Adattamenti della temperatura

Adattamenti della temperatura nelle piante

Le piante sono organismi immobili, quindi sono costretti ad adattarsi alle fluttuazioni di temperatura. Hanno sistemi speciali che proteggono dall'ipotermia o dal surriscaldamento. Ad esempio, la traspirazione è il sistema di evaporazione dell'acqua da parte delle piante attraverso l'apparato stomatico. Alcune piante sono persino diventate resistenti al fuoco: sono chiamate pirofite. Pertanto, gli alberi della savana hanno una corteccia spessa impregnata di sostanze resistenti al fuoco.

Adattamenti termici degli animali

Gli animali hanno una maggiore capacità di adattamento ai cambiamenti di temperatura rispetto alle piante. Sono in grado di muoversi, hanno i propri muscoli e producono il proprio calore.

A seconda dei meccanismi per mantenere una temperatura corporea costante, ci sono:

Animali poichilotermici (a sangue freddo);

Animali omeotermici (a sangue caldo).

Gli animali a sangue freddo includono insetti, pesci, rettili e anfibi. La loro temperatura corporea cambia con la temperatura ambiente.

Gli animali a sangue caldo sono animali con una temperatura corporea costante, capace di mantenerla anche con forti sbalzi della temperatura esterna. Questi sono mammiferi e uccelli.

Le principali modalità di adattamento della temperatura

Per vivere e riprodursi in determinate condizioni ambientali, gli animali e le piante nel processo di evoluzione hanno sviluppato un'ampia varietà di adattamenti e sistemi per adattarsi a questo ambiente.

Esistono i seguenti modi di adattamento della temperatura:

Termoregolazione chimica: aumento della produzione di calore in risposta a una diminuzione della temperatura ambiente;

Termoregolazione fisica: capacità di trattenere il calore grazie a peli e piume, distribuzione delle riserve di grasso, possibilità di trasferimento di calore per evaporazione, ecc.

La termoregolazione comportamentale è la capacità di spostarsi da luoghi con temperature estreme a luoghi con temperature ottimali. Questa è la principale via di termoregolazione negli animali poichilotermi. Quando la temperatura aumenta, tendono a cambiare posizione o a nascondersi nell'ombra, in una buca. Api, termiti e formiche costruiscono nidi con temperature ben regolate al loro interno.

Per illustrare la perfezione della termoregolazione negli animali superiori e nell'uomo, si può fornire il seguente esempio. Circa 200 anni fa, il dottor C. Blagden in Inghilterra condusse il seguente esperimento: lui, insieme ad amici e un cane, trascorse 45 minuti. in camera asciutta a +126 °C senza conseguenze per la salute. Gli appassionati della sauna finlandese sanno che in una sauna con una temperatura superiore a +100 °C (per persona) si può trascorrere un po' di tempo e questo fa bene alla salute. Ma sappiamo anche che se si tiene un pezzo di carne a questa temperatura, cuocerà.

Se esposti al freddo, gli animali a sangue caldo intensificano i processi ossidativi, soprattutto nei muscoli. Entra in gioco la termoregolazione chimica. Si notano tremori muscolari che portano al rilascio di ulteriore calore. Il metabolismo dei lipidi è particolarmente potenziato poiché i grassi contengono un apporto significativo di energia chimica. Pertanto, l'accumulo di riserve di grasso garantisce migliore termoregolazione.

L’aumento della produzione di calore è accompagnato dal consumo di grandi quantità di cibo. Quindi, gli uccelli che soggiornano per l'inverno hanno bisogno di molto cibo; non hanno paura del gelo, ma della mancanza di cibo. A buon raccolto Le crociere di abete rosso e pino, ad esempio, fanno schiudere i pulcini anche in inverno. Le persone - residenti nelle aspre regioni siberiane o settentrionali - hanno sviluppato di generazione in generazione un menu ipercalorico: gnocchi tradizionali e altri cibi ipercalorici. Pertanto, prima di seguire le diete occidentali alla moda e di rifiutare il cibo dei nostri antenati, dobbiamo ricordare l'opportunità esistente in natura, che è alla base delle tradizioni di lunga data delle persone.

Un meccanismo efficace per regolare lo scambio termico negli animali, così come nelle piante, è l'evaporazione dell'acqua attraverso la sudorazione o attraverso le mucose della bocca e delle mucose superiori. vie respiratorie. Questo è un esempio di termoregolazione fisica. Una persona in condizioni di caldo estremo può produrre fino a 12 litri di sudore al giorno, dissipando 10 volte più calore del normale. L'acqua escreta deve essere parzialmente restituita bevendo.

Gli animali a sangue caldo, come gli animali a sangue freddo, sono caratterizzati da termoregolazione comportamentale. Nelle tane degli animali che vivono sottoterra, le fluttuazioni di temperatura sono minori quanto più profonda è la tana. Nei nidi d'api costruiti con cura viene mantenuto un microclima uniforme e favorevole.

Di particolare interesse è il comportamento di gruppo degli animali. Ad esempio, in caso di forte gelo e tempeste di neve, i pinguini formano una "tartaruga" - un mucchio denso. Chi si trova ai margini si fa strada gradualmente all'interno, dove la temperatura si mantiene intorno ai +37 °C. Lì, all'interno, vengono posti anche i cuccioli.

Pertanto, l’habitat è uno dei concetti chiave dell’ecologia. Quando si valuta l'influenza dei fattori ambientali sugli organismi viventi, l'intensità della loro azione è importante: in condizioni favorevoli si parla di effetto ottimale e, in caso di eccesso o carenza, di fattore limitante (limiti di resistenza).

Durante l'evoluzione e sotto l'influenza di fattori ambientali mutevoli Vivi la natura ha raggiunto una grande diversità. Ma il processo non si è fermato: le condizioni naturali cambiano, gli organismi si adattano alle mutate condizioni ambientali e sviluppano sistemi di adattamento per garantire un’estrema adattabilità alle condizioni di vita. Questa capacità degli organismi di adattarsi ai cambiamenti ambientali è la più importante proprietà ambientale, garantendo la corrispondenza tra le creature e il loro ambiente.

Per proteggersi dal fattore temperatura, molti animali hanno dispositivi speciali nella loro struttura. Pertanto, in un certo numero di insetti, un buon isolamento termico è fornito da uno spesso rivestimento di peli sulla regione toracica: tra i peli si trova uno strato di aria stazionaria, che riduce il trasferimento di calore. I tonni possono mantenere la temperatura dei loro muscoli 8 - 10 0 C sopra la temperatura dell'acqua grazie alla presenza di speciali scambiatori di calore - uno stretto intreccio di capillari arteriosi e venosi in cui corrono le arterie dalle branchie e le vene dai muscoli alle branchie rottura. I primi trasportano il sangue raffreddato dall'acqua, i secondi riscaldati dai muscoli in funzione. Nello scambiatore di calore, il sangue venoso trasferisce il calore al sangue arterioso, il che aiuta a mantenere una temperatura più elevata nei muscoli. U mammiferi acquatici uno spesso strato di grasso sottocutaneo funge da isolamento termico e orso polare, inoltre, la lana è impermeabile alla pelle. Negli uccelli acquatici, lo stesso ruolo è svolto dalle piume ricoperte da un lubrificante simile al grasso.

Il grande zoologo tedesco e fondatore del famoso giardino zoologico di Amburgo, K. Hackenbeck, parla della grande importanza di questo lubrificante nelle sue memorie. Fin dall'infanzia si interessa agli animali. Un giorno suo padre gliene regalò diversi anatre selvatiche con le ali tarpate perché non potessero volare via. E il piccolo Karl li ha lasciati nuotare in una vasca di metallo. Ma il serbatoio si è rivelato essere olio combustibile, in cui le anatre erano imbrattate dalla testa ai piedi. Vedendo un tale disordine, il ragazzo lavò accuratamente le anatre con acqua tiepida e sapone e le lasciò nuotare in un'altra vasca pulita. La mattina dopo tutte le anatre giacevano morte sul fondo: acqua calda e il sapone rimosse non solo l'olio combustibile, ma anche tutto il grasso grasso, a seguito del quale le anatre divennero ipotermiche e morirono.

Sappiamo già che gli animali omeotermi possono mantenere la loro temperatura corporea in un intervallo di temperature molto più ampio rispetto agli animali poichilotermi, ma entrambi muoiono approssimativamente alle stesse temperature eccessivamente alte o estremamente basse. Ma finché ciò non accade, finché la temperatura non raggiunge valori critici, il corpo fatica a mantenerla a un livello normale o almeno vicino alla normalità. Naturalmente, questo è pienamente caratteristico degli organismi omeotermici che possiedono termoregolazione e sono in grado, a seconda delle condizioni, di aumentare o indebolire sia la produzione di calore che il trasferimento di calore. Il trasferimento di calore è un processo puramente fisiologico, avviene a livello di organi e organismi e la produzione di calore si basa su meccanismi fisiologici, chimici e molecolari. Prima di tutto si tratta di brividi, tremori freddi, ad es. piccole contrazioni dei muscoli scheletrici con bassa efficienza e maggiore produzione di calore. Il corpo attiva questo meccanismo automaticamente, di riflesso. Il suo effetto può essere potenziato dall’attività muscolare volontaria attiva, che migliora anche la generazione di calore. Non è un caso che ricorriamo al movimento per scaldarci.

Negli omeotermi è possibile generare calore senza contrazione muscolare. Ciò avviene principalmente nei muscoli, così come nel fegato e in altri organi come segue. Durante il trasporto di elettroni e protoni lungo la catena respiratoria, l'energia delle sostanze ossidate non viene dissipata sotto forma di calore, ma viene catturata sotto forma di composti ad alta energia formati, garantendo la risintesi dell'ATP. L'efficacia di questo processo, scoperta dall'eccezionale biochimico V.A. Engelhardt e chiamata fosforilazione respiratoria, è misurata dal coefficiente P/O, che mostra quanti atomi di fosforo sono inclusi nell'ATP per ciascun atomo di ossigeno utilizzato dai mitocondri. In condizioni normali, a seconda della sostanza ossidata, questo coefficiente è due o tre. Quando il corpo si raffredda, l'ossidazione e la fosforilazione sono parzialmente disaccoppiate. Una parte delle sostanze ossidate entra nel percorso dell'ossidazione “libera”, a seguito della quale diminuisce la formazione di ATP e aumenta il rilascio di calore. In questo caso, naturalmente, il rapporto P/O diminuisce. Questa separazione è ottenuta grazie all'azione dell'ormone tiroideo e degli acidi grassi liberi, che entrano in quantità maggiori nel sangue e vengono trasportati da questo ai muscoli e ad altri organi. Con l'aumento della temperatura esterna, invece, aumenta l'accoppiamento tra ossidazione e fosforilazione e diminuisce la produzione di calore.

Oltre ai muscoli e al fegato, per i quali la produzione di calore non è la funzione principale, ma secondaria, il corpo dei mammiferi ha anche uno speciale organo che produce calore: il tessuto adiposo bruno. Si trova vicino al cuore e lungo il percorso del sangue verso gli organi vitali: cuore, cervello, reni. Le sue cellule sono estremamente ricche di mitocondri e in esse l'ossidazione avviene in modo molto intenso acidi grassi. Ma non è associato alla fosforilazione dell'ADP e l'energia delle sostanze ossidate viene rilasciata sotto forma di calore. L'amplificatore dei processi ossidativi nel tessuto adiposo bruno è l'adrenalina e il disaccoppiatore della respirazione e della fosforilazione sono gli acidi grassi formati in grandi quantità. quantità in esso contenute.

Un interessante meccanismo per mantenere la temperatura muscolare è stato recentemente scoperto nei bombi dal famoso biochimico inglese E. Newsholme. In tutti gli animali, il fruttosio fosfato formato durante la glicolisi, aggiungendo un'altra particella di acido fosforico dall'ATP, viene convertito in fruttosio difosfato, che viene inviato ulteriormente nel percorso dell'ossidazione anaerobica. Nei bombi viene scomposto in fruttosio-6-fosfato e acido fosforico con rilascio di calore: F-6-P + ATP -> - FDP + ADP; DFF -> F-6-F + K3PO4- f - calore, che si aggiunge alla reazione ATP -> -ADP -~ H3PO4+ caldo. Il fatto è che, a differenza di altri animali, la pelvi del fruttosio difosfato nei bombi non è inibita dai prodotti di degradazione dell'ATP. Di conseguenza, i bombi raggiungono una differenza di temperatura tra i loro muscoli e l'ambiente dell'ordine di 8-20 ° C, che consente loro di muoversi e nutrirsi attivamente in climi freddi, sfavorevoli per altri insetti.

In emergenza adattamento ai cambiamenti di temperatura negli animali omeotermi ruolo importante Anche gli ormoni giocano. A basse temperature, una maggiore quantità di adrenalina viene rilasciata nel sangue, stimolando la mobilitazione del glucosio e degli acidi grassi e l'intensità dei processi ossidativi. Nel sangue, i glucocorticoidi vengono rilasciati dal loro legame con le proteine, per poi entrare nuovamente nel sangue dalla corteccia surrenale. Aumentano la sensibilità dei recettori adrenergici periferici, potenziando così l'effetto dell'adrenalina. Viene attivata l'attività della ghiandola tiroidea, i cui ormoni causano il parziale disaccoppiamento della respirazione e della fosforilazione nei mitocondri dei muscoli e del fegato, aumentando la generazione di calore. Se esposto a temperature elevate, l'intensità dei processi di ossidazione e la generazione di calore diminuiscono e aumenta il trasferimento di calore. Ma tutto ciò è positivo per un adattamento urgente e a breve termine del corpo e sarebbe addirittura dannoso per esso in caso di cambiamento a lungo termine delle condizioni di temperatura. Infatti, se gli animali che vivono a basse temperature si proteggessero da loro, ad esempio, solo con i brividi di freddo, non si sa come potrebbero condurre una vita attiva, procurarsi il cibo, sfuggire ai nemici, ecc. Ciò significa che con l'adattamento a lungo termine a una particolare temperatura, i meccanismi di adattamento devono essere diversi: per garantire la normale esistenza dell'organismo in queste condizioni.

Affinché avvenga una reazione chimica, devono verificarsi stress o deformazioni e indebolimento dei legami nelle molecole delle sostanze reagenti. L'energia necessaria per questo è chiamata energia di attivazione. Un aumento della temperatura di 10 0 C aumenta la velocità di reazione di 2-3 volte a causa dell'aumento del numero di molecole attivate. Al diminuire della temperatura si osservano cambiamenti di ordine opposto. Se il corpo seguisse rigorosamente questa legge, quando la temperatura dell'ambiente cambiasse, si troverebbe in una posizione molto difficile: le basse temperature rallenterebbero le reazioni metaboliche così tanto che le funzioni vitali non potrebbero procedere normalmente, e ad alte temperature lo farebbero accelerare eccessivamente. In realtà, vediamo qualcosa di completamente diverso. Quindi, nei pesci adattati all'alto e basse temperature, le differenze nei tassi metabolici non sono molto grandi e sono abbastanza comparabili. In altre parole, le reazioni metaboliche in queste specie hanno temperature ottimali diverse. Ad esempio, in un cane procione, il tasso metabolico è più basso a 15 ° C e su entrambi i lati di questo punto aumenta. La temperatura corporea entro un'ampiezza di 35 0 C rimane quasi costante. Ciò significa che le condizioni di temperatura per le reazioni metaboliche in questo intervallo rimangono ottimali. Quando si confrontano due specie simili di animali, ma che vivono insieme condizioni diverse, vediamo che nella volpe artica la costanza del tasso metabolico e della temperatura corporea in un ampio intervallo di temperature ambientali è espressa molto meglio che nella volpe. La cosa interessante: il tasso metabolico diminuisce temperatura ambiente non diminuisce, ma rimane a un livello costante o aumenta, mentre secondo le leggi chimiche dovrebbe essere il contrario. Questa opportunità si è aperta agli organismi viventi perché tutte le reazioni metaboliche sono enzimatiche. E l'essenza dell'azione degli enzimi è che riducono drasticamente l'energia di attivazione delle molecole reagenti. Inoltre, a seconda delle condizioni ambientali, possono modificare alcune delle loro proprietà: attività catalitica, temperatura e acidità ottimali, grado di affinità per il substrato. Pertanto, le ragioni della capacità del corpo di “eludere” le leggi chimiche dovrebbero essere ricercate nei cambiamenti nelle proteine ​​enzimatiche.

Questi cambiamenti, in connessione con l'adattamento al fattore temperatura, possono avvenire in tre modi: aumentare o diminuire il numero di molecole di un dato enzima nella cellula, modificare l'insieme degli enzimi in essa contenuti, nonché le proprietà e l'attività della cellula. enzimi. Il primo percorso ha le sue ragioni. Dopotutto, qualsiasi molecola di enzima in ogni questo momento può interagire con una molecola di substrato. Pertanto, maggiore è il numero di molecole di enzima nella cellula, maggiore sarà la resa dei prodotti di reazione, mentre quanto più piccola è, minore sarà la resa. Ciò può in una certa misura compensare la diminuzione della temperatura o l’aumento del tasso metabolico. Ma questa compensazione è limitata sia dalla possibilità di sintesi enzimatica che da considerazioni spaziali. Cellula quelli può ospitare troppe nuove macromolecole enzimatiche. Tuttavia, esistono già prove consolidate che durante l'adattamento al freddo, l'attività e il contenuto nei muscoli di importanti enzimi di ossidazione aerobica come la succinato deidrogenasi e la citocromo ossidasi aumentano.

Non c'è dubbio che la seconda via sia più efficace, determinata dalla repressione della sintesi di alcuni enzimi e dall'induzione della sintesi di altri. A basse temperature gli enzimi vengono sintetizzati ad una velocità maggiore, che riduce l'energia di attivazione ad a misura maggiore e, in condizioni elevate, lo influenzano in modo meno significativo. Ciò vale principalmente per gli isoenzimi. L'enzima lattato deidrogenasi ha cinque isoforme. In questo caso, l'isoenzima II4 riduce l'energia di attivazione in modo più significativo rispetto a M4. Pertanto, quando si adatta alle basse temperature, il primo viene sintetizzato in misura maggiore e il secondo alle alte temperature. L'enzima colinesterasi del sistema nervoso ha due isoforme con diverse capacità di ridurre l'energia di attivazione. Uno studio sul cervello di un'aquila arcobaleno, adattato a diverse condizioni di temperatura, ha dimostrato che quando si adatta a una temperatura di 2 0 C, è presente solo l'isoenzima I, a una temperatura di 17 0 G - isoenzima II, e in quelli che vivono a 12 0 G - entrambe le isoforme. Questo vale anche cambiamenti stagionali: L'isoforma I viene sintetizzata prevalentemente in inverno e l'isoforma II in estate.

La terza modalità di adattamento consiste principalmente nel cambiamento dell'affinità dell'enzima per il substrato. Il cambiamento è al centro di tutto questo. strutture superiori proteine ​​enzimatiche e proprietà dei loro centri attivi. Allo stesso tempo, la loro capacità di legarsi al substrato, formando un complesso enzima-substrato, aumenta o diminuisce. Le cause immediate dei riarrangiamenti sono i cambiamenti nelle proprietà elettrostatiche del centro attivo, il grado di dissociazione dei gruppi atomici coinvolti nel legame del substrato, l'ambiente ionico del centro attivo e i cambiamenti nella sua forma spaziale. Cambiamenti nella dipendenza dalla temperatura dell'attività enzimatica possono anche essere causati dall'attaccamento di vari effettori allosterici alle loro molecole: proteine, fosfolipidi, ioni inorganici, ecc. Nei pesci rossi adattati a vivere a 5 e 25 °C, l'attività della succiato deidrogenasi, incorporati nelle membrane mitocondriali e associati ai fosfolipidi. L'enzima è stato isolato nella sua forma pura e liberato dai fosfolipidi. In entrambi i gruppi la sua struttura era esattamente la stessa e la sua attività era al di sotto del massimo. Fosfolipidi da "Freddo"e mitocondri "termici". I primi attivavano l'enzima più dei secondi. L'analisi dei fosfolipidi ha mostrato che in Kholodov Nei mitocondri, gli acidi grassi fosfolipidi sono i più saturi. È possibile che V Questo è il motivo della diminuzione del grado di accoppiamento tra respirazione e fosforo durante l'adattamento al freddo e del suo aumento durante l'adattamento alle alte temperature.

L'adattamento alle condizioni di temperatura non si limita solo ai cambiamenti nell'area dei sistemi enzimatici, sebbene ne costituiscano la base. Quando si adatta alle basse temperature, il contenuto di CP aumenta nei muscoli e nei depositi di grasso - grasso di riserva, che funge sia da fonte di energia altamente efficace che da isolante termico. Il contenuto di acidi grassi insaturi e polinsaturi aumenta nei fosfolipidi della membrana cellulare, impedendone l'indurimento alle basse temperature. Infine, negli animali capaci di resistere a temperature molto basse, nel sangue, nei fluidi tissutali e nelle cellule sono stati trovati antigelo biologici che impediscono il congelamento dell'acqua intracellulare. Furono isolati per la prima volta dai pesci antartici: notothenia e trematomus. Per loro natura sono glicoproteine, cioè composti dello zucchero galattosio con proteine. L'anello di collegamento è l'acetile base contenente azoto l ah lattosio ii. Il loro MW può raggiungere i 21.500 e sono caratterizzati da un elevato contenuto di gruppi idroqueilici, che riducono la possibilità di interazione tra le molecole d'acqua e la formazione di ghiaccio. Più basse sono le temperature incontrate dal corpo, maggiore è il contenuto di antigelo. In estate è meno, in inverno è di più. Negli insetti artici il ruolo antigelo è svolto dal glicerolo, anch'esso ricco di gruppi idrossilici. Nell'emolinfa e nei tessuti di questi animali, il contenuto di glicerolo aumenta con la diminuzione temperatura.

Tutti i processi chimici che avvengono nel corpo dipendono dalla temperatura. I cambiamenti nelle condizioni termiche, spesso osservati in natura, influenzano profondamente la crescita, lo sviluppo e altre manifestazioni della vita di animali e piante. Esistono organismi a temperatura corporea instabile, poichilotermici, e organismi a temperatura corporea costante, omeotermici. Gli animali poichilotermi dipendono interamente dalla temperatura dell'ambiente, mentre gli animali omeotermi sono in grado di mantenere una temperatura corporea costante indipendentemente dai cambiamenti della temperatura ambientale. La stragrande maggioranza delle piante e degli animali terrestri in uno stato di vita attiva non possono tollerare temperature negative e muoiono. Il limite superiore della temperatura della vita non è lo stesso per le diverse specie, raramente superiore a 4045 C. Alcuni cianobatteri e batteri vivono a temperature di 7090 C, alcuni molluschi possono anche vivere in sorgenti termali (fino a 53 C); Per la maggior parte degli animali e delle piante terrestri, le condizioni di temperatura ottimali oscillano entro limiti piuttosto ristretti (1530 C). La soglia superiore della temperatura vitale è determinata dalla temperatura di coagulazione delle proteine, poiché la coagulazione irreversibile delle proteine ​​(disturbo della struttura delle proteine) avviene ad una temperatura di circa 60 C.

Nel processo di evoluzione, gli organismi poichilotermici hanno sviluppato vari adattamenti alle mutevoli condizioni di temperatura dell'ambiente. La principale fonte di energia termica negli animali poichilotermici è il calore esterno. Gli organismi poichilotermici hanno sviluppato vari adattamenti alle basse temperature. Alcuni animali, ad esempio i pesci artici, che vivono costantemente a una temperatura di 1,8 C, contengono nel loro fluido tissutale sostanze (glicoproteine) che impediscono la formazione di cristalli di ghiaccio nel corpo; gli insetti accumulano glicerolo per questi scopi. Altri animali, al contrario, aumentano la produzione di calore nel corpo a causa della contrazione attiva dei muscoli, quindi aumentano la temperatura corporea di diversi gradi. Altri ancora regolano il loro scambio termico grazie allo scambio di calore tra i vasi sistema circolatorio: i vasi provenienti dai muscoli sono in stretto contatto con i vasi provenienti dalla pelle e trasportano il sangue raffreddato (fenomeno caratteristico dei pesci d'acqua fredda). Il comportamento adattivo coinvolge molti insetti, rettili e anfibi che scelgono luoghi al sole per riscaldarsi o cambiano posizioni diverse per aumentare la superficie riscaldante.

In numerosi animali a sangue freddo la temperatura corporea può variare a seconda dello stato fisiologico: ad esempio negli insetti volanti la temperatura corporea interna può aumentare di 1012 C o più a causa dell'aumento del lavoro muscolare. Gli insetti sociali, in particolare le api, hanno sviluppato un modo efficace per mantenere la temperatura attraverso la termoregolazione collettiva (l'alveare può mantenere una temperatura di 3435 C, necessaria per lo sviluppo delle larve).

Gli animali poichilotermici sono in grado di adattarsi alle alte temperature. Anche questo avviene in modi diversi: la trasmissione del calore può avvenire per evaporazione dell'umidità dalla superficie del corpo o dalla mucosa delle prime vie respiratorie, nonché per regolazione vascolare sottocutanea (ad esempio, nelle lucertole, il la velocità del flusso sanguigno attraverso i vasi della pelle aumenta con l'aumentare della temperatura).

La termoregolazione più avanzata si osserva negli uccelli e nei mammiferi omeotermi. Nel processo di evoluzione, hanno acquisito la capacità di mantenere una temperatura corporea costante grazie alla presenza di un cuore a quattro camere e di un arco aortico, che assicurava la completa separazione del flusso sanguigno arterioso e venoso; metabolismo elevato; piume o capelli; regolazione del trasferimento di calore; un sistema nervoso ben sviluppato ha acquisito la capacità di vivere attivamente a diverse temperature. La maggior parte degli uccelli ha una temperatura corporea leggermente superiore a 40°C, mentre i mammiferi hanno una temperatura corporea leggermente inferiore. Molto importante per gli animali non ha solo la capacità di termoregolazione, ma anche il comportamento adattivo, la costruzione di appositi rifugi e nidi, la scelta di un luogo con più temperatura favorevole e così via. Inoltre sono in grado di adattarsi alle basse temperature in diversi modi: oltre alle piume o al pelo, gli animali a sangue caldo utilizzano il tremore (microcontrazioni dei muscoli immobili esternamente) per ridurre la perdita di calore; l'ossidazione del tessuto adiposo bruno nei mammiferi produce energia aggiuntiva che supporta il metabolismo.

L'adattamento degli animali a sangue caldo alle alte temperature è per molti versi simile ad adattamenti simili degli animali a sangue freddo: sudorazione ed evaporazione dell'acqua dalla mucosa della bocca e delle vie respiratorie superiori negli uccelli solo quest'ultimo metodo, poiché loro non hanno ghiandole sudoripare; dilatazione dei vasi sanguigni situati vicino alla superficie della pelle, che aumenta il trasferimento di calore (negli uccelli, questo processo avviene in aree del corpo non piumate, ad esempio attraverso la cresta). La temperatura, così come il regime di luce da cui dipende, cambia naturalmente durante tutto l'anno e in relazione alla latitudine geografica. Pertanto, tutti gli adattamenti sono più importanti per vivere a basse temperature.

Limiti di temperatura per l'esistenza delle specie. Modi del loro adattamento alle fluttuazioni di temperatura.

La temperatura riflette la velocità cinetica media degli atomi e delle molecole in un sistema. La temperatura degli organismi e, di conseguenza, la velocità di tutte le reazioni chimiche che compongono il metabolismo dipendono dalla temperatura ambiente.

Pertanto, i limiti dell'esistenza della vita sono le temperature alle quali è possibile la normale struttura e funzionamento delle proteine, in media da 0 a +50°C. Tuttavia, un certo numero di organismi hanno sistemi enzimatici specializzati e sono adattati alla vita attiva a temperature corporee superiori a questi limiti.

Le specie che preferiscono il freddo sono classificate come criofile. Possono rimanere attivi a temperature cellulari fino a

8…-10°C, quando i loro fluidi corporei sono in uno stato superraffreddato. La criofilia è caratteristica dei rappresentanti gruppi diversi organismi terrestri: batteri, funghi, licheni, muschi, artropodi e altre creature che vivono in condizioni di bassa temperatura: nella tundra, nei deserti artici e antartici, in alta montagna, nei mari freddi, ecc. Specie la cui attività vitale ottimale è limitata alla regione di alte temperature, appartengono al gruppo dei termofili. La termofilia è caratteristica di molti gruppi di microrganismi e animali, come nematodi, larve di insetti, acari e altri organismi presenti sulla superficie del suolo nelle regioni aride, nella decomposizione dei residui organici durante l'autoriscaldamento, ecc.

I limiti di temperatura per l’esistenza della vita aumentano notevolmente se si tiene conto della permanenza di molte specie in uno stato latente. Le spore di alcuni batteri possono resistere per diversi minuti al riscaldamento fino a +180°C. In condizioni sperimentali di laboratorio, semi, polline e spore di piante, nematodi, rotiferi, cisti di protozoi e numerosi altri organismi, dopo la disidratazione, sopportavano temperature prossime allo zero assoluto (fino a - 271,16°C), per poi ritornare alla vita attiva. In questo caso il citoplasma diventa più duro del granito, tutte le molecole sono in uno stato di riposo quasi completo e non sono possibili reazioni. La sospensione di tutti i processi vitali del corpo è chiamata animazione sospesa. Da uno stato di animazione sospesa, gli esseri viventi possono ritornare alla normale attività solo se la struttura delle macromolecole nelle loro cellule non è stata alterata.

Sostanziale problema ambientale rappresenta l'instabilità, la variabilità della temperatura organismi circostanti ambiente. I cambiamenti di temperatura portano anche a cambiamenti nella specificità stereochimica delle macromolecole: la struttura terziaria e quaternaria delle proteine, la struttura degli acidi nucleici, l'organizzazione delle membrane e altre strutture cellulari.

Aumentando la temperatura aumenta il numero di molecole con energia di attivazione. Il coefficiente che mostra quante volte cambia la velocità di reazione quando la temperatura cambia di 10°C è indicato con G 10 . Per la maggior parte delle reazioni chimiche, il valore di questo coefficiente è 2 - 3 (legge di van't Hoff). Un forte calo della temperatura crea il pericolo di un tale rallentamento del metabolismo che sarà impossibile svolgere le funzioni vitali di base. Un eccessivo aumento del metabolismo con l'aumento della temperatura può anche disabilitare il corpo molto prima della distruzione termica degli enzimi, poiché aumentano bruscamente le esigenze di cibo e ossigeno, che non sempre possono essere soddisfatte.

Poiché il valore di G 10 è diverso per le diverse reazioni biochimiche, i cambiamenti di temperatura possono sconvolgere notevolmente l'equilibrio del metabolismo se la velocità dei processi associati cambia in modi diversi.

Nel corso dell'evoluzione, gli organismi viventi hanno sviluppato vari adattamenti che consentono loro di regolare il metabolismo al variare della temperatura ambientale. Ciò si ottiene in due modi: 1) vari cambiamenti biochimici e fisiologici (cambiamenti nell'insieme, concentrazione e attività degli enzimi, disidratazione, abbassamento del punto di congelamento delle soluzioni corporee, ecc.); 2) mantenere la temperatura corporea a un livello più stabile rispetto alla temperatura ambiente, che consente di non interrompere troppo il corso stabilito delle reazioni biochimiche.

La fonte di generazione di calore nelle cellule sono due processi esotermici: reazioni ossidative e degradazione dell'ATP. L'energia liberata durante il secondo processo va, come è noto, a svolgere tutte le funzioni lavorative della cellula, e l'energia di ossidazione va alla riduzione dell'ATP. Ma in entrambi i casi parte dell'energia, secondo la seconda legge della termodinamica, viene dissipata sotto forma di calore. Il calore prodotto dagli organismi viventi come sottoprodotto delle reazioni biochimiche può fungere da significativa fonte di aumento della temperatura corporea.

Tuttavia, i rappresentanti della maggior parte delle specie non hanno un livello di metabolismo sufficientemente elevato e non dispongono di dispositivi che consentano loro di trattenere il calore generato. La loro vita e attività dipendono principalmente dal calore proveniente dall'esterno e la loro temperatura corporea dipende dall'andamento della temperatura esterna. Tali organismi sono chiamati poichilotermici. La poichilotermia è caratteristica di tutti i microrganismi, piante, animali invertebrati e una parte significativa dei cordati.

Gli animali omeotermi sono in grado di mantenere una temperatura corporea ottimale costante indipendentemente dalla temperatura ambiente.

L'omeotermia è caratteristica solo dei rappresentanti delle due classi più alte di vertebrati: uccelli e mammiferi. Un caso speciale di omeotermia - l'eterotermia - è caratteristico degli animali che cadono in letargo o torpore durante un periodo sfavorevole dell'anno. Nello stato attivo mantengono una temperatura corporea elevata e nello stato inattivo mantengono una temperatura bassa, accompagnata da un rallentamento del metabolismo. Questi sono roditori, marmotte, ricci, i pipistrelli, ghiri, rondoni, colibrì, ecc. Diverse specie hanno meccanismi diversi che garantiscono il loro equilibrio termico e la regolazione della temperatura. Dipendono sia dal livello evolutivo di organizzazione del gruppo che dallo stile di vita della specie.

Temperature efficaci per lo sviluppo degli organismi poichilotermi. La dipendenza dei tassi di crescita e sviluppo dalle temperature esterne per le piante e gli animali poichilotermi consente di calcolare la velocità del loro ciclo vitale in condizioni specifiche. Dopo la soppressione del freddo, il normale metabolismo di ciascuna specie viene ripristinato ad una certa temperatura, chiamata soglia di temperatura per lo sviluppo. Come temperatura più elevata l'ambiente supera la soglia, più intenso procede lo sviluppo e, quindi, prima si completa il passaggio delle singole fasi e l'intero ciclo vitale dell'organismo.

Pertanto, per realizzare il programma di sviluppo genetico, gli organismi poichilotermi necessitano di ricevere una certa quantità di calore dall'esterno. Questo calore è misurato dalla somma delle temperature effettive. La temperatura effettiva si riferisce alla differenza tra la temperatura dell'ambiente e la temperatura soglia per lo sviluppo degli organismi. Per ciascuna specie ha dei limiti superiori, poiché temperature troppo elevate non stimolano più, ma inibiscono lo sviluppo.

Sia la soglia di sviluppo che la somma delle temperature effettive sono diverse per ciascuna specie. Dipendono dall'adattabilità storica della specie alle condizioni di vita. Per semi di piante clima temperato, ad esempio, piselli, trifoglio, la soglia di sviluppo è bassa: la loro germinazione inizia a temperature del suolo da 0 a + 1 ° C; culture più meridionali. - il mais e il miglio iniziano a germogliare solo a +8...+10°C, mentre i semi della palma da dattero necessitano di riscaldare il terreno a +30°C per iniziare lo sviluppo.

La somma delle temperature effettive viene calcolata utilizzando la formula

dove X è la somma delle temperature effettive, T è la temperatura ambiente, C è la temperatura della soglia di sviluppo e t è il numero di ore o giorni con una temperatura che supera la soglia di sviluppo.

Conoscendo l'andamento medio delle temperature in qualsiasi regione, possiamo calcolare la comparsa di una determinata fase o il numero di possibili generazioni delle specie di nostro interesse. Pertanto, nelle condizioni climatiche dell'Ucraina settentrionale, può riprodursi solo una generazione di farfalla carpocapsa, e nel sud dell'Ucraina - fino a tre, che devono essere prese in considerazione quando si sviluppano misure per proteggere i giardini dai parassiti. I tempi di fioritura delle piante dipendono dal periodo durante il quale ne accumulano la quantità temperature richieste. Per la fioritura della farfara vicino a Leningrado, ad esempio, la somma delle temperature effettive è 77, acetosa - 453, fragola - 500 e acacia gialla - 700 ° C.

La quantità di temperature effettive necessarie per completare il ciclo di vita spesso limita la distribuzione geografica delle specie. Ad esempio, il limite settentrionale della vegetazione arborea coincide approssimativamente con le isoterme di luglio +10...+12°C. A nord non c'è più abbastanza calore per lo sviluppo degli alberi e la zona forestale è sostituita dalla tundra priva di alberi.

I calcoli delle temperature efficaci sono necessari in agricoltura e silvicoltura, quando si controllano i parassiti, si introducono nuove specie, ecc. Forniscono la prima base approssimativa per fare previsioni. Tuttavia, molti altri fattori influenzano la distribuzione e lo sviluppo degli organismi, quindi in realtà i rapporti tra le temperature sono più complessi.

L'ampia gamma di fluttuazioni della temperatura è una caratteristica distintiva dell'ambiente terrestre. Nella maggior parte delle aree del territorio, ogni giorno e ampiezze annuali le temperature sono decine di gradi. Anche nei tropici umidi, dove le temperature medie mensili variano durante l’anno di non più di 1-2°C, le differenze giornaliere sono molto più elevate. Nel bacino del Congo la temperatura media è di 10-12°C (massima +36, minima +18°C). I cambiamenti nella temperatura dell'aria sono particolarmente significativi nelle regioni continentali subpolari e nei deserti. Nelle vicinanze di Yakutsk, la temperatura media di gennaio è di -43°C, quella di luglio è di +19°C, e l'escursione termica annuale va da -64 a +35°C, cioè circa 100°C. L'intervallo stagionale della temperatura dell'aria nei deserti dell'Asia centrale è di 68-77°C, mentre l'intervallo giornaliero è di 25-38°C. Queste fluttuazioni sono ancora più significative sulla superficie del suolo.

La resistenza alle variazioni di temperatura nell'ambiente tra gli abitanti terrestri è molto diversa, a seconda del c. in quale habitat specifico si svolge la loro vita. Tuttavia, in generale, gli organismi terrestri sono molto più euritermici rispetto a quelli acquatici.

Adattamenti termici delle piante terrestri. Le piante, essendo organismi immobili, devono esistere nel regime termico che si crea nei luoghi in cui crescono. Piante superiori moderatamente freddo e moderatamente cinture calde euritermali. Nello stato attivo tollerano sbalzi di temperatura che raggiungono i 60°C. Se prendiamo in considerazione lo stato latente, questa ampiezza può aumentare fino a 90°C o più. Ad esempio, il larice della Dauria può resistere alle gelate invernali fino a -70°C vicino a Verkhoyansk e Oymyakon. Le piante della foresta pluviale tropicale sono stenotermiche. Non tollerano il deterioramento del regime termico e anche temperature positive di +5... + 8°C sono distruttive per loro. Alcuni verdi criofili e diatomee nei ghiacci polari e sui campi innevati degli altopiani, che vivono solo a temperature intorno a 0°C.

Il regime termico delle piante è molto variabile. Le principali modalità di adattamento ai cambiamenti di temperatura nell'ambiente nelle piante sono i cambiamenti biochimici, fisiologici e alcuni morfologici. Le piante hanno una capacità molto scarsa di regolare la propria temperatura. Il calore generato nel processo del metabolismo, a causa degli sprechi nella traspirazione, dell'ampia superficie radiante e dei meccanismi di regolazione imperfetti, verrà rapidamente disperso nell'ambiente. L'importanza principale nella vita delle piante è il calore ricevuto dall'esterno. Tuttavia, la coincidenza delle temperature corporee della pianta e dell'ambiente dovrebbe essere considerata un'eccezione piuttosto che una regola, a causa della differenza nei tassi di ricezione e rilascio del calore.

Temperatura della pianta dovuta al riscaldamento i raggi del sole può essere superiore alla temperatura dell'aria e del suolo circostanti. A volte questa differenza raggiunge i 24°C, come ad esempio nel cactus cuscino Terphrocactus floccosus, che cresce sulle Ande peruviane a un'altitudine di circa 4000 m. Con una forte traspirazione, la temperatura della pianta diventa inferiore alla temperatura dell'aria. La traspirazione attraverso gli stomi è un processo regolato dalle piante. Quando la temperatura dell'aria aumenta, si intensifica se è possibile un rifornimento rapido quantità richiesta acqua alle foglie. Ciò evita il surriscaldamento della pianta fornendo alle foglie la quantità necessaria di acqua. Ciò evita il surriscaldamento della pianta, abbassandone la temperatura di 4 - 6 e talvolta di 10 - 15 ° C.

La temperatura dei diversi organi vegetali è diversa a seconda della loro posizione rispetto ai raggi incidenti e agli strati d'aria con diversi gradi di riscaldamento. Il calore della superficie del suolo e dello strato d'aria del suolo è particolarmente importante per la tundra e le piante alpine. Le forme di crescita tozze, a traliccio e a forma di cuscino, la pressione delle foglie dei germogli a rosetta e semi-rosetta sul substrato nelle piante artiche e di alta montagna possono essere considerate come il loro adattamento per un migliore utilizzo del calore in condizioni dove c'è poco Calore.

Nelle giornate con tempo parzialmente nuvoloso, gli organi vegetali in superficie subiscono bruschi sbalzi di temperatura. Ad esempio, nella foresta di querce effemeroidi della scilla siberiana, quando le nuvole coprono il sole, la temperatura delle foglie può scendere da +25...+27 a +10...+15°C, e poi, quando le piante sono illuminate da nuovamente il sole, risale al livello precedente. Con tempo nuvoloso, la temperatura delle foglie e dei fiori è vicina alla temperatura ambiente e spesso è inferiore di diversi gradi. In molte piante la differenza di temperatura è evidente anche all'interno di una foglia. In genere, le parti superiori e i bordi delle foglie sono più freschi, quindi durante il raffreddamento notturno, la rugiada si condensa prima in queste aree e si forma la brina.

L'alternanza di temperature notturne più basse e temperature diurne più elevate (termoperiodismo) è benefica per molte specie. Le piante delle regioni continentali crescono meglio se l'ampiezza delle fluttuazioni giornaliere è di 10-15 ° C, la maggior parte delle piante zona temperata- con un'ampiezza di 5-10 ° C, tropicale - con un'ampiezza di soli 3 ° C, e alcuni di essi (albero di lana, canna da zucchero, arachidi) - senza un ritmo termico giornaliero.

Nelle diverse fasi dell'ontogenesi, i requisiti di calore sono diversi. Nella zona temperata, la germinazione dei semi avviene solitamente a temperature più basse rispetto alla fioritura, e la fioritura richiede una temperatura più elevata rispetto alla maturazione dei frutti.

In base al grado di adattamento delle piante alle condizioni di estrema carenza di calore, si possono distinguere tre gruppi:

1) piante non resistenti al freddo: vengono gravemente danneggiate o uccise a temperature superiori al punto di congelamento dell'acqua. La morte è associata all'inattivazione degli enzimi, all'interruzione dello scambio di acidi nucleici e proteine, alla permeabilità della membrana e alla cessazione del flusso degli assimilati. Queste sono piante tropicali della foresta pluviale, alghe mari caldi;

2) piante non resistenti al gelo: tollerano le basse temperature, ma muoiono non appena il ghiaccio inizia a formarsi nei tessuti. Con l'inizio della stagione fredda aumenta la concentrazione di sostanze osmoticamente attive nella linfa cellulare e nel citopasmo, il che abbassa il punto di congelamento a -5...-7°C. L'acqua nelle celle può raffreddarsi sotto lo zero senza che si formi immediatamente ghiaccio. Lo stato sottoraffreddato è instabile e molto spesso dura diverse ore, il che, tuttavia, consente alle piante di tollerare il gelo. Queste sono alcune specie subtropicali sempreverdi. Durante la stagione di crescita tutte le piante da foglia sono resistenti al gelo;

3) piante resistenti al ghiaccio o al gelo: crescono in aree con clima stagionale, con inverni freddi. Durante le forti gelate, gli organi fuori terra di alberi e arbusti si congelano, ma rimangono comunque vitali.

Le piante vengono preparate a resistere gradualmente al gelo, subendo un indurimento preliminare una volta completati i processi di crescita. L'indurimento consiste nell'accumulo nelle cellule di zuccheri (fino al 20-30%), derivati ​​dei carboidrati, alcuni aminoacidi e altre sostanze protettive che legano l'acqua. Allo stesso tempo aumenta la resistenza al gelo delle cellule, poiché l'acqua legata viene eliminata più difficilmente dai cristalli di ghiaccio formati nei tessuti. Le ultrastrutture e gli enzimi vengono riorganizzati in modo tale che le cellule tollerano la disidratazione associata alla formazione di ghiaccio.

I disgeli di metà inverno, e soprattutto alla fine dell'inverno, provocano una rapida diminuzione della resistenza della pianta al gelo. Al termine della dormienza invernale, l'indurimento viene perso. Le gelate primaverili improvvise possono danneggiare i germogli che hanno cominciato a crescere e soprattutto i fiori, anche nelle piante resistenti al gelo.

In base al grado di adattamento alle alte temperature si possono distinguere i seguenti gruppi di organismi:

1) specie non resistenti al calore - si danneggiano già a +30...+40°C (alghe eucariotiche, piante da fiore acquatiche, mesofite terrestri);

2) eucarioti resistenti al calore - piante di habitat secchi con forte insolazione (steppe, deserti, savane, zone subtropicali secche, ecc.); tollera un riscaldamento di mezz'ora fino a +50...+60°C;

3) procarioti resistenti al calore - batteri termofili e alcuni tipi di alghe blu-verdi, possono vivere in sorgenti termali a temperature di +85...+90°C.

Alcune piante vengono regolarmente colpite da incendi, quando le temperature salgono brevemente fino a centinaia di gradi. Gli incendi sono particolarmente comuni nelle savane, nelle foreste secche di foglie dure e negli arbusti come il chaparral. Esiste un gruppo di piante pirofite resistenti al fuoco. Gli alberi della savana hanno una spessa crosta sui tronchi, impregnata di sostanze resistenti al fuoco, che protegge in modo affidabile i tessuti interni. I frutti e i semi delle pirofite hanno tegumenti spessi, spesso lignificati, che si spezzano se bruciati dal fuoco.

Gli adattamenti più comuni per evitare il surriscaldamento sono l'aumento della stabilità termica del protoplasto a causa dell'indurimento, il raffreddamento del corpo attraverso l'aumento della traspirazione, la riflessione e la dispersione dei raggi incidenti sulla pianta a causa della superficie lucida delle foglie o della fitta pubescenza di peli chiari e riducendo l'area riscaldata in un modo o nell'altro. In molte piante tropicali della famiglia delle leguminose, a temperature dell'aria superiori a +35°C, le foglie della foglia composta si piegano, riducendo della metà l'assorbimento delle radiazioni. Nelle piante delle foreste di latifoglie e dei gruppi di arbusti che crescono in una forte insolazione estiva, le foglie sono rivolte di taglio verso i raggi del sole di mezzogiorno, il che aiuta ad evitare il surriscaldamento.

Adattamenti termici degli animali. A differenza delle piante, gli animali dotati di muscoli producono molto più calore. Quando i muscoli si contraggono, viene rilasciata molta più energia termica rispetto al funzionamento di qualsiasi altro organo e tessuto, poiché l'efficienza dell'uso dell'energia chimica per eseguire il lavoro muscolare è relativamente bassa. Più i muscoli sono potenti e attivi, maggiore è il calore che l’animale può generare. Rispetto alle piante, gli animali hanno una capacità più varia di regolare, in modo permanente o temporaneo, la propria temperatura corporea. Le principali modalità di adattamento della temperatura negli animali sono le seguenti:

1) termoregolazione chimica - un aumento attivo della produzione di calore in risposta a una diminuzione della temperatura ambientale;

2) termoregolazione fisica: un cambiamento nel livello di trasferimento di calore, la capacità di trattenere il calore o, al contrario, di dissiparne l'eccesso. La termoregolazione fisica viene effettuata grazie alle particolari caratteristiche anatomiche e morfologiche della struttura degli animali: pelo e piume, dettagli del sistema circolatorio, distribuzione delle riserve di grasso, possibilità di trasferimento di calore per evaporazione, ecc.;

3) comportamento degli organismi. Muovendosi nello spazio o modificando il proprio comportamento in modi più complessi, gli animali possono evitare attivamente le temperature estreme. Per molti animali, il comportamento è quasi l'unico modo molto efficace per mantenerlo equilibrio termico.

Gli animali poichilotermi hanno un tasso metabolico inferiore rispetto agli animali omeotermi, anche alla stessa temperatura corporea. Ad esempio, un'iguana del deserto ad una temperatura di +37°C consuma ossigeno 7 volte meno dei roditori della stessa taglia. A causa del ridotto livello di metabolismo del proprio calore, gli animali poichilotermi producono poco calore e, quindi, le loro possibilità di termoregolazione chimica sono trascurabili. Anche la termoregolazione fisica è poco sviluppata. Per i poichilotermi è particolarmente difficile resistere alla mancanza di calore. Con una diminuzione della temperatura ambientale, tutti i processi vitali rallentano notevolmente e gli animali cadono in torpore. In uno stato così inattivo hanno un'elevata resistenza al freddo, fornita principalmente dalle piantagioni biochimiche. Per poter passare all’attività, gli animali devono prima ricevere una certa quantità di calore dall’esterno.

Entro certi limiti, gli animali poichilotermi sono in grado di regolare il flusso di calore esterno nel corpo, accelerando il riscaldamento o, al contrario, evitando il surriscaldamento. I modi principali per regolare la temperatura corporea nei poichilotermi sono il cambiamento comportamentale della postura, la ricerca attiva di condizioni microclimatiche favorevoli, il cambiamento degli habitat e una serie di forme di comportamento specializzate volte a mantenere le condizioni ambientali e a creare il microclima desiderato (scavare tane, costruire nidi, eccetera.) .

Cambiando la posizione l'animale può aumentare o diminuire il riscaldamento del corpo dovuto alla radiazione solare. Ad esempio, le locuste del deserto espongono un'ampia gamma di luce solare ai raggi del sole nelle fresche ore del mattino. superficie laterale corpo e a mezzogiorno - una stretta dorsale. IN calore estremo gli animali si nascondono nell'ombra, si nascondono nelle tane. Nei deserti durante il giorno, ad esempio, alcune specie di lucertole e serpenti si arrampicano sui cespugli, evitando il contatto con la superficie calda del terreno. Entro l'inverno, molti animali cercano rifugio dove l'andamento della temperatura è più regolare rispetto agli habitat aperti. Ancora più complesse sono le forme di comportamento degli insetti sociali: api, formiche, termiti, che costruiscono nidi con al loro interno una temperatura ben regolata, pressoché costante durante il periodo di attività degli insetti.

Alcune specie sono anche capaci di termoregolazione chimica. Molti animali poichilotermi sono in grado di mantenere la temperatura corporea ottimale grazie al lavoro dei muscoli, tuttavia, con la cessazione dell'attività fisica, il calore cessa di essere prodotto e si dissipa rapidamente dal corpo a causa dell'imperfezione dei meccanismi di termoregolazione fisica. I bombi, ad esempio, riscaldano il loro corpo con speciali contrazioni muscolari - tremori - fino a +32...+33°C, cosa che dà loro la possibilità di decollare e nutrirsi quando fa freddo.

Alcune specie possiedono anche adattamenti per ridurre o aumentare il trasferimento di calore, vale a dire i rudimenti della termoregolazione fisica. Numerosi animali evitano il surriscaldamento aumentando la perdita di calore attraverso l'evaporazione. Sulla terraferma, a +20°C, una rana perde 7770 J in un'ora, ovvero 300 volte di più della sua stessa produzione di calore. Molti rettili, quando la temperatura si avvicina al livello critico superiore, iniziano a respirare pesantemente o a tenere la bocca aperta, aumentando il rilascio di acqua dalle mucose.

L'omeotermia si è sviluppata dalla poichilotermia migliorando i metodi di regolazione dello scambio di calore. La capacità di tale regolazione è debolmente espressa nei giovani mammiferi e nei pulcini e si manifesta pienamente solo nell'età adulta.

Gli animali omeotermici adulti si distinguono per una regolazione così efficace dell'ingresso e dell'uscita del calore che ciò consente loro di mantenere una temperatura corporea ottimale costante in ogni periodo dell'anno. I meccanismi di termoregolazione in ciascuna specie sono molteplici e diversi. Ciò garantisce una maggiore affidabilità del meccanismo di mantenimento della temperatura corporea. Gli abitanti del nord come la volpe artica, la lepre selvatica e la pernice della tundra sono normalmente attivi e attivi anche nelle zone più molto freddo quando la differenza tra la temperatura dell'aria e quella corporea è superiore a 70°C.

L'elevatissima resistenza degli animali omeotermici al surriscaldamento è stata brillantemente dimostrata circa duecento anni fa nell'esperimento del Dr. C. Blagden in Inghilterra. Insieme ad alcuni amici e ad un cane ha trascorso 45 minuti in una camera asciutta ad una temperatura di +126°C senza conseguenze per la salute. Allo stesso tempo, un pezzo di carne portato nella camera si è rivelato cotto e acqua fredda, la cui evaporazione è stata impedita da uno strato di olio, riscaldato a ebollizione.

Gli animali a sangue caldo hanno una capacità molto elevata di termoregolazione chimica. Hanno un alto tasso metabolico e producono grandi quantità di calore.

A differenza dei poichilotermi, sotto l'influenza del freddo nel corpo degli animali omeotermi, i processi ossidativi non si indeboliscono, ma si intensificano, soprattutto nei muscoli scheletrici. Molti animali sperimentano tremori muscolari, che portano al rilascio di ulteriore calore. Inoltre, le cellule dei muscoli e di molti altri tessuti emettono calore anche senza svolgere funzioni lavorative, entrando in uno stato di speciale tono termoregolatore. L'effetto termico della contrazione muscolare e del tono cellulare regolatore aumenta notevolmente con la diminuzione della temperatura.

Quando viene prodotto ulteriore calore, il metabolismo dei lipidi viene particolarmente potenziato, poiché i grassi neutri contengono la principale fonte di energia chimica. Pertanto, le riserve di grasso animale garantiscono una migliore termoregolazione. Anche i mammiferi hanno un tessuto adiposo bruno specializzato, nel quale tutta l'energia chimica rilasciata, invece di essere trasferita in legami ATP, viene dissipata sotto forma di calore, va cioè a riscaldare il corpo. Il tessuto adiposo bruno è più sviluppato negli animali dei climi freddi.

Il mantenimento della temperatura dovuto all'aumento della produzione di calore richiede un grande dispendio di energia, quindi gli animali, con una maggiore termoregolazione chimica, ne hanno bisogno grandi quantità cibo, o spendere molte riserve di grasso accumulate in precedenza. Ad esempio, il piccolo toporagno ha un tasso metabolico eccezionalmente alto. Alternando periodi molto brevi di sonno e attività, è attivo a qualsiasi ora del giorno, non va in letargo, mangia cibo e 4 volte il proprio peso al giorno. La frequenza cardiaca dei toporagni arriva fino a 1000 battiti al minuto. Inoltre, gli uccelli che soggiornano per l'inverno hanno bisogno di molto cibo; Hanno paura non tanto del gelo quanto della mancanza di cibo. Quindi, con un buon raccolto di semi di abete rosso e pino, i crocieri fanno schiudere anche i pulcini in inverno.

Il rafforzamento della termoregolazione chimica, quindi, ha i suoi limiti, determinati dalla possibilità di procurarsi il cibo.

Se in inverno manca il cibo, questo tipo di termoregolazione non è redditizio per l'ambiente. Ad esempio, è poco sviluppato in tutti gli animali che vivono oltre il circolo polare artico: volpi artiche, trichechi, foche, orsi polari, renne, ecc. Anche la termoregolazione chimica non è tipica degli abitanti tropicali, poiché non hanno praticamente bisogno di ulteriore produzione di calore .

La termoregolazione fisica è più vantaggiosa dal punto di vista ambientale, poiché l’adattamento al freddo avviene non attraverso la produzione aggiuntiva di calore, ma attraverso la sua conservazione nel corpo dell’animale. Inoltre, è possibile proteggersi dal surriscaldamento aumentando il trasferimento di calore verso l'ambiente esterno. Nella serie filogenetica dei mammiferi - dagli insettivori ai chirotteri, ai roditori e ai predatori - i meccanismi di termoregolazione fisica stanno diventando sempre più sofisticati e diversificati. Questi includono il restringimento riflesso e l'espansione dei vasi sanguigni della pelle, la modifica della sua conduttività termica, i cambiamenti nelle proprietà di isolamento termico della pelliccia e delle piume, lo scambio di calore controcorrente durante l'afflusso di sangue ai singoli organi e la regolazione del trasferimento di calore per evaporazione.

La folta pelliccia dei mammiferi, le piume e soprattutto la lanugine degli uccelli consentono di mantenere uno strato d'aria attorno al corpo con una temperatura vicina alla temperatura corporea dell'animale, riducendo così la radiazione di calore nell'ambiente esterno. Il trasferimento di calore è regolato dall'inclinazione del pelo e delle piume, dai cambiamenti stagionali della pelliccia e del piumaggio. La pelliccia invernale eccezionalmente calda degli animali artici consente loro di sopravvivere al freddo senza aumentare il loro metabolismo e riduce la necessità di cibo. Ad esempio, le volpi artiche sulla costa del Nord oceano Artico In inverno consumano ancora meno cibo che in estate.

Negli animali che vivono in climi freddi, lo strato di tessuto adiposo sottocutaneo è distribuito in tutto il corpo, poiché il grasso è un buon isolante termico. Negli animali dei climi caldi, una tale distribuzione delle riserve di grasso porterebbe alla morte per surriscaldamento a causa dell'impossibilità di rimuovere il calore in eccesso, quindi il loro grasso viene immagazzinato localmente, nelle singole parti del corpo, senza interferire con l'irraggiamento del calore dalla superficie generale (cammelli, pecore dalla coda grassa, zebù, ecc.).

I sistemi di scambio di calore in controcorrente aiutano a mantenere temperature costanti organi interni, presente nelle zampe e nelle code di marsupiali, bradipi, formichieri, proscimmie, pinnipedi, balene, pinguini, gru, ecc.

Un meccanismo efficace per regolare lo scambio termico è l'evaporazione dell'acqua attraverso la sudorazione o attraverso le mucose umide del cavo orale e delle vie respiratorie superiori. Poiché il calore di vaporizzazione dell'acqua è elevato (2,3 * 10 6 J/kg), gran parte del calore in eccesso viene rimosso in questo modo dal corpo. La capacità di produrre sudore varia notevolmente tra le specie. Una persona in condizioni di caldo estremo può produrre fino a 12 litri di sudore al giorno, dissipando calore dieci volte la quantità normale. L'acqua escreta deve essere naturalmente reintegrata bevendo. In alcuni animali l'evaporazione avviene solo attraverso le mucose della bocca. In un cane per il quale la mancanza di respiro è il principale metodo di termoregolazione evaporativa, la frequenza respiratoria raggiunge i 300-400 respiri al minuto. La regolazione della temperatura attraverso l'evaporazione richiede che il corpo sprechi acqua e quindi non è possibile in tutte le condizioni di vita.

Di non piccola importanza per il mantenimento dell'equilibrio della temperatura è il rapporto tra la superficie corporea e il suo volume, poiché in definitiva la scala della produzione di calore dipende dalla massa dell'animale e lo scambio di calore avviene attraverso il suo tegumento.

La connessione tra le dimensioni e le proporzioni del corpo degli animali e le condizioni climatiche del loro habitat fu notata già nel XIX secolo. Secondo la regola di K. Bergman, se due specie vicine di animali a sangue caldo differiscono per dimensioni, quella più grande vive in un clima più freddo e quella più piccola vive in un clima più caldo. Bergman ha sottolineato che questo modello appare solo se le specie non differiscono in altri adattamenti alla termoregolazione.

D. Allen notò nel 1877 che in molti mammiferi e uccelli dell'emisfero settentrionale le dimensioni relative degli arti e delle varie parti sporgenti del corpo (coda, orecchie, becco) aumentano a sud. Il significato termoregolatore delle singole parti del corpo è tutt'altro che uguale. Le parti sporgenti hanno un'ampia superficie relativa, vantaggiosa nei climi caldi. In molti mammiferi, ad esempio, le orecchie, solitamente dotate di numerosi vasi sanguigni, sono di particolare importanza per il mantenimento dell'equilibrio termico. Le enormi orecchie dell'elefante africano, della piccola volpe fennec del deserto e della lepre americana si sono trasformate in organismi specializzati termoregolazione.

Riso. 11. Dimensione relativa delle orecchie delle lepri.

Da sinistra a destra: lepre; giacere; Lepre americana

Quando si adatta al freddo, si manifesta la legge dell'economia della superficie, poiché una forma corporea compatta con un rapporto minimo tra area e volume è più vantaggiosa per la conservazione del calore. In una certa misura, questo è caratteristico anche delle piante che si formano tundre settentrionali, deserti polari e alte montagne, forme di cuscini densi con una superficie di trasferimento del calore minima.

I metodi comportamentali per regolare lo scambio di calore per gli animali a sangue caldo non sono meno importanti che per gli animali poichilotermici e sono anche estremamente diversi: dal cambiamento di postura e ricerca di riparo alla costruzione di tane complesse, nidi, migrazioni a breve e lunga distanza.

Nelle tane degli animali scavatori, l'andamento della temperatura si attenua tanto più quanto maggiore è la profondità della tana. Alle medie latitudini, a una distanza di 150 cm dalla superficie del suolo, anche le fluttuazioni stagionali della temperatura cessano di farsi sentire. I nidi costruiti con particolare abilità mantengono anche un microclima uniforme e favorevole. Il nido della cinciallegra a forma di feltro, che ha solo uno stretto ingresso laterale, è caldo e asciutto con qualsiasi tempo.

Di particolare interesse è il comportamento di gruppo degli animali ai fini della termoregolazione. Ad esempio, alcuni pinguini, in caso di forte gelo e tempeste di neve, si stringono insieme in un gruppo denso, la cosiddetta “tartaruga”. Gli individui che si trovano al limite dopo un po 'si fanno strada all'interno e la "tartaruga" gira lentamente e si muove. All'interno di un tale ammasso la temperatura si mantiene intorno ai +37°C anche nelle gelate più intense. Anche i cammelli che vivono nel deserto si stringono insieme in condizioni di caldo estremo, premendo i loro fianchi l'uno contro l'altro, ma ciò ottiene l'effetto opposto, impedendo un forte riscaldamento della superficie corporea da parte dei raggi del sole. La temperatura al centro di un gruppo di animali è uguale alla loro temperatura corporea, +39°C, mentre il pelo sul dorso e sui lati degli individui più esterni si riscalda fino a +70°C.

Combinazione modi efficaci la termoregolazione chimica, fisica e comportamentale con un livello generale elevato di processi ossidativi nel corpo consente agli animali omeotermi di mantenere il loro equilibrio termico sullo sfondo di ampie fluttuazioni della temperatura esterna.

Benefici ecologici della poichilotermia e dell'omeotermia. Animali bevitori-lotermi a causa del comune basso livello i processi metabolici sono piuttosto attivi solo in prossimità dei limiti di temperatura superiori dell'esistenza. Possedendo solo reazioni termoregolatrici individuali, non possono garantire uno scambio termico costante. Pertanto, quando la temperatura ambientale varia, l'attività dei poichilotermi è intermittente. Padroneggiare habitat con temperature costantemente basse è difficile per gli animali a sangue freddo. È possibile solo con lo sviluppo della stenotermia fredda ed è disponibile nell'ambiente terrestre solo per piccole forme capaci di sfruttare il microclima.

Subordinare la temperatura corporea a quella ambientale presenta tuttavia numerosi vantaggi. Una diminuzione del livello del metabolismo sotto l'influenza del freddo consente di risparmiare sui costi energetici e riduce drasticamente la necessità di cibo.

Nei climi secchi e caldi, poikilotherm permette di evitare inutili perdite d'acqua, poiché la virtuale assenza di differenze tra la temperatura corporea e quella ambientale non provoca ulteriore evaporazione. Alte temperature Gli animali poichilotermi lo tollerano più facilmente e con un dispendio energetico inferiore rispetto agli animali omeotermi, che spendono molta energia per rimuovere il calore in eccesso dal corpo.

Il corpo di un animale omeotermico funziona sempre solo in un intervallo di temperature ristretto. Oltre questi limiti, è impossibile per gli omeotermi non solo mantenere l'attività biologica, ma anche sperimentare uno stato depresso, poiché hanno perso la resistenza a fluttuazioni significative della temperatura corporea. Ma, distinguendosi per l'elevata intensità dei processi ossidativi nel corpo e possedendo un potente complesso di mezzi termoregolatori, gli animali omeotermi possono mantenere per se stessi una temperatura ottimale costante anche con deviazioni significative della temperatura esterna.

Il funzionamento dei meccanismi di termoregolazione richiede un grande dispendio energetico, per ricostituirlo l'animale ha bisogno di una maggiore nutrizione. Pertanto, l'unico stato possibile per gli animali con temperatura corporea regolata è uno stato di attività costante. Nelle zone fredde, il fattore limitante nella loro distribuzione non è la temperatura, ma la capacità di procurarsi regolarmente il cibo.

Umidità.

Adattamenti degli organismi

A regime idrico

Ambiente terra-aria

La Yakutia è una terra di permafrost e un clima fortemente continentale. La temperatura media di gennaio nella Yakutia centrale è di 40°C. Qui sono comuni temperature minime dell'aria di -55…-65°C. La stagione con temperature inferiori a 0°C dura da ottobre ad aprile, quindi l'inverno in Yakutia è un periodo lungo e rigido. Ogni essere vivente su questa terra si adatta a condizioni di vita estreme.

Possiamo entrare in contatto con i segreti dell'inverno Yakut e i segreti della sopravvivenza del mondo animale visitando l'unico zoo della repubblica, “Orto-Doidu” del Ministero della Conservazione della Natura della Repubblica di Sakha (Yakutia) Qui svernano all'aria aperta le specie autoctone: alci, renne, caprioli, bue muschiato, lupi, linci, volpi artiche, volpi, gufi reali. Ma ci sono anche specie che non sono rappresentanti della fauna della Yakutia, ma si sono adattate con successo: cane procione, cervo maculato, cammello, cinghiale, taccola alpina. Data la disponibilità di cibo, questi animali resistono con successo alle gelate, dimostrando elevate capacità adattative del corpo.

Con tutta la diversità di adattamenti degli organismi viventi agli effetti delle condizioni di temperatura sfavorevoli dell'ambiente, si distinguono tre modi principali: attivo, passivo ed evitamento di influenze di temperatura sfavorevoli.

Attivisti Ortho-Doidu

Il percorso attivo sta rafforzando la resistenza, sviluppando capacità regolatorie che consentono di svolgere le funzioni vitali del corpo, nonostante le deviazioni della temperatura dall'ottimale. Come adattamento alle basse temperature, gli animali sviluppano caratteristiche come la superficie riflettente del corpo, piumino, piume e pelliccia negli uccelli e nei mammiferi e depositi di grasso che forniscono isolamento termico.

Ad esempio, in specie come la renna e l’orso polare, la pelliccia è cava e contiene aria, creando un buon isolamento in inverno e trattenendo il calore, proprio come l’aria tra due telai nelle case impedisce il raffreddamento dello spazio abitativo. Negli animali (uccelli e animali), le piante delle zampe possono essere ricoperte di piume e pelliccia. Questo è un dispositivo di protezione contro il congelamento delle zampe quando si sposta su neve densa e ghiaccio. Le orecchie corte e arrotondate sono quasi nascoste nella pelliccia, che le protegge anche dal raffreddamento durante le forti gelate.

Quando la temperatura dell’aria scende, molti animali passano a mangiare cibi ad alto contenuto calorico. Ad esempio, le proteine ​​in tempo caldo Ogni anno mangiano più di cento tipi di cibo, ma in inverno si nutrono principalmente di semi di conifere, ricchi di grassi. I cervi si nutrono principalmente di erba in estate, e di licheni in inverno, contenenti grandi quantità di sostanze proteiche, grasse e zuccherine. Negli animali e soprattutto negli abitanti regioni polari, con una diminuzione della temperatura, aumenta il contenuto di glicogeno nel fegato e aumenta il contenuto di acido ascorbico nei tessuti renali. I mammiferi hanno un grande accumulo nutrienti osservato nel tessuto adiposo bruno in prossimità del vitale organi importanti- cuore e midollo spinale - e anche questo ha natura adattativa.

Un posto importante nel superare gli effetti negativi delle basse temperature, soprattutto in inverno, è occupato dalla scelta degli ambienti in cui vivere da parte degli animali, isolando rifugi e nidi con lanugine e foglie secche, approfondendo tane, chiudendone gli ingressi, adottando una posa speciale (per (esempio, rannicchiarsi ad anello, avvolgersi la coda), radunarsi in gruppi, il cosiddetto “affollamento”, ecc. Alcuni animali si riscaldano correndo e saltando.

Gli animali che vivono in zone fredde (orsi polari, balene, ecc.) tendono ad essere di dimensioni maggiori. All’aumentare delle dimensioni diminuisce la superficie relativa del corpo e, di conseguenza, diminuisce lo scambio termico. Questo fenomeno è chiamato regola di Bergmann, secondo la quale di due specie a sangue caldo strettamente imparentate che differiscono per dimensioni, quella più grande vive in un clima più freddo. E secondo la regola di Allenau, le dimensioni relative degli arti e di altre parti sporgenti (orecchie, becchi, code) di molti mammiferi e uccelli dell'emisfero settentrionale aumentano a sud e diminuiscono a nord (per ridurre il trasferimento di calore nei climi freddi).

In uno stato attivo in inverno, nello zoo è possibile osservare numerosi ungulati: rappresentanti della famiglia dei cervi, bovidi, camelidi, un gruppo di mammiferi predatori e, tra gli uccelli, gufi reali yakut, galli cedroni e la straordinaria taccola alpina.

Nel 2012, il centro di attrazione per i visitatori dello zoo è diventato senza dubbio una femmina di orso polare, trovata dai partecipanti al progetto internazionale del WWF nel bel mezzo di Deserto artico nell'aprile di quest'anno e ha ricevuto il nome Kolyman. È nata, presumibilmente, a gennaio, come di solito accade in natura. Il carattere coraggioso di Kolymana le ha permesso di sopravvivere nelle dure condizioni dell’Artico. Oggi è attiva, mangia carne di manzo e pesce, riceve vitamine e minerali, olio di pesce. In estate mangiava volentieri cinquefoglia, dente di leone e altre erbe succose. I tempi e la frequenza delle poppate sono cambiati man mano che crescevano. Adesso riceve cibo 3 volte al giorno. Dopo pranzo le piace rilassarsi e, secondo la routine quotidiana che ha sviluppato lei stessa, va sempre a letto dopo pranzo. Anche se non tutti i visitatori lo capiscono e si arrabbiano se non riescono a vederlo. L'animale deve avere un posto per la privacy. Questo li aiuta a evitare situazioni stressanti e normalizza le reazioni comportamentali. Il nuovo spazioso recinto di Kolymana offre molto spazio per il gioco, il nuoto e la privacy. L'apertura del nuovo recinto è prevista per i primi di novembre. Gli orsi polari, ad eccezione delle femmine incinte, non vanno in letargo in inverno. Kolymana è un'aggiunta non pianificata allo zoo, ma non c'è bisogno di preoccuparsi del suo cibo, perché i problemi di fornire il pesce sono ricaduti sulle spalle dei dipendenti della Polar Airlines, che l'hanno presa sotto tutela.

Un'altra specie artica è la volpe artica o volpe polare. La volpe artica è leggermente più piccola delle vere volpi. Le volpi artiche sono distribuite in tutta la tundra: a nord - verso la costa dell'oceano e a sud - fino al confine settentrionale della foresta. Le volpi artiche sono disponibili in due colori: bianco e blu (più precisamente, scuro). La volpe artica bianca diventa bianca pura solo in inverno. La volpe artica blu è completamente scura sia in inverno che in estate. In estate, le volpi artiche si nutrono principalmente di lemming e arvicole, e mangiano anche uova, pulcini e persino uccelli adulti, in particolare pernici, oche di fagioli in muta, ecc. Quando si osserva la riproduzione di massa dei lemming nella tundra, la fertilità delle volpi artiche aumenta a 10-12 cuccioli all'anno, e negli anni magri le femmine portano solo 5-6 cuccioli, che difficilmente riescono a nutrire per mancanza di cibo.

Accanto alle volpi artiche, nello zoo si stabilirono volpi di due varianti di colore: rossa e nero-marrone. Questa specie è diffusa ovunque: la volpe è riuscita a stabilirsi sia nella tundra polare che nel trambusto grandi città, e nei deserti dell'America centrale e nelle steppe asiatiche. Il colore del suo famoso mantello soffice varia dal castano chiaro al rosso fuoco, il ventre è nero o bianco e la coda è spesso decorata con una punta bianca. Esistono 48 sottospecie di volpe rossa, per non parlare delle varietà fulva, ibrida e bruno-nera o argentata.

Il gallo cedrone di pietra è una delle due specie di gallo cedrone, che sono le più maggiori rappresentanti dalla famiglia dei galli cedroni. I galli cedroni sono uccelli svernanti. In inverno utilizzano camere di neve dove trascorrono la notte, si nutrono principalmente dei germogli apicali del larice, e le zampe del gallo cedrone sono ricoperte da un folto piumaggio, solo gli artigli sporgono da sotto il piumaggio.

Dal regno addormentato

La via passiva è la subordinazione delle funzioni vitali del corpo all'andamento delle temperature esterne. La mancanza di calore provoca la soppressione dell'attività vitale, che contribuisce all'uso parsimonioso delle riserve energetiche. E di conseguenza, aumenta la stabilità delle cellule e dei tessuti del corpo. Elementi di adattamento passivo, o adattamento, sono inerenti anche agli animali endotermici che vivono in condizioni di temperature estremamente basse. Ciò si esprime in una diminuzione del livello del metabolismo, un rallentamento del tasso di crescita e sviluppo, che consente un uso più economico delle risorse rispetto alle specie in rapido sviluppo. Nei mammiferi e negli uccelli, i vantaggi dell'adattamento passivo durante i periodi sfavorevoli dell'anno vengono utilizzati dalle specie che hanno la capacità di ibernare o torpore.

Nello zoo vanno in letargo gli orsi bruni, i tassi e le marmotte. Gli orsi bruni dello zoo vanno in letargo nella seconda metà di novembre e dormono fino alla terza decade di marzo. Gli scienziati hanno dimostrato che gli orsi non entrano in vero e proprio letargo, e il loro stato è più correttamente chiamato sonno invernale: conservano piena vitalità e sensibilità, in caso di pericolo nella natura lasciano la tana e, dopo aver vagato per la foresta, occupano un nuovo. Temperatura corporea orso bruno in sogno oscilla tra i 29 ed i 34 gradi. Durante il sonno invernale, gli animali consumano poca energia, nutrendosi esclusivamente del grasso accumulato in autunno, e sopravvivono così al rigido periodo invernale con il minimo disagio. Durante il periodo di svernamento l'orso perde fino a 80 kg di grasso.

Per la prima volta in Yakutia, nello zoo, i tassi vanno in letargo in case appositamente preparate per loro con pareti ispessite e isolate, dove creano un'accogliente camera di nidificazione con il fieno e si tuffano nel sonno invernale. Se necessario, possono uscire per nutrirsi e ricostituire le riserve di grasso.

Il più astuto

Evitare gli influssi sfavorevoli della temperatura è un metodo comune per tutti gli organismi. Produzione cicli vitali, quando le fasi di sviluppo più vulnerabili si verificano nei periodi dell'anno favorevoli alle condizioni di temperatura. Evitare le basse temperature in natura uccelli migratori volano via verso climi più caldi e i nostri uccelli si trasferiscono nei quartieri invernali. Delle 50 specie di uccelli, nei recinti aperti rimangono solo il gufo reale, il gallo cedrone e la taccola alpina. Il resto, compresi quelli grandi uccelli rapaci, è necessario un clima più mite. Allo stesso tempo, per alcune specie, gli stessi rapaci e le gru, la temperatura nelle stanze invernali è mantenuta bassa, da +10 a -10, mentre i fagiani e altri uccelli hanno bisogno di calore. In inverno, oltre ai già citati uccelli resistenti al gelo, allo zoo è possibile osservare anche le gru grigie, bianche (gru siberiana) e giapponesi, custodite in nuovi recinti con grandi finestre panoramiche.

Lo zoo è aperto ai visitatori tutto l'anno tutti i giorni dalle 10.00 alle 17.00 in inverno.

Se non hai paura delle gelate della Yakutia, ti stiamo aspettando in un parco zoologico unico, dove sotto il cielo settentrionale della Yakutia vivono più di 170 specie di animali, dagli scarafaggi tropicali ai grandi mammiferi predatori.