Основы экологии животных

Для животных, так же как и для растений, основными экологическими факторами внешней среды, к которым организм приспосабливается в процессе адаптации, являются температура, вода, кислород и свет.

Температура

Вообще в биосфере температура может изменяться от +50 до -50°С, хотя в отдельных случаях имеются сильные отклонения от этих параметров. Значительно более сглажены температуры в почве. В океане температурный режим также отличается меньшими колебаниями. В почве и водной среде с глубиной постоянство температуры возрастает. В соленой воде температура не опускается ниже -2°С, а в пресной — ниже 0 °C.

Температура является одним из важнейших экологических факторов, влияющих на интенсивность обмена веществ. В неживой природе повышение температуры ведет к пропорциональному повышению скорости реакции. Но в живом организме происходит множество химических реакций, связанных друг с другом. Величина температурного ускорения для различных процессов неодинакова, что ведет к дисбалансу обменных процессов. В связи с этим каждый организм приспосабливается к более или менее узкому диапазону температур, при котором процессы обмена веществ протекают в соответствии друг с другом. Эта закономерность отражает зависимость физиологических реакций от температуры тела. По основным особенностям теплообмена выделяют две крупные экологические группы организмов: пойкилотермные и гомойотермные.

К пойкилотермным организмам относятся все вирусы, бактерии, грибы, растения и те животные, чья температура меняется в широких пределах в зависимости от температуры окружающей среды. К гомойотермным организмам относят лишь два класса высших позвоночных — птицы и млекопитающие. Приспособления к меняющимся температурным условиям внешней среды основаны на активных регуляторных механизмах поддержания теплового постоянства внутренней среды организма. Благодаря этому физиологические процессы всегда протекают в наиболее благоприятных условиях и с одинаковой скоростью.

У нойкилотермных организмов изменчивость температуры тела влечет за собой изменение скорости обменных реакций. Эти организмы приспосабливаются к наиболее часто повторяющимся температурам среды обитания, причем, чем экстремальнее эти температуры, тем уже диапазон адаптации. Виды, обитающие в более холодном климате, лучше переносят понижение температуры, чем повышение; обитатели жарких регионов проявляют обратные реакции. При повышении температуры тела нойкилотермных животных усиливается потребление кислорода, возрастает частота сердцебиений, интенсивность пищеварения и т. д. По достижении определенного порога стимуляция процесса сменяется его подавлением, что связано с нарастанием дисбаланса в организме. При понижении температуры пойкилотермные животные становятся вялыми, малоподвижными, активная жизнедеятельность прекращается, и они переходят в состояние оцепенения, характеризующееся снижением уровня обменных процессов, вплоть до полной потери проявлений признаков жизни. В таком состоянии они могут переносить как экстремально низкие, так и высокие температуры без патологических последствий. Пойкилотермные живые организмы распространены во всех средах, в различных по температурам местообитаниях, проявляя к температурным условиям различные адаптации от термостабилыюсти белков и тканевой устойчивости до адаптивного поведения.

Гомойотермный тип теплообмена птиц и млекопитающих базируется на высоком уровне метаболизма. Интенсивность обмена веществ приводит к образованию собственного тепла, благодаря которому существенно снижается зависимость жизнедеятельности от температуры внешней среды. Устойчивая температура тела поддерживается благодаря регуляции его производства и расходования. Тепло вырабатывается в результате окислительно-восстановительных реакций в организме. В определенном интервале внешних температур теплопродукция соответствует теплоотдаче. Понижение температуры среды вызывает рефлекторное повышение уровня обмена веществ и теплопродукции до достижения теплового баланса. Повышение температуры среды вызывает включение механизмов отдачи тепла, включающих повышение испарения влаги с поверхности тела или верхних дыхательных путей; расширение сосудов; адаптивное поведение. Все формы активной терморегуляции контролируются на уровне центральной нервной системы. В экстремальных условиях, при которых затруднено эффективное функционирование терморегуляторных систем, ряд видов птиц и млекопитающих способны к впадению в спячку. Это состояние характеризуется снижением общего уровня обмена веществ, что проявляется в снижении температуры тела, уменьшении частоты сердцебиения и дыхания, общем оцепенении. У многих гомойотермных животных существует суточный и сезонный циклы активного состояния и оцепенения.