Біологія. Довідник школяра та абітурієнта

Адаптація

Адаптація — процес пристосування організму, популяції або угруповання до певних умов зовнішнього середовища; відповідність між умовами зовнішнього середовища і здатністю організмів успішно розвиватися в ньому. Форми адаптації: хомотопія, міметизм, акліматизація та акомодація. Рослини й тварини адаптуються до умов існування за допомогою генетичних механізмів, а також шляхом більш гнучких фізіологічних, поведінкових та ембріональних механізмів.

Температурні адаптації рослин

Рослини як організми нерухомі мають існувати за того теплового режиму, який створюється у місцях їх зростання. Вищі рослини помірно холодного й помірно теплого поясів евритермні. В активному стані вони витримують коливання температур, що сягають 60 °С.

Якщо врахувати і латентний стан, то ця амплітуда може збільшитися до 90 °С і вище. Рослини дощових тропічних лісів стенотермні. Вони не переносять погіршення теплового режиму, навіть додатні температури +5...+8 °С для них згубні.

Ще більш стенотермні деякі кріофільні зелені діатомові водорості у полярних льодах і на снігових полях високогір’їв. Вони живуть лише за температури близько 0 °С. Тепловий режим рослин надто мінливий. Основні шляхи адаптації до температурних змін середовища у рослин — це біохімічні, фізіологічні й деякі морфологічні перебудови. Рослини відзначаються дуже слабкими можливостями регуляції власної температури.

За ступенем адаптації рослин до умов крайнього дефіциту тепла можна виділити три групи.

1. Нехолодостійкі рослини — дуже ушкоджуються або гинуть за температур, вищих точки замерзання води. Загибель пов’язана з інактивацією ферментів, порушенням обміну нуклеїнових кислот і білків, проникності мембран і припиненням потоку асимілятів. Це рослини дощових тропічних лісів, водорості теплих морів, деякі гриби.

2. Неморозостійкі рослини — витримують низькі температури, але гинуть, якщо у тканинах починає утворюватися лід. З настанням холодної пори року в них підвищується концентрація осмотично активних речовин у клітинному соку й цитоплазмі, що знижує точку замерзання до -5...-7 °С. Вода в клітинах може охолоджуватись нижче за точку замерзання без негайного утворення льоду. Переохолоджений стан нестійкий і триває найчастіше кілька годин, що, зрештою, дає змогу рослинам витримувати заморозки. Такими є деякі вічнозелені субтропічні види. У період вегетації всі листостеблові рослини неморозостійкі.

3. Льодостійкі, або морозостійкі, рослини — ростуть у місцевостях із сезонним кліматом, з холодними зимами. Під час сильних морозів надземні органи дерев і кущів промерзають, проте зберігають життєздатність.

За ступенем адаптації рослин до високих температур можна виділити такі групи:

1) нежаростійкі види — ушкоджуються вже при +30...+40 °С (еукаріотні водорості, водні, квіткові, наземні мезофіти);
2) жаровитривалі еукаріоти — рослини сухих місцевостей із сильною інсоляцією (степи, пустелі, савани, сухі субтропіки); витримують півгодинне нагрівання до +50...+60 °С;
3) жаростійкі прокаріоти — термофільні бактерії та деякі види ціанобактерій; можуть жити в гарячих джерелах за температури +85...+90 °С.

Температурні адаптації тварин

На відміну від рослин, тварини, що мають мускулатуру, виробляють набагато більше власного внутрішнього тепла. Під час скорочення м’язів звільняється значно більше теплової енергії, ніж при функціонуванні будь-яких інших органів і тканин, оскільки ККД використання хімічної енергії для здійснення м’язової роботи порівняно низький. Що міцніша й активніша мускулатура, то більше тепла може генерувати тварина. Порівняно з рослинами тварини наділені різноманітнішими можливостями регулювати постійно або тимчасово температуру власного тіла.

Основні шляхи температурних адаптацій тварин такі:

1) хімічна терморегуляція — активна зміна величин теплопродукції у відповідь на зміну температури середовища;
2) фізична терморегуляція — зміна рівня тепловіддачі, здатність утримувати тепло або, навпаки, розсіювати його надлишок. Фізична терморегуляція здійснюється завдяки особливим анатомічним і морфологічним рисам будови тварин: волосяному та пір’яному покривам, деталям будови кровоносної системи, розподілу жирових запасів, можливостям випаровувальної тепловіддачі;
3) поведінка організмів. Переміщуючись у просторі чи змінюючи свою поведінку якимось складнішим чином, тварини можуть активно уникати крайніх температур. Для багатьох тварин поведінка — майже єдиний і дуже ефективний спосіб підтримання теплового балансу.

Пойкілотермні тварини відзначаються більш низьким рівнем обміну речовин порівняно з гомойотермними, навіть за однакової температури тіла.

Пойкілотермним особливо складно протистояти нестачі тепла. Зі зниженням температури середовища всі процеси життєдіяльності дуже уповільнюються і тварини впадають у заціпеніння. У такому неактивному стані вони характеризуються високою холодостійкістю, яка забезпечується в основному адаптаціями. Щоб перейти до активності, тварини спочатку мають дістати певну кількість тепла ззовні. У певних межах пойкілотермні тварини здатні регулювати надходження в тіло зовнішнього тепла, прискорюючи нагрівання чи. навпаки, уникаючи перегрівання. Основні способи регуляції температури тіла у пойкілотермних поведінкові — зміна пози, активний пошук сприятливих мікрокліматичних умов, зміна місць поселення, цілий ряд спеціалізованих форм поведінки, спрямованих на підтримання умов навколишнього середовища і створення потрібного мікроклімату (риття нір, будівництво гнізд). Дорослі гомойотермні тварини відзначаються настільки ефективною регуляцією надходження й віддачі тепла, що це дає їм змогу підтримувати сталу оптимальну температуру тіла в усі пори року.

У теплокровних тварин дуже висока здатність до хімічної терморегуляції. Вони характеризуються високою інтенсивністю обміну речовин і виробленням великої кількості тепла. Поєднання ефективних способів хімічної, фізичної та поведінкової терморегуляції за умов загального високого рівня окислювальних процесів в організмі дає змогу гомойотермним тваринам підтримувати свій тепловий баланс на фоні широких коливань зовнішньої температури.

Зміст