Sayyoramizdagi hayotning xilma-xilligi o'z ko'lami bilan hayratlanarli. Kanadalik olimlar tomonidan olib borilgan so'nggi tadqiqotlar sayyoramizda yashaydigan hayvonlar, o'simliklar, zamburug'lar va mikroorganizmlarning 8,7 million turini ko'rsatadi. Bundan tashqari, ularning atigi 20 foizi tasvirlangan va bu bizga ma'lum bo'lgan 1,5 million tur. Tirik organizmlar sayyoradagi barcha ekologik bo'shliqlarni egallagan. Biosferada hayot bo'lmagan joy yo'q. Vulkanlarning teshiklarida va Everest cho'qqisida - hamma joyda biz hayotni uning turli ko'rinishlarida topamiz. Va, shubhasiz, tabiat bunday xilma-xillik va tarqalish uchun evolyutsiya jarayonida issiq qonlilik (gomeotermik organizmlar) hodisasining paydo bo'lishi bilan bog'liq.
Hayot chegarasi - harorat
Hayotning asosi kimyoviy jarayonlarning tezligi va tabiatiga bog'liq bo'lgan organizmdagi metabolizmdir. LEKINbu kimyoviy reaktsiyalar faqat ma'lum bir harorat oralig'ida, o'z ko'rsatkichlari va ta'sir qilish muddati bilan mumkin. Ko'proq organizmlar uchun atrof-muhitning harorat rejimining chegara ko'rsatkichlari 0 dan +50 daraja Selsiygacha hisoblanadi.
Lekin bu taxminiy xulosa. Hayotning harorat chegaralari oqsillarning denaturatsiyasi bo'lmagan, shuningdek, hujayralar sitoplazmasining kolloid xususiyatlarining qaytarilmas o'zgarishlari, hayotiy fermentlar faoliyatining buzilishi bo'ladi, desak to'g'riroq bo'ladi. Koʻpgina organizmlar esa yuqori darajada ixtisoslashgan enzimatik tizimlarga ega boʻlib, ularga bu chegaralardan ancha yuqori sharoitlarda yashash imkonini berdi.
Atrof-muhit tasnifi
Optimal hayot haroratining chegaralari sayyoradagi hayot shakllarining ikki guruhga bo'linishini aniqlaydi - kriofillar va termofillar. Birinchi guruh hayot uchun sovuqni afzal ko'radi va bunday sharoitlarda hayot uchun ixtisoslashgan. Sayyora biosferasining 80% dan ortig'ini o'rtacha harorati +5 °C bo'lgan sovuq hududlar tashkil etadi. Bular okeanlarning chuqurliklari, Arktika va Antarktika cho'llari, tundra va baland tog'lardir. Sovuqqa chidamliligi biokimyoviy moslashuvlar bilan ta'minlanadi.
Kriofillarning fermentativ tizimi biologik molekulalarning faollashuv energiyasini samarali ravishda pasaytiradi va hujayradagi metabolizmni 0 °C ga yaqin haroratda saqlaydi. Shu bilan birga, moslashuvlar ikki yo'nalishda - qarshilik (qarshilik) yoki sovuqqa chidamlilik (qarshilik) olishda boradi. Termofillarning ekologik guruhi optimal bo'lgan organizmlardirularning hayoti yuqori haroratli hududlardir. Ularning hayotiy faoliyati biokimyoviy moslashuvlarning ixtisoslashuvi bilan ham ta'minlanadi. Ta'kidlash joizki, tanani tashkil qilishning murakkablashishi bilan uning termofiliya qobiliyati pasayadi.
Tana harorati
Tirik tizimdagi issiqlik balansi uning kirib kelishi va chiqishining yig'indisidir. Organizmlarning tana harorati atrof-muhit haroratiga (ekzogen issiqlik) bog'liq. Bundan tashqari, hayotning majburiy atributi endogen issiqlikdir - ichki metabolizm mahsuloti (oksidlanish jarayonlari va adenozin trifosfor kislotasining parchalanishi). Sayyoramizdagi aksariyat turlarning hayotiy faoliyati ekzogen issiqlikka, tana harorati esa atrof-muhit haroratining borishiga bog'liq. Bular poikilotermik organizmlar (poikilos - har xil), ularda tana harorati o'zgaruvchan.
Poikilotermlar barcha mikroorganizmlar, zamburug'lar, o'simliklar, umurtqasizlar va ko'pchilik xordatlardir. Va umurtqali hayvonlarning faqat ikkita guruhi - qushlar va sutemizuvchilar - gomoiotermik organizmlar (homoios - o'xshash). Ular atrof-muhit haroratidan qat'i nazar, doimiy tana haroratini saqlab turadilar. Ularni issiq qonli hayvonlar ham deyiladi. Ularning asosiy farqi ichki issiqlikning kuchli oqimi va termoregulyatsiya mexanizmlari tizimining mavjudligi. Natijada, gomoiotermik organizmlarda barcha fiziologik jarayonlar optimal va doimiy haroratlarda amalga oshiriladi.
To'g'ri va yolg'on
Ba'zi poikilotermlarbaliq va echinodermlar kabi organizmlar ham doimiy tana haroratiga ega. Ular doimiy tashqi harorat sharoitida (okean yoki g'orlarning chuqurligi) yashaydilar, bu erda atrof-muhit harorati o'zgarmaydi. Ular soxta gomoiotermik organizmlar deb ataladi. Qish uyqusida yoki vaqtincha torporda bo'lgan ko'plab hayvonlarning tana harorati o'zgarib turadi. Bu chinakam gomoiotermik organizmlar (masalan: marmotlar, yarasalar, tipratikanlar, suzgichlar va boshqalar) geterotermal deb ataladi.
Hurmatli aromorfoz
Tirik mavjudotlarda gomoiotermiyaning paydo boʻlishi juda energiya sarflaydigan evolyutsion yutuqdir. Olimlar tuzilmaning ushbu progressiv o'zgarishining kelib chiqishi haqida hali ham bahslashmoqda, bu esa tashkilot darajasining oshishiga olib keldi. Issiq qonli organizmlarning kelib chiqishi haqida ko'plab nazariyalar taklif qilingan. Ba'zi tadqiqotchilar hatto dinozavrlarda ham bu xususiyatga ega bo'lishi mumkinligini tan olishadi. Ammo olimlarning barcha kelishmovchiliklari bilan bir narsa aniq: gomoiotermik organizmlarning paydo bo'lishi bioenergetik hodisadir. Hayot shakllarining murakkablashishi esa issiqlik uzatish mexanizmlarining funktsional takomillashuvi bilan bog'liq.
Harorat kompensatsiyasi
Ayrim poikilotermik organizmlarning tana haroratining keng diapazonidagi oʻzgarishlarida metabolik jarayonlarning doimiy darajasini saqlab turish qobiliyati biokimyoviy moslashuvlar bilan taʼminlanadi va harorat kompensatsiyasi deb ataladi. Bu ba'zi fermentlarning haroratning pasayishi bilan o'z konfiguratsiyasini o'zgartirish va substrat bilan yaqinligini oshirish, reaktsiyalar tezligini oshirish qobiliyatiga asoslangan. Masalan, ikki pallali midiyalardaBarents dengizida kislorod iste'moli atrof-muhit haroratiga bog'liq emas, bu harorat 25 °C (+5 dan +30 °C gacha).
Oraliq shakllar
Evolyutsion biologlar poikilotermikdan issiq qonli sutemizuvchilarga o'tish shakllarining bir xil vakillarini topdilar. Brok universitetining kanadalik biologlari Argentinaning oq-qora tegusida (Alvator merianae) mavsumiy issiq qonlilikni aniqladilar. Bu deyarli metrli k altakesak Janubiy Amerikada yashaydi. Aksariyat sudralib yuruvchilar singari, tegu kunduzi quyoshda isitiladi, kechasi esa sovigan chuqurchalar va g'orlarda yashirinadi. Ammo sentyabrdan oktyabrgacha naslchilik davrida tegu harorati, nafas olish tezligi va ertalab yurak qisqarishining ritmi keskin oshadi. K altakesakning tana harorati g'ordagi haroratdan o'n darajaga oshishi mumkin. Bu shakllarning sovuq qonli hayvonlardan gomoiotermik hayvonlarga o'tishini isbotlaydi.
Termoregulyatsiya mexanizmlari
Gomiotermik organizmlar har doim minimal issiqlik ishlab chiqarish orqali asosiy tizimlar - qon aylanish, nafas olish, ekskretsiya - ishlashini ta'minlash uchun ishlaydi. Dam olish paytida hosil bo'ladigan bu minimal metabolizm deyiladi. Issiq qonli hayvonlarda faol holatga o'tish issiqlik ishlab chiqarishni oshiradi va ular protein denatüratsiyasini oldini olish uchun issiqlik o'tkazuvchanligini oshirish mexanizmlariga muhtoj.
Bu jarayonlar oʻrtasidagi muvozanatga erishish jarayoni kimyoviy va fizik termoregulyatsiya orqali taʼminlanadi. Bu mexanizmlar gomoiotermik organizmlarni past haroratlardan himoya qiladi vahaddan tashqari qizib ketish. Doimiy tana haroratini saqlash mexanizmlari (kimyoviy va fizik termoregulyatsiya) turli manbalarga ega va juda xilma-xildir.
Kimyoviy termoregulyatsiya
Atrof-muhit haroratining pasayishiga javoban, issiq qonli hayvonlar endogen issiqlik ishlab chiqarishni refleksli ravishda oshiradi. Bunga, ayniqsa mushak to'qimalarida oksidlanish jarayonlarini kuchaytirish orqali erishiladi. Muvofiqlashtirilmagan mushaklar qisqarishi (titroq) va termoregulyatsiya tonusi issiqlik ishlab chiqarishni ko'paytirishning birinchi bosqichidir. Shu bilan birga, lipidlar almashinuvi kuchayadi va yog 'to'qimalari yaxshiroq termoregulyatsiya kalitiga aylanadi. Sovuq iqlimdagi sutemizuvchilar hatto jigarrang yog'ga ega bo'lib, ularning oksidlanishidan olingan barcha issiqlik tanani isitish uchun ketadi. Ushbu energiya sarfi hayvondan ko'p miqdorda oziq-ovqat iste'mol qilishni yoki katta miqdordagi yog 'zahirasiga ega bo'lishni talab qiladi. Ushbu resurslarning etishmasligi bilan kimyoviy termoregulyatsiya o'z chegaralariga ega.
Jismoniy termoregulyatsiya mexanizmlari
Bu turdagi termoregulyatsiya issiqlik hosil qilish uchun qo'shimcha xarajatlarni talab qilmaydi, lekin endogen issiqlikni saqlash orqali amalga oshiriladi. U terining bug'lanishi (terlash), radiatsiya (radiatsiya), issiqlik o'tkazuvchanligi (o'tkazuvchanligi) va konveksiya orqali amalga oshiriladi. Jismoniy termoregulyatsiya usullari evolyutsiya jarayonida rivojlangan va hasharotxoʻrlar va yarasalardan sutemizuvchilargacha boʻlgan filogenetik qatorni oʻrganishda tobora mukammallashib bormoqda.
Bunday tartibga solishga misol sifatida terining qon kapillyarlarining torayishi yoki kengayishini keltirish mumkin.issiqlik o'tkazuvchanligi, mo'yna va patlarning issiqlik izolyatsion xususiyatlari, yuzaki tomirlar va ichki organlarning tomirlari o'rtasida qonning qarshi oqim issiqlik almashinuvi. Issiqlik tarqalishi mo'ynali sochlar va patlarning qiyaligi bilan tartibga solinadi, ular orasida havo bo'shlig'i saqlanadi.
Dengiz sutemizuvchilarda teri osti yog 'butun tana bo'ylab tarqalib, endo-issiqlikni himoya qiladi. Misol uchun, muhrlarda bunday yog 'sumkasi umumiy og'irlikning 50% gacha etadi. Shuning uchun muz ustida yotgan muhrlar ostida qor soatlab erimaydi. Issiq iqlimda yashovchi hayvonlar uchun tana yog'ining tananing butun yuzasiga teng taqsimlanishi halokatli bo'ladi. Shuning uchun ularning yog'i faqat tananing ma'lum qismlarida (tuyaning dumi, qo'yning yog' dumi) to'planadi, bu esa tananing butun yuzasidan bug'lanishiga to'sqinlik qilmaydi. Bundan tashqari, shimoliy sovuq iqlimdagi hayvonlarda maxsus yog 'to'qimasi (jigarrang yog') mavjud bo'lib, u butunlay tanani isitish uchun ishlatiladi.
Ko'proq janubga - kattaroq quloqlar va uzunroq oyoqlar
Tananing turli qismlari issiqlik uzatish jihatidan teng emas. Issiqlik o'tkazuvchanligini saqlab turish uchun tana yuzasi va uning hajmining nisbati muhim ahamiyatga ega, chunki ichki issiqlik hajmi tananing massasiga bog'liq va issiqlik uzatish integumentlar orqali sodir bo'ladi. Tananing chiqadigan qismlari katta sirtga ega, bu issiq iqlim uchun yaxshi, issiq qonli hayvonlar ko'p issiqlik o'tkazuvchanligiga muhtoj. Masalan, ko'plab qon tomirlari, uzun oyoq-qo'llari va dumi bo'lgan katta quloqlar issiq iqlimli odamlar uchun xosdir (fil, arpabodiyon tulki, afrikalik).uzun quloqli jerboa). Sovuq sharoitda moslashish hududni hajmgacha (muhrlarning quloqlari va dumi) tejash yo'lidan boradi.
Iliq qonli hayvonlar uchun yana bir qonun bor - bir filogenetik guruhning shimol vakillari qanchalik uzoq yashasa, ular shunchalik katta bo'ladi. Va bu bug'lanish yuzasi hajmining nisbati va shunga mos ravishda issiqlik yo'qotilishi va hayvonning massasi bilan ham bog'liq.
Etologiya va issiqlik uzatish
Xulq-atvor xususiyatlari ham poikilotermik va gomeotermik hayvonlar uchun issiqlik uzatish jarayonlarida muhim rol o'ynaydi. Bu holatning o'zgarishi, boshpana qurilishi va turli xil migratsiyalarni o'z ichiga oladi. Teshikning chuqurligi qanchalik katta bo'lsa, haroratning borishi shunchalik silliq bo'ladi. Oʻrta kengliklarda, 1,5 metr chuqurlikda, mavsumiy harorat oʻzgarishlari sezilmaydi.
Guruh harakati ham termoregulyatsiya uchun ishlatiladi. Shunday qilib, pingvinlar bir-biriga mahkam yopishib olishadi. Uyumning ichida harorat hatto eng qattiq sovuqlarda ham pingvinlarning tana haroratiga (+37 ° C) yaqin. Tuyalar ham xuddi shunday qilishadi - guruhning markazida harorat +39 °C atrofida, eng tashqi hayvonlarning mo'ynasi esa +70 °C gacha qizdirilishi mumkin.
Hibernatsiya - bu maxsus strategiya
Torpid holat (stupor) yoki qish uyqusi - bu issiq qonli hayvonlarning maxsus strategiyasi bo'lib, moslashish maqsadida tana haroratidagi o'zgarishlardan foydalanishga imkon beradi. Bu holatda hayvonlar tana haroratini ushlab turishni to'xtatadilar va uni deyarli nolga tushiradilar. Hibernatsiya metabolizm tezligining pasayishi bilan tavsiflanadi vato'plangan resurslarni iste'mol qilish. Bu yaxshi tartibga solinadigan fiziologik holat, termoregulyatsiya mexanizmlari pastroq darajaga o'tganda - yurak tezligi pasayadi (masalan, yotoqxonada daqiqada 450 dan 35 gacha), kislorod iste'moli 20-100 martaga kamayadi.
Uyg'onish energiya talab qiladi va o'z-o'zidan isinish orqali sodir bo'ladi, buni sovuq qonli hayvonlarning ahmoqligi bilan aralashtirib yubormaslik kerak, bu erda u atrof-muhit haroratining pasayishi tufayli yuzaga keladi va tananing o'zi tomonidan tartibga solinmagan holat (uyg'onish) tashqi omillar ta'sirida yuzaga keladi).
Stupor ham tartibga solinadigan holat, ammo tana harorati bir necha darajaga tushadi va ko'pincha sirkadiyalik ritmlarga hamroh bo'ladi. Masalan, kolibrilar tunda tana harorati 40°S dan 18°C gacha tushganda uyqusizlanib qoladi. Torpor va uyqu o'rtasida ko'plab o'tishlar mavjud. Shunday qilib, biz ayiqlarning qish uyqusidagi uyqusini desak ham, aslida ularning metabolizmi biroz pasayadi va tana harorati atigi 3-6 ° S ga tushadi. Ayiq shu holatda bolalar tug'adi.
Nega suv muhitida gomoiotermik organizmlar kam
Gidrobiontlar (suv muhitida yashovchi organizmlar) orasida issiq qonli hayvonlarning vakillari kam uchraydi. Kitlar, delfinlar, mo'ynali muhrlar - quruqlikdan suv muhitiga qaytgan ikkilamchi suv hayvonlari. Issiq qonlilik, birinchi navbatda, metabolik jarayonlarning kuchayishi bilan bog'liq bo'lib, ularning asosini oksidlanish reaktsiyalari tashkil qiladi. Va bu erda kislorod katta rol o'ynaydi. Va, siz bilganingizdek, ichidasuv muhitida kislorod miqdori 1% dan yuqori emas. Suvdagi kislorodning tarqalishi havoga qaraganda minglab marta kamroq, bu esa uni yanada kamroq qiladi. Bundan tashqari, haroratning oshishi va suvning organik birikmalar bilan boyitilishi bilan kislorod miqdori kamayadi. Bularning barchasi suv muhitida ko'p sonli issiq qonli organizmlarning mavjudligini energiya jihatidan noqulay qiladi.
Ijobiy va kamchiliklar
Iliq qonli hayvonlarning sovuq qonli hayvonlardan asosiy afzalligi ularning atrof-muhit haroratidan qat'iy nazar harakat qilishga tayyorligidir. Bu sovuqqa yaqin bo'lgan tungi haroratga va erning shimoliy hududlarini rivojlantirishga bardosh berish imkoniyatidir.
Iliq qonlilikning asosiy kamchiligi tana haroratini doimiy ushlab turish uchun yuqori energiya sarfidir. Va buning asosiy manbai oziq-ovqat. Issiq qonli sher bir xil vazndagi sovuq qonli timsohga qaraganda o'n baravar ko'proq oziq-ovqatga muhtoj.
