14. Пойкилотермия и гомойотермия. Физиологические и поведенческие способы регуляции температуры тела. Способы животных переживать периоды года с низкой температурой.

Организмы, способные образовывать тепло внутри своего тела с помощью различных физиологических и биохимических механизмов, называют эндотермными, а организмы, температура тела которых полностью зависит от температуры окружающей среды, т.е. определяется внешними источниками тепла – эктотермными.

К пойкилотермным (эктотермным, устаревшее – холоднокровным) относятся все беспозвоночные, рыбы, рептилии и амфибии. Они лишены способности поддерживать постоянную температуру тела. Для пойкилотермных организмов типична низкая интенсивность обмена веществ и почти полное отсутствие механизмов теплорегуляции. В тропических странах они встречаются чаще, чем в других. Терморегуляция осуществляется за счет особой структуры и цвета покровов, специфики поведения – отыскивают наиболее подходящие местообитания (змеи выползают на скальные выходы, ящерицы – на стволы деревьев с солнечной стороны, лягушки – на теплые камни, листья), усилением мускульной работы (в полете – на 15-20°С температуры выше окружающей среды; у шмелей на Кавказе в горах – до 38-40°С при 4-8°С воздуха); за счет общественной жизни (муравейники, термитники, ульи); разным содержанием влаги в теле и разной интенсивностью испарения влаги с поверхности тела (эти наиболее безразличны к любым изменениям температуры воздуха). Достигается разными путями: изменениями функциональной активности ферментов, заменой одних изоферментов другими, изменениями концентрации ферментов в клетках и тканях и подвижностью жидкокристаллического состояния мембран. Устойчивость к низким температурам обеспечивается накоплением жиров, гликогена, некоторых солей. Неблагоприятные условия пойкилотермные животные переживают в неактивном состоянии – анабиозе.

Гомойтермные (эндотермные, теплокровные) – животные с высоким уровнем обменных процессов – птицы и млекопитающие, обеспечивающими поддержание постоянной температуры тела даже при значительных колебаниях температуры внешней среды. Тепло выделяется при биохимических реакциях внутри организма. Чем ниже температура среды, тем больше потери тепла и тем интенсивнее идут обменные процессы, повышается продуцирование тепла, идущего на поддержание постоянной температуры тела.

У гомойтермных животных различают химическую и физическую терморегуляции. Химическая проявляется в продуцировании тепла, физическая – в его распределении по телу и отдаче. У животных перед наступлением холодов возрастает в тканях печени содержание гликогена, в почках – аскорбиновой кислоты. Наблюдается накопление жиров под кожей. Теплоизоляция при помощи перьев у птиц и меха у млекопитающих.

Адаптации. Снижению теплопотерь способствуют опушение, оперение, шерстный покров, жировые отложения, темный окрас покрова. Гетеротермные (суслики, ежи, летучие мыши, медведи). В активном состоянии у этих животных поддерживается постоянная относительно высокая температура тела. В зимнее время они впадают в спячку или глубокий сон, и температура тела у них в это время мало отличается от внешней.

Правило Бергмана. Животные, обитающие в областях с преобладающими низкими температурами, имеют, как правило, более крупные размеры тела по сравнению с обитателями более теплых зон и областей. Суть правила: Теплопродукция (выделение тепла клетками организма) пропорциональна объему тела. Теплоотдача (потеря тепла, его передача в окружающую среду) пропорциональна площади поверхности тела. С увеличением объема площадь поверхности растет относительно медленно, что позволяет увеличить отношение "теплопродукция/теплоотдача" и таким образом компенсировать потери тепла с поверхности тела в холодном климате.

Правило Алена. Животные, обитающие в областях с преобладающими низкими температурами, имеют, как правило, более короткие выступающие части тела (уши, лапы, хвост, нос) по сравнению с обитателями более теплых зон и областей.

Суть правила: Теплопродукция (выделение тепла клетками организма) пропорциональна объему тела. Теплоотдача (потеря тепла, его передача в окружающую среду) пропорциональна площади поверхности тела. Тонкие выступающие части тела, имеющие небольшой объем и большую площадь поверхности, увеличивают теплоотдачу, т.е. ведут к потере тепла организмом. Правило Аллена наглядно демонстрируют размеры ушей у песца (Арктика), европейской лисы и африканской лисы-фенека.

Спячка у млекопитающих. Широкое распространение среди млекопитающих имеет спячка: одно­проходных, сумчатых, насекомоядных, рукокрылых, неполнозубых, хищных, грызунов. По степени глубины зимней спячки можно выделить три типа. 1. Зимний сон, или факультативная спячка, свойственна медве­дям, енотам, енотовидной собаке, барсукам. Характеризуется незначительным снижением уровня обмена веществ, температуры тела и дыхательных явлений и легко может быть прервана. 2. Настоящая спячка, периодически прерываемая, характеризу­ется состоянием довольно глубокого оцепенения, понижением температуры тела, заметным уменьше­нием частоты дыхания, но с сохра­нением способности пробуждаться и короткое время бодрствовать среди зимы, преимущественно при сильных оттепелях. Свойственна хомякам, бурундукам, летучим мышам. 3. Настоящая непрерывная сезон­ная спячка характеризуется еще более сильным оцепенением, более резким падением температуры и уменьшением частоты дыхания. Такая спячка бывает у ежей, неко­торых видов летучих мышей, сур­ков, сусликов, тушканчиков, сонь.