Пойкилотермия, гетеротермия, гомойотермия

Пойкилотермия у живых существ

К пойкилотермным организмам относят все современные таксоны органического мира, кроме двух классов позвоночных животных – птиц и млекопитающих . Долгое время считалось, что все являются , однако современные исследования показали, что  — единственный известный на сегодняшний день холоднокровный представитель ; предполагалось также, что к пойкилотермным млекопитающим относился вымерший . Дискуссионным также является вопрос о том, относились ли к холоднокровным животным , однако в последнее время учёные больше склоняются к версии их теплокровности, исходя из исследований изотопов кислорода, темпов роста и т.п. Кроме того, также постоянно растёт число находок динозавров с плотными перьеподобными покровами даже у тех видов, которые к полёту не имели никакого отношения. Считается, что теплокровность — базальный признак всех архозавров и теплокровными были даже многие , в том числе предки современных . Нередко выделяемое понятие инерционной теплокровности или гигантотермии — когда организм прогревается на солнце, после чего за счёт больших размеров тела держит относительно постоянную температуру, как крупные современные , не следует выносить из определения пойкилотермии, поскольку организм все также неспособен самостоятельно вырабатывать достаточное количество тепла.

Виды гомойотермии

Различают истинную и инерциальную гомойотермию.

• Истинная гомойотермия имеет место, когда живое существо обладает достаточным уровнем , чтобы поддерживать температуру тела на постоянном уровне за счёт самостоятельного производства энергии из потребляемой пищи. Современные птицы и млекопитающие относятся к истинно гомойотермным существам. Помимо достаточных энергетических возможностей они имеют также различные механизмы, предназначенные для удержания тепла (перья, шерсть, подкожный слой жировой ткани) и для защиты от перегрева при высокой температуре окружающей среды (потоотделение). Недостаток у этого механизма в том, что для поддержания температуры тела необходимо много энергии, а соответственно и потребность в пище выше чем в любом другом случае.
• Инерциальная гомойотермия — это поддержание постоянной температуры тела за счёт крупных размеров и большой массы тела, а также специфического поведения (например, греться на солнце, охлаждаться в воде). Эффективность механизма инерциальной эндотермии зависит в первую очередь от соотношения теплоёмкости (упрощённо — массы) и среднего теплового потока через поверхность тела (упрощённо — площади тела), поэтому этот механизм может явно наблюдаться только у крупных видов. Инерциально-гомойотермное существо в периоды повышения температуры медленно нагревается, а в периоды похолодания — медленно остывает, то есть за счёт большой теплоёмкости колебания температуры организма сглаживаются. Недостатком инерциальной гомойотермии является то, что она возможна только при определённом типе климата — когда средняя температура окружающей среды соответствует желаемой температуре тела и нет длительных периодов сильных похолоданий или потеплений. Из достоинств следует выделить небольшую потребность в пище при достаточно высоком уровне активности. Характерный пример инерциальной гомойотермии представляет собой . крокодила покрыта прямоугольными роговыми щитками, которые на спине и животе располагаются правильными рядами, под ними в спинной и реже в брюшной части развиваются , образующие панцирь. Остеодермы в дневное время аккумулируют тепло, поступающее вместе с солнечным светом. Благодаря этому температура тела крупного крокодила в течение суток может колебаться в пределах всего одного-двух градусов.

1. Температура

3.1.5. Экологические выгоды пойкилотермии и гомойотермии

Пойкилотермия и гомойотермия – это, по сути дела, две альтернативные
природные стратегии выживания организмов в условиях колеблющихся температур.
Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки.

Пойкилотермность – это подчинение организмов ходу внешних
температур. Производя сравнительно мало эндогенного тепла и обладая лишь
отдельными терморегуляторными реакциями, пойкилотермные организмы не могут
обеспечить постоянства теплообмена, поэтому при колебаниях температуры среды их
активность прерывиста. Переход в неактивное состояние связан с развитием
механизмов толерантности к изменениям температуры тела.

Подчинение температуре среды имеет, однако, ряд преимуществ. Снижение
уровня обмена при действии холода экономит энергетические затраты, резко
уменьшает потребность в пище. В условиях сухого жаркого климата пойкилотермность
позволяет избегать излишних потерь воды, так как практическое отсутствие
различий между температурами тела и среды не вызывает дополнительного
испарения. Высокие температуры пойкилотермные животные переносят легче и с
меньшими энергетическими затратами, чем гомойотермные, которые тратят много
энергии на удаление избытка тепла из тела.

Гомойотермность – это стратегия сопротивления влиянию
факторов среды. Организм гомойотермного животного всегда функционирует только в
узких температурных границах. За этими пределами для них невозможно не только
сохранение биологической активности, но и переживание в угнетенном состоянии,
так как выносливость к значительным колебаниям температуры тела ими потеряна.
Зато, отличаясь высокой интенсивностью окислительных процессов в организме и
обладая мощным комплексом терморегуляторных средств, гомойотермные животные
могут поддерживать для себя постоянный температурный оптимум при значительных
отклонениях внешних температур, что позволяет им шире осваивать внешние условия.

Работа механизмов терморегуляции требует больших энергетических затрат,
для восполнения которых животные нуждаются в усиленном питании, поэтому
единственно возможным состоянием животных с регулируемой температурой тела
является состояние постоянной активности. В холодных районах ограничивающим
фактором в их распространении является не температура, а возможность
регулярного добывания пищи.

Отряд Угреобразные Anguilliformes

Свыше 350 видов, распределяемых по 20-30 семействам. Мелкие виды длиной 10-40 см, чаще — до 1-1,5 м, отдельные виды 3 м длиной и весом более 60 кг. Взрослые ведут придонный образ жизни, прячась в вырытых в илистом грунте норах или в расщелинах камней. Встречаются как на небольших глубинах, так и на глубине 2-4 км. Более многочисленны и разнообразны в тропиках.

Угреобразные — хищники; поедают донных беспозвоночных, нападают на рыб; у многих видов челюсти вооружены мощными острыми зубами. Обезьяний угорь (Symenhelys parasiticus) длиной до 45 см, живет на глубине 300-2000 м, нападает на крупных рыб: прогрызает стенку тела и, проникнув внутрь, постепенно выедает внутренности, а затем и мышцы жертвы.

Плодовитость у многих видов, видимо, высокая: до нескольких миллионов икринок; у части видов размножение раз в жизни. Икру выметывают в море; прибрежные виды при этом откочевывают от берегов. Развитие с превращением: из икринки выходит личинка — лептоцефал с маленькой головой и уплощенным с боков полупрозрачным листовидным телом. Личиночная стадия у некоторых видов продолжается несколько лет. Описано несколько гигантских лептоцефалов, достигавших длины 1,8 м. Полагают, что это неотенические (т. е. способные к половому размножению) личинки; некоторые ученые допускают существование и взрослых, ведущих глубоководный образ жизни (их длина должна достигать 20-30 м). Многие виды — ценные объекты промысла.

Обыкновенный, или европейский угорь (Anguilla anguilla)

Речные угри Anguilla — проходные рыбы. Европейский угорь (A. anguilla) живет в реках и озерах Европы от Черного до Балтийского моря. Питается беспозвоночными и мелкими рыбами. Достигнув длины 1-1,5 м и массы 1-6 кг (при этом жир составляет 19-27% массы тела), в возрасте 9-12 лет (иногда и старше) угри мигрируют вниз по рекам (в росистые ночи переползают по заболоченным низинам из озер в реки) и уходят в море. В это время начинают развиваться половые железы, увеличиваются размеры глаз, начинается дегенерация кишечника и плавательного пузыря, изменяется окраска. Нерест происходит в Саргассовом море — самом соленом и теплом районе Атлантического океана. Мигрирующие угри должны проплыть 4-7 тыс. километров,

Видимо, мигрируют в глубинных течениях, идущих от берегов Европы. После нереста взрослые рыбы гибнут.

Из Саргассова моря начинается мощное теплое течение Гольфстрим, которое постепенно подносит лептоцефалов речного угря к берегам Европы. В возрасте 2,5-3 лет при длине 6-9 см личинки превращаются в стеклянных угрей — маленьких угрей с полупрозрачным телом, — которые уже активно проникают в реки, во время половодий заселяют поименные озера. Здесь они растут в течение 6-9 лет и вновь уходят, чтобы выметать икру и молоки и погибнуть. Сейчас широко практикуется массовый отлов стеклянных угрей в устьях рек Западной Европы и выпуск их в водоемы Центральной и Восточной Европы (в частности, стеклянные угри выпускались в оз. Селигер). Проводятся промышленные опыты по выращиванию стеклянных угрей в прудовых хозяйствах на искусственных кормах (отходы боен и т. п.).

Литература: Н. П. Наумов, Н. Н. Карташев. Зоология позвоночных. Низшие хордовые, бесчелюстные, рыбы, земноводные. Москвы, «Высшая школа», 1979

Предварительный просмотр

Школьный этап Всероссийской олимпиады школьников.

10 КЛАСС.

Задание 1. (автор Ю. Н. Медведев)

«542. Глиций извлекается из хлористаго соединения, точно также как глиний. Полученный таким способом он имеет вид темносераго порошка, и принимает от трения металлический блеск. В кипящей воде он не окисляется; также и на воздухе при обыкновенной температуре, но в раскаленном состоянии горит на воздухе и в кислороде ярким пламенем, превращаясь в глицину. Глиций растворяется в слабых кислотах с отделением водорода, в крепкой же серной или азотной, разлагая сии кислоты. Он растворяется также в едких щелочах, исключая аммиак, с отделение водорода.»Г.И.Гесс «Основания чистой химии», СПб. 1840, стр 237.

«Русский исследователь соединений этого металла Авдеев (1819) устранил господствовавшее мнение о сходстве состава окиси глиция с окисью глиноземия, доказавши для этого, что серноглициновая соль представляет больше сходства с серномагнезиальной солью, чем с серноглиноземною солью… Установление периодической системы элементов тотчас показало, что взгляд Авдеева отвечает действительности.» Д.И. Менделеев. «Основы химии».

1. Какие элементы во времена Авдеева и Менделеева называли «глиций» и«глиноземий»? С чем связано происхождение этих названий?

2. Многие свойства глиноземия и глиция действительно похожи. Приведите два примера аналогии в свойствах этих элементов или их соединений. Как называется это явление?

3. С помощью каких химических реакций можно из раствора, содержащего ионы этих элементов, выделить в индивидуальном виде соли каждого из них?

4. Почему глиций довольно легко растворяется в водном растворе фторида аммония, но не растворяется в растворе хлорида аммония, в то время как магний растворяется в растворе хлорида аммония, но не растворяется в растворе фторида аммония? Ответ сопроводите краткими ионными уравнениями реакций.

Количество баллов 30 баллов

Задание 2.

   50 мл газообразного углеводорода смешали 200 мл кислорода и подожгли. Объём образовавшейся газовой смеси оставили 125 мл, а после пропускания её через раствор щёлочи он уменьшился до 25 мл. Определите формулу исходного газообразного вещества.

Количество баллов 20 баллов

Задание №3.

Определите молекулярную формулу предельного углеводорода, если известно, что при полном сгорании 8.6 г его образовалось 13.44 л CO2 (н.y.)

Количество баллов 20 баллов

Задание 4.

Изобразите графические формулы только тех веществ, которые имеют изомеры: пропан,этиленгликоль (этандиол – 1,2), этанол, дихлорэтан.

Количество баллов 15 баллов

Задание 5.

№ 2.Как меняется тип гибридизации атома углерода и геометрия молекулы в ряду превращений: С2Н2; С6Н6; С6Н12; С6Н14.

Количество баллов 15 баллов

Желаем успеха!