12 vigtigste virkninger af temperaturen på levende organismer

Vigtigste virkninger af temperatur på levende organismer!

Temperaturen har vist sig at påvirke levende organismer på forskellige måder, for eksempel har den en betydelig rolle på cellerne, morfologi, fysiologi, adfærd, vækst, ontogenetisk udvikling og distribution af planter og dyr.

Nogle af godt undersøgte virkninger af temperatur på levende organismer følger:

1. Temperatur og celle:

Mindste og maksimale temperaturer har dødelige virkninger på cellerne og deres komponenter. Hvis for koldt, kan celleproteiner ødelægges som isformer, eller som vand går tabt og elektrolytter bliver koncentreret i cellerne; varme koagulerer proteiner (Lewis og Taylor, 1967).

2. Temperatur og metabolisme:

De fleste metaboliske aktiviteter af mikrober, planter og dyr er reguleret af forskellige typer enzymer, og enzymer er igen påvirket af temperatur og følgelig stigning i temperatur op til en vis grænse medfører øget enzymatisk aktivitet, hvilket resulterer i en øget metabolismehastighed.

For eksempel er aktiviteten af ​​lever arginaseenzym på argininaminosyre fundet stigende gradvist og gradvist med den samtidige stigning i temperaturen fra 17 ° C til 48 ° C. Men en stigning i temperatur ud over 48 ° C har vist sig at have en negativ indvirkning på metabolismen af ​​denne enzymatiske aktivitet, som forsinker hurtigt.

I planter forsinkes absorptionshastigheden ved lav temperatur. Fotosyntese opererer over en lang række temperaturer. De fleste alger kræver lavere temperaturområde for fotosyntese end de højere planter. Hastigheden af ​​åndedræt i planter stiger dog med temperaturstigningen, men ud over den optimale grænse høje temperaturen nedsætter respirationshastigheden. Hastigheden af ​​åndedræt fordobles (som hos dyr) ved en stigning på 10 ° C over den optimale temperatur, forudsat at andre faktorer er gunstige (Vant Hoffs lov).

Imidlertid er optimal temperatur for fotosyntese lavere end for respiration. Når temperaturen falder under minimum for vækst, bliver en plante dvalerende, selv om respiration og fotosyntese kan fortsætte langsomt. Lavtemperaturer påvirker yderligere planten ved at udfælde proteinet i blade og bløde kviste og ved at dehydrere vævene.

3. Temperatur og reproduktion:

Modningen af ​​gonader, gametogenese og lib-ration af gameter finder sted ved en bestemt temperatur, som varierer fra art til art. For eksempel opdrætter nogle arter ensartet i løbet af året, nogle kun om sommeren eller om vinteren, mens nogle arter har to yngleperioder, en om foråret og andre i efteråret. Således bestemmer temperaturen for de fleste organismers yngelsæson.

Temperaturen påvirker også dyrs fecundhed. Færdighed af et dyr er defineret som dets reproduktionskapacitet, dvs. det samlede antal unge født under dyrets levetid. For eksempel blev hunner af insektet acridid ​​Chrotogonus trachyplerus seksuelt modent ved 30 ° C og 35 ° C end ved 25 ° C, og det højeste antal æg pr. Kvinde blev lagt ved temperaturer på 30 ° C. Antallet af æg faldt fra 243 til 190, da temperaturen blev hævet til 30-35 ° C (Grewal og Atwal, 1968).

På samme måde producerer i græshopperarter-Melanoplus sanguinipes og Camnula pellucida, når de opdrættes ved 32 ° C, 20-30 gange så mange æg, som de opdrættes ved 22 ° C (se Ananthakrishan og Viswanathan, 1976). På den anden side viste fecunditeten af ​​visse insekter som bomuldsstamme (Pempherulus affinis) sig at falde med en stigning i temperaturen over 32, 8 ° C (A Jyar og Margabandhu, 1941).

4. Temperatur og kønforhold:

I visse dyr bestemmer omgivelsestemperaturen kønsforholdet mellem arten. For eksempel er kønsforholdet mellem copepoden Maerocyclops albidu fundet temperaturafhængig. Når temperaturen stiger, er der en betydelig stigning i antallet af hanner. På samme måde i pestloppe, Xenopsylla cheopis, udgjorde mænden kvinder på rotter på dage, hvor den gennemsnitlige temperatur forbliver i mellem 21-25 ° C. Men positionen bliver omvendt på flere køligere dage.

5. Temperatur og ontogenetisk udvikling:

Temperaturen påvirker hastigheden og succesen med udviklingen af ​​poikilotermiske dyr. Generelt er den komplette udvikling af æg og larver hurtigere ved varme temperaturer. For eksempel udvikler ørred æg fire gange hurtigere ved 15 ° C end ved 5 ° C. Insektet, chironomidflyvende Metriocnemus hirticollis, kræver 26 dage ved 20 ° C til udvikling af en fuld generation, 94 dage ved 10 ° C, 153 dage ved 6, 5 ° C og 243 dage ved 20 ° C (Andrewartha og Birch, 1954).

Frøene fra mange planter vil dog ikke spire og æggene og pupperne fra nogle insekter vil ikke lukke eller udvikle sig normalt, indtil de er afkølet. Ørret vokser bedst ved 13 ° C til 16 ° C, men æggene udvikler sig bedst ved 8 ° C. I almindeskovbaven Pterostichus oblongopunctatus udvikling fra æg til modent bille tager 82 dage ved 15 ° C, mens ved 25 ° C det kun tager 46 dage. I pine lappet udføres Dendroliniuspini-udviklingen og dødeligheden af ​​forskellige udviklingsstadier ved temperatur.

6. Temperatur og vækst:

Vækstraten hos forskellige dyr og planter påvirkes også af temperaturen. For eksempel føder de voksne ørreder ikke meget hjælp, vokser ikke, før vandet er varmere end 10 ° C. Ligeledes øges kroppens længde fra 1, 4 mm til 10, 3 mm i osteren Ostraea virginica, når temperaturen øges fra 10 ° C til 20 ° C. Den gastropod Urosalpinx cinerea og havskørge Echinus esculcntus viser maksimal størrelse i varmere farvande. Koraller trives godt i de farvande, der indeholder vand under 21 ° C.

7. Temperatur og farvning:

Størrelsen og farvningen af ​​dyr er påvirket af temperaturpåvirkning. I varme fugtige klimaer bærer mange dyr som insekter, fugle og pattedyr mørkere pigmentering end racer af nogle arter, der findes i kølige og tørre klimaer. Dette fænomen er kendt som Gioger-reglen.

I frøen Hyla og Horned padden Phrynosoma har lave temperaturer været kendt for at inducere mørkdannelse. Nogle rejer (krebsdyrets hvirvelløse dyr) bliver lysfarvede med stigende temperatur. Vandringsstangen Carausius har været kendt for at blive sort ved 15 ° C og brun ved 25 ° C.

8. Temperatur og morfologi:

Temperaturen påvirker også dyrets absolutte størrelse og de forskellige egenskaber af forskellige kropsdele (Bergmans regel). Fugle og pattedyr opnår for eksempel en større kropsstørrelse, når de er i kolde områder end i varme områder, og koldere regioner har større arter. Men poikilotermer har tendens til at være mindre i koldere områder.

Kropsstørrelse har spillet en væsentlig rolle i tilpasning til lav temperatur, fordi den har påvirket varigheden af ​​varmetabet. Ifølge Brown og Lee (1969) har større trærotter en selektiv fordel i kolde klimaer, tilsyneladende fordi deres overflade til luftforhold og større isolering tillader dem at bevare metabalisk varme. Af modsatte grunde er småstørrelser dyr begunstiget i ørkener.

Ekstremiteterne af pattedyr som hale, snoet, ører og andlegs er relativt kortere i koldere dele end i de varmere dele (Allens regel). For eksempel forekommer der forskel i størrelsen af ​​ørerne af arktisk ræv (Alopex lagopus), rødrev (Vulpes Vulpes) og ørkenrev (Megalotis zerda) (figur 11.17).

Da varmen går tabt gennem overfladen, hjælper de små ører af arktræven med at spare varmen; mens store ører i ørkenfoden hjælper med varmetab og fordampning. På samme måde har Gazella picticanda of Himalayas kortere ben, ører og hale end Gazella benetti findes i Himalayas sletter, selvom begge er af samme kropsstørrelse.

På samme måde har eskimoer kortere arme og ben i forhold til deres stamme størrelse, hvilket er forholdsvis større end i enhver anden moderne gruppe. Musene opdrættet ved 31 ° C til 33, 5 ° C har længere haler end dem af samme stamme opdrættet ved 15, 5 ° C til 20 ° C. Alle disse eksempler på Allens regel viser tydeligvis den adaptive betydning af korte ekstremiteter for at reducere varmetabet fra kroppen i koldt klima.

Fuglernes løb med relativt smalle og mere akkumulerede vinger har tendens til at forekomme i koldere områder, mens de i varmere klimaer har tendens til at være bredere (Renschs regel). Temperaturen påvirker også morfologien hos visse fisk og er fundet at have en vis relation til antallet af hvirvler (Jordons regel). Torsk, der lukker fra New Foundland ved en temperatur mellem 4 ° og 8 ° C, har 58 hvirvler, mens lukkerne East of Nantucket ved en temperatur mellem 10 ° og 11 ° C har 54 hvirvler.

Røde ræv (Alopex lagnpus), rødrev (Vulpes Vulpes) og ørkenrev (Megalot's zerda), der viser graden af ​​ørernes størrelse og illustrerer Allens regel (efter Clark, 1954).

9. Temperatur og cyklomorfose:

Forholdet mellem sæsonmæssige ændringer i temperatur og kropsform er manifesteret i et bemærkelsesværdigt fænomen, der betegnes cyclomorfose udvist af visse cladocerans som Daphnia i de varme måneder af sommeren (figur 1118). Disse krebsdyr viser en slående variation i størrelsen af ​​deres hjelm eller hovedprojektion mellem vinter og sommer måned (Coker, 1931).

Hjelmen udvikler sig på Daphnia hovedet om foråret; den opnår sin maksimale størrelse om sommeren og forsvinder helt om vinteren for at give sædvanlig rund form til hovedet. En sådan form for cyklomorfose i forhold til hjelmens størrelse viser tydeligt en sammenhæng med varigheden af ​​forskellige årstider.

Disse forlængelser af hjelmen er blevet tolket som en tilpasning, der hjælper flotation, da vandets opdrift bliver reduceret, når temperaturen stiger (opdriftshypotesen). Ifølge anden fortolkning (dvs. stabilitetshypotesen) virker hjelmen som roret og giver større stabilitet for dyret. Udover temperaturen kan sådan strukturel polymorfisme skyldes andre miljøfaktorer, herunder fødevaren.

10. Temperatur og dyreadfærd:

Temperaturen påvirker generelt dyrets adfærdsmønster. I tempereret farvande er indflydelsen af ​​temperatur på træborernes opførsel dyb. For eksempel sker der i vintermånederne generelt både Martesia og Teredo i mindre antal i sammenligning med Bankia campanulaia, hvis intensitet af angreb er maksimalt i vintermånederne.

Endvidere er den fordel, der opnås af visse kolde blodede dyr gennem termotakse eller orientering mod en varmekilde, ganske interessant. Flåter finder deres varme blodværter ved en svingende reaktion på varmen i deres kroppe. Visse slanger som rattle slange, kobberhoveder og pitvipers kan opdage pattedyr og fugle ved deres kropsvarme, der forbliver lidt varmere end omgivelserne.

Selv i mørket slår disse slanger på deres bytte med en ubehagelig nøjagtighed på grund af varmestråling, der kommer fra byttet. Ankomsten af ​​koldt vejr i tempererede zoner får slangerne til at spole op og hylde sammen.

Cyclomorphosis i Daphnia cucullata på grund af sæsonændringer i temperaturen (efter Clarke, 1954).

11. Temperatur og dyredistribution:

Fordi den optimale temperatur for færdiggørelsen af ​​de mange stadier af livscyklusen for mange organismer varierer, indstiller temperaturen en begrænsning af fordelingen af ​​arter. Generelt er rækkevidden af ​​mange arter begrænset af den laveste kritiske temperatur i det mest sårbare stadium af dets livscyklus, sædvanligvis det reproduktive stadium. Selvom den atlantiske hummer vil bo i vand med et temperaturområde fra 0 ° til 17 ° C, vil det kun opdrætte i vand, der er varmere end 11 ° C.

Hummeren kan leve og vokse i koldere vand, men en ynglepopulation bliver aldrig etableret der. Ikke kun temperatur påvirker opdræt i den geografiske fordeling, men også temperaturpåvirkning på overlevelse (dvs. dødelig virkning af temperatur), fodring og andre biologiske aktiviteter er ansvarlige for geografisk fordeling af dyr.

Som nævnt tidligere i denne artikel er dyrene fra koldere geografiske områder generelt mindre varme tolerante og mere kolde tolerante end de dyr fra varmere områder; for eksempel medlem af Aurelia dør en geléfisk fra Nova Scotia ved en vandtemperatur på 29-30 ° C, mens Aurelia fra Florida kan tolerere temperaturer op til 38, 5 ° C. Således kan dødbringende temperaturgrænse regulere distributionsområdet for Aurelia.

Generelt kan fordelingen af ​​havvand med lavt vand tildeles fire typer zonering. I den første type er nordfordelingen afhængig af termiske dødelige grænser i vintermånederne, og den sydlige fordeling afhænger af sommertemperaturbegrænsninger. I en anden type bestemmer de termiske grænser for befolkningen fordelingen mellem nord og syd.

I den tredje type zonering afskrækker de termiske krav til repopulation
min poleward habitat om sommeren, og den maksimale temperatur bestemmer equatorward overlevelse område. Endelig bestemmer minimumstemperaturen for overlevelse polewardgrænsen om vinteren, og temperaturbegrænsende genopbygning bestemmer det sydlige område.

Jordlevende hvirvelløse dyr, især leddyr, fordeles generelt i alle termiske omgivelser, hvor livet er fundet. Mange leddyr, der har invaderet de koldere områder, har et stadie i deres livscyklus, som er meget modstandsdygtig over for kulde, så de kan overvintre, indtil varmere vejr vender tilbage (Salt, 1964). Fugle og pattedyr er også tilpasset til at leve i næsten alle termiske miljøer.

Fordelingen af ​​amfibier og reptiler er imidlertid begrænset til de relativt varmere termiske klimaer. Mock (1964) har nævnt tre faktorer, der begrænser invasionen af ​​krybdyr i koldt miljø: den daglige omgivelsestemperatur skal være høj nok til at tillade aktivitet, den daglige omgivelsestemperatur skal være høj nok og tilstrækkelig lang til at tillade avl og tillade voksne og unge at erhverve mad til "overvintrende" og der skal være tilstrækkelige steder til dvale.

12. Temperatur og fugtighed:

Den forskellige opvarmning af atmosfæren som følge af temperaturvariationer over jordens overflade giver en række økologiske virkninger, herunder lokale og handelsvinde og orkaner og andre storme, men vigtigere bestemmer det fordeling af nedbør.