27. Пути адаптации к высоким температурам. Адаптации к экстремальным низким температурам. Приведите примеры. Анабиоз как мера борьбы с холодом.

У растений имеются различные анатомо-морфологические, физиологические биохимические, поведенческие приспособления,, сглаживающие вредное влияние высоких и низких температур:

Интенсивность транспирации (при понижении температуры испарение воды через устьица протекает менее интенсивно и в результате уменьшается теплоотдача и, наоборот); накопление в клетках солей, изменяющих температуру свертывания плазмы, свойство хлорофилла препятствовать проникновению наиболее горячих солнечных лучей, укороченные междоузлия, ветвящиеся, розеточные, мелкие листья с рассечённой листовой пластинкой, утолщённый эпидермис, покрытый восковым налётом и опушением.

Одно из важнейших приспособлений к температуре у растений — форма их роста. Там, где тепла мало — в Арктике, в высокогорье, много подушковидных растений, растений с прикорневыми розетками листьев, стелющихся форм. Так, у стланцевых форм карликовой березы, ели, можжевельника и кедровника верхние ветви, поднимающиеся высоко над землей, большей частью полумертвые или мертвые, а стелющиеся — живые, так как зимуют под снегом и не подвергаются отрицательному воздействию низких температур. Все это позволяет растениям улавливать максимум тепла солнечных лучей, а также использовать тепло нагретой поверхности почвы.

Сильные холода и чрезвычайная жара нередко ограничены во времени, и растения избегают их воздействия, сбрасывая чувствительные части, или редуцируют свое вегетативное тело до подземных многолетних органов. При наступлении благоприятных условий они вновь образуют надземные органы.

Важным приспособлением к низким температурам является и отложение запасных питательных веществ в виде высокоэнергетических соединений — жира, масла, гликогена К тканевым механизмам приспособления к действию низких температур относится своеобразное распределение резервных энергетических веществ в теле организмов. При адаптации к холоду, у организмов происходит «перемещение» веществ в органах. У тех или иных видов растений нередко к зиме масла и сахара откладываются в тканях надземных органов, а в подземных органах — крахмал. При этом в районах с очень низкими температурами у растений отмечается значительное накопление масла во внутренних слоях древесины, что повышает их устойчивость к сильным морозам. У животных, и в первую очередь обитателей полярных областей, с понижением температуры возрастает содержание гликогена в печени, повышается содержание аскорбиновой кислоты в тканях почек. У млекопитающих большое скопление питательных веществ наблюдается в бурой жировой ткани в непосредственной близости от жизненно важных органов — сердца и спинного мозга — и имеет приспособительный характер.

Накопление у морозоустойчивых растений в клетках сахара и других веществ, увеличивающих концентрацию клеточного сока, делает растение более выносливым и имеет большое значение для их терморегуляции.

Геофилизация — это погружение базальной (нижней) части растения в почву — сначала гипокотиля, затем эпикотиля, первого междоузлия и т. д. Это характерно преимущественно покрытосеменным растениям.

В процессе эволюции у многих видов животных замечен и другой совершенный физиологический механизм приспособления – способность впадать в безжизненное на первый взгляд состояние, которое у различных видов животных проявляется по-разному и имеет разные наименования (анабиоз, гипотермия и др.). Между тем все эти состояния характеризуются заторможенностью функции жизнедеятельности организма до того минимума, который позволяет ему пережить неблагоприятные зимние условия без приёма пищи. В подобное состояние мнимой смерти впадают те виды животных, которые не в состоянии обеспечить себя пищей зимой и для них существует опасность гибели от холода и голода.

В переводе с древнегреческого анабиоз означает «возвращение к жизни». Определение анабиоза - это временное прекращение или торможение процессов жизнедеятельности под влиянием внешних либо внутренних факторов. Все протекающие в организме процессы (дыхание, пульс и т. д.) замедленны настолько, что определяются только с применением специального оборудования. В состояние анабиоза живые организмы впадают при резкой смене условий существования в худшую сторону. После улучшения условий начинается восстановительный период и переход к привычному для жизнедеятельности режиму.

Роль в природе В природе анабиоз встречается не только среди животных организмов. Он широко распространен среди микроорганизмов, в числе которых бактерии и некоторые виды водорослей. Анабиоз также представлен в растительном мире. Научно-исследовательской работой ученых доказана роль анабиоза как способа переживания неблагоприятных условий. Они сделали вывод, что в процессе эволюции отдельные виды растений и микроорганизмов приспособились впадать в состояние анабиоза и находиться в нем от нескольких месяцев до миллионов лет, а затем возобновлять естественные процессы жизнедеятельности. (Примеры животных: Медведь, Еж, барсук, суслик, бурундук, соня, сурок, летучая мышь, лягушка, ехидна австралийская, опоссум чилийский, лемур карликовый).

Ярко выраженным примером анабиоза при высушивании являются семена, некоторые из них сохраняют всхожесть спустя многие десятилетия.

Анабиоз представлен и в мире растений (низших и высших). У многих микроорганизмов и видов растений природа в своем длительном эволюционном процессе развития создала прекрасное приспособление для впадания в состояние покоя или анабиоза при неблагоприятных условиях. В этом состоянии они могут переживать в течение длительного времени (для некоторых видов бактерий даже миллионы лет!) и при создании нормальных условий восстанавливать свою жизнедеятельность.

Значительная часть лишайников (Lichenes), особенно те, которыми обрастают камни, тоже большую часть года пребывают в анабиотическом состоянии, подвергаясь иссушающему действию прямых солнечных лучей. Например, лишайники ягель (олений мох) и парамелия могут высыхать до такой степени, что превращаются в пыль, если их растереть между пальцами, но после дождя восстанавливают свою эластичность и жизнедеятельность. Могут высыхать и впадать в анабиоз и некоторые виды мхов (Bryophyta).

В анабиотическое состояние впадают и некоторые виды высших растений. Рекорд в этом отношении принадлежит растению бронец (Selaschnella lepidophyla), встречающемуся в прериях Американского континента. Помещенное в гербарий, это растение выдержало целых 11 лет в высушенном состоянии, не потеряв своей жизнеспособности.

Одно из чудес болгарской флоры — это растения родопская габерлея (Haberlea rhodopensis) и сербская рамонда (Ramonda serbica). Оба вида принадлежат к семейству геснериевых (Gesneriaceae) и считаются реликтами третичного периода (остатками растительности третичного периода, некогда обитавшей в нашей стране).

Габерлея — красивый цветок, похожий на примулу, растет на известняковых, сухих и прогревающихся солнцем скалах, а также в тенистых местах в Родопах и в горах средней Старой планины в Болгарии, как и на некоторых плоскогорьях Югославии, а рамонда — тоже красивый цветок — растет преимущественно в Югославии. В Болгарии рамонда имеет ограниченное распространение — на известняковых скалах и на северных склонах Западного подножия Балканских гор. Оба реликтовых вида включены в список растений, находящихся под защитой закона как исключительно редкие и представляющие значительный интерес

Анабиотическое состояние является высокоэффективным механизмом выживания при неблагоприятных условиях. Именно эта анабиотическая способность и помогла родопской габерлее и сербской рамонде — этим реликтовым растениям третичного периода — уцелеть до наших дней.

Впадают в анабиоз и беспозвоночные виды: черви, наземные моллюски, некоторые насекомые и раки, среди позвоночных отдельные экземпляры земноводных и пресмыкающихся способны терять от 50 до 75 % воды, впадать в анабиоз и спустя время оживать. Современной наукой были выявлены некоторые виды бактерий, которые в условиях анабиоза образуют споры. Они представляют собой обезвоженные клетки с плотной оболочкой. Благодаря спорообразованию они в разы повышают устойчивость практически ко всем факторам внешней среды. Говоря об анабиозе, вызванном замерзанием, отмечают не только снижение содержания воды, но и ряд других изменений, таких как уменьшение и уплотнение тела, потеря активности ферментов, загустение цитоплазмы, полное прекращение метаболизма. Во время анабиоза организм не претерпевает никаких изменений в росте, развитии и взрослении, благодаря этому его существование во много раз продлевается. Наибольшей стойкостью к замерзанию и высушиванию отличаются бактерии, грибки и отдельные виды патогенных вирусов.