ГДЗ: Параграф § 46 / Биология 11 класс

Температура является экологическим фактором, который оказывает огромное влияние на организмы. Она определяет скорость и характер обменных процессов, влияет на биологические свойства клеток, тканей и биомолекул (например, белков), тем самым ограничивая или определяя возможность жизнедеятельности.

Диапазон активной жизни на планете значительно шире, чем диапазон жизнедеятельности биологических молекул (\( 0^\circ C \) до \( +50^\circ C \)). Для суши он составляет от \( -70^\circ C \) до \( +55^\circ C \).

• Верхний предел (\( +50^\circ C \) и выше) ограничивается тепловой денатурацией (гибелью) белковых молекул и нарушением работы ферментов. Некоторые термофильные организмы способны выдерживать более высокие температуры (до \( +87^\circ C \)).
• Нижний предел (\( 0^\circ C \) и ниже) ограничивается образованием кристаллов льда в клетках, разрушающих их. Некоторые организмы могут выдерживать предельно низкие температуры (близкие к абсолютному нулю) благодаря криопротекторам.

• Пойкилотермные (холоднокровные): Температура их тела непостоянна и зависит от окружающей среды. Приспосабливаются путем поведенческой терморегуляции (например, поиск убежища, спячка) и способностью впадать в анабиоз при критических температурах.
• Гомойотермные (теплокровные): Поддерживают постоянную температуру тела (например, \( 37^\circ C \) у млекопитающих) независимо от внешней среды. Приспособления включают высокий уровень теплопродукции, активный обмен веществ, физическую терморегуляцию (изолирующие покровы, регуляция теплоотдачи) и химическую терморегуляцию (изменение интенсивности теплопродукции).

• Организмы с широким пределом устойчивости к температуре называются эвритермными.
• Организмы с узким пределом устойчивости к температуре называются стенотермными (теплолюбивыми или холодолюбивыми).
• Эндемичные организмы, обитающие только в определенных узких температурных условиях, чаще всего являются стенотермными.

Адаптации растений к зимним низким температурам проявляются в зимостойкости, морозоустойчивости и переходе в состояние покоя.

• Зимостойкость и морозоустойчивость: Повышение концентрации углеводов (сахаров) в клетках, что снижает точку замерзания воды и препятствует образованию льда. Морозоустойчивость также может быть связана с образованием криопротекторов.
• Состояние покоя: Прекращение ростовых процессов и снижения жизнедеятельности. Это может включать сбрасывание листвы (для уменьшения испарения и обледенения), защиту почек почечными чешуями и наличие ингибиторов, которые подавляют рост даже при кратковременных потеплениях.
• Примеры: Яблоня, озимые злаки, подснежник.

Адаптации к низким температурам (холод)

• Увеличение теплопродукции (химическая терморегуляция), например, дрожь.
• Улучшение теплоизоляции (физическая терморегуляция): густой мех, перья, толстый слой подкожного жира (например, у пингвинов, белых медведей).
• Поведенческие адаптации: миграция, спячка (например, медведь), анабиоз, создание убежищ.

Адаптации к высоким температурам (жара)

• Увеличение теплоотдачи (физическая терморегуляция): испарение воды (потоотделение, учащенное дыхание), увеличение относительных размеров выступающих частей тела (например, большие уши у американского зайца-беляка, густая сеть сосудов в ушах).
• Поведенческие адаптации: поиск тени или прохладных мест (например, ящерица-агама зарывается в песок), ночная активность.

Значение: Адаптации имеют решающее значение для поддержания теплового баланса организма, позволяя сохранять гомеостаз и активную жизнедеятельность в широком диапазоне внешних температур.

Результат для кусочка мяса:

• Кусочек мяса, взятый из камеры, за это время, вероятно, окажется сваренным или почти сваренным. Это обусловлено тем, что \( +126^\circ C \) – это температура значительно выше точки кипения воды (\( 100^\circ C \)), и тепловая энергия быстро передастся белкам мяса, вызывая их денатурацию.

Результат для человека и собаки:

• Человек и собака (гомойотермные организмы) смогут пробыть в сухой камере при такой высокой температуре (\( +126^\circ C \)) в течение короткого времени (например, 6 минут) без серьезного вреда, при условии, что они здоровы.
• Объяснение: Это возможно благодаря механизмам физической терморегуляции. В сухом воздухе происходит интенсивное испарение пота (у человека) и испарение влаги с поверхности дыхательных путей (у собаки – учащенное дыхание/отдышка). Испарение является очень эффективным способом отвода тепла, что позволяет организму поддерживать относительно постоянную внутреннюю температуру тела (\( \approx 37^\circ C \)), компенсируя поступление тепла извне.
• Влажный воздух при такой температуре был бы смертелен, так как испарение влаги с кожи было бы сильно затруднено.