Глава vii. физиология теплообмена

Размножение

Млекопитающие, как правило, размножаются половым способом и имеют внутреннее оплодотворение. Почти все млекопитающие являются плацентарными (за исключением яйцекладущих и сумчатых), то есть они рожают живых и развитых детенышей.

Обычно, большинство видов млекопитающих являются либо полигинийными (один самец спаривается с несколькими самками), либо беспорядочными (как самцы, так и самки имеют множественные связи в данном сезоне размножения). Поскольку самки вынашивать и вскармливать потомство, часто бывает, что млекопитающие-самцы могут производить гораздо больше потомства в период спаривания, чем самки. Как следствие, наиболее распространенной системой спаривания у млекопитающих является полигиния, причем относительно небольшое количество самцов оплодотворяет многих самок. При этом большое количество самцов вовсе не участвуют в размножении. Этот сценарий создает основу для интенсивной конкуренции между самцами среди многих видов, а также позволяет самкам выбирать более сильного партнера для спаривания.

Многие виды млекопитающих характеризуются половым диморфизмом, в результате которого самцы могут лучше конкурировать за доступ к самкам. Всего около 3% млекопитающих являются моногамными и спариваются только с одной и той же самкой каждый сезон. В этих случаях самцы даже могут участвовать в воспитании потомства.

Как правило, размножение млекопитающих зависит от их среды обитания. Например, когда ресурсов недостаточно, самцы тратят свои силы на размножения с одной самкой и обеспечивают детенышей питанием и защитой. Если же, ресурсы в изобилии и самка может обеспечить благополучие своего потомства, самец уходит к другим самкам. У некоторых млекопитающих также распространена полиандрия, когда самка имеет связи с несколькими самцами.

У большинства млекопитающих эмбрион развивается в матке самки до тех пор пока полностью не сформируется. Рожденный детеныш вскармливается материнским молоком. У сумчатых, эмбрион рождается недоразвитым, а его дальнейшее развитие происходит в сумке матери, как и кормление молоком матери. Когда детеныш достигает полного развития, он покидает материнскую сумку, однако может еще в ней ночевать.

Пять видов млекопитающих, которые относятся к отряду однопроходных, фактически откладывают яйца. Подобно птицам, представители этой группы имеют клоаку, которая представляет собой одно отверстие, служащее для опорожнения и размножения. Яйца развиваются внутри самки и получают необходимые питательные вещества на протяжении нескольких недель до кладки. Как и другие млекопитающие, однопроходные имеют молочные железы и самки вскармливают потомство молоком.

Потомству необходимо расти, развиваться и сохранять оптимальную температуру тела, однако вскармливание детенышей молоком, насыщенным питательными веществами, забирает много энергии у самки. В дополнение к выработке питательного молока, самка вынуждена защищать свое потомство от всевозможных угроз.

У некоторых видов, детеныши остаются с матерью на протяжении длительного времени и обучаются необходимым навыкам. Другие виды млекопитающих (такие, как парнокопытные животные) рождаются уже достаточно самостоятельными и не нуждаются в чрезмерном уходе.

Механизмы терморегуляции

Гомойотермные организмы всегда работают на обеспечение работы главных систем – кровеносной, дыхательной, выделительной – путем выработки минимума теплопродукции. Этот минимум, вырабатываемый в состоянии покоя, называется базальным метаболизмом. Переход в активное состояние у теплокровных животных увеличивает теплопродуктивность, и для предотвращения денатурации белков им необходимы механизмы повышения теплоотдачи.

Процесс достижения баланса между этими процессами обеспечивается химической и физической терморегуляцией. Эти механизмы обеспечивают защиту гомойотермных организмов от низких температур и перегрева. Механизмы сохранения постоянной температуры тела (химическая и физическая терморегуляции) имеют различные источники и очень разнообразны.

Молекулярные процессы в мозге при естественной гипотермии [монография]

Ростов н/Д.: Изд-во ЮФУ

В монографии систематизирован и теоретически осмыслен накопленный в литературе обширный экспериментальный материал, а также результаты собственных данных по нейрохимическим механизмам зимней спячки млекопитающих в динамике гибернации. В ней впервые представлена четкая картина биохимических отличий зимней спячки млекопитающих от принудительной гипотермии. В книге собраны воедино и проанализированы результаты исследований по нейрохимическим изменениям во время естественной гипотермии (зимней спячки), выполненных сотрудниками научной школы профессора Эмирбекова Э.З. (Нурмагомедовой П.М., Эмирбековой А А., Абдуллаевым Р.А., Исмаиловым И.А., Мусаевым Б.С., Даудовой Т.Н., Кличхановым Н.К., Мейлановым И.С., Шейховой Р.Г., Халиловым Р.А., Пашаевой М.Э., Бекшоковым К.С., Саидовым М.Б., Абдуллаевым В.Р. и др.).

Новые данные о саморегуля ции гипобиоза у пойкилотерм-22. ных животных // Пат. физиол. и эксперим. терапия

Предпросмотр: Молекулярные процессы в мозге при естественной гипотермии.pdf (0,1 Мб)

3.1.5. Экологические выгоды пойкилотермии и гомойотермии

Основной раздел: 3.1. ТемператураДополнения к основному разделу:

• 3.1.1. Температурные границы существования видов
• 3.1.2. Температура тела и тепловой баланс организмов
• 3.1.3. Температурные адаптации пойкилотермных организмов
• 3.1.4. Температурные адаптации гомойотермных организмов
•     > 3.1.5. Экологические выгоды пойкилотермии и гомойотермии
• 3.1.6. Сочетание элементов разных стратегий

Скрыть рекламу в статье

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.

Другие статьи из раздела «Глава 3. Важнейшие абиотические факторы и адаптации к ним организмов»:
   > · 3.1. Температура· 3.2. Свет· 3.3. Влажность· 3.4. Основные пути приспособления живых организмов к условиям среды

Пресмыкающиеся пойкилотермные

Термин холоднокровные употребляют в качестве синонима пойкилотермии. Сравнение неверно. Пойкилотермные животные не активны при низких температурах, а некоторые, и вовсе, погибают.

Последний вариант актуален для обитателей тропиков. Пресмыкающиеся оттуда умирают при температуре ниже 20—25-ти градусов. Пресмыкающиеся делятся на 4 отряда. Рассмотрим по паре представителей каждого:

Галапагосская слоновая черепаха

Представляет среди пресмыкающихся отряд черепах. В нем — около 300-от видов. Галапагосский — самый крупный среди наземных черепах. В море гигант другой — кожистый вид. Его представители набирают 900-килограммовую массу. Галапагосские черепахи весят примерно 3 центнера. Вид вымирает, занесен в Международную Красную книгу.

Распознать галапагосскую черепаху можно не только по размерам. У животного длинные лапы. За их счет пресмыкающееся высоко поднимает тело над землей, легко передвигается по ней. Еще у животного длинная шея и черный панцирь.

Мягкотелая черепаха трионикс

Это пресноводное животное. Вместо роговых пластин, панцирь трионикса кожистый. Отличиями служат также лапы о 5-ти пальцев, 3 из которых когтисты и соединены перепонкой. Весит трионикс 3—4 кило, а в длину достигает 30-ти сантиметров.

В воде мягкотелая черепаха хищничествует, хватая добычу острыми зубами. Нос-хоботок помогает дышать в прудах и реках, как и улавливающие кислород ворсинки на небе животного.

Пойкилотермными животными являются все черепахи. Это не мешает их обширной классификации. Так, кроме сухопутных, пресноводных и морских бывают бокошейные и скрытошейные виды. Первые прячут голову со стороны одной из передних конечностей. Скрытошейные же черепахи складывают шею буквой S.

Сиамский крокодил

Это представитель второго отряда пресмыкающихся — крокодилов. Их на планете 25 видов. Это сами крокодилы и родственные им аллигаторы, кайманы. Последние не плачут. Крокодилы же выводят с жидкостью через глаза излишки солей. У аллигаторов же морда тупая, а не заострённая.

Сиамский крокодил оливкового тона, 3—4-метровой длины, весит около 350-ти кило. Встретить пресмыкающееся можно в Юго-Восточной Азии. Правда, на весь регион сиамских крокодилов насчитывается всего 5 тысяч особей. Вид занесен в Международную Красную книгу.

Гребнистый крокодил

В длину достигает 7-ми метров, а весит 2 тонны. Это рекорд в отряде крокодилов. Внешне животное выделяется костными гребнями, соединяющими нос и глаза. Отсюда название вида. Окрашены его представители в желто-зеленый.

Крокодилов считают вершиной эволюции пресмыкающихся. Гребнистый же вид — вершина развития самих крокодилов. Вердикт ученых связан с совершенством нервной системы, анатомии водных хищников.

Крымская ящерица

Среди пресмыкающихся представляет отряд чешуйчатых. Их на планете больше 5 тысяч видов. Отряд делится на 2 семейства — змей и ящериц. Крымская окрашена в светло-бурый. Некоторые особи зеленоваты. Длина животного составляет 20 сантиметров. Больше половины из них — хвост.

Крымская ящерица отличается пирамидальной формой головы. Еще у пресмыкающегося гладкая, округлая чешуя. По хребту ящерицы проходит однотонная зеленая полоса. На шее кожа салатового тона.

Островной полоз

Змея зеленого цвета. На морде он сероват, с примесью голубого. На теле окраска яркая, травянистая. Правда, молодые особи желто-коричневые. Окраска меняется в период полового созревания.

Змея достигает 130-ти сантиметров в длину, 30 из которых — хвост. У островного полоза крупная голова. Граница меж ней и телом выражена. Само тело змеи тоже массивное, широкое.

Змей на планете 2500 видов. Ящериц примерно на 500 больше. Около четверти тех и других ядовиты. Отчасти это служит ответом на вопрос, почему пойкилотермных животных мало. Их уничтожают, опасаясь или ради целебных эликсиров. Они популярны в странах Азии. На змеях и ящерицах делают, к примеру, настойки. Их используют в традиционной медицине.

Гаттерия

Представляет отряд клювоголовых. Гаттерия в нем — единственный вид. Животное похоже на ящерицу, в частности, игуан. Однако у гаттерии верхние небо, челюсть и крыша черепа подвижны относительно черепной коробки. Также устроены морды кистеперых рыб. Большинство из них вымерли.

Выделения в отдельный отряд гаттерия заслужила также благодаря третьему глазу. Располагается он на затылке «ящерицы». Глаз выражен у молодых особей. Мышц в третьем глазу нет, но есть хрусталик и светочувствительные клетки.

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 млекопитающие являются теплокровными, однако современные исследования показали, что голый землекоп — единственный известный на сегодняшний день холоднокровный представитель этого класса; предполагалось также, что к пойкилотермным млекопитающим относился вымерший балеарский козёл. Дискуссионным также является вопрос о том, относились ли к холоднокровным животным динозавры, 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 крокодиломорфы, в том числе предки современных крокодилов. 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 крокодилы, не следует выносить из определения пойкилотермии, поскольку организм все также неспособен самостоятельно вырабатывать достаточное количество тепла.

Ближе к югу – больше уши и длиннее ноги

Различные части тела далеко не равноценны с позиции теплообмена

Для поддержания теплообмена важно соотношение поверхности тела и его объема, ведь объем внутреннего тепла зависит от массы организма, а теплообмен идет через покровы. Выступающие части тела имеют большую поверхность, что хорошо для жаркого климата, где теплокровным животным необходима большая теплоотдача

Например, большие уши с множеством кровеносных сосудов, длинные конечности и хвост характерны для жителей жаркого климата (слон, лисичка-фенек, африканский длинноухий тушканчик). В условиях холода адаптация идет по пути экономии площади к объему (уши и хвост тюленей).

Существует еще один закон для теплокровных животных – чем севернее живут представители одной филогенетической группы, тем они крупнее. И это тоже связано с соотношением объема поверхности испарения, а соответственно, теплопотерь, и массы животного.

РЕГУЛЯЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА У ПТИЦ (ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК) АВТОРЕФЕРАТ ДИС. … ДОКТОРА БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК

М.: МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М. В. ЛОМОНОСОВА. БИОЛОГО-ПОЧВЕННЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

РЕГУЛЯЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА У ПТИЦ

Во многих случаях определение отличия пойкилотерм-» ыых животных от гомойотермных основывается лишь на <…> ГЛАВА 4 Так называемая «пойкилотермия» или «гетеротермия» у птиц В орнитологической литературе имеется <…> Это явление не­ редко расценивается, как «пойкилотермия» или (по аналогии с зимоспящими млекопитающими <…> говорят о том, что состояние обратимой гипотермии (оцепенения) у птиц не представляет собой пере­ хода к пойкилотермии <…> характер их взаимоотно­ шений со средой, является отсутствие способности к регуля­ ции теплообмена (пойкилотермия

Предпросмотр: РЕГУЛЯЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА У ПТИЦ (ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК).pdf (0,0 Мб)

Экология животных: Текст лекции Текст лекции

ЯрГУ

Приводится необходимый теоретический материал по закономерностям воздействия окружающей среды на различные группы животных. Рассматривается влияние комплекса экологических факторов на связанные с ними приспособления, основные типы взаимоотношений в природе между живыми организмами, а также растительным сообществом. Предназначены для студентов, обучающихся по специальности 013100 Экология и направлению 511100 Экология и природопользование (дисциплина «Экология животных», блок ОПД), очной формы обучения. Рис. 1. Библиогр.: 12 назв

Существует 2 основных типа теплообмена: пойкилотермия – холоднокровность, гомотермия – теплокровность

Предпросмотр: Экология животных Текст лекции.pdf (0,6 Мб)

Химическая терморегуляция

В ответ на понижение температуры среды у теплокровных происходит рефлекторное увеличение производства эндогенного тепла. Это достигается усилением окислительных процессов, особенно в мышечных тканях. Несогласованное сокращение мышц (дрожь) и терморегуляционный тонус – первые этапы повышения теплопродукции. При этом обмен липидов возрастает, а жировая ткань становится залогом лучшей терморегуляции. У млекопитающих холодного климата даже имеется бурый жир, все тепло от окисления которого идет на обогрев организма. Этот расход энергии требует от животного либо потребления большого количества пищи, либо основательных жировых запасов. При недостатке этих ресурсов химическая терморегуляция имеет свои пределы.

№42 [Русский репортер, 2011]

«Русский репортёр» — общенациональный иллюстрированный еженедельный журнал Медиахолдинга «Эксперт». Независимое издание для людей, которые не боятся перемен и предпочитают сами определять стиль своей жизни. В журнале освещаются общественно значимые темы, политические события и новости. Основные рубрики: «Актуально», «Репортаж», «Тренды», «Фигура», «Культура», «Среда обитания», «Афиша», «Случай». Насыщен высококачественными фоторепортажами и иллюстрациями известных мировых авторов.
Общественно-политическое издание. Основные рубрики: «Репортаж», «Актуально», «Фигура», «Тренды», «Культура», «Афиша», «Среда обитания», «Случай» и многое другое. Кроме того, журнал публикует фоторепортажи известных мировых авторов. Формат «Русского репортера» аналогичен формату таких знаменитых на весь мир журналов, как «Time» или «Stern».

обратили особое внимание на те его участки, которые отвечают за устойчивость к раковым заболеваниям, пойкилотермию

Предпросмотр: Русский репортер №42 2011.pdf (2,4 Мб)

Сравнительная и экологическая физиология животных. Теплообмен и терморегуляция текст лекций

ЯрГУ

В настоящем курсе лекций приведена современная классификация животных в соответствии с особенностями теплообмена между организмом и окружающей средой. Рассмотрены основные приспособительные механизмы к постоянно меняющимся температурным условиям среды обитания у пойкилотермных и гомойотермных животных. Изложены онтогенетические особенности температурных адаптации и пути становления механизмов терморегуляции в процессе эволюции. Рис. 5. Библиогр.: 10 назв.

Таким образом, понятия гомойотермия и пойкилотермия отражают только постоянство температуры тела. <…> Необходимо подчеркнуть, что понятия гомойотермии и пойкилотермии, а также эндои эктотермии представляют <…> Пойкилотермия и гомойотермия животных свидетельствуют о постоянстве или непостоянстве температуры тела

Предпросмотр: Сравнительная и экологическая физиология животных. Теплообмен и терморегуляция Текст лекций.pdf (0,3 Мб)