Характеристика абиотических факторов среды

Введение

Организмы — реальные носители жизни, дискретные единицы обмена веществ. В процессе обмена организм потребляет из окружающей среды необходимые вещества и выделяет в нее продукты обмена, которые могут быть использованы другими организмами; умирая, организм также становится источником питания определенных видов живых существ. Таким образом, деятельность отдельных организмов лежит в основе проявления жизни на всех уровнях ее организации.

Изучение фундаментальных процессов обмена веществ в живом организме — предмет физиологии. Однако эти процессы протекают в сложной, динамичной обстановке естественной среды обитания, находятся под постоянным воздействием комплекса ее факторов. Поддержание устойчивого обмена веществ в колеблющихся условиях внешней среды невозможно без специальных адаптаций. Изучение этих адаптаций — задача экологии.

Адаптации к средовым факторам могут основываться на структурных особенностях организма — морфааогические адаптации — или на специфических формах функционального ответа на внешние воздействия — физиологические адаптации. У высших животных важную роль в адаптации играет высшая нервная деятельность, на базе которой формируются приспособительные формы поведения — экологические адаптации.

В области изучения адаптаций на уровне организма эколог приходит в наиболее тесное взаимодействие с физиологией и применяет многие физиологические методы. Однако, применяя физиологические методики, экологи используют их для решения своих специфических задач: эколога в первую очередь интересует не тонкая структура физиологического процесса, а его конечный результат и зависимость процесса от воздействия внешних факторов. Иными словами, в экологии физиологические показатели служат критериями реакции организма на внешние условия, а физиологические процессы рассматриваются прежде всего как механизм, обеспечивающий бесперебойное осуществление фундаментальных физиологических функций в сложной и динамичной среде.

Температура среды обитания человека

Некоторые народы живут в весьма экстремальных условиях
и необычных местах, не совсем удобных для жизни. Например, одни их самых холодных населенных пунктов – поселок Оймякон и город Верхноянск в Якутии
, Россия. Температура зимой тут в среднем составляет минус 45 градусов Цельсия.

vili45

Самый холодный более крупный город тоже находится в Сибири – Якутск
с населением около 270 тысяч человек
. Температура зимой там составляется также около минус 45 градусов, а вот летом может подниматься до 30 градусов
!

Самая высокая среднегодовая температура была замечена в оставленном городе Даллол
, Эфиопия. В 1960-х годах тут зафиксировали средний показатель температуры — 34 градуса Цельсия выше нуля.
Среди крупных городов самым жарким считается город , столица Таиланда, где средняя температура составляет в марте-мае также около 34 градусов.

tawanlubfah / Getty Images Pro

Самая экстремально высокая температура, где работают люди, замечена в золотых шахтах Mponeng
в Южной Африке. Температура на уровне около 3 километров под землей составляет плюс 65 градусов Цельсия
. Предпринимаются меры для охлаждения шахт, например, используют лед или изолирующие покрытия для стен, чтобы шахтеры могли работать без перегревания.

Какая температура самая высокая?

Самая высокая температура, которую создал человек, составила 4 миллиарда градусов Цельсия.
Трудно поверить, что температура вещества может достичь такого невероятного уровня! Эта температура в 250 раз выше
температуры ядра Солнца.

Невероятный рекорд был поставлен в Естественной Лаборатории Брукхэвена
в Нью-Йорке в ионном коллайдере RHIC
, длина которого — около 4 километров.

-Dant- / Getty Images Pro

Ученые заставили столкнуться ионы золота, пытаясь воспроизвести условия Большого взрыва,
создав кварк-глюонную плазму. В таком состоянии частицы, которые составляют ядра атомов – протоны и нейтроны, разбиваются, в результате чего получается «суп» из конституэнтных кварков.

Приспособление животных к различной температуре

Из-за свойств цитоплазмы клеток все живые существа способны жить при температуре между 0 и 50 °С. Большинство мест обитаний на поверхности нашей планеты имеет температуру именно в этих пределах; для каждого вида выход за эти пределы означает гибель либо от холода, либо от жары. Однако имеются виды, которые могут приспосабливаться к экстремальным температурам и выдерживать их в течение дли-тельного времени. Например, имеются бактерии и сине-зеленые водоросли, населяющие источники с температурой выше 85 °С. Животные менее стойки. Раковинные амебы встречаются при 58 °С, личинки многих двукрылых могут жить при температуре около 50 °С. Обитающие высоко в горах щетинохвостки, ногохвостки и клещи прекрасно выживают при температуре ночью около -10 °С. Полярные воды с температурой около 0 °С населены богатой и разнообразной фауной, питающейся микроскопическими водорослями.

Для того чтобы сохранить температуру тела постоянной, животное должно либо уменьшить потери тепла эффективной защитой, либо увеличить производство тепла. Это достигается весьма разнообразными способами. Прежде всего, важен защитный покров, будь то шерсть, перья или жировой слой. Защитная роль покровов животных, а также одежды человека заключается в том, что они задерживают конвекционные потоки, замедляют испарение, ослабляют или совсем прекращают лучеиспускание. Защитная роль шерстяного покрова хорошо известна. Благодаря ему ездовая собака может, спать на снегу при температуре –50 °С. С приближением зимы мех ее становится гуще и длиннее. Не менее эффективны и перья. Перья и шерсть не просто пассивные оболочки. Распушив их, птицы и животные создают воздушную подушку с хорошими теплоизоляционными свойствами. Хорошо известна и защитная роль жира. Несмотря на то, что у китов, тюленей, моржей голая шкура, которая имеет толщину 2-3 мм, они часами плавают в ледяной воде. Под кожей у них находится толстый слой жира, который хорошо ослабляет утечку тепла. Жировые запасы императорского пингвина достигают 10-15 кг, при общей массе 35 кг. Кончики лап и кончик носа не могут быть покрыты шерстью, перьями или жиром, так как иначе они не выполняли бы своих основных функций. Существуют различные механизмы для сохранения тепла в незащищенных местах, действующие за счет теплообмена в пучках кровеносных сосудов, где соприкасаются вены и артерии. Оказывается, что уши, хвост, лапы тем короче, чем холоднее климат. Хорошим примером этого может служить лисица: фенек Сахары имеет длинные конечности и огромные уши; лисица европейской зоны более приземиста, уши ее намного короче; у песца, живущего в Арктике, очень маленькие уши и короткая морда. Температура лапы (или плавника) животного отличается от температуры тела. Она равна температуре среды. Например, температура тела белой куропатки может превышать температуру ее лап на З8 °С

Это очень важно. Ведь если бы лапы, соприкасающиеся со снегом, были теплыми, то снег под ними растаял бы и птица могла бы примерзнуть

Кроме того, понижение температуры конечностей снижает теплоотдачу Хорошо известный прием защиты от холода — зимняя спячка. Многие млекопитающие способны при этом значительно снижать интенсивность обмена веществ. Температура их тела может упасть до 0 °С. Перестав двигаться, они тратят запасенные резервы очень медленно. Таковы сурок, соня, летучие мыши, бурый медведь. Борьба с перегревом осуществляется в основном путем увеличения испарения. Все видели, как в жару собака высовывает язык, потому что у нее очень мало потовых желез.

Изменчивость размеров ушей и морды у фенека Сахары, европейской лисицы и песца.

Организменная среда

Гриб, паразитирующий на муравьях

Это одна из самых стабильных во всех отношениях сред, характеризующаяся постоянством температуры, влажности, содержания минеральных и органических веществ, обилием пищи и защищенностью от неблагоприятных внешних факторов. Практически в каждом многоклеточном организме присутствуют паразиты и симбионты. Первые способны нанести вред хозяину тела, в котором они обитают, и даже привести к его гибели. Вторые же, наоборот, приносят пользу, делая совместное проживание взаимовыгодным.

Всех паразитов принято делить на тех, кто живёт на теле хозяина (эктопаразиты) и тех, кто поселился внутри (эндопаразиты). Большая же часть известных паразитов практически не соприкасается с внешним миром, проходя все стадии своего развития в организме других живых существ.

Мне нравится6Не нравится2

Влияние температуры на жизненные процессы.

Генеральная закономерность воздействия температуры на живые организмы выражается действием ее на скорость обменных процессов. Согласно общему для всех химических реакций правилу Вант-Гоффа, повышение температуры ведет к пропорциональному возрастанию скорости реакции. Разница заключается в том, что в живом организме химические процессы всегда идут с участием сложных ферментных систем, активность которых зависит от температуры. В результате ферментативного катализа возрастает скорость биохимических реакций и количественно меняется ее зависимость от внешней температуры.

Величину температурного ускорения химических реакций удобно выражать коэффициентом Q10, показывающим, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10 0С:

Q10 Kt+10/Kt,

где Kt — скорость реакции при температуре t.

Коэффициент температурного ускорения Q10, для большинства химических реакций абиотического характера равный 2 , в реакциях живых систем колеблется в довольно широких пределах даже для одних и тех же процессов, протекающих в разных диапазонах температур. Это объясняется тем, что скорость ферментативных реакций не является линейной функцией температуры. Так, у тропических растений при температуре менее 10 0С коэффициент Q10 приблизительно равен 3, но существенно уменьшается при возрастании температуры выше 25 – 30 0С. У колорадского жука потребление кислорода в диапазоне 10 – 30 0С характеризуется величиной Q10 2,46, а при температуре 20 – 30 0С Q10 1,8. Зависимость метаболизма рыб и многих других водных животных от температуры выражается в изменении величины Q10 от 10,9 до 2,2 в диапазоне температур от 0 до 30’С.

В одном и том же организме величина температурного ускорения биохимических реакций неодинакова для различных процессов.

Условия определения границ биосферы

Исходя из определения нахождение эубиосферы, можно сразу предположить, какими факторами определяются границы биосферы в атмосфере, литосфере и гидросфере:

• необходимая для поддержания жизни концентрация кислорода и углерода;
• достаточный объем жидкой воды;
• подходящие для жизнедеятельности экосистем температурные условия;
• присутствие в составе атмосферы, гидросферы или литосферы необходимого минимума питательных веществ и минеральных компонентов.

По мнению ученых, основным лимитирующим фактором и необходимым условием, за счет которого определяются границы оболочки биосферы, выступает наличие кислорода.

Тем не менее, верхний предел жизни ограничен озоновым щитом, за которым располагается агрессивная для биоты среды, не защищенная для губительного солнечного излучения.

Несмотря на наличие определенных факторов, влияющих на расположение оболочки распространения жизни, в современной науке не существует единой гипотезы о ее верхних и нижних пределов. Это обусловлено большим разнообразием форм жизни и разным трактованием определения термина. Последние исследования ученых показали, что один вид инфузорий способен выживать под лучами ионизирующей радиации, за пределами озонового щита планеты.

Местоположение и границы биосферы

Биосфера представляет оболочку, расположенную в пределах трех глобальных оболочек планеты:

• нижней части атмосферы;
• верхней части литосферы;
• значительной части гидросферы.

Если изобразить ее местоположение на схеме или рисунке Земли, то живая оболочка располагается на всей поверхности планеты, а также в толще и воздушной среде, пока встречаются необходимые для жизнедеятельности растений и животных вещества. Для более точного определения пространственного размещения биосферы необходимо понимание, какие лимитирующие факторы влияют на ее границы.

В атмосфере

В среднем границы биосферы в атмосфере находятся на высоте от 15 до 20 км от поверхности Земли. Наиболее устойчивые к низким температурам воздуха бактерии и вирусы достигают рекордных высот в 20 км: для них необходимо наличие минимального объема кислорода и углекислого газа.

Нахождение верхней границы биосферы в атмосфере зависит от высоты расположения озонового слоя, который выступает ограничивающим фактором для распространения жизни. Он является фильтром, за счет которого земной поверхности не достигает губительное для проявлений жизни УФ излучение Солнца короткого спектра. Над озоновым слоем находится враждебная для живых организмов радиоактивная среда.

В литосфере

Расположение границы биосферы в литосфере определяется следующими показателями:

• достаточным объемом кислорода и углерода;
• наличием воды в жидкой фракции и температурой ее перехода в парообразное состояние;
• температурой начала процесса распада белка и его свертывания.

Максимальное расположение нижней границы жизни находится на глубине 3,5-7,5 км от уровня океана. В среднем живые организмы обитают на глубине, не превышающей нескольких метров в почвенных слоях и 100-300 метров в подземных пещерах.

Ограниченное распространение на глубинах связано с неблагоприятными для живых организмов условиями: высокими температурами и недостаточным количеством кислорода.

В гидросфере

Нижняя граница биосферы в гидросфере проходит на глубине Марианской впадины – 11 км. В среднем же определяющим фактором распространения жизни в “водной оболочке” планеты является уровень донных отложений океана. Располагающиеся здесь экосистемы характеризуются минимальными требованиями к температурному режиму и объемам содержащегося в воде кислорода.

Важным фактором, влияющим на местоположение “живой оболочки” независимо от глубины, является уровень солености воды.

Какая температура в космосе?

Если вы, к примеру, возьмете в открытый космос термометр и оставите его там на некоторое время в месте, далеком от источника радиации, вы можете заметить, что он показывает температуру 2,73 Кельвина
или около минус 270 градусов Цельсия
. Это самая низкая естественная температура во Вселенной.

kevron2001 / Getty Images Pro

В космосе температура держится выше абсолютного нуля
за счет радиации, которая осталась после Большого взрыва. Хотя космос очень холодный по нашим меркам, интересно отметить, что одной из важнейших проблем, с которыми сталкиваются космонавты в космосе, является жара
.

Голый металл, из которого сделаны объекты, находящиеся на орбите, может нагреваться до 260 градусов Цельсия
из-за свободных солнечных лучей. Чтобы понизить температуру кораблей, их нужно обертывать в специальный материал, который может понизить температуру только в 2 раза.

Ablestock.com / Photo Images

Температура открытого космоса тем не менее постоянно падает
. Теории об этом появились уже давно, однако только недавние измерения подтвердили, что Вселенная охлаждается примерно на 1 градус
каждые 3 миллиарда лет.

Температура космоса будет приближаться к абсолютному нулю, однако никогда его не достигнет. Температура на Земле
не зависит от той температуры, которая сегодня имеется в космосе, и мы знаем, что наша планета последнее время постепенно нагревается.

Температура

Теплота — основа кинетики химических реакций, из которых складывается жизнедеятельность организма. Поэтому температурные условия оказываются одним из важнейших экологических факторов, влияющих на интенсивность обменных процессов. Температура относится к числу постоянно действующих факторов; количественное ее выражение характеризуется широкими географическими, сезонными и суточными различиями.

Так, температура на поверхности песка в пустыне может достигать порядка 600С, а минимальные температуры воздуха в Восточной Сибири 700С ниже нуля. Вообще диапазон температур от + 50 до -500С представляет собой фундаментальную характеристику температурных условий в биосфере, хотя имеются и отклонения от этих параметров.

Хорошо выражена разница температурных режимов по климатическим зонам — от полярных пустынь Арктики и Антарктики с суровой и продолжительной зимой и прохладным коротким летом до экваториальной области, отличающейся высокими и относительно устойчивыми температурами. На температурные условия конкретной местности влияет близость моря, доступность для муссонных и пассатных перемещений воздушных масс, рельеф и ряд других факторов. В прибрежных областях низких широт или во влажных тропиках режим температур отличается большой стабильностью. Например, амплитуда годовых изменений температуры в Эквадоре составляет всего около 6 0С, разница среднемесячных температур в бассейне Конго — 1 0С, тогда как амплитуда только суточных перепадов температуры в континентальных пустынях может достигать 25 – 38, а сезонных — более 60 0С. На северо-востоке континента Евразии, на фоне существенно более низких реднегодовых температур, амплитуда сезонных изменений составляет почти 100 0С.

В горах хорошо выражены вертикальный градиент температур, зависимость температурного режима от экспозиции склона, его изрезанности и т. п.

Значительно более сглажены температурные условия в почве. Если на ее поверхности температурные изменения температуры воздуха, то с глубиной сезонные и иные колебания уменьшаются и температурный режим становится стабильно благоприятным для живых организмов.

В океанической среде температурный режим отличается меньшими колебаниями: лишь в арктических и антарктических морях на небольших глубинах температура воды может опускаться до -1,8 0С. Как и в почве, с глубиной постоянство выраженности температурного фактора возрастает. В континентальных водоемах условия более разнообразны. Здесь температура воды не опускается ниже 0 0С (водоемы пресные), а верхний предел характерен для некоторых термальных источников: температура воды в них держится около точки кипения, и, тем не менее, там обитают некоторые прокариоты.

Температура тела

Гомойотермные животные не только обеспечены теплом за счет собственной теплопродукции, но и способны активно регулировать его производство и расходование. Благодаря этому им свойственна высокая и достаточно устойчивая температура тела. У птиц глубинная температура тела в норме составляет около 41 0С с колебаниями у разных видов от 38 до 43,5 0С (данные по 400 видам). В условиях полного покоя (основной обмен) эти различия несколько сглаживаются, составляя от 39,5 до 43,0 0С. На уровне отдельного организма температура тела показывает высокую степень устойчивости: диапазон ее суточных изменений обычно не превышает 2 – ~4 0С, причем эти колебания не связаны с температурой воздуха, а отражают ритм обмена веществ. Даже у арктических и антарктических видов при температуре среды до 20 – 50 0С мороза температура тела колеблется в пределах тех же 2 – 4 0С.

Повышение температуры среды иногда сопровождается некоторым возрастанием температуры тела. Если исключить патологические состояния, оказывается, что в условиях обитания в жарком климате некоторая степень гипертермии может быть адаптивной: при этом уменьшается разница температуры тела и среды и снижаются затраты воды на испарительную терморегуляцию. Аналогичное явление отмечено и у некоторых млекопитающих: у верблюда, например, при дефиците воды температура тела может подниматься от 34 до 40 0С. Во всех таких случаях отмечена повышенная тканевая устойчивость к гипертермии.

У млекопитающих температура тела несколько ниже, чем у птиц, и у многих видов подвержена более сильным колебаниям. Отличаются по этому показателю и разные таксоны. У однопроходных ректальная температура составляет 30 – 3 0С (при температуре среды 20 0С), у сумчатых она несколько выше — около 34 0С при той же внешней температуре. У представителей обеих этих групп, а также у неполнозубых довольно заметны колебания температуры тела в связи с внешней температурой: при снижении температуры воздуха от 20 – 5 до 14 –15 0С регистрировалось падение температуры тела на два с лишним градуса, а в отдельных случаях — даже на 5 0С.

У грызунов средняя температура тела в активном состоянии колеблется в пределах 35 – 9,5 0С, в большинстве случаев составляя 36 – 37 0С. Степень устойчивости ректальной температуры у них в норме выше, чем у рассмотренных ранее групп, но и у них отмечены колебания в пределах 3  0С при изменении внешней температуры от 0 до 35 0С.

У копытных и хищных температура тела поддерживается весьма устойчиво на свойственном виду уровне; межвидовые отличия обычно укладываются в диапазон от 35,2 до 39 0С. Для многих млекопитающих характерно снижение температуры во время сна; величина этого снижения варьирует у разных видов от десятых долей градуса до 4  0С.

Все сказанное относится к так называемой глубокой температуре тела, характеризующей тепловое состояние термостатируемого “ядра” тела. У всех гомойотермных животных наружные слои тела (покровы, часть мускулатуры и т. д.) образуют более или менее выраженную “оболочку”, температура которой изменяется в широких пределах. Таким образом, устойчивая температура характеризует лишь область локализации важных внутренних органов и процессов. Поверхностные же ткани выдерживают более выраженные колебания температуры. Это может быть полезным для организма, поскольку при такой ситуации снижается температурный градиент на границе организма и среды, что делает возможным поддержание теплового гомеостаза “ядра” организма с меньшими расходами энергии.

Какая температура самая низкая?

В попытках получить самую низкую температуру
, ученые столкнулись с рядом важных для науки вещей. Человеку удалось получить самые холодные вещи во Вселенной, которые намного холоднее, чем любая вещь, созданная природой и космосом.

Elaplan / Getty Images Pro

Замораживание допускает понижение температуры до нескольких милиКельвинов. Самая низкая температура, которую удалось достичь в искусственных условиях — 100 пикоКельвинов или 0.0000000001 K
. Чтобы добиться такой температуры, необходимо воспользоваться магнитным охлаждением. Также подобных низких температур можно добиться, используя лазеры.

При таких температурах материал ведет себя вовсе не так, как при обычных условиях.

Почвенная среда

Дождевой черьвь

Эту среду обитания создали сами организмы в процессе своей жизнедеятельности. Она расположена в верхнем плодородном слое земной коры и состоит из твердых, жидких и газообразных масс. Также ее неотъемлемой частью являются многочисленные живые организмы.

Для стабильной, малоизменчивой почвенной среды характерна очень высокая плотность, существенно затрудняющая передвижение живых существ. Перепады температур в ней несущественны, в отличии, например, от наземно-воздушной среды. Ещё один признак почвенной среды — недостаток или полное отсутствие солнечного света. В таких условиях млекопитающие (кроты, слепыши и т.д.) приспособились ориентироваться в пространстве с помощью обоняния и осязания, а вот органы зрения у них оказались недоразвиты.

Вода в почве присутствует в умеренных количествах, и основным её источником являются атмосферные осадки. При этом воздуха здесь недостаточно. Он занимает все свободные поры, в которых отсутствует вода, поэтому при увлажнении почвы воздух из неё вытесняется. Количество углекислого газа в почвенном воздухе обычно превышает количество кислорода, что обусловлено дыханием многочисленных микроорганизмов и корней растений.

Что такое теплород?

Тепло
– механическое свойство материала. Чем горячее объект, тем больше энергии имеют его частицы во время движения. Атомы веществ
в горячем твердом состоянии вибрируют быстрее, чем атомы тех же, но охлажденных веществ.

Будет ли вещество оставаться в жидком или газообразном состоянии зависит от того, до какой температуры его нагреть
. Сегодня об этом знает любой школьник, однако до 19-го столетия ученые полагали, что тепло само по себе является субстанцией – невесомым флюидом
, названным теплород
.

m.kucova

Ученые считали, что этот флюид испарялся из теплого материала, таким образом, охлаждая его. Он может перетекать из горячих объектов в холодные
. Многие прогнозы, основанные на этой теории, на самом деле верны. Несмотря на заблуждения по поводу тепла, были сделаны многие действительно правильные выводы и научные открытия
. Теория теплорода была окончательно побеждена в конце 19-го века.

Пассивная устойчивость

Рассмотренные закономерности охватывают диапазон изменений температуры, в пределах которого сохраняется активная жизнедеятельность. За границами этого диапазона, которые широко варьируют у разных видов и даже географических популяций одного вида, активные формы деятельности пойкилотермных организмов прекращаются, и они переходят в состояние оцепенения, характеризующееся резким снижением уровня обменных процессов, вплоть до полной потери видимых проявлений жизни. В таком пассивном состоянии пойкилотермные организмы могут переносить достаточно сильное повышение и еще более выраженное понижение температуры без патологических последствий. Основа такой температурной толерантности заключена в высокой степени тканевой устойчивости, свойственной всем видам пойкилотермных и часто поддерживаемой сильным обезвоживанием (семена, споры, некоторые мелкие животные).

Переход в состояние оцепенения следует рассматривать как адаптивную реакцию: почти не функционирующий организм не подвергается многим повреждающим воздействиям, а также не расходует энергию, что позволяет выжить при неблагоприятных условиях температур в течение длительного времени. Более того, сам процесс перехода в состояние оцепенения может быть формой активной перестройки типа реакции на температуру. “Закаливание” морозостойких растений — активный сезонный процесс, идущий поэтапно и связанный с достаточно сложными физиологическими и биохимическими изменениями в организме. У животных впадение в оцепенение в естественных условиях часто также выражено сезонно и предваряется комплексом физиологических перестроек в организме. Есть данные, что процесс перехода к оцепенению может регулироваться какими-то гормональными факторами; объективный материал по этому поводу еще не достаточен для широких выводов.

При переходе температуры среды за пределы толерантности наступает гибель организма от причин, рассмотренных в начале этой главы.

Гомойотермные организмы

К этой группе относят два класса высших позвоночных — птицы и млекопитающие. Принципиальное отличие теплообмена гомойотермных животных от пойкилотермных заключается в том, что приспособления к меняющимся температурным условиям среды основаны у них на функционировании комплекса активных регуляторных механизмов поддержания теплового гомеостаза внутренней среды организма. Благодаря этому биохимические и физиологические процессы всегда протекают в оптимальных температурных условиях.

Гомойотермный тип теплообмена базируется на высоком уровне метаболизма, свойственном птицам и млекопитающим. Интенсивность обмена веществ у этих животных на один-два порядка выше, чем у всех других живых организмов при оптимальной температуре среды. Так, у мелких млекопитающих потребление кислорода при температуре среды 15 – 0 0С составляет примерно 4  тыс. см3 • кг -1 • ч -1 , а у беспозвоночных животных при такой же температуре —10 0 см3 • кг -1 • ч -1 .

При одинаковой массе тела (2,5 кг) суточный метаболизм гремучей змеи составляет 32,3 Дж/кг (382 Дж/м2), у сурка – 120,5 Дж/кг (1755 Дж/м2), у кролика — 188,2 Дж/кг (2600 Дж/м2).

Высокий уровень метаболизма приводит к тому, что у гомойотермных животных в основе теплового баланса лежит использование собственной теплопродукции, значение внешнего обогрева относительно невелико. Поэтому птиц и млекопитающих относят к эндотермным организмам

Эндотермия — важное свойство, благодаря которому существенно снижается зависимость жизнедеятельности организма от температуры внешней среды

Скорость метаболизма

Изменчивость температуры влечет за собой соответствующие изменения скорости обменных реакций. Поскольку динамика температуры тела пойкилотермных организмов определяется изменениями температуры среды, интенсивность метаболизма также оказывается в прямой зависимости от внешней температуры. Скорость потребления кислорода, в частности, при быстрых изменениях температуры следует за этими изменениями, увеличиваясь при повышении ее и уменьшаясь при снижении. То же относится и к другим физиологическим функциям: частота сердцебиений, интенсивность пищеварения и т. д. У растений в зависимости от температуры изменяются темпы поступления воды и питательных веществ через корни: повышение температуры до определенного предела увеличивает проницаемость протоплазмы для воды. Показано, что при понижении температуры от 20 до 00С поглощение воды корнями уменьшается на 60 – 70%. Как и у животных, повышение температуры вызывает у растений усиление дыхания.

Последний пример показывает, что влияние температуры не прямолинейно: по достижении определенного порога стимуляция процесса сменяется его подавлением. Это общее правило, объясняющееся приближением к зоне порога нормальной жизни.

У животных зависимость от температуры весьма заметно выражена в изменениях активности, которая отражает суммарную реакцию организма и у пойкилотермных форм самым существенным образом зависит от температурных условий. Хорошо известно, что насекомые, ящерицы и многие другие животные наиболее подвижны в теплое время суток и в теплые дни, тогда как при прохладной погоде они становятся вялыми, малоподвижными. Начало их активной деятельности определяется скоростью разогревания организма, зависящей от температуры среды и от прямого солнечного облучения. Уровень подвижности активных животных в принципе также связан с окружающей температурой, хотя у наиболее активных форм эта связь может “маскироваться” эндогенной теплопродукцией, связанной с работой мускулатуры.

Слои и структура биосферы

В биосфере выделяют следующие типы основных веществ:

1. живое;
2. биогенное – создано или переработано организмами;
3. косное, образование которого происходит без участия биоты;
4. биокосное, формирование которого определяется симбиозом деятельности организмов и процессов косного характера;
5. радиоактивное, в том числе рассеянные атомы и вещества внеземного происхождения.

В таблице приведены основные слои “живой оболочки” нашей планеты. Распространение жизни в них неравномерное и определяется требовательностью конкретных существ к факторам окружающей среды.

Атмосферные	Геосферные	Гидросферные
тропобиосфера — слой с сохранением наиболее комфортных для биоты условий (от уровня почвы до кучевых облаков); альтобиосфера — среда, проникновение жизни в которую очаговое (только альтобионты); парабиосфера — пространство с непригодным для большей части живых организмов условиями	террабиосфера — основная зона распространения жизни в литосфере; литобиосфера — слой, проходящий в глубины горных пород; теллуробиосфера — здесь могут обитать только анаэробы)	аквабиосфера континентальные воды и зоны вечной мерзлоты); маринобиосфера — среда, включающая главным образом соленые воды морей и океанов

Наземно-воздушная среда

Хищник и добыча

Данная среда обитания занимает всю поверхность суши и низкие атмосферные слои. В отличие от относительно стабильной водной среды, наземно-воздушная очень изменчива. Для нее характерны существенные перепады температур, изменения уровня влажности и химического состава воздуха. При этом воздух находится в постоянном движении. Его низкая плотность не оказывает значительного сопротивления при перемещении организмов по поверхности земли, но затрудняет движение по вертикали.

Необходимая для жизни организмов вода в атмосфере отсутствует, поэтому многие животные и растения селятся вблизи водоёмов, обитатели же засушливых территорий выживают за счёт специальных приспособлений, помогающих им запасать и экономить воду. Если влаги в наземно-воздушной среде часто не хватает, то кислорода и солнечного света более чем достаточно. Уровень освещённости земной поверхности изменяется в зависимости от времени суток, сезона и географической широты. Газовый состав воздуха относительно однороден, однако под воздействием антропогенных факторов, он может изменяться.

Экстремальная температура в Солнечной системе

Температура среды в Солнечной системе отличается от той, к которой мы привыкли на Земле. Наша звезда Солнце невероятно горячая. В ее центре температура составляет около 15 миллионов Кельвинов
, а поверхность Солнца имеет температуру всего около 5700 Кельвинов.

Pixabay / Pexels

Температура в ядре нашей планеты
составляет примерно столько же, сколько температура поверхности Солнца. Самая горячая планета Солнечной системы – Юпитер, температура ядра которого в 5 раз выше
, чем температура поверхности Солнца.

Самая холодная температура
в нашей системе зафиксирована на Луне: в некоторых кратерах в тени температура составляет всего 30 Кельвинов
выше абсолютного нуля. Эта температура ниже, чем температура Плутона!