Planetimizdəki həyatın müxtəlifliyi öz miqyası ilə diqqəti çəkir. Kanadalı alimlərin apardığı son tədqiqatlar planetimizdə yaşayan 8,7 milyon növ heyvan, bitki, göbələk və mikroorqanizmlərin rəqəmini verir. Üstəlik, onların yalnız təxminən 20% -i təsvir edilmişdir və bu, bizə məlum olan 1,5 milyon növdür. Canlı orqanizmlər planetdəki bütün ekoloji boşluqları məskunlaşdırmışdır. Biosferdə həyatın olmasın deyə bir yer yoxdur. Vulkanların dəliklərində və Everest zirvəsində - hər yerdə onun müxtəlif təzahürlərində həyat tapırıq. Və şübhəsiz ki, təbiət bu cür müxtəlifliyə və yayılmağa borcludur, təkamül prosesində istiqanlılıq fenomeninin (homeotermik orqanizmlər) görünüşünə borcludur.
Həyatın sərhədi temperaturdur
Həyatın əsasını orqanizmdə kimyəvi proseslərin sürətindən və təbiətindən asılı olan maddələr mübadiləsi təşkil edir. AMMAbu kimyəvi reaksiyalar yalnız müəyyən temperatur intervalında, öz göstəriciləri və məruz qalma müddəti ilə mümkündür. Daha çox sayda orqanizm üçün ətraf mühitin temperatur rejiminin sərhəd göstəriciləri 0 ilə +50 dərəcə Selsi arasında hesab olunur.
Lakin bu spekulyativ bir nəticədir. Həyatın temperatur hədləri zülalların denaturasiyası olmayan, həmçinin hüceyrələrin sitoplazmasının kolloid xüsusiyyətlərində geri dönməz dəyişikliklər, həyati fermentlərin fəaliyyətinin pozulması ilə əlaqəli olacağını söyləmək daha doğru olardı. Və bir çox orqanizmlər yüksək dərəcədə ixtisaslaşmış enzimatik sistemlər inkişaf etdiriblər ki, bu da onlara bu hədləri çox-çox kənarda yaşamağa imkan verir.
Ekoloji təsnifat
Optimal həyat temperaturlarının sərhədləri planetdəki həyat formalarının iki qrupa - kriofillərə və termofillərə bölünməsini müəyyən edir. Birinci qrup ömür boyu soyuğa üstünlük verir və belə şəraitdə həyat üçün ixtisaslaşmışdır. Planetin biosferinin 80%-dən çoxu orta temperaturu +5 °C olan soyuq bölgələrdir. Bunlar okeanların dərinlikləri, Arktika və Antarktidanın səhraları, tundra və yüksək dağlardır. Artan soyuq müqavimət biokimyəvi uyğunlaşmalarla təmin edilir.
Kriofillərin fermentativ sistemi bioloji molekulların aktivləşmə enerjisini effektiv şəkildə aşağı salır və hüceyrədə 0 °C-yə yaxın temperaturda maddələr mübadiləsini saxlayır. Eyni zamanda, uyğunlaşmalar iki istiqamətdə gedir - müqavimət (müxalifət) və ya soyuğa dözümlülük (müqavimət) əldə edilməsində. Termofillərin ekoloji qrupu optimal olan orqanizmlərdirhəyatları yüksək temperatur sahələri olan. Onların həyat fəaliyyəti də biokimyəvi uyğunlaşmaların ixtisaslaşması ilə təmin edilir. Qeyd etmək lazımdır ki, orqanizmin təşkilinin çətinləşməsi ilə onun termofiliya qabiliyyəti azalır.
Bədən istiliyi
Canlı sistemdə istilik tarazlığı onun daxil olan və çıxışının məcmusudur. Orqanizmlərin bədən istiliyi ətraf mühitin temperaturundan (ekzogen istilik) asılıdır. Bundan əlavə, həyatın məcburi atributu endogen istilikdir - daxili metabolizmin məhsulu (oksidləşmə prosesləri və adenozin trifosfor turşusunun parçalanması). Planetimizdəki əksər növlərin həyat fəaliyyəti ekzogen istilikdən, bədən istiliyi isə ətraf mühitin temperaturunun gedişatından asılıdır. Bunlar bədən istiliyinin dəyişkən olduğu poikilotermik orqanizmlərdir (poikilos - müxtəlif).
Poikilotermlər bütün mikroorqanizmlər, göbələklər, bitkilər, onurğasızlar və əksər xordatlardır. Və onurğalıların yalnız iki qrupu - quşlar və məməlilər - homoiotermik orqanizmlərdir (homoios - oxşar). Onlar ətraf mühitin temperaturundan asılı olmayaraq sabit bədən istiliyini saxlayırlar. Onlara istiqanlı heyvanlar da deyilir. Onların əsas fərqi güclü daxili istilik axınının və termorequlyasiya mexanizmləri sisteminin olmasıdır. Nəticədə homoiotermik orqanizmlərdə bütün fizioloji proseslər optimal və sabit temperaturda həyata keçirilir.
Doğru və Yalan
Bəzi poikilotermlərbalıq və echinodermlər kimi orqanizmlər də sabit bədən istiliyinə malikdirlər. Onlar ətraf mühitin temperaturunun dəyişmədiyi sabit xarici temperatur şəraitində (okeanın və ya mağaraların dərinliklərində) yaşayırlar. Onlara yalançı homoiotermik orqanizmlər deyilir. Qış yuxusunu və ya müvəqqəti torporu yaşayan bir çox heyvanın bədən temperaturu dəyişir. Bu həqiqətən homoiotermik orqanizmlər (məsələn: marmotlar, yarasalar, kirpilər, sürəklilər və başqaları) heterotermal adlanır.
Əziz aromorfoz
Canlılarda homoiotermiyanın meydana çıxması çox enerji sərf edən təkamül qazanmasıdır. Alimlər hələ də təşkilat səviyyəsinin yüksəlməsinə səbəb olan strukturdakı bu mütərəqqi dəyişikliyin mənşəyi haqqında mübahisə edirlər. İsti qanlı orqanizmlərin mənşəyi ilə bağlı bir çox nəzəriyyələr irəli sürülüb. Bəzi tədqiqatçılar hətta dinozavrların da bu xüsusiyyətə malik ola biləcəyini etiraf edirlər. Lakin elm adamlarının bütün fikir ayrılıqları ilə bir şey dəqiqdir: homoiotermik orqanizmlərin görünüşü bioenergetik bir hadisədir. Həyat formalarının mürəkkəbləşməsi isə istilik ötürmə mexanizmlərinin funksional təkmilləşdirilməsi ilə bağlıdır.
Temperatur kompensasiyası
Bəzi poikilotermik orqanizmlərin bədən temperaturunun geniş diapazonunda metabolik prosesləri sabit səviyyədə saxlamaq qabiliyyəti biokimyəvi uyğunlaşmalarla təmin edilir və temperatur kompensasiyası adlanır. Bu, bəzi fermentlərin temperaturun azalması ilə konfiqurasiyasını dəyişmək və substratla yaxınlığını artırmaq, reaksiyaların sürətini artırmaq qabiliyyətinə əsaslanır. Məsələn, ikiqapalı midyelərdəBarents dənizində oksigen istehlakı 25 °C (+5 ilə +30 °C arasında) dəyişən ətraf temperaturdan asılı deyil.
Aralıq formalar
Təkamülçü bioloqlar poikilotermikdən istiqanlı məməlilərə keçid formalarının eyni nümayəndələrini tapdılar. Brok Universitetinin kanadalı bioloqları Argentinanın ağ-qara tegusunda (Alvator merianae) mövsümi isti qanlılıq aşkar ediblər. Bu demək olar ki, metrlik kərtənkələ Cənubi Amerikada yaşayır. Əksər sürünənlər kimi, tegu da gündüzlər günəşdə islanır, gecələr isə sərinləşdiyi yerlərdə yuvalarda və mağaralarda gizlənir. Ancaq sentyabrdan oktyabr ayına qədər yetişdirmə mövsümündə tegunun temperaturu, tənəffüs dərəcəsi və səhər ürək sancmalarının ritmi kəskin şəkildə artır. Kərtənkələnin bədən istiliyi mağaradakı temperaturu on dərəcə keçə bilər. Bu, formaların soyuqqanlı heyvanlardan homoiotermik heyvanlara keçidini sübut edir.
Termorequlyasiya mexanizmləri
Homoiotermik orqanizmlər həmişə minimum istilik hasilatı yaratmaqla əsas sistemlərin - qan dövranı, tənəffüs, ifrazat - işini təmin etmək üçün çalışırlar. İstirahət zamanı yaranan bu minimuma bazal metabolizm deyilir. İstiqanlı heyvanlarda aktiv vəziyyətə keçid istilik istehsalını artırır və zülalların denaturasiyasının qarşısını almaq üçün onlara istilik ötürülməsini artırmaq üçün mexanizmlər lazımdır.
Bu proseslər arasında tarazlığın əldə edilməsi prosesi kimyəvi və fiziki termotənzimləmə ilə təmin edilir. Bu mexanizmlər homoiotermik orqanizmlərin aşağı temperaturdan qorunmasını təmin edir vəhəddindən artıq istiləşmə. Bədən istiliyinin sabit saxlanılması mexanizmləri (kimyəvi və fiziki termorequlyasiya) müxtəlif mənbələrə malikdir və çox müxtəlifdir.
Kimyəvi termotənzimləmə
Ətraf mühitin temperaturunun azalmasına cavab olaraq isti qanlı heyvanlar refleksli olaraq endogen istilik istehsalını artırırlar. Bu, xüsusilə əzələ toxumalarında oksidləşdirici proseslərin artması ilə əldə edilir. Razılaşdırılmamış əzələ daralması (titrəmə) və termorequlyasiya tonusu istilik istehsalının artmasının ilk mərhələləridir. Eyni zamanda, lipid metabolizması artır və yağ toxuması daha yaxşı termorequlyasiyanın açarına çevrilir. Soyuq bir iqlimdə olan məməlilərdə hətta qəhvəyi yağ var, oksidləşmədən gələn bütün istilik bədəni isitməyə gedir. Bu enerji xərcləri heyvanın ya çox miqdarda qida qəbul etməsini, ya da əhəmiyyətli yağ ehtiyatına malik olmasını tələb edir. Bu resursların çatışmazlığı ilə kimyəvi termorequlyasiyanın öz məhdudiyyətləri var.
Fiziki termotənzimləmə mexanizmləri
Bu tip termotənzimləmə istilik istehsalı üçün əlavə xərc tələb etmir, lakin endogen istiliyin qorunması ilə həyata keçirilir. Dərinin buxarlanması (tərləmə), radiasiya (radiasiya), istilik keçiriciliyi (keçirici) və konveksiya ilə həyata keçirilir. Fiziki termotənzimləmə üsulları təkamül zamanı inkişaf etmişdir və həşərat yeyənlərdən və yarasalardan məməlilərə qədər filogenetik silsilənin tədqiqi zamanı getdikcə mükəmməlləşir.
Belə tənzimləmə nümunəsi kimi dəyişən dərinin qan kapilyarlarının daralması və ya genişlənməsini göstərmək olar.istilik keçiriciliyi, xəz və lələklərin istilik izolyasiya xüsusiyyətləri, daxili orqanların səthi damarları və damarları arasında qanın əks cərəyan istilik mübadiləsi. İstiliyin yayılması kürk tüklərinin və lələklərin yamacı ilə tənzimlənir, onların arasında hava boşluğu saxlanılır.
Dəniz məməlilərində dəri altı yağ bütün bədənə yayılaraq endo-istiliyi qoruyur. Məsələn, möhürlərdə belə bir yağ torbası ümumi çəkinin 50% -ə çatır. Ona görə də qar saatlarla buzun üzərində uzanan suitilərin altında ərimir. İsti iqlimlərdə yaşayan heyvanlar üçün bədən yağının bədənin bütün səthinə bərabər paylanması ölümcül olardı. Buna görə də onların piyi yalnız bədənin müəyyən yerlərində (dəvənin donqarında, qoyunun piy quyruğunda) toplanır ki, bu da bədənin bütün səthinin buxarlanmasına mane olmur. Bundan əlavə, şimal soyuq iqliminin heyvanlarında xüsusi piy toxuması (qəhvəyi yağ) var ki, bu da tamamilə bədəni qızdırmaq üçün istifadə olunur.
Daha cənub - daha böyük qulaqlar və daha uzun ayaqlar
Bədənin müxtəlif hissələri istilik ötürmə baxımından ekvivalentdən uzaqdır. İstilik ötürülməsini saxlamaq üçün bədən səthinin və onun həcminin nisbəti vacibdir, çünki daxili istiliyin həcmi bədənin kütləsindən asılıdır və istilik ötürülməsi bütövlükdə baş verir. Bədənin çıxıntılı hissələri böyük bir səthə malikdir, bu, isti iqlim üçün yaxşıdır, istiqanlı heyvanların çox istilik köçürməsinə ehtiyacı var. Məsələn, çoxlu qan damarları, uzun əzaları və quyruğu olan böyük qulaqlar isti bir iqlimin (fil, şüyüd tülkü, Afrika) sakinləri üçün xarakterikdir.uzunqulaqlı jerboa). Soyuq şəraitdə uyğunlaşma sahəni həcmə qənaət etmək yolunu izləyir (möhürlərin qulaqları və quyruğu).
İstiqanlı heyvanlar üçün başqa qanun da var - bir filogenetik qrupun şimal nümayəndələri nə qədər çox yaşayırsa, bir o qədər böyükdürlər. Və bu da buxarlanma səthinin həcminin və müvafiq olaraq istilik itkisinin və heyvanın kütləsinin nisbəti ilə bağlıdır.
Etologiya və istilik ötürülməsi
Davranış xüsusiyyətləri həm poikilotermik, həm də homeotermik heyvanlar üçün istilik ötürmə proseslərində mühüm rol oynayır. Buraya duruşun dəyişməsi, sığınacaqların tikintisi və müxtəlif köçlər daxildir. Çuxurun dərinliyi nə qədər böyük olarsa, temperaturun gedişi bir o qədər hamar olar. Orta enliklərdə, 1,5 metr dərinlikdə mövsümi temperatur dəyişiklikləri hiss olunmur.
Qrup davranışından termotənzimləmə üçün də istifadə olunur. Beləliklə, pinqvinlər bir-birinə sıx bağlanaraq bir-birinə sıxılırlar. Yığın içərisində temperatur hətta ən şiddətli şaxtalarda da pinqvinlərin bədən istiliyinə (+37 ° C) yaxındır. Dəvələr də eyni şeyi edirlər - qrupun mərkəzində temperatur təxminən +39 °C-dir və ən kənar heyvanların tükləri +70 °C-ə qədər qızdırıla bilər.
Qışlama xüsusi strategiyadır
Torpid vəziyyət (stupor) və ya qış yuxusu, uyğunlaşma məqsədləri üçün bədən istiliyindəki dəyişikliklərdən istifadə etməyə imkan verən isti qanlı heyvanların xüsusi strategiyalarıdır. Bu vəziyyətdə heyvanlar bədən istiliyini saxlamağı dayandırır və onu demək olar ki, sıfıra endirirlər. Qışlama, metabolizm sürətinin azalması ilə xarakterizə olunur vəyığılmış resursların istehlakı. Bu, termorequlyasiya mexanizmləri daha aşağı səviyyəyə keçdikdə - ürək dərəcəsi azaldıqda (məsələn, sıçrayışda dəqiqədə 450-dən 35-ə qədər), oksigen istehlakı 20-100 dəfə azalan yaxşı tənzimlənən fizioloji vəziyyətdir.
Oyanma enerji tələb edir və özünü istiləşmə ilə baş verir, bunu soyuqqanlı heyvanların stuporu ilə qarışdırmaq olmaz, burada ətraf mühitin temperaturunun azalması nəticəsində yaranır və orqanizmin özü tərəfindən tənzimlənməyən bir vəziyyətdir (oyanma). xarici amillərin təsiri altında baş verir).
Stupor da tənzimlənən bir vəziyyətdir, lakin bədən istiliyi yalnız bir neçə dərəcə aşağı düşür və çox vaxt sirkadiyalı ritmləri müşayiət edir. Məsələn, kolibrilər gecələr bədən temperaturu 40°C-dən 18°C-yə düşəndə uyuşurlar. Torpor və qışlama arasında bir çox keçid var. Beləliklə, ayıların qış yuxusunda yuxusunu adlandırsaq da, əslində onların maddələr mübadiləsi bir qədər azalır və bədən temperaturu cəmi 3-6 ° C aşağı düşür. Bu vəziyyətdə dişi ayı balalarını dünyaya gətirir.
Su mühitində niyə az sayda homoiotermik orqanizm var
Hidrobiontlar (su mühitində yaşayan orqanizmlər) arasında isti qanlı heyvanların nümayəndələri azdır. Balinalar, delfinlər, xəz suitilər qurudan su mühitinə qayıtmış ikinci dərəcəli su heyvanlarıdır. İsti qanlılıq ilk növbədə metabolik proseslərin artması ilə əlaqələndirilir, bunun əsasını oksidləşmə reaksiyaları təşkil edir. Və burada oksigen böyük rol oynayır. Və bildiyiniz kimi, insu mühitində oksigen miqdarı həcmcə 1%-dən çox deyil. Suda oksigenin diffuziyası havadan minlərlə dəfə azdır ki, bu da onu daha da əlçatan edir. Bundan əlavə, temperaturun artması və suyun üzvi birləşmələrlə zənginləşməsi ilə oksigen miqdarı azalır. Bütün bunlar su mühitində çoxlu sayda isti qanlı orqanizmlərin mövcudluğunu enerji baxımından əlverişsiz edir.
Müsbət və mənfi cəhətlər
İstiqanlı heyvanların soyuqqanlılardan əsas üstünlüyü onların ətraf mühitin temperaturundan asılı olmayaraq hərəkət etməyə hazır olmasıdır. Bu, şaxtaya yaxın gecə temperaturlarına və ölkənin şimal ərazilərinin inkişafı üçün bir fürsətdir.
İstiqanlılığın əsas çatışmazlığı bədən istiliyini sabit saxlamaq üçün yüksək enerji sərfiyyatıdır. Bunun da əsas mənbəyi qidadır. İstiqanlı aslanın eyni çəkidə soyuqqanlı timsahdan on dəfə çox yeməyə ehtiyacı var.
