их гибели. Значение температуры
заключается и в том, что она изменяет скорость протекания физико-химических
процессов в клетках, отражающихся на всей жизнедеятельности организмов.
Температура влияет на анатомо-морфологические особенности организмов, ход
физиологических процессов, их рост, развитие, поведение и во многих случаях
определяет географическое распространение растений и животных.
Как к экологическому фактору, по отношению к
температуре все организмы подразделяются на две группы: холодолюбивые и теплолюбивые.
Холодолюбивые организмы, или криофилы,
способны жить в условиях сравнительно низких температур и не выносят высоких.
Криофилы могут сохранять активность при температуре клеток до -8 и -10
°С, когда жидкости их тела находятся в переохлажденном виде. Характерно для
представителей разных групп, например бактерий, грибов, моллюсков,
членистоногих, червей и др. Криофилы населяют холодные и умеренные зоны.
Холодостойкость растений весьма различна и зависит от условий, в которых они обитают.
Так, древесные и кустарниковые породы Якутии не
вымерзают при -70°С, в Антарктиде при такой же температуре обитают лишайники,
отдельные виды водорослей, ногохвостки, пингвины. В лабораторных экспериментах
семена, споры и пыльца растений, коловратки, нематоды, цисты простейших после
обезвоживания переносят температуры, близкие к абсолютному нулю, т.е. до -271,16 °С, возвращаясь после этого к активной
жизни. Приостановка всех жизненных процессов организма называется анабиозом. Из анабиоза живые организмы
возвращаются к нормальной жизни при условии, если не была нарушена структура
макромолекул в их клетках.
У теплолюбивых, или термофилов, жизнедеятельность приурочена к условиям довольно
высоких температур (табл. 4.5).
Это преимущественно обитатели жарких, тропических
районов Земли. Среди многочисленных беспозвоночных (насекомые, паукообразные,
моллюски, черви), холодно- и теплокровных позвоночных имеется много видов и целый
отряд, обитающие исключительно в тропиках. Настоящими термофилами являются
растения жарких тропических районов. Они не переносят низких температур и
нередко гибнут уже при 0 °С, хотя физического замораживания их тканей и не
происходит. Причинами гибели здесь обычно называют нарушение обмена веществ,
подавление физиологических процессов, что приводит к образованию в растениях не
свойственных им продуктов, в том числе и вредных, вызывающих отравление.