Пойкилотермия мен гомойотермияның экологиялық пайдасы
Пойкилотермия және гомойотермия-бұл тербелмелі температура жағдайында ағзалардың өмір сүруінің екі балама табиғи стратегиясы. Олардың әрқайсысының өз артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Пойкилотермия-бұл ағзалардың сыртқы температураға бағынуы. Салыстырмалы түрде аз эндогендік жылу өндіре отырып және тек жекелеген термореттегіш реакцияларға ие бола отырып, пойкилотермды организмдер жылу алмасудың тұрақтылығын қамтамасыз ете алмайды, сондықтан орта температурасының ауытқуы кезінде олардың үзікші белсенділігі. Белсенді емес жағдайға көшу дене температурасының өзгеруіне төзімділік механизмдерінің дамуымен байланысты.
Орта температурасына бағыну, алайда, бірқатар артықшылықтары бар. Суықтың әсерінен алмасу деңгейінің төмендеуі энергетикалық шығындарды үнемдейді, тағамға қажеттілікті күрт азайтады. Құрғақ ыстық климат жағдайында пойкилотермность судың артық шығынынан аулақ болуға мүмкіндік береді, өйткені дене және орта температуралары арасындағы айырмашылықтардың практикалық болмауы қосымша булану тудырмайды. Жоғары температуралар Жайылма Жануарлар денеден артық жылуды алып тастау үшін көп энергия жұмсайтын гомойотермиялық қарағанда жеңіл және аз энергетикалық шығындармен тасымалданады.
Гомойотермность-бұл орта факторларының әсеріне қарсылық стратегиясы. Гомойотермиялық жануардың ағзасы тек тар температуралық шекараларда ғана жұмыс істейді. Осы шектерден тыс олар үшін биологиялық белсенділікті сақтау ғана емес, сонымен қатар дененің температурасының айтарлықтай ауытқуына төзімділігі жоғалғандықтан тежеліп тұрған күйде уайымдану да мүмкін емес. Бірақ, ағзадағы тотығу үрдістерінің жоғары қарқындылығымен ерекшеленіп және термореттегіш құралдардың қуатты кешеніне ие бола отырып, гомойотермиялық Жануарлар сыртқы температуралардың Елеулі ауытқулары кезінде тұрақты температуралық оптимумды өздері үшін қолдай алады, бұл оларға сыртқы жағдайларды кеңінен игеруге мүмкіндік береді.
Термореттеу механизмдерінің жұмысы үлкен энергетикалық шығындарды талап етеді, оларды толтыру үшін жануарлар қатты тамақтануды қажет етеді, сондықтан дене температурасы реттелетін жануарлардың жалғыз мүмкін болатын жай-күйі тұрақты белсенділік жағдайы болып табылады. Суық аудандарда олардың таралуын шектейтін фактор температура емес, тамақты үнемі алу мүмкіндігі болып табылады.
Бірнеше жануарлар жылу алмасудың екі стратегиясының артықшылықтарын біріктіруге қабілетті. Жылу балансын ұстап тұру мүмкіндігі шегінде экстремалды жағдайларды игеретін кейбір гомойотермиялық түрлерде энергия үнемдеуге мүмкіндік беретін пойкилотермия элементтері көрінеді.
Таңертең Жануарлар 34-35 °C температурасына ие, содан кейін біртіндеп күннің таяқшалары астында қызады, яғни өзін пойкилотермды организмдер ретінде жүргізеді. Тер бездері мен шырышты арқылы буланатын терморегуляция түйеде тек дене температурасына 40,7 °C жеткенде ғана басталады, бұл жылу төзімділігі шегіне жақын. Кешке ауа температурасы осы шамадан төмен түссе, түйе тікелей сәулелену арқылы жиналған артық жылудан босатылады. Бұл бейімделу жануарға оның орташа температурасын 37-38 °C шегінде ұстап тұру үшін қажет болатын 5 л суды үнемдеуге мүмкіндік береді.
Ресейдің солтүстік‑шығысындағы қатал зим жағдайында тәулік сайынғы суыту 5-6 °C қарама-қарсы мысал самырсын құстарын береді (күріш. 20). Қысқа жарық күні құстар төмен (кейде -40 °C дейін) түнгі температураға қарсы тұру үшін жеткілікті тамақ жинауға үлгермейді. Таңертең дененің температурасы 34-35 °C дейін төмендейді, бұл энергияны үнемдеп, аман қалуға мүмкіндік береді.
Гетеротермностъ-құстар мен сүтқоректілер арасындағы ерекше бейімделу стратегиясы, онда тұрақты және дене температурасының өзгеруін пайдалану заңды түрде үйлеседі. Гетеротермиялық көріністердің негізгі түрлері-ұйықтауға немесе торпидті күйге түсу қабілеті.
Қысқы ұйықтау сүтқоректілерге тән, бір өтпелі, жәндіктер, кеміргіштер мен ұшпалы тышқандар арасында таралған. Ұйықтауға түсіп, Жануарлар дененің жоғары температурасын ұстап тұру үшін күресті тоқтатады, оны нөлден бірнеше градусқа дейін төмендетеді. Бұл дененің энергетикалық ресурстарын жинақтайды. Жануарлар жиі ұзақ ай бойы ұйықтайды, кейде зат алмасудың күрт төмендеуі кезінде жарты жылға дейін біртіндеп жинақталған резервтерді жұмсайды (сурет. 21). Еуропалық сарсық, мысалы, жүрек соғу жиілігі минутына 400 – ден 4-7‑ге дейін, қарапайым хомякта – 200-ден 12-15-ге дейін, сони-сөреде-450-ден 35-ке дейін төмендейді. Оттегі тұтыну 20-100 есе азаяды (күріш. 22). Алайда, ұйықтаудың жағдайы Жайылманың қоршауына сәйкес келмейді. Ұйықтау — бұл ағзаның термореттегіш жүйесі төмен деңгейге ауысатын жақсы реттелетін физиологиялық жағдай. Панадағы температура 0 °C – ге жақындағанда, Жануарлар (қамыт, суыр, сони) дене температурасын 2-3 °C-ден кем емес деңгейде ұстап, қосымша жылу жасай бастайды. Қысқы кезеңде кейбір түрлер бірнеше рет оянады және қорлармен тамақтанады. Уақыттың 7% — ға дейінгі сарысулар ұйықтау кезеңінде сергіткіш күйде болады. Сүтқоректілердің оянуы өзін-өзі қыздыру жолымен жүреді және энергия шығындарын талап етеді. Жүректің жиырылу жиілігі артады, тыныс алу ырғағы жиілейді. Ұйықтаудан шығу үшін 3 сағат қажет. Ұшу тышқандар жылдам жылытылады және 15-30 минуттан кейін ұшуға дайын.
Торпидті жай-күйі немесе ұстамдылығы жануарлардың қысқы ұйықтауына ілесе жүреді, бірақ басқа жағдайларда да өз бетінше бейімделу ретінде пайда болады. Құстар мен сүтқоректілердің бірқатар ұсақ түрлері ауа райы қолайсыз болған кезде немесе тәуліктік циклдарда үнемі алмасу мен дене температурасын төмендетеді. Колибриде, мысалы, түн басталғанда дененің температурасы 36-40 °C-ден 18 °C-ге дейін төмендейді, құстар бұтақтарға отырғызылады және қоршалады. Ұшу тышқандар, керісінше, түнгі және түнгі уақытта белсенді және күндіз торпидті күйге түседі. Орепенияға көшу тамақ жетіспеушілігімен де ынталандырылады. Бір температуралық жағдайларда азықпен қамтамасыз етілген Жануарлар белсенді өмір салтын жалғастыра алады және жылуды терморегуляцияға генерациялайды, ал тамақ жетіспеген жағдайда қоршайды. Қысқа мерзімді торпидтік жағдай, ұйықтау сияқты-реттелетін процесс, бірақ дене температурасы соншалықты төмен түспейді және әдетте 20 °C-қа жақын деңгейде қалады.
Гетеротермды жануарлардың қысқа мерзімді қоршауы мен ұзақ қысқы ұйықтаудың арасында өткелдердің барлық гаммасы бар. Қысқы аюлар ұйқы, мысалы, ұйықтау деп аталмаған, өйткені бұл аңдардың температурасы 3-6 °C-ға төмендейді,ал метаболизм деңгейінің төмендеуі айтарлықтай емес. Бұлшықет белсенділігі әдетте бәсеңдейді,бірақ физиологиялық функциялардың көпшілігі бұрынғы деңгейде сақталады. Мысалы, қысқы ұйқы кезінде аю сүтімен қоректенеді. Аюлар салыстырмалы түрде оңай оянып, белсенді жағдайға көшуге қабілетті.
Шөл далаларда ұсақ сүтқоректілердің қатары (тышқан тәрізді кеміргіштер, сони, кейбір сусликтер, жәндіктер тентек тензектер және т. б.) тек қысқы ғана емес, жазғы ұйықтауға да құяды, ол эстивация деп аталады (лат. aestes-жаз). Олардың денесінің температурасы айтарлықтай төмендемейді – 25-27 °C дейін, бірақ зат алмасу деңгейінің тиісінше төмендеуі энергияны ғана емес, суды да үнемдеуге мүмкіндік береді.
Осылайша, гетеротермияның кең таралуы қолайсыз жағдайларда жануарлардың өмір сүруі үшін осы құбылыстың іргелі мәнін болжауға мүмкіндік береді.