Теплообмен и теплорегуляция

Значение температуры для животных.

Теплота является основой химических реакций из которых складывается жизнедеятельность любого организма — развитие, состояние, выживание и размножение. По правилу Вант-Гоффа скорость биохимических процессов в организме, как и всех химических реакций возрастает примерно в 2-3 раза при повышении температуры на 10°С

коэффициент ускорения реакций: Q₁₀=K_t+10 /K_t

сохраняет свое значение в определенных температурных пределах , выше этой температурной зоны вместо ускорения происходит замедление / нарушение реакций, а ниже порога развития реакции прекращаются. Верхний температурный порог теоретически определяется температурой свертывания белков, необратимые нарушения структуры белков возникают при температуре свыше 60°С, таков порог смерти простейших. Обезвоживание организма может повысить этот порог до 70-100°С, однако у более сложных животных — при темепературе 45°С, раньше, чем начинают коагулировать белки. Нарушение метаболических процессов возникают и при очень низких температурах — нижний температурный порог жизни, и здесь важное значение имеют структурные изменения клеток и тканей, связанные с образованием кристаликов льда в клетках и механическим повреждением тканей. Нарушение обменных процессов проявляется так же при повышении концентрации солей, нарушении осматического равновесия и денатурации белков. В результате теплообмен организма со средой его обитания складывается из 2х противоположных процессов: притока тепла и его отдачи во внешнюю среду. По принципиальным особенностям теплоообмена выделяют 3 группы животных:

• пойкилотермные — все, кроме птиц и млекопитающих. Активность этих животных определяется температурой ОС. Ниже верхнего температурного порога у таких животных находится зона теплового оцепенения, в которой активная деятельность животных еще возможна. Ниже этой зоны находится зона активной жизнедеятельности животных. <> к середине этой зоны приурочен температурный оптимум с более выгодными условиями развития, при которых наблюдается максимальная плодовитость животных, развитие протекает тем быстрее чем выше температура ОС. <>

Переход в состояние оцепенения следует рассматривать как адаптивную реакцию, тк почти не функционирующий организм не подвергается многим повреждающим воздействиям и не расходует Е на выживание. При переходе температуры за пределы толерантности наступает гибель организма. Приспособления пойкилотермных животных проявляются в формах устойчивости к теплу или холоду, которые основываются на изменениях тканевой устойчивости, связаны с термостабильностью белков и различной термической настройкой ферментных систем. Так же у пойкилотермных животных появляются специальные механизмы, действующие на уровне организма. У арктических рыб, характеризующихся пониженной точкой замерзания тела, в организме накапливаются гликопротеиды, препятствующие образованию льда в клетках и тканях. Приспособления к устойчивой температуре ОС сопровождаются компенсаторными изменениями уровня метаболизма — уровень обмена у животных при естественных температурных условиях сохраняется одинаковым — явление температурной компенсации. Кроме приспособлений общего типа важных для существования животных в определенных температурных условиях, у пойкилотермных появляется элемент терморегуляции или специальные реакции лобильно отвечающие на относительно быстрые и кратковременные изменения внешней температуры. Так многие животные используют тепло, образующееся при работе локомоторной мускулатуры (ночные бабочки перед взлетом дрожат крылышками)

К действию высокой температуры пойкилотермы используют охлаждающее действие испарения влаги. <>

которые требуют дополнительных затрат энергии так формируется зона физической терморегуляции организма на протяжении которой температура так же остается стабильной и по достижении определенного температурного порога механизмы усиления теплоотдачи становятся не эффетивными, наблюдаются перегрев и гибель организма. Механизмы:

1. терморегуляционный тонус — образование тепла в мышцах за счет микросокращений мышечных волокон. Второй процесс — окисление бурой жировой ткани, при котором возрастает выделение тепла — нагревается сердце, крупные лимфотические сосуды и узлы. 3Й — строение теплоизолирующих покровов, расположенные определенным образом группы перьев и волос, удерживащих вокруг тела слой воздуха, выполняющий роль теплоизолятора. 4Й — механизм интенсификации испарения влаги с поверхности тела или верхних дыхательных путей, у млекопитающих — потовые железы, частое дыхание, горловой дрожи. 5Й — при повышении температуры мелкие поверхностные сосуды расширяются, при понижении ссужаются. 6Й — формы приспособительного поведения, поиск благоприятных условий. В частности в наших условия используют снежный покров.

2.04

Приспособление наземных животных к гипоксии:

Обитатели наземной среды строго не лимитированы по количеству кислорода и только в некоторых специфических условиях их газообмен может быть ограничен недостатком кислорода и низким парциальным давлением. Неблагоприятные условия складывается под толщей снега или в дуплах деревьев, но наиболее распространённая ситуация дифицита кислорода — обитание в высокогорьях. Высотные адаптации лучше всего изучены у млекопитающих.

1. Борьба за кислород — компенсаторные реакции, направленные на поддержание нормального снабжения тканей кислородом. Осуществляются эти реакции на разных уровнях и с разной скоростью. Наиболее быстрым ответом на гипоксию являются учащение дыхания и сердцебиения. Параллельно этим реакциям повышается общая кислородная емкость крови — за счет увеличения числа эритроцитов и количества гемоглобина, так же за счет изменения его структуры, приводящих к повышению его сродства к кислороду.

2. Экономное расходование кислорода — состоит из реакций, протекающих на тканевом уровне: не специфическая реакция повышения тканевой устойчивости к гипоксии и усиление анаэробного гликолиза