Лекция 3. Обзор факторов

Закономерности факторной экологии ‑ очень общие. Важны детали. Более подробно ‑ основные факторы.

Температура

t среды  t организма  скорость хим. реакций  скорость обмена веществ

Зависимость скорости ферментативной реакции от t - кривая Аррениуса

lgv = + C, где H - энергия активации реакции, R - газовая постоянная, T - температура.

Q₁₀ - коэф., показывающ. во сколько раз изменяется скорость реакции при повышении t на 10

Для хим. реакций Q₁₀  2-3 (Закон Вант-Гоффа).

Кардинальные точки:

- Оптимальная t - скорость процессов максимальна

- Минимальная t - разбалансировка процессов, замерзание воды, холодовые повреждения

- Максимальная t - денатурация белков, разбалансировка процессов, обезвоживание

Границы существ. жизни  t  стабильности белка: в среднем 0 ‑ 50C, пределы -10 - 100

Намного больше ‑ при учете неактивных состояний.

 Анабиоз ‑ временное состояние организма, при котором жизненные процессы настолько замедлены, что почти полностью отсутствуют все видимые проявления жизни.

1. Организмы ‑ различаются по предпочитаемым t: классификация:

По предпочитаемым t (положение оптимума):

- психрофилы (криофилы) около 0 и ниже.

- термофилы - широкие пределы у разных групп. Микроорганизмы - до 100 и выше.

2. Кроме средней t - важны колебания. Q₁₀ для разных реакций различен. Разбалансировка!

Колебания t - особенность наземной среды. Континентальность.

Адаптации к колебаниям t: два пути:

- физиологические перестройки (изменение набора ферментов, обезвоживание, накопление антифризов)

- поддержание t тела на стабильном уровне (выработка тепла, системы охлаждения).

Группы по способности регулировать t тела:

- пойкилотермные (poikilos ‑ разнообразный) - t тела зависит от t среды

- гомойотермные (homos ‑ равный) - t тела поддерживается на постоянном уровне. Птицы и млекопитающие.

- гетеротермные - промежуточный вариант. Спячка.

3. Концепция порога развития. Сумма эффективных температур.

Главная особенность пойкилотермных организмов - зависимость скорости развития от t

Важно! - В широком интервале t зависимость скорости роста от t линейная.

Но - только при t, превышающих порог развития.

 Правило суммы температур ‑ для развития пойкилотермного организма ему необходимо получить извне определенное количества тепла - суммы эффективных температур. Порог развития и сумма эффективных температур различны у разных видов.

Т.е. - порог развития можно преодолеть либо за счет высокой t, либо за счет времени.

Расчет суммы эффективных температур:

 = (T - C) t, где T - средняя t среды, C - t порога развития, t ‑ число часов или дней с t, превышающей порог развития.

Практическое значение: прогнозирование развития организмов (сельское хозяйство, борьба с вредителями, интродукция).

4. Температурные адаптации. Принципиальные различия у разных групп организмов.

Микроорганизмы - в основном биохимические приспособления + избегание (споры).

Психрофилы ‑ возможен рост при отрицательных t до -15 Нарушение текучести мембран, изменение липидного состава. Ненасыщенные ЖК.

Облигатные психрофилы - не растут при умеренных t (около 20). Разные причины. Термолабильность ключевых ферментов.

Термофилы ‑ рость более 40, 50 Главная адаптация - стабильные белки. Распространение.

Облигатные термофилы среди прокариот. Термоацидофильные архебактерии. Sulfolobus.

Растения ‑ неподвижны, вынуждены выдерживать t в месте произрастания.

Слабо регулируют t тела, но некоторые способны (различия до 15-20)

Способы регуляции: транспирация, форма (подушковидные), расположение частей.

По устойчивости к низким t:

- нехолодостойкие (разбалансировка метаболизма при t выше 0. Тропики.

- неморозостойкие (гибнут от образования льда). Субтропики

- морозостойкие. Надземные органы могут промерзать.

Закаливание морозостойких растений. Накопление углеводов, связывающих воду. Затрудняет кристаллизацию воды.

По устойчивости к высоким t:

- нежаростойкие (до 30-40, в осн. водные - жаростойкие (пустынные ксерофиты).

- пирофиты. Роль пожаров. Саванны. Чаппараль.

Животные - мускулатура  способны производить больше собственного тепла.

Типы терморегуляции у животных:

- физиологическая - способность производить тепло.

- физическая - уменьшение теплообмена за счет морфологических приспособлений: мех и перья, жировые запасы, испарение (язык у собаки).

- поведенческая: перемещение. Убежища. Миграции, кочевки.

Пойкилотермные - способность к анабиозу. При понижении t - снижение обмена.

Гомойотермные - При понижении t - стимуляция обмена (дрожь!). Для поддержания t - необходима энергия!

В холодных районах органичивающий фактор распространения гомойотермных животных ‑ не температура, а бескормица!  миграции птиц.

5. Температура как глобальный фактор. Температура и разнообразие жизни. Зависимость видового разнообразия от t самого теплого месяца.