Температура – важнейший из ограничивающих факторов, так как тепловой режим определяет все физиологические процессы живых организмов. Пределы, в которых можно существовать жизнь очень узки – около 300°С, от –200 до +400°С. Большинство видов и большая часть физиологических процессов приурочены к диапазону температур между 0 и 40-45°С, что обусловлено свойствами протоплазмы клеток.
Температура влияет на анатомо-морфологические особенности, ход физиологических процессов, их рост, развитие, поведение, во многих случаях – географическое распространение растений и животных.
По отношению к температуре как экологическому фактору все организмы подразделяют на 2 группы:
- холодолюбивые или криофилы – могут сохранять активность при температуре клеток 80 - 10°С. Криофилы населяют холодные и умеренные зоны.
Холодостойкость растений и животных зависит от условий обитания. Так в Якутии древесные и кустарниковые не вымерзают при -70°С, в Антарктиде при такой же температуре обитают лишайники водоросли, ногохвостки, пингвины.
- теплолюбивые или термофилы – жизнедеятельность приурочена к условиям довольно высоких температур. Это обитатели жарких тропических районов Земли. Многие организмы обладают способностью переносить очень высокие температуры. Например, в горячих источниках обитает рыбка при температуре 52°С, верблюжья колючка переносит нагревание воздуха до 70°С.
Общие же закономерности воздействия температуры на живые организмы проявляются в их способности существовать в определенном диапазоне температур. Температура, наиболее благоприятная для жизнедеятельности и роста называется оптимальной.
По способности поддерживать температуру тела животные подразделяются на:
- пойкилотермых (холоднокровных) – их температура тела зависит от температуры окружающей среды (растения, вирусы, грибы, членистоногие и др.);
- гомойотерных (теплокровных) – способны поддерживать достаточно постоянную температуру тела независимо от окружающей температуры (птицы, млекопитающие, включая человека).
Живые организмы в процессе эволюции выработали различные формы адаптации к температуре.
Морфологические адаптации
- растения: форма – рост: опушение, цвет, подушковидные растения, с прикорневой розеткой листьев стелющиеся формы с незначительным количеством листьев или их полным отсутствием.
- животные: отражательная поверхность тела, пуховой, перьевой и шерстистый покровы; жировые отложения. У млекопитающих в северных условиях наблюдается тенденция к уменьшению площади выступающих частей тела (правило Алена), поскольку они отдают в окружающую среду наибольшее количество тепла. Сокращаются размеры хвоста, конечностей, ушей, лучше развивается волосяной покров. По мере удаления от полюсов к экватору размеры близких в систематическом отношении пойкилотермных животных увеличиваются, а гомойотермных – уменьшаются (правило Бергмана).
Биохимические (физиологические) адаптации:
- растения: интенсивность транспирации, накопление в клетках солей, сахара и др. веществ. Так, у морозостойких растений происходит накопление в клетках сахаров, увеличивающих концентрацию клеточного сока и снижающих обводненность клеток. Испарение воды через устьица регулирует температуру листьев и т.п.
- животные: отложение запаса питательных веществ – жира, масла, гликогена.
Поведенческие адаптации проявляются:
- в перемещениях животных в места с более благоприятными температурами (перелеты, миграции);
- в изменении сроков активности (спячка зимой, ночной образ в пустыне);
- в утеплении убежищ, гнезд пухом, сухими листьями, углубление нор и т.п.
У животных большое значение имеют физиологические адаптации, простейшая из которых – акклиматизация – физиологическое приспособление к перенесению жары или холода. Более радикальным способом защиты от холода является миграция в теплые края, зимовка – впадение в спячку. Большинство животных зимой находятся в неактивном состоянии, а насекомые – вообще останавливаются в своем развитии, наступает период диапаузы.
В связи с тем, что растения и животные исторически приспособлены к определенным тепловым режимам, то температурный фактор имеет непосредственное отношение к их распределению на Земле и обусловливает в той или иной мере заселенность природных зон живыми организмами.