Биология. В 3-х томах. Т. 3

Разнообразие реакций животных на температуру зависит от степени стабильности температуры окружающей среды и от того, насколько данный вид способен регулировать температуру тела. Как полагают, жизнь возникла в морской среде, в которой у живых организмов было очень мало проблем. Колебания температуры в водной среде невелики, и биологическое значение этого факта состоит в том, что температурные условия жизни относительно стабильны. У большинства водных организмов, включая беспозвоночных и рыб, температура тела колеблется вместе с температурой воды, хотя некоторые очень активные рыбы, например тунцы, способны поддерживать более высокую температуру тела. Однако водные животные редко нуждаются в том, чтобы проявлять физиологические и поведенческие реакции, наблюдаемые у наземных видов, так как физические свойства воды предохраняют их от внезапных резких колебаний. Вода имеет максимальную плотность при 4°С, поэтому при 0°С она замерзает только у поверхности — образующийся лед не тонет. Благодаря этому многие водные животные остаются активными в то время, когда большинство наземных животных из-за минусовых температур не могли бы сохранять активность.

Воздух обладает относительно малой теплоемкостью, поэтому его температура может сильно колебаться в течение суток. Одна из проблем, связанных с заселением животными суши, заключалась в трудности адаптации к этим температурным колебаниям. Необходимость такой адаптации привела к появлению разнообразных физиологических, поведенческих и экологических особенностей (а также явилась основным фактором, определяющим географическое распространение животных). Природа этих адаптивных особенностей и их примеры будут рассмотрены в последующих разделах.

18.2.5. Источники тепла для животных

Все животные получают тепло из двух источников — непосредственно из внешней среды и из химических субстратов, подвергающихся расщеплению в клетках. Степень, в которой животные способны генерировать и сохранять тепло, зависит от физиологических механизмов, свойственных данной филогенетической группе. Все беспозвоночные, рыбы, амфибии и рептилии лишены способности поддерживать температуру тела в узких границах. Поэтому этих животных называют пойкилотермными (греч. poikilos-разный). Их называют также эктотермными, так как они больше зависят от тепла, поступающего извне, чем от того тепла, которое образуется в обменных процессах. Раньше этих животных обычно называли холоднокровными, но этот термин неточен и может вводить в заблуждение.

Птицы и млекопитающие способны поддерживать достаточно постоянную температуру тела независимо от окружающей температуры. Их называют гомойотермными (греч. homoios-подобный) или, что менее правильно, теплокровными. Гомойотермные животные относительно мало зависят от внешних источников тепла, так как благодаря высокой интенсивности обмена у них вырабатывается достаточное количество тепла, которое может сохраняться. Поскольку эти животные существуют за счет внутренних источников тепла, их называют также эндотермными. У некоторых пойкилотермных животных температура тела иногда может быть выше, чем у гомойотермных; поэтому, чтобы избежать путаницы, мы будем пользоваться терминами "эктотермный" и "эндотермный". На рис. 18.9 показана способность некоторых позвоночных регулировать температуру тела при различных температурах окружающей среды.

Рис. 18.9. Зависимость между окружающей температурой и температурой тела у позвоночных после двух часов пребывания при указанных температурах

18.2.6. Температура тела

Когда говорят о температуре тела животного, обычно имеют в виду температуру внутренних областей тела, т. е. тканей, лежащих глубже 2,5 см под поверхностью кожи. Такую "внутреннюю" температуру обычно измеряют в прямой кишке. В других участках тела температура может сильно варьировать в зависимости от их локализации и от наружной температуры (рис. 18.10).

Рис. 18.10. Температура кожи на разных расстояниях от точки X, расположенной у верхнего края таза. В течение всего периода исследования температура воздуха составляла 19°С. Низкая температура в области коленной чашки отражает, очевидно, более слабое кровоснабжение этого участка

Хотя основные источники тепла у эктотермных и у эндотермных животных различны, способы теплообмена между организмом и окружающей средой у них одинаковы и включают излучение, конвекцию, теплопроводность и испарение. С помощью первых трех способов тепло может передаваться в любом направлении в зависимости от температурного градиента (от более теплого к более холодному), но при четвертом способе организм может только терять тепло.