В умеренных зонах выше и ниже экватора цикл разви-
тия животных и растений приурочен к определенным
сезонам года. Подготовка к зиме осуществляется не на
основе изменения температурных условий, которые весь-
ма изменчивы, а вследствие сокращения длины дня,
которая в отличие от других сезонных характеристик
всегда одинакова в определенное время года в данном
месте. Изменения фотопериода служат пусковым сигна-
лом, включающим физиологические процессы. Весной,
с удлинением светового периода, начинается рост и цве-
тение у растений, размножение у птиц и млекопитаю-
щих. Укорочение светового периода осенью служит сиг-
налом растениям для сбрасывания листьев, живот-
ным - для накопления жира и миграции, подготовки
к зимней спячке. Изменения длины дня воспринимаются
органами зрения у животных и специальными пигмен-
тами у растений. Возбуждение рецепторов вызывает
ряд последовательных биохимических реакций, актива-
цию ферментов или выделение гормонов и, наконец,
физиологическую или поведенческую реакцию. Реак-
ция организмов на сезонные изменения длины дня носит
название фотопериодизма.
Способность организмов воспринимать время, нали-
чие у них <биологических часов>- важное физиологи-
ческое приспособление, повышающее шансы на выжи-
вание в данных условиях среды. Там, где нет выражен-
ных сезонных изменений климата, большинство видов
не обладает фотопериодизмом. Например, у многих тро-
пических деревьев цветение и плодоношение растянуто
во времени, и на дереве одновременно встречаются и
цветки, и плоды. В умеренном климате виды, успеваю-
щие быстро завершить свой жизненный цикл и не встре-
-187-
чающиеся в активном состоянии в неблагоприятные
сезоны года (эфемеры), также не проявляют фотоперио-
дических реакций. Фотопериодизм может быть не только
прямым, но и опосредованным. Так, у капустной корне-
вой мухи зимняя диапауза (состояние покоя) разви-
вается вследствие изменений качества пищи, возникаю-
щих в связи с подготовкой растения к холодам.
Инфракрасное излучение составляет примерно 45 %
от общего количества солнечной энергии, притекающей
к Земле. Инфракрасные лучи поглощаются тканями ра-
стений и животных, объектами неживой природы, в том
числе водой. Любая поверхность, имеющая темпера-
туру выше нуля, испускает длинноволновые инфракрас-
ные (тепловые) лучи. Поэтому растения и животные
получают тепловую энергию не только от Солнца, но и
от предметов окружающей среды.
Температура. От температуры окружающей среды
зависит температура тела большинства организмов и,
следовательно, скорость всех химических реакций, со-
ставляющих обмен веществ. Нормальное строение и
функционирование белков, от которых зависит само су-
ществование жизни, возможно в пределах от 0 до 50 ЇС.
Между тем температурные границы, в пределах которых
обнаруживается жизнь, гораздо шире. В ледяных пу-
стынях Антарктики температура может опускаться до
-88 ЇС, а в безводных пустынях достигать 58 ЇС в тени.
Некоторые виды бактерий и водорослей обитают в горя-
чих источниках при температурах 80-88 градусов С. Таким
образом, диапазон колебаний температур на разных
территориях Земли, где встречается жизнь, достигает
176 ЇС. Даже в одном местообитании разница между
минимальной температурой зимой и максимальной ле-
том может составлять более 80 градусов С. В некоторых мест-
ностях велики и суточные колебания температуры: так,
в пустыне Сахара на протяжении суток температура
может изменяться на 50 градусов С.
Но ни одно живое существо в мире не способно в ак-
тивном состоянии переносить весь диапазон температур.
Поэтому распространение любого вида животных и ра-
стений ограничено тем местообитанием, к температуре
которого он приспособлен.
По отношению к температуре окружающей среды
живые организмы делят на две группы: пойкилотерм-
ные, температура тела которых зависит от окружаю-
щей среды и получающие теплоту главным образом от
-188-
внешних источников, и гомойотермные, поддерживаю-
щие постоянную температуру тела независимо от ее ко-
лебаний во внешней среде.
На рис. 67 схематически изображены пути теплооб-
мена между пойкилотермным организмом и окружаю-
щими его физическими телами. Из рисунка видно, что
пойкилотермный организм не только получает теплоту
из среды, но и отдает ее в пространство. За счет процес-
сов обмена веществ животные с непостоянной темпера-
турой тела могут некоторое время регулировать темпе-
ратуру тела (пресмыкающиеся, пчелы и др.), но такие
возможности крайне ограничены. Кроме того, у пойки-
лотермных организмов выработались определенные
структурные, физиологические и поведенческие реак-
ции, позволяющие избежать резких изменений темпера-
туры тела.
Приспособления к переохлаждению. Холод неблаго-
приятно сказывается на организмах, поскольку он тор-
мозит основные физиологические процессы, снижает
энергетическую эффективность дыхания, замедляет
скорость развития. При замерзании воды в межклеточ-
ных пространствах и внутри клетки образующиеся крис-
таллы льда вызывают механическое повреждение кле-
ток и их последующую гибель. У растений холодных
местообитании или переносящих холодные зимы разви-
ваются защитные изменения от комплекса неблаго-
приятных условий (сильные ветры, иссушение и др.,).
Рис. 67. Схематическое изображение путей теплообмена между
пойкилотермным организмом и окружающей средой
-189-
Среди морфологических адаптации у растений отметим
лишь имеющие важное значение небольшие размеры
(карликовость) и образование стелющихся форм
(стлаников).
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23