44.2C: Температура та вода

Last updated
Save as PDF

Page ID: 4428

Boundless
Boundless

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Температура і вода є важливими абіотичними факторами, які впливають на поширення видів.

Цілі навчання

Опишіть види, пристосування до температурних коливань і доступності води.

Ключові моменти

Температура - це фактор, який впливає на поширення видів, оскільки організми повинні або підтримувати певну внутрішню температуру, або населяти середовище, яке буде тримати тіло в діапазоні температур, який підтримує їх метаболізм.
Багато видів розробили пристосування, такі як міграція, сплячка та спостереження, щоб боротися з коливаннями температури в середовищах, в яких вони живуть.
Затримка води є життєво важливою для всіх живих істот; пристосування розвинулися як у наземних, так і у водних видів, щоб мінімізувати втрати води.

Ключові умови

осмос: Чистий рух молекул розчинника з області з високим потенціалом розчинника в область меншого потенціалу розчинника через частково проникну мембрану
святкувати: перейти в стаз або торпор в літні місяці
екстремофіл: організм, який живе в екстремальних умовах температури, солоності тощо; комерційно важливий як джерело ферментів, що діють в подібних умовах
торпор: стан неактивного або ступористого
сплячка: стан бездіяльності та метаболічної депресії у тварин взимку

Температура та вода як абіотичні впливи

Температура

Температура впливає на фізіологію живих істот, а також на щільність і стан води. Він має важливий вплив на живі організми, оскільки мало хто може вижити при температурі нижче 0° C (32° F) через метаболічні обмеження. Вони також рідко виживають при температурі, що перевищує 45° C (113° F). Це відображення еволюційної реакції на типові температури. Ферменти найбільш ефективні у вузькому та специфічному діапазоні температур; деградація ферментів може відбуватися при більш високих температурах. Тому організми повинні або підтримувати внутрішню температуру, або населяти середовище, яке буде тримати тіло в діапазоні температур, що підтримує обмін речовин. Деякі тварини пристосувалися, щоб дозволити своїм тілам пережити значні коливання температури, як це видно в сплячці або торпорі рептилій. Подібним чином деякі бактерії пристосувалися виживати при надзвичайно гарячих температурах, виявлених у таких місцях, як гейзери. Такі бактерії є прикладами екстремофілів: організмів, які процвітають в екстремальних умовах.

Температура може обмежити розподіл живих істот. Тварини, які зіткнулися з коливаннями температури, можуть реагувати адаптаціями, такими як міграція, щоб вижити. Міграція, переміщення з одного місця в інше, поширена у тварин, включаючи багатьох, які населяють сезонно-холодний клімат. Міграція вирішує проблеми, пов'язані з температурою, знаходженням їжі та пошуком партнера. Наприклад, під час міграції арктичний крячок (Sterna paradisaea) здійснює політ в обидва кінці 40 000 км (24 000 миль) щороку між своїми годівлями в південній півкулі та розсадниками в Північному Льодовитому океані. Метелики-монархи (Danaus plexippus) живуть на сході США в теплу пору року, але в зимовий час мігрують до Мексики і півдня США. Деякі види ссавців також здійснюють міграційні вилазки: північні олені (Rangifer tarandus) щорічно подорожують близько 5000 км (3100 миль), щоб знайти їжу. Земноводні та плазуни більш обмежені у своєму поширенні, оскільки їм не вистачає міграційної здатності. Не всі тварини, які можуть мігрувати, роблять це, оскільки міграція несе ризик і має високі витрати на енергію.

зображення — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Арктичний крячок: Арктичний крячок є прикладом виду, який повинен мігрувати щорічно, щоб боротися з коливаннями температури, які існують в регіонах, де вона зустрічається.

Деякі тварини впадають в сплячку або активізуються, щоб пережити ворожі температури. Зимова сплячка дозволяє тваринам пережити холодні умови, в той час як сативація дозволяє тваринам пережити ворожі умови жаркого сухого клімату. Тварини, які зимують або активізуються, вступають у стан, відомий як торпор, стан, при якому швидкість їх метаболізму значно знижується. Це дозволяє тварині чекати, поки навколишнє середовище краще підтримає його виживання. Деякі земноводні, такі як деревна жаба (Rana sylvatica), мають в клітині антифризоподібну хімічну речовину, яка зберігає цілісність клітин і запобігає їх розриву.

Вода

Вода потрібна всім живим, тому що вона критична для клітинних процесів. Оскільки наземні організми втрачають воду в навколишнє середовище шляхом простої дифузії, вони розвинули багато пристосувань для утримання води.

Приклади пристосувань, що використовуються наземними та водними видами, включають наступне:

Рослини мають ряд цікавих особливостей на своїх листках, таких як листові волоски та воскова кутикула, які служать для зменшення швидкості втрати води через транспірацію.
Прісноводні організми, оточені водою, постійно загрожують потрапляння води в їх клітини через осмос. Багато пристосувань організмів, що живуть у прісноводних середовищах, розвинулися, щоб гарантувати, що концентрації розчинених речовин у їхніх тілах залишаються в межах відповідних рівнів. Одним з таких пристосувань є виведення розведеної сечі.
Морські організми оточені водою з більш високою концентрацією розчинених речовин, ніж організм, і, таким чином, загрожують втратою води в навколишнє середовище через осмос. Ці організми мають морфологічні та фізіологічні пристосування для утримання води та виділення розчинених речовин у навколишнє середовище. Наприклад, морські ігуани (Amblyrhynchus cristatus) чхають водяну пару з високим вмістом солі, щоб підтримувати концентрацію розчинених речовин у прийнятному діапазоні під час купання в океані та поїдання морських рослин.