Биздин планетадагы жашоонун ар түрдүүлүгү өзүнүн масштабы боюнча таң калыштуу. Канадалык окумуштуулардын акыркы изилдөөлөрү биздин планетада жашаган жаныбарлардын, өсүмдүктөрдүн, козу карындардын жана микроорганизмдердин 8,7 миллион түрүн көрсөтөт. Анын үстүнө, алардын 20%га жакыны гана сүрөттөлгөн жана бул бизге белгилүү болгон 1,5 миллион түр. Тирүү организмдер планетадагы бардык экологиялык уячаларды ээлешти. Биосферанын ичинде жашоо болбой турган жер жок. Вулкандардын тешиктеринде жана Эвересттин чокусунда - бардык жерде биз анын ар кандай көрүнүштөрүндө жашоону табабыз. Жана, албетте, жаратылыштын мындай көп түрдүүлүгү жана таралышы эволюция процессинде жылуу кандуулук кубулушунун (гомеотермдүү организмдер) пайда болушуна милдеттүү.
Турмуштун чек арасы – температура
Жашоонун негизин организмдеги зат алмашуу түзөт, ал химиялык процесстердин ылдамдыгына жана мүнөзүнө жараша болот. БИРОКбул химиялык реакциялар белгилүү бир температура диапазонунда гана мүмкүн, өзүнүн индикаторлору жана таасир этүү узактыгы менен. Көп сандагы организмдер үчүн айлана-чөйрөнүн температуралык режиминин чек ара көрсөткүчтөрү Цельсий боюнча 0дөн +50 градуска чейин деп эсептелет.
Бирок бул спекуляциялык тыянак. Жашоонун температуралык чеги белоктордун денатурациясы жок, ошондой эле клеткалардын цитоплазмасынын коллоиддик мүнөздөмөлөрүнүн кайтарылгыс өзгөрүүлөрү, маанилүү ферменттердин активдүүлүгүнүн бузулушу деп айтсак туурараак болмок. Көптөгөн организмдер бул чектен алысыраак шарттарда жашоого мүмкүндүк берген өтө адистештирилген ферменттик системаларды өрчүтүшкөн.
Экологиялык классификация
Турмуштун оптималдуу температураларынын чектери планетадагы жашоо формаларынын эки топко – криофилдерге жана термофилдерге бөлүнүшүн аныктайт. Биринчи топ жашоо үчүн суукту артык көрүшөт жана мындай шарттарда жашоого адистешкен. Планетанын биосферасынын 80%тен ашыгын орточо температурасы +5°С болгон муздак аймактар түзөт. Булар океандардын тереңдиктери, Арктика менен Антарктиканын чөлдөрү, тундра жана бийик тоолуу аймактар. Суукка туруктуулуктун жогорулашы биохимиялык адаптациялар менен камсыз кылынат.
Криофилдердин ферменттик системасы биологиялык молекулалардын активдешүү энергиясын эффективдүү төмөндөтөт жана клеткадагы метаболизмди 0 °Cге жакын температурада кармап турат. Ошол эле учурда адаптациялар эки багытта жүрөт - каршылык (каршылык) же суукка чыдамкайлык (каршылык) алууда. Термофилдердин экологиялык тобу – бул үчүн оптималдуу организмдералардын жашоосу жогорку температуранын аймактары болуп саналат. Алардын жашоо активдүүлүгү биохимиялык адаптациялардын адистешүүсү менен да камсыз кылынат. Организмдин түзүлүшүнүн татаалданышы менен анын термофилияга жөндөмдүүлүгү төмөндөй турганын белгилей кетүү керек.
Дене температурасы
Тирүү системадагы жылуулуктун тең салмактуулугу – бул анын агып киришинин жана чыгышынын жыйындысы. Организмдердин дене температурасы чөйрөнүн температурасына (экзогендик жылуулук) көз каранды. Мындан тышкары, жашоонун милдеттүү атрибуту болуп эндогендик жылуулук саналат - ички зат алмашуунун продуктусу (кычкылдануу процесстери жана аденозин-трифосфор кислотасынын бузулушу). Биздин планетадагы көпчүлүк түрлөрдүн жашоо активдүүлүгү экзогендик жылуулукка, ал эми алардын дене температурасы айлана-чөйрөнүн температурасынын жүрүшүнө жараша болот. Булар поикилотермдүү организмдер (поикилос - ар түрдүү), аларда дене температурасы өзгөрүлүп турат.
Поикилотермдердин баары микроорганизмдер, козу карындар, өсүмдүктөр, омурткасыздар жана көпчүлүк хордалар. Ал эми омурткалуулардын эки гана тобу - канаттуулар жана сүт эмүүчүлөр - гомоиотермдүү организмдер (homoios - окшош). Алар айлана-чөйрөнүн температурасына карабастан туруктуу дене температурасын кармап турушат. Аларды жылуу кандуу жаныбарлар деп да аташат. Алардын негизги айырмасы ички жылуулуктун күчтүү агымынын жана терморегуляция механизмдеринин тутумунун болушу. Натыйжада гомоиотермикалык организмдерде бардык физиологиялык процесстер оптималдуу жана туруктуу температурада ишке ашат.
Чын жана жалган
Кээ бир поикилотермдербалык жана эхинодермалар сыяктуу организмдердин да дене температурасы туруктуу. Алар айлана-чөйрөнүн температурасы өзгөрбөгөн туруктуу тышкы температуранын шарттарында (океандын же үңкүрлөрдүн тереңинде) жашашат. Алар жалган гомоиотермдүү организмдер деп аталат. Кышкы уйкуга же убактылуу уйкуга дуушар болгон көптөгөн жаныбарлардын дене температурасы өзгөрүп турат. Бул чыныгы гомоиотермикалык организмдер (мисалы: суурлар, жарганаттар, кирпилер, күлүктөр жана башкалар) гетеротермдүү деп аталат.
Урматтуу ароморфоз
Тирүү жандыктарда гомоиотермиянын пайда болушу абдан энергияны талап кылган эволюциялык сатып алуу. Окумуштуулар структурадагы бул прогрессивдүү өзгөрүүнүн келип чыгышы жөнүндө дагы эле талашып-тартышууда, бул уюштуруу деңгээлинин жогорулашына алып келди. Жылуу кандуу организмдердин келип чыгышы боюнча көптөгөн теориялар сунушталган. Кээ бир изилдөөчүлөр динозаврлар да бул өзгөчөлүккө ээ болушу мүмкүн экенин моюнга алышат. Бирок окумуштуулардын бардык келишпестиктери менен бир нерсе анык: гомоиотермикалык организмдердин пайда болушу биоэнергетикалык кубулуш. Ал эми жашоо формаларынын татаалданышы жылуулук өткөрүүчү механизмдердин функционалдык жакшырышы менен байланыштуу.
Температуранын компенсациясы
Кээ бир пойкилотермдүү организмдердин дене температурасынын кеңири диапазонундагы алмашуу процесстеринин туруктуу деңгээлин кармап туруу жөндөмдүүлүгү биохимиялык адаптациялар менен камсыз кылынат жана температуралык компенсация деп аталат. Ал кээ бир ферменттердин температуранын төмөндөшү менен конфигурациясын өзгөртүүгө жана субстрат менен жакындыгын жогорулатууга, реакциянын ылдамдыгын жогорулатууга негизделген. Мисалы, кош капкалуу мидиялардаБаренц деңизинде кычкылтек керектөө айлана-чөйрөнүн температурасына көз каранды эмес, ал 25 °Cден (+5 °Cге чейин +30 °Cге чейин).
Орто формалар
Эволюциялык биологдор пойкилотермиктерден жылуу кандуу сүт эмүүчүлөргө өтүүчү формалардын бирдей өкүлдөрүн табышты. Брок университетинин канадалык биологдору Аргентинанын ак-кара тегусунда (Alvator merianae) мезгилдүү жылуу кандуулукту табышкан. Бул дээрлик метр кескелдирик Түштүк Америкада жашайт. Көпчүлүк сойлоп жүрүүчүлөр сыяктуу эле, тегу күндүз күнгө күйүп, түнү муздаган жерде үңкүрлөргө жана үңкүрлөргө жашынат. Ал эми сентябрдан октябрга чейин тукумдоо мезгилинде тегунун температурасы, дем алуу ылдамдыгы жана эртең менен жүрөктүн жыйрылышынын ритми кескин жогорулайт. Кескелдириктин дене табы үңкүрдөгү температурадан он градуска ашып кетиши мүмкүн. Бул формалардын муздак кандуу жаныбарлардан гомоиотермикалык жаныбарларга өтүшүн далилдейт.
Терморегуляция механизмдери
Гомиотермикалык организмдер ар дайым жылуулукту минималдуу өндүрүү менен негизги системалардын - кан айлануу, дем алуу, бөлүп чыгаруу - иштешин камсыз кылуу үчүн иштешет. Тынчтыкта өндүрүлгөн бул минимум базалдык метаболизм деп аталат. Жылуу кандуу жаныбарлардын активдүү абалга өтүшү жылуулукту көбөйтөт жана аларга белоктун денатурациясын алдын алуу үчүн жылуулук өткөрүүнү жогорулатуучу механизмдер керек.
Бул процесстердин ортосундагы тең салмактуулукка жетишүү процесси химиялык жана физикалык терморегуляция менен камсыз кылынат. Бул механизмдер гомиотермдүү организмдерди төмөнкү температурадан коргоону жанаашыкча ысып кетүү. Дене температурасын туруктуу кармап туруу механизмдери (химиялык жана физикалык терморегуляция) ар кандай булактарга ээ жана абдан ар түрдүү.
Химиялык терморегуляция
Айлана-чөйрөнүн температурасынын төмөндөшүнө жооп кылып, жылуу кандуу жаныбарлар рефлексивдүү түрдө эндогендик жылуулукту көбөйтүшөт. Бул өзгөчө булчуң кыртыштарында кычкылдануу процесстерин жогорулатуу менен жетишилет. Булчуңдардын координацияланбаган жыйрылышы (титирөө) жана терморегуляциялык тонусу жылуулукту көбөйтүүнүн биринчи этаптары. Ошол эле учурда, липиддердин алмашуу көбөйүп, майлуу ткандар жакшы терморегуляциянын ачкычы болуп калат. Суук климаттагы сүт эмүүчүлөрдүн кычкылдануусунан келген жылуулуктун баары денени жылытуу үчүн кеткен күрөң майга ээ. Бул энергия сарптоо жаныбардын же көп өлчөмдөгү тамак-ашты керектөөсүн же майдын олуттуу запастарын талап кылат. Бул ресурстардын жетишсиздиги менен химиялык терморегуляциянын чеги бар.
Физикалык терморегуляциянын механизмдери
Терморегуляциянын бул түрү жылуулукту өндүрүү үчүн кошумча чыгымдарды талап кылбайт, бирок эндогендик жылуулукту сактоо аркылуу ишке ашырылат. Теринин буулануусу (тердөө), радиация (радиация), жылуулук өткөрүү (өткөрүү) жана конвекция аркылуу ишке ашырылат. Физикалык терморегуляциянын методдору эволюциянын жүрүшүндө өнүккөн жана курт-кумурскалар менен жарганаттардан сүт эмүүчүлөргө чейинки филогенетикалык катарды изилдөөдө барган сайын өркүндөп баратат.
Мындай жөнгө салуунун мисалы теринин кан капиллярларынын тарышы же кеңейиши, ал өзгөрөт.жылуулук өткөргүчтүгү, жүнүнүн жана жүнүнүн жылуулук өткөрбөөчү касиеттери, ички органдардын үстүнкү тамырлары менен кан тамырларынын ортосундагы карама-каршы агымдагы кандын жылуулук алмашуусу. Жылуулуктун таралышы жүнүнүн жүнү менен жүнү менен жөнгө салынып, алардын ортосунда аба боштугу сакталат.
Деңиз сүт эмүүчүлөрүндө тери астындагы май бүт денеге таралып, эндо-жылуулуктан коргойт. Мисалы, мөөр, мындай семиз баштык жалпы салмагынын 50% га чейин жетет. Ошон үчүн муз үстүндө жаткан пломбалардын астында кар сааттап эрибейт. Ысык климатта жашаган жаныбарлар үчүн дененин майын дененин бүткүл бетине бирдей бөлүштүрүү өлүмгө алып келет. Демек, алардын майы дененин айрым жерлеринде гана (төөнүн өркөчүндө, койдун май куйругу) чогулат, бул дененин бүт бетинин буулануусуна тоскоол болбойт. Мындан тышкары, түндүктүн суук климатындагы жаныбарлардын өзгөчө майлуу ткань (күрөң май) бар, ал толугу менен денени жылытуу үчүн колдонулат.
Түштүккө көбүрөөк - чоңураак кулактар жана узун буттар
Дененин ар кандай бөлүктөрү жылуулук өткөрүү жагынан бирдей эмес. Жылуулук өткөрүүнү кармап туруу үчүн дененин бетинин жана анын көлөмүнүн катышы маанилүү, анткени ички жылуулуктун көлөмү дененин массасына көз каранды, ал эми жылуулук өткөрүмдүүлүк бүтүмдөр аркылуу ишке ашат. Дененин чыгып турган бөлүктөрү чоң бетке ээ, бул ысык климат үчүн жакшы, ал жерде жылуу кандуу жаныбарлар көп жылуулук өткөрүүнү талап кылат. Мисалы, көптөгөн кан тамырлары бар чоң кулактар, узун буттары жана куйругу ысык климаттын жашоочуларына мүнөздүү (пил, феннек түлкү, африкалыкузун кулактуу жербоа). Суук шарттарда адаптация аймакты көлөмгө чейин үнөмдөө жолу менен жүрөт (мөөрлөрдүн кулагы жана куйругу).
Жылуу кандуу жаныбарлар үчүн дагы бир мыйзам бар - бир филогенетикалык топтун түндүк өкүлдөрү канчалык алыс жашаса, ошончолук чоңураак болот. Бул да буулануу бетинин көлөмүнүн, ошого жараша жылуулукту жоготуу менен малдын массасынын катышы менен байланыштуу.
Этология жана жылуулук өткөрүү
Жүрүм-турум өзгөчөлүктөрү да поикилотермдүү жана гомеотермдүү жаныбарлар үчүн жылуулук өткөрүмдүүлүк процесстеринде маанилүү роль ойнойт. Бул турумдагы өзгөрүүлөрдү, баш калкалоочу жайларды курууну жана ар кандай миграцияны камтыйт. Тешиктин тереңдиги канчалык чоң болсо, температуранын жүрүшү ошончолук жылмакай болот. Орто кеңдикте, 1,5 метр тереңдикте температуранын сезондук өзгөрүүсү байкалбайт.
Топтун жүрүм-туруму терморегуляция үчүн да колдонулат. Ошентип, пингвиндер бири-бирине жабышып, бири-бирине жабышып калышат. Үймөктүн ичинде температура эң катуу сууктарда да пингвиндердин дене температурасына (+37°С) жакын болот. Төөлөр да ушундай кылышат - топтун борборунда температура болжол менен +39 °C, ал эми эң сырткы жаныбарлардын жүндөрү +70 °Cге чейин ысытылышы мүмкүн.
Күтүү - өзгөчө стратегия
Торпиддик абал (ступор) же кыштоо - бул жылуу кандуу жаныбарлардын дене температурасын өзгөртүүгө ылайыкташуу максатында колдонууга мүмкүндүк берген өзгөчө стратегиялары. Бул абалда, жаныбарлар дене температурасын сактоону токтотуп, дээрлик нөлгө чейин төмөндөтөт. Гибернация зат алмашуу курсунун төмөндөшү менен мүнөздөлөт жанатоптолгон ресурстарды керектөө. Бул жакшы жөнгө салынган физиологиялык абал, терморегуляция механизмдери төмөнкү деңгээлге өткөндө – жүрөктүн кагышы төмөндөйт (мисалы, жатаканада мүнөтүнө 450дөн 35ке чейин), кычкылтек керектөө 20-100 эсеге азаят.
Ойгонуу энергияны талап кылат жана өзүн-өзү жылытуу жолу менен ишке ашат, аны муздак кандуу жаныбарлардын дүмүрү менен чаташтырбоо керек, мында ал айлана-чөйрөнүн температурасынын төмөндөшүнөн келип чыгат жана организм өзү тарабынан жөнгө салынбаган абал (ойгонуу). тышкы факторлордун таасири астында пайда болот).
Ступор да жөнгө салынган абал, бирок дене температурасы бир нече градуска гана төмөндөйт жана көбүнчө циркаддык ритмдерди коштойт. Мисалы, колибрилердин дене табы 40°Сден 18°Сге чейин төмөндөгөндө түн ичинде уктап калат. Тоорпор жана уйку режиминин ортосунда көптөгөн өтүүлөр бар. Ошентип, аюунун кышкы уйкусу деп атасак да, чындыгында алардын зат алмашуусу бир аз төмөндөп, дене табы 3-6°С гана төмөндөйт. Дал ушундай абалда аюу балдарын төрөйт.
Суу чөйрөсүндө эмне үчүн гомиотермикалык организмдер аз
Гидробионттордун (суу чөйрөсүндө жашаган организмдер) арасында жылуу кандуу жаныбарлардын өкүлдөрү аз. Киттер, дельфиндер, тюлдер кургактыктан суу чөйрөсүнө кайтып келген экинчи даражадагы суу жаныбарлары. Жылуу кандуулук биринчи кезекте зат алмашуу процесстеринин күчөшү менен байланышкан, анын негизин кычкылдануу реакциялары түзөт. Жана кычкылтек бул жерде негизги ролду ойнойт. Жана, сиз билгендей, всуу чөйрөсүндө кычкылтектин көлөмү 1% дан жогору эмес. Суудагы кычкылтектин диффузиясы абага караганда миңдеген эсе аз, бул аны андан да азыраак кылат. Мындан тышкары, температуранын жогорулашына жана суунун органикалык кошулмалар менен байытылышына жараша кычкылтектин курамы азаят. Мунун баары суу чөйрөсүндө көп сандагы жылуу кандуу организмдердин болушун энергетикалык жактан жагымсыз кылат.
Плюс жана минус
Жылуу кандуу жаныбарлардын муздак кандууларга караганда негизги артыкчылыгы айлана-чөйрөнүн температурасына карабай аракеттенүүгө даярдыгында. Бул үшүккө жакын түнкү температурага жана өлкөнүн түндүк аймактарын өнүктүрүүгө туруштук берүүгө мүмкүнчүлүк.
Жылуу кандуулуктун негизги кемчилиги – дененин температурасын туруктуу кармап туруу үчүн көп энергия керектөө. Ал эми мунун негизги булагы – тамак-аш. Жылуу кандуу арстан бирдей салмактагы муздак кандуу крокодилге караганда он эсе көп тамакка муктаж.
