उच्च और निम्न पर्यावरणीय तापमानों के प्रति जीवों का अनुकूलन। तापमान की स्थिति के लिए जीवों का अनुकूलन

प्रजातियों के अस्तित्व के लिए तापमान सीमा। तापमान में उतार-चढ़ाव के प्रति उनके अनुकूलन के तरीके।

तापमान किसी प्रणाली में परमाणुओं और अणुओं की औसत गतिज गति को दर्शाता है। तापमान से पर्यावरणयह जीवों के तापमान पर निर्भर करता है और परिणामस्वरूप, चयापचय को बनाने वाली सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं की गति पर निर्भर करता है।

इसलिए, जीवन के अस्तित्व की सीमाएँ वे तापमान हैं जिन पर प्रोटीन की सामान्य संरचना और कार्यप्रणाली संभव है, औसतन 0 से +50°C तक। हालाँकि, कई जीवों में विशेष एंजाइम प्रणालियाँ होती हैं और वे इन सीमाओं से परे शरीर के तापमान पर सक्रिय अस्तित्व के लिए अनुकूलित होते हैं।

जो प्रजातियाँ ठंड पसंद करती हैं उन्हें क्रायोफाइल के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। तक कोशिका तापमान पर सक्रिय रह सकते हैं

8…-10°C, जब उनके शरीर के तरल पदार्थ अति ठंडी अवस्था में होते हैं। क्रायोफिलिया स्थलीय जीवों के विभिन्न समूहों के प्रतिनिधियों की विशेषता है: बैक्टीरिया, कवक, लाइकेन, काई, आर्थ्रोपोड और कम तापमान की स्थिति में रहने वाले अन्य जीव: टुंड्रा, आर्कटिक और अंटार्कटिक रेगिस्तान में, ऊंचे इलाकों, ठंडे समुद्रों आदि में। उच्च तापमान के क्षेत्र तक सीमित इष्टतम जीवन गतिविधि, थर्मोफाइल के समूह से संबंधित है। थर्मोफिलिया सूक्ष्मजीवों और जानवरों के कई समूहों की विशेषता है, जैसे नेमाटोड, कीट लार्वा, घुन और शुष्क क्षेत्रों में मिट्टी की सतह पर पाए जाने वाले अन्य जीव, स्व-हीटिंग के दौरान कार्बनिक अवशेषों को विघटित करने में, आदि।

यदि हम अव्यक्त अवस्था में कई प्रजातियों की सहनशक्ति को ध्यान में रखते हैं तो जीवन के अस्तित्व के लिए तापमान सीमा का काफी विस्तार होता है। कुछ जीवाणुओं के बीजाणु कई मिनटों तक +180°C तक गर्म होने का सामना कर सकते हैं। प्रयोगशाला प्रायोगिक स्थितियों में, बीज, पराग और पौधे के बीजाणु, नेमाटोड, रोटिफ़र्स, प्रोटोज़ोअन सिस्ट और कई अन्य जीव, निर्जलीकरण के बाद, पूर्ण शून्य (-271.16 डिग्री सेल्सियस तक) के करीब तापमान सहन करते हैं, फिर सक्रिय जीवन में लौट आते हैं। इस मामले में, साइटोप्लाज्म ग्रेनाइट की तुलना में कठिन हो जाता है, सभी अणु लगभग पूर्ण आराम की स्थिति में होते हैं और कोई प्रतिक्रिया संभव नहीं होती है। शरीर की सभी महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के निलंबन को निलंबित एनीमेशन कहा जाता है। निलंबित एनीमेशन की स्थिति से, जीवित प्राणी केवल तभी सामान्य गतिविधि में लौट सकते हैं, जब उनकी कोशिकाओं में मैक्रोमोलेक्यूल्स की संरचना बाधित नहीं हुई हो।

संतोषजनक पर्यावरण संबंधी परेशानियाँजीवों के आसपास के वातावरण में अस्थिरता और तापमान परिवर्तनशीलता का प्रतिनिधित्व करता है। तापमान परिवर्तन से मैक्रोमोलेक्यूल्स की स्टीरियोकेमिकल विशिष्टता में भी परिवर्तन होता है: प्रोटीन की तृतीयक और चतुर्धातुक संरचना, न्यूक्लिक एसिड की संरचना, झिल्ली का संगठन और अन्य कोशिका संरचनाएं।

तापमान बढ़ाने से सक्रियण ऊर्जा वाले अणुओं की संख्या बढ़ जाती है। जब तापमान 10°C बदलता है तो प्रतिक्रिया दर कितनी बार बदलती है, यह दर्शाने वाला गुणांक G 10 निर्दिष्ट है। अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए, इस गुणांक का मान 2 - 3 (वैन्ट हॉफ का नियम) है। तापमान में भारी गिरावट से चयापचय में इतनी मंदी का खतरा पैदा हो जाता है कि बुनियादी जीवन कार्यों को पूरा करना असंभव हो जाएगा। तापमान बढ़ने पर चयापचय में अत्यधिक वृद्धि भी एंजाइमों के थर्मल विनाश से बहुत पहले शरीर को अक्षम कर सकती है, क्योंकि भोजन और ऑक्सीजन की ज़रूरतें तेजी से बढ़ जाती हैं, जो हमेशा संतुष्ट नहीं हो सकती हैं।

चूंकि विभिन्न जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए जी 10 का मान अलग-अलग होता है, इसलिए यदि संबंधित प्रक्रियाओं की दरें अलग-अलग तरीकों से बदलती हैं तो तापमान परिवर्तन चयापचय के संतुलन को काफी हद तक बाधित कर सकता है।

विकास के क्रम में, जीवित जीवों ने विभिन्न अनुकूलन विकसित किए हैं जो उन्हें परिवेश के तापमान में परिवर्तन होने पर चयापचय को विनियमित करने की अनुमति देते हैं। इसे दो तरीकों से हासिल किया जाता है: 1) विभिन्न जैव रासायनिक और शारीरिक परिवर्तन (एंजाइमों के सेट, एकाग्रता और गतिविधि में परिवर्तन, निर्जलीकरण, शरीर के समाधानों के हिमांक को कम करना, आदि); 2) शरीर के तापमान को परिवेश के तापमान से अधिक स्थिर स्तर पर बनाए रखना, जिससे जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के स्थापित पाठ्यक्रम को बहुत अधिक बाधित न करना संभव हो जाता है।

कोशिकाओं में ऊष्मा उत्पादन का स्रोत दो एक्ज़ोथिर्मिक प्रक्रियाएँ हैं: ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रियाएँ और एटीपी टूटना। दूसरी प्रक्रिया के दौरान जारी ऊर्जा, जैसा कि ज्ञात है, कोशिका के सभी कामकाजी कार्यों को पूरा करने के लिए जाती है, और ऑक्सीकरण की ऊर्जा एटीपी की कमी के लिए जाती है। लेकिन दोनों ही मामलों में, ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम के अनुसार, ऊर्जा का कुछ हिस्सा गर्मी के रूप में नष्ट हो जाता है। जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के उप-उत्पाद के रूप में जीवित जीवों द्वारा उत्पादित गर्मी उनके शरीर के तापमान में वृद्धि के एक महत्वपूर्ण स्रोत के रूप में काम कर सकती है।

हालाँकि, अधिकांश प्रजातियों के प्रतिनिधियों में चयापचय का पर्याप्त उच्च स्तर नहीं होता है और उनके पास ऐसे उपकरण नहीं होते हैं जो उन्हें उत्पन्न गर्मी को बनाए रखने की अनुमति देते हैं। उनका जीवन और गतिविधि मुख्य रूप से बाहर से आने वाली गर्मी पर निर्भर करती है, और उनके शरीर का तापमान बाहरी तापमान के पाठ्यक्रम पर निर्भर करता है। ऐसे जीवों को पोइकिलोथर्मिक कहा जाता है। पोइकिलोथर्मी सभी सूक्ष्मजीवों, पौधों, अकशेरुकी जानवरों और कॉर्डेट्स के एक महत्वपूर्ण हिस्से की विशेषता है।

होमोथर्मिक जानवर एक स्थिरांक बनाए रखने में सक्षम हैं इष्टतम तापमानपरिवेश के तापमान की परवाह किए बिना शरीर।

होमोथर्मी केवल कशेरुकियों के दो उच्चतम वर्गों - पक्षियों और स्तनधारियों के प्रतिनिधियों की विशेषता है। होमोथर्मी का एक विशेष मामला - हेटरोथर्मी - उन जानवरों की विशेषता है जो वर्ष की प्रतिकूल अवधि के दौरान हाइबरनेशन या सुस्ती में पड़ जाते हैं। सक्रिय अवस्था में, वे शरीर का उच्च तापमान बनाए रखते हैं, और निष्क्रिय अवस्था में, वे कम तापमान बनाए रखते हैं, जिसके साथ चयापचय में मंदी आती है। ये गोफ़र्स, मर्मोट्स, हेजहोग हैं, चमगादड़, डोरमाउस, स्विफ्ट, हमिंगबर्ड, आदि। विभिन्न प्रजातियों में अलग-अलग तंत्र होते हैं जो उनके थर्मल संतुलन और तापमान विनियमन को सुनिश्चित करते हैं। वे समूह के संगठन के विकासवादी स्तर और प्रजातियों की जीवनशैली दोनों पर निर्भर करते हैं।

पोइकिलोथर्मिक जीवों का प्रभावी विकास तापमान. पौधों और पोइकिलोथर्मिक जानवरों के लिए बाहरी तापमान पर वृद्धि और विकास दर की निर्भरता विशिष्ट परिस्थितियों में उनके जीवन चक्र की गति की गणना करना संभव बनाती है। शीत दमन के बाद, प्रत्येक प्रजाति के लिए एक निश्चित तापमान पर सामान्य चयापचय बहाल हो जाता है, जिसे विकास के लिए तापमान सीमा कहा जाता है। पर्यावरणीय तापमान सीमा से जितना अधिक होता है, विकास उतना ही तीव्र होता है और इसलिए, व्यक्तिगत चरणों का पारित होना और जीव का संपूर्ण जीवन चक्र उतनी ही जल्दी पूरा हो जाता है।

इस प्रकार, आनुवंशिक विकास कार्यक्रम को पूरा करने के लिए, पोइकिलोथर्मिक जीवों को बाहर से एक निश्चित मात्रा में गर्मी प्राप्त करने की आवश्यकता होती है। इस ऊष्मा को प्रभावी तापमान के योग से मापा जाता है। प्रभावी तापमान का तात्पर्य पर्यावरण के तापमान और जीवों के विकास के लिए तापमान सीमा के बीच के अंतर से है। प्रत्येक प्रजाति के लिए, इसकी ऊपरी सीमाएँ हैं, क्योंकि बहुत अधिक तापमान अब उत्तेजित नहीं करता है, बल्कि विकास को रोकता है।

प्रत्येक प्रजाति के लिए विकास सीमा और प्रभावी तापमान का योग दोनों अलग-अलग हैं। वे जीवित स्थितियों के लिए प्रजातियों की ऐतिहासिक अनुकूलन क्षमता पर निर्भर करते हैं। मटर और तिपतिया घास जैसे समशीतोष्ण जलवायु वाले पौधों के बीजों के लिए, विकास सीमा कम है: उनका अंकुरण 0 से +1 डिग्री सेल्सियस तक मिट्टी के तापमान पर शुरू होता है; अधिक दक्षिणी संस्कृतियाँ। - मक्का और बाजरा केवल +8...+10°C तापमान पर अंकुरित होने लगते हैं, और खजूर के बीजों को विकास शुरू करने के लिए मिट्टी को +30°C तक गर्म करने की आवश्यकता होती है।

प्रभावी तापमान के योग की गणना सूत्र का उपयोग करके की जाती है

जहां X प्रभावी तापमान का योग है, T परिवेश का तापमान है, C विकास सीमा का तापमान है और t विकास सीमा से अधिक तापमान वाले घंटों या दिनों की संख्या है।

किसी भी क्षेत्र में तापमान के औसत पाठ्यक्रम को जानकर, हम एक निश्चित चरण की उपस्थिति या हमारे लिए रुचि की प्रजातियों की संभावित पीढ़ियों की संख्या की गणना कर सकते हैं। इस प्रकार, उत्तरी यूक्रेन की जलवायु परिस्थितियों में, कोडिंग मोथ तितली की केवल एक पीढ़ी ही प्रजनन कर सकती है, और यूक्रेन के दक्षिण में - तीन तक, जिसे बगीचों को कीटों से बचाने के उपाय विकसित करते समय ध्यान में रखा जाना चाहिए। पौधों के फूल आने का समय उस अवधि पर निर्भर करता है जिसके दौरान वे आवश्यक तापमान का योग जमा करते हैं। उदाहरण के लिए, लेनिनग्राद के पास कोल्टसफूट के फूल के लिए, प्रभावी तापमान का योग 77, सॉरेल - 453, स्ट्रॉबेरी - 500, और पीला बबूल - 700 डिग्री सेल्सियस है।

जीवन चक्र को पूरा करने के लिए आवश्यक प्रभावी तापमान की मात्रा अक्सर प्रजातियों के भौगोलिक वितरण को सीमित करती है। उदाहरण के लिए, वृक्ष वनस्पति की उत्तरी सीमा लगभग जुलाई इज़ोटेर्म + 10... + 12°C के साथ मेल खाती है। उत्तर में अब पेड़ों के विकास के लिए पर्याप्त गर्मी नहीं है और वन क्षेत्र का स्थान वृक्षविहीन टुंड्रा ने ले लिया है।

कृषि और वानिकी के अभ्यास, कीट नियंत्रण, नई प्रजातियों की शुरूआत आदि में प्रभावी तापमान की गणना आवश्यक है। वे पूर्वानुमान लगाने के लिए पहला, अनुमानित आधार प्रदान करते हैं। हालाँकि, कई अन्य कारक जीवों के वितरण और विकास को प्रभावित करते हैं, इसलिए वास्तव में तापमान संबंध अधिक जटिल होते हैं।

तापमान में उतार-चढ़ाव की विस्तृत श्रृंखला स्थलीय पर्यावरण की एक विशिष्ट विशेषता है। भूमि के अधिकांश क्षेत्रों में दैनिक एवं वार्षिक आयामतापमान दसियों डिग्री है. यहां तक ​​कि आर्द्र उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में भी, जहां पूरे वर्ष औसत मासिक तापमान में 1-2 डिग्री सेल्सियस से अधिक का अंतर नहीं होता है, दैनिक अंतर बहुत अधिक होता है। कांगो बेसिन में उनका औसत तापमान 10-12°C (अधिकतम +36, न्यूनतम +18°C) होता है। हवा के तापमान में परिवर्तन विशेष रूप से उपध्रुवीय महाद्वीपीय क्षेत्रों और रेगिस्तानों में महत्वपूर्ण हैं। याकुत्स्क के आसपास, औसत जनवरी का तापमान -43°C है, औसत जुलाई का तापमान +19°C है, और वार्षिक सीमा -64 से +35°C तक है, यानी लगभग 100°C। मध्य एशिया के रेगिस्तानों में हवा के तापमान की मौसमी सीमा 68-77°C है, और दैनिक सीमा 25-38°C है। मिट्टी की सतह पर ये उतार-चढ़ाव और भी अधिक महत्वपूर्ण हैं।

स्थलीय निवासियों के बीच पर्यावरण में तापमान परिवर्तन का प्रतिरोध बहुत अलग है, जो कि सी पर निर्भर करता है। उनका जीवन किस विशिष्ट आवास में घटित होता है। हालाँकि, सामान्य तौर पर, जलीय जीवों की तुलना में स्थलीय जीव बहुत अधिक युरीथर्मिक होते हैं।

स्थलीय पौधों का तापमान अनुकूलन। पौधे, स्थिर जीव होने के कारण, उन थर्मल शासन के तहत मौजूद होने चाहिए जो उन स्थानों पर बनाए जाते हैं जहां वे बढ़ते हैं। ऊँचे पौधेमध्यम ठंडा और मध्यम गर्म युरीथर्मल क्षेत्र। सक्रिय अवस्था में, वे 60°C तक तापमान के उतार-चढ़ाव को सहन करते हैं। यदि हम अव्यक्त अवस्था को ध्यान में रखें तो यह आयाम 90°C या उससे भी अधिक तक बढ़ सकता है। उदाहरण के लिए, डौरियन लर्च वेरखोयस्क और ओम्याकोन के पास -70 डिग्री सेल्सियस तक सर्दियों के ठंढों का सामना कर सकता है। उष्णकटिबंधीय वर्षावन पौधे स्टेनोथर्मिक हैं। वे थर्मल शासन की गिरावट को बर्दाश्त नहीं कर सकते हैं और +5... + 8°C का सकारात्मक तापमान भी उनके लिए विनाशकारी है। कुछ क्रायोफिलिक हरे शैवाल और डायटम और भी अधिक स्टेनोथर्मिक हैं। ध्रुवीय बर्फऔर ऊंचे इलाकों के बर्फीले मैदानों में, जो केवल 0°C के आसपास के तापमान पर रहते हैं।

पौधों का तापीय शासन बहुत परिवर्तनशील है। पौधों में पर्यावरण में तापमान परिवर्तन के अनुकूलन के मुख्य तरीके जैव रासायनिक, शारीरिक और कुछ रूपात्मक परिवर्तन हैं। पौधों में अपना तापमान नियंत्रित करने की क्षमता बहुत कम होती है। चयापचय की प्रक्रिया में उत्पन्न गर्मी, वाष्पोत्सर्जन पर इसके अपशिष्ट, बड़ी विकिरण सतह और अपूर्ण नियामक तंत्र के कारण, जल्दी से पर्यावरण को दी जाएगी। पौधों के जीवन में मुख्य महत्व बाहर से प्राप्त होने वाली ऊष्मा का है। हालाँकि, ऊष्मा प्राप्ति और विमोचन की दरों में अंतर के कारण, पौधे और पर्यावरण के शरीर के तापमान के संयोग को नियम के बजाय अपवाद माना जाना चाहिए।

सूर्य की किरणों से गर्म होने के कारण पौधे का तापमान आसपास की हवा और मिट्टी के तापमान से अधिक हो सकता है। कभी-कभी यह अंतर 24 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है, उदाहरण के लिए, लगभग 4000 मीटर की ऊंचाई पर पेरू के एंडीज में उगने वाले कुशन कैक्टस टेरफ्रोकैक्टस फ्लोकोसस में। मजबूत वाष्पोत्सर्जन के साथ, पौधे का तापमान हवा के तापमान से कम हो जाता है। रंध्रों के माध्यम से वाष्पोत्सर्जन एक पादप-विनियमित प्रक्रिया है। जैसे-जैसे हवा का तापमान बढ़ता है, यह तीव्र हो जाता है यदि पत्तियों को आवश्यक मात्रा में पानी की आपूर्ति शीघ्रता से की जा सके। यह पत्तियों को आवश्यक मात्रा में पानी की आपूर्ति करके पौधे को अधिक गर्मी से बचाता है। यह पौधे को अत्यधिक गरम होने से बचाता है, जिससे उसका तापमान 4 - 6 और कभी-कभी 10 - 15 डिग्री सेल्सियस तक कम हो जाता है।

विभिन्न पौधों के अंगों का तापमान आपतित किरणों और ताप की विभिन्न डिग्री की वायु परतों के सापेक्ष उनके स्थान के आधार पर भिन्न होता है। टुंड्रा और अल्पाइन पौधों के लिए मिट्टी की सतह और ज़मीनी हवा की परत की गर्मी विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। आर्कटिक और उच्च-पर्वतीय पौधों में रोसेटी और अर्ध-रोसेट शूट की पत्तियों को सब्सट्रेट पर दबाने, जालीदार और कुशन के आकार के विकास रूपों को उन स्थितियों में गर्मी के बेहतर उपयोग के लिए उनके अनुकूलन के रूप में माना जा सकता है जहां गर्मी कम होती है। गर्मी।

आंशिक रूप से बादल वाले मौसम वाले दिनों में, जमीन के ऊपर के पौधों के अंगों में तेज तापमान परिवर्तन का अनुभव होता है। उदाहरण के लिए, ओक वन इफेमेरॉइड साइबेरियन स्किला में, जब बादल सूरज को ढक लेते हैं, तो पत्ती का तापमान +25...+27 से +10...+15°C तक गिर सकता है, और फिर, जब पौधों को रोशनी मिलती है सूरज फिर से पिछले स्तर पर चढ़ जाता है। बादल वाले मौसम में, पत्तियों और फूलों का तापमान परिवेश के तापमान के करीब होता है, और अक्सर कई डिग्री कम होता है। कई पौधों में, तापमान का अंतर एक पत्ती के भीतर भी ध्यान देने योग्य होता है। आमतौर पर, पत्तियों के शीर्ष और किनारे ठंडे होते हैं, इसलिए रात भर की ठंडक के दौरान, सबसे पहले इन क्षेत्रों में ओस संघनित होती है और पाला बनता है।

कम रात और उच्च दिन के तापमान (थर्मोपेरियोडिज्म) का विकल्प कई प्रजातियों के लिए फायदेमंद है। महाद्वीपीय क्षेत्रों के पौधे सबसे अच्छे से विकसित होते हैं यदि दैनिक उतार-चढ़ाव का आयाम 10-15 डिग्री सेल्सियस हो, अधिकांश पौधे समशीतोष्ण क्षेत्र में - 5-10 डिग्री सेल्सियस के आयाम के साथ, उष्णकटिबंधीय पौधे - केवल 3 डिग्री सेल्सियस के आयाम के साथ, और कुछ उनमें से (ऊन का पेड़, गन्ना, मूंगफली) - दैनिक तापमान लय के बिना।

ओटोजेनेसिस के विभिन्न चरणों में, गर्मी की आवश्यकताएं अलग-अलग होती हैं। समशीतोष्ण क्षेत्र में, बीज का अंकुरण आमतौर पर फूल आने की तुलना में कम तापमान पर होता है, और फूल पकने के लिए फल पकने की तुलना में अधिक तापमान की आवश्यकता होती है।

अत्यधिक गर्मी की कमी की स्थिति में पौधों के अनुकूलन की डिग्री के अनुसार, तीन समूहों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:

1) गैर-ठंड-प्रतिरोधी पौधे - पानी के हिमांक से ऊपर के तापमान पर वे गंभीर रूप से क्षतिग्रस्त हो जाते हैं या मर जाते हैं। मृत्यु एंजाइमों के निष्क्रिय होने, न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन के आदान-प्रदान में व्यवधान, झिल्ली पारगम्यता और आत्मसात के प्रवाह की समाप्ति से जुड़ी है। ये उष्णकटिबंधीय वर्षावनों के पौधे, गर्म समुद्रों के शैवाल हैं;

2) ठंढ-प्रतिरोधी पौधे नहीं - वे कम तापमान सहन करते हैं, लेकिन जैसे ही ऊतकों में बर्फ बनना शुरू होती है, वे मर जाते हैं। ठंड के मौसम की शुरुआत के साथ, उनके सेल सैप और साइटोपाज़म में आसमाटिक रूप से सक्रिय पदार्थों की सांद्रता बढ़ जाती है, जिससे हिमांक बिंदु -5...-7°C तक कम हो जाता है। कोशिकाओं में पानी तुरंत बर्फ बनाए बिना शून्य से नीचे ठंडा हो सकता है। सुपरकूल अवस्था अस्थिर होती है और अक्सर कई घंटों तक चलती है, जो, हालांकि, पौधों को ठंढ को सहन करने की अनुमति देती है। ये कुछ सदाबहार उपोष्णकटिबंधीय प्रजातियाँ हैं। बढ़ते मौसम के दौरान, सभी पत्तेदार पौधे ठंढ-प्रतिरोधी होते हैं;

3) बर्फ-प्रतिरोधी, या ठंढ-प्रतिरोधी पौधे - वाले क्षेत्रों में उगते हैं मौसमी जलवायु, ठंडी सर्दियों के साथ। दौरान गंभीर ठंढपेड़ों और झाड़ियों के ऊपरी हिस्से जम जाते हैं, लेकिन फिर भी व्यवहार्य बने रहते हैं।

पौधों को धीरे-धीरे ठंढ का सामना करने के लिए तैयार किया जाता है, विकास प्रक्रिया पूरी होने के बाद प्रारंभिक सख्त किया जाता है। हार्डनिंग में कोशिकाओं में शर्करा (20-30% तक), कार्बोहाइड्रेट डेरिवेटिव, कुछ अमीनो एसिड और अन्य सुरक्षात्मक पदार्थ जमा होते हैं जो पानी को बांधते हैं। इसी समय, कोशिकाओं का ठंढ प्रतिरोध बढ़ जाता है, क्योंकि ऊतकों में बने बर्फ के क्रिस्टल द्वारा बंधे पानी को खींचना अधिक कठिन होता है। अल्ट्रास्ट्रक्चर और एंजाइमों को इस तरह से पुनर्व्यवस्थित किया जाता है कि कोशिकाएं बर्फ के निर्माण से जुड़े निर्जलीकरण को सहन कर लेती हैं।

बीच में और विशेष रूप से सर्दियों के अंत में पिघलना, पौधे की ठंढ के प्रतिरोध में तेजी से कमी का कारण बनता है। शीतकाल की सुस्ती समाप्त होने के बाद कठोरता समाप्त हो जाती है। अचानक आने वाली वसंत की ठंढ उन टहनियों को नुकसान पहुंचा सकती है जो बढ़ने लगी हैं और विशेष रूप से फूलों को, यहां तक ​​कि ठंढ-प्रतिरोधी पौधों में भी।

उच्च तापमान के अनुकूलन की डिग्री के आधार पर, जीवों के निम्नलिखित समूहों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:

1) गैर-गर्मी-प्रतिरोधी प्रजातियां - पहले से ही +30...+40°C (यूकेरियोटिक शैवाल, जलीय फूल वाले पौधे, स्थलीय मेसोफाइट्स) पर क्षतिग्रस्त हो जाती हैं;

2) गर्मी-सहिष्णु यूकेरियोट्स - मजबूत सूर्यातप (स्टेप्स, रेगिस्तान, सवाना, शुष्क उपोष्णकटिबंधीय, आदि) के साथ शुष्क आवास के पौधे; +50...+60°C तक आधे घंटे के ताप को सहन करें;

3) गर्मी प्रतिरोधी प्रोकैरियोट्स - थर्मोफिलिक बैक्टीरिया और कुछ प्रकार के नीले-हरे शैवाल, +85...+90°C के तापमान पर गर्म झरनों में रह सकते हैं।

कुछ पौधे नियमित रूप से आग से प्रभावित होते हैं, जब तापमान कुछ समय के लिए सैकड़ों डिग्री तक बढ़ जाता है। आग विशेष रूप से सवाना, सूखे कठोर पत्तों वाले जंगलों और चापराल जैसी झाड़ियों में आम है। पायरोफाइटिक पौधों का एक समूह है जो आग के प्रति प्रतिरोधी है। सवाना के पेड़ों की चड्डी पर आग प्रतिरोधी पदार्थों से लथपथ एक मोटी परत होती है, जो मज़बूती से आंतरिक ऊतकों की रक्षा करती है। पायरोफाइट्स के फल और बीज मोटे, अक्सर लिग्निफाइड आवरण वाले होते हैं जो आग से झुलसने पर फट जाते हैं।

अधिक गर्मी से बचने के लिए सबसे आम अनुकूलन सख्त होने के परिणामस्वरूप प्रोटोप्लास्ट की थर्मल स्थिरता को बढ़ाना, बढ़े हुए वाष्पोत्सर्जन के माध्यम से शरीर को ठंडा करना, पत्तियों की चमकदार सतह या हल्के बालों के घने यौवन के कारण पौधे पर पड़ने वाली किरणों को परावर्तित करना और फैलाना है। , और गर्म क्षेत्र को किसी न किसी तरीके से कम करना। फलियां परिवार के कई उष्णकटिबंधीय पौधों में, +35 डिग्री सेल्सियस से ऊपर हवा के तापमान पर, यौगिक पत्ती की पत्तियां मुड़ जाती हैं, जिससे विकिरण अवशोषण आधे से कम हो जाता है। कठोर पत्तों वाले वनों और झाड़ी समूहों के पौधों में, जो तेज़ गर्मी के सूर्यातप में उगते हैं, पत्तियाँ सूर्य की दोपहर की किरणों की ओर किनारे की ओर मुड़ जाती हैं, जिससे अधिक गर्मी से बचने में मदद मिलती है।

जानवरों का थर्मल अनुकूलन. पौधों के विपरीत, मांसपेशियों वाले जानवर अपनी स्वयं की गर्मी का अधिक उत्पादन करते हैं। जब मांसपेशियां सिकुड़ती हैं, तो किसी भी अन्य अंगों और ऊतकों के कामकाज की तुलना में काफी अधिक तापीय ऊर्जा निकलती है, क्योंकि मांसपेशियों के काम को करने के लिए रासायनिक ऊर्जा का उपयोग करने की दक्षता अपेक्षाकृत कम होती है। मांसपेशियाँ जितनी अधिक शक्तिशाली और सक्रिय होंगी, जानवर उतनी ही अधिक गर्मी उत्पन्न कर सकता है। पौधों की तुलना में, जानवरों में अपने शरीर के तापमान को स्थायी या अस्थायी रूप से नियंत्रित करने की अधिक विविध क्षमता होती है। जानवरों में तापमान अनुकूलन के मुख्य तरीके इस प्रकार हैं:

1) रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन - पर्यावरणीय तापमान में कमी के जवाब में गर्मी उत्पादन में सक्रिय वृद्धि;

2) भौतिक थर्मोरेग्यूलेशन - गर्मी हस्तांतरण के स्तर में बदलाव, गर्मी बनाए रखने की क्षमता या, इसके विपरीत, इसकी अधिकता को नष्ट करना। शारीरिक थर्मोरेग्यूलेशन जानवरों की संरचना की विशेष शारीरिक और रूपात्मक विशेषताओं के कारण किया जाता है: बाल और पंख, संचार प्रणाली का विवरण, वसा भंडार का वितरण, वाष्पीकरणीय गर्मी हस्तांतरण की संभावनाएं, आदि;

3) जीवों का व्यवहार. अंतरिक्ष में घूमकर या अधिक जटिल तरीकों से अपने व्यवहार को बदलकर, जानवर सक्रिय रूप से अत्यधिक तापमान से बच सकते हैं। कई जानवरों के लिए, थर्मल संतुलन बनाए रखने के लिए व्यवहार ही लगभग एकमात्र और बहुत प्रभावी तरीका है।

पोइकिलोथर्मिक जानवरों की चयापचय दर होमोथर्मिक जानवरों की तुलना में कम होती है, यहां तक ​​कि समान शरीर के तापमान पर भी। उदाहरण के लिए, +37°C के तापमान पर एक रेगिस्तानी इगुआना समान आकार के कृन्तकों की तुलना में 7 गुना कम ऑक्सीजन की खपत करता है। अपनी स्वयं की गर्मी के चयापचय के कम स्तर के कारण, पोइकिलोथर्मिक जानवर कम गर्मी पैदा करते हैं और इसलिए, रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन के लिए उनकी संभावनाएं नगण्य हैं। भौतिक थर्मोरेग्यूलेशन भी खराब रूप से विकसित है। पोइकिलोथर्म्स के लिए, गर्मी की कमी का विरोध करना विशेष रूप से कठिन है। पर्यावरण के तापमान में कमी के साथ, सभी महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं बहुत धीमी हो जाती हैं और जानवर सुस्ती में पड़ जाते हैं। ऐसी निष्क्रिय अवस्था में, उनके पास उच्च ठंड प्रतिरोध होता है, जो मुख्य रूप से जैव रासायनिक वृक्षारोपण द्वारा सुनिश्चित किया जाता है। गतिविधि में आगे बढ़ने के लिए, जानवरों को पहले बाहर से एक निश्चित मात्रा में गर्मी प्राप्त करनी होगी।

कुछ सीमाओं के भीतर, पोइकिलोथर्मिक जानवर शरीर में बाहरी गर्मी के प्रवाह को नियंत्रित करने में सक्षम होते हैं, हीटिंग को तेज करते हैं या, इसके विपरीत, अधिक गर्मी से बचते हैं। पोइकिलोथर्म्स में शरीर के तापमान को विनियमित करने के मुख्य तरीके व्यवहारिक हैं - मुद्रा बदलना, सक्रिय रूप से अनुकूल माइक्रॉक्लाइमैटिक स्थितियों की खोज करना, निवास स्थान बदलना, और पर्यावरणीय परिस्थितियों को बनाए रखने और वांछित माइक्रॉक्लाइमेट बनाने के उद्देश्य से व्यवहार के कई विशेष रूप (बिल खोदना, घोंसले का निर्माण करना, आदि) .

स्थिति बदलकर, जानवर सौर विकिरण के कारण शरीर के ताप को बढ़ा या घटा सकता है। उदाहरण के लिए, रेगिस्तानी टिड्डी सुबह के ठंडे समय में अपने शरीर की चौड़ी पार्श्व सतह को सूर्य की किरणों के सामने उजागर करती है, और दोपहर के समय संकीर्ण पृष्ठीय सतह को उजागर करती है। अत्यधिक गर्मी में जानवर छाया में छिप जाते हैं और बिलों में छिप जाते हैं। उदाहरण के लिए, दिन के दौरान रेगिस्तानों में छिपकलियों और साँपों की कुछ प्रजातियाँ मिट्टी की गर्म सतह के संपर्क से बचते हुए झाड़ियों पर चढ़ जाती हैं। सर्दियों तक, कई जानवर आश्रय की तलाश करते हैं, जहां खुले आवास की तुलना में तापमान का प्रवाह अधिक सुचारू होता है। सामाजिक कीड़ों के व्यवहार के रूप और भी अधिक जटिल हैं: मधुमक्खियाँ, चींटियाँ, दीमक, जो अपने अंदर एक अच्छी तरह से विनियमित तापमान के साथ घोंसले बनाते हैं, जो कीड़ों की गतिविधि की अवधि के दौरान लगभग स्थिर रहता है।

यू व्यक्तिगत प्रजातिरासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन की क्षमता भी नोट की गई। कई पोइकिलोथर्मिक जानवर मांसपेशियों के काम के कारण इष्टतम शरीर के तापमान को बनाए रखने में सक्षम होते हैं, हालांकि, शारीरिक गतिविधि की समाप्ति के साथ, गर्मी का उत्पादन बंद हो जाता है और शारीरिक थर्मोरेग्यूलेशन के तंत्र की अपूर्णता के कारण शरीर से जल्दी से नष्ट हो जाता है। उदाहरण के लिए, भौंरे अपने शरीर को विशेष मांसपेशियों के संकुचन - कांप - के साथ +32...+33°C तक गर्म करते हैं, जिससे उन्हें ठंडे मौसम में उड़ने और भोजन करने का अवसर मिलता है।

कुछ प्रजातियों में गर्मी हस्तांतरण को कम करने या बढ़ाने के लिए अनुकूलन भी होता है, यानी, भौतिक थर्मोरेग्यूलेशन की मूल बातें। कई जानवर वाष्पीकरण के माध्यम से गर्मी के नुकसान को बढ़ाकर अधिक गर्मी से बचते हैं। +20°C तापमान पर एक मेंढक जमीन पर एक घंटे में 7770 J खो देता है, जो उसके अपने ताप उत्पादन से 300 गुना अधिक है। कई सरीसृप, जब तापमान ऊपरी महत्वपूर्ण स्तर तक पहुंचता है, तो जोर से सांस लेना शुरू कर देते हैं या अपना मुंह खुला रखते हैं, जिससे श्लेष्मा झिल्ली से पानी का स्राव बढ़ जाता है।

ऊष्मा विनिमय को विनियमित करने के तरीकों में सुधार करके पोइकिलोथर्मी से होमोथर्मी विकसित हुई। युवा स्तनधारियों और चूजों में इस तरह के विनियमन की क्षमता कमजोर रूप से व्यक्त की जाती है और केवल वयस्कता में ही पूरी तरह से प्रकट होती है।

वयस्क होमोथर्मिक जानवरों को गर्मी इनपुट और आउटपुट के ऐसे प्रभावी विनियमन द्वारा प्रतिष्ठित किया जाता है, जिससे उन्हें वर्ष के हर समय एक स्थिर इष्टतम शरीर का तापमान बनाए रखने की अनुमति मिलती है। प्रत्येक प्रजाति में थर्मोरेग्यूलेशन के तंत्र कई और विविध हैं। यह शरीर के तापमान को बनाए रखने के तंत्र की अधिक विश्वसनीयता सुनिश्चित करता है। आर्कटिक लोमड़ी, पहाड़ी खरगोश और टुंड्रा पार्ट्रिज जैसे उत्तर के निवासी सामान्य रूप से रहते हैं और सबसे गंभीर ठंढ में भी सक्रिय रहते हैं, जब हवा और शरीर के तापमान में अंतर 70 डिग्री सेल्सियस से अधिक होता है।

लगभग दो सौ साल पहले इंग्लैंड में डॉ. सी. ब्लागडेन के प्रयोग में होमोथर्मिक जानवरों की अत्यधिक गर्मी के प्रति अत्यधिक उच्च प्रतिरोध को शानदार ढंग से प्रदर्शित किया गया था। कई दोस्तों और एक कुत्ते के साथ, उन्होंने बिना किसी स्वास्थ्य परिणाम के +126 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एक सूखे कक्ष में 45 मिनट बिताए। उसी समय, कक्ष में ले जाया गया मांस का एक टुकड़ा पका हुआ निकला, और ठंडा पानी, जिसका वाष्पीकरण तेल की एक परत द्वारा रोका गया था, को उबालने के लिए गर्म किया गया।

गर्म रक्त वाले जानवरों में रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन की क्षमता बहुत अधिक होती है। उनकी चयापचय दर उच्च होती है और वे बड़ी मात्रा में गर्मी पैदा करते हैं।

पोइकिलोथर्म के विपरीत, होमोथर्मिक जानवरों के शरीर में ठंड के संपर्क में आने पर, ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाएं कमजोर नहीं होती हैं, बल्कि तेज हो जाती हैं, खासकर कंकाल की मांसपेशियों में। कई जानवरों को मांसपेशियों में कंपन का अनुभव होता है, जिससे अतिरिक्त गर्मी निकलती है। इसके अलावा, मांसपेशियों और कई अन्य ऊतकों की कोशिकाएं कार्य कार्य किए बिना भी गर्मी उत्सर्जित करती हैं, विशेष थर्मोरेगुलेटरी टोन की स्थिति में प्रवेश करती हैं। घटते तापमान के साथ मांसपेशियों के संकुचन और नियामक कोशिका टोन का थर्मल प्रभाव तेजी से बढ़ता है।

जब अतिरिक्त गर्मी उत्पन्न होती है, तो लिपिड चयापचय विशेष रूप से बढ़ जाता है, क्योंकि तटस्थ वसा में रासायनिक ऊर्जा की मुख्य आपूर्ति होती है। इसलिए, पशु वसा भंडार बेहतर थर्मोरेग्यूलेशन प्रदान करते हैं। स्तनधारियों में विशेष भूरे वसा ऊतक भी होते हैं, जिसमें जारी सभी रासायनिक ऊर्जा, एटीपी बांड में स्थानांतरित होने के बजाय, गर्मी के रूप में नष्ट हो जाती है, यानी शरीर को गर्म करने के लिए जाती है। भूरे वसा ऊतक ठंडी जलवायु के जानवरों में सबसे अधिक विकसित होते हैं।

ऊष्मा उत्पादन को बढ़ाकर तापमान बनाए रखने के लिए ऊर्जा के बड़े व्यय की आवश्यकता होती है, इसलिए जब रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन बढ़ाया जाता है, तो जानवरों को या तो बड़ी मात्रा में भोजन की आवश्यकता होती है या पहले से संचित वसा भंडार को खर्च करना पड़ता है। उदाहरण के लिए, छोटे छछूंदर की चयापचय दर असाधारण रूप से उच्च होती है। बहुत कम समय की नींद और गतिविधि को बदलते हुए, यह दिन के किसी भी समय सक्रिय रहता है, शीतनिद्रा में नहीं जाता है, और प्रति दिन अपने वजन से 4 गुना अधिक भोजन खाता है। धूर्तों की हृदय गति 1000 बीट प्रति मिनट तक होती है। इसके अलावा, सर्दियों में रहने वाले पक्षियों को बहुत अधिक भोजन की आवश्यकता होती है; वे पाले से इतना नहीं डरते जितना भोजन की कमी से। हाँ कब अच्छी फसलस्प्रूस और पाइन के बीज, क्रॉसबिल्स यहां तक ​​कि सर्दियों में चूजों को जन्म देते हैं।

इसलिए, रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन को मजबूत करने की अपनी सीमाएँ होती हैं, जो भोजन प्राप्त करने की संभावना से निर्धारित होती हैं।

यदि सर्दियों में भोजन की कमी है, तो इस प्रकार का थर्मोरेग्यूलेशन पर्यावरण की दृष्टि से लाभहीन है। उदाहरण के लिए, यह आर्कटिक सर्कल से परे रहने वाले सभी जानवरों में खराब रूप से विकसित होता है: आर्कटिक लोमड़ी, वालरस, सील, ध्रुवीय भालू, हिरन, आदि। रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन भी उष्णकटिबंधीय निवासियों के लिए विशिष्ट नहीं है, क्योंकि उन्हें अतिरिक्त गर्मी उत्पादन की वस्तुतः कोई आवश्यकता नहीं है। .

भौतिक थर्मोरेग्यूलेशन पर्यावरण की दृष्टि से अधिक फायदेमंद है, क्योंकि ठंड के प्रति अनुकूलन अतिरिक्त गर्मी उत्पादन के माध्यम से नहीं, बल्कि जानवर के शरीर में इसके संरक्षण के माध्यम से किया जाता है। इसके अलावा, बाहरी वातावरण में गर्मी हस्तांतरण को बढ़ाकर अति ताप से बचाव संभव है। स्तनधारियों की फ़ाइलोजेनेटिक श्रृंखला में - कीटभक्षी से लेकर काइरोप्टेरान, कृंतक और शिकारियों तक - भौतिक थर्मोरेग्यूलेशन के तंत्र अधिक परिष्कृत और विविध होते जा रहे हैं। इनमें त्वचा की रक्त वाहिकाओं का रिफ्लेक्स संकुचन और विस्तार, इसकी तापीय चालकता में बदलाव, फर और पंखों के थर्मल इन्सुलेटिंग गुणों में परिवर्तन, व्यक्तिगत अंगों को रक्त की आपूर्ति के दौरान काउंटरकरंट हीट एक्सचेंज और वाष्पीकरणीय गर्मी हस्तांतरण का विनियमन शामिल है।

स्तनधारियों के मोटे फर, पंख और विशेष रूप से पक्षियों के कोमल आवरण शरीर के चारों ओर हवा की एक परत को जानवर के शरीर के तापमान के करीब बनाए रखना संभव बनाते हैं, और इस तरह बाहरी वातावरण में गर्मी विकिरण को कम करते हैं। गर्मी हस्तांतरण बालों और पंखों के झुकाव, फर और आलूबुखारे में मौसमी परिवर्तन द्वारा नियंत्रित होता है। आर्कटिक जानवरों का असाधारण रूप से गर्म सर्दियों का फर उन्हें अपने चयापचय को बढ़ाए बिना ठंड में जीवित रहने की अनुमति देता है और भोजन की आवश्यकता को कम करता है। उदाहरण के लिए, उत्तर के तट पर आर्कटिक लोमड़ियाँ आर्कटिक महासागरसर्दियों में वे गर्मियों की तुलना में और भी कम भोजन खाते हैं।

ठंडी जलवायु वाले जानवरों में, चमड़े के नीचे के वसा ऊतक की परत पूरे शरीर में वितरित होती है, क्योंकि वसा एक अच्छा ताप अवरोधक है। गर्म जलवायु के जानवरों में, वसा भंडार के इस तरह के वितरण से अतिरिक्त गर्मी को हटाने की असंभवता के कारण अत्यधिक गर्मी से मृत्यु हो सकती है, इसलिए उनकी वसा को सामान्य सतह से गर्मी विकिरण में हस्तक्षेप किए बिना, शरीर के अलग-अलग हिस्सों में स्थानीय रूप से संग्रहीत किया जाता है। (ऊंट, मोटी पूंछ वाली भेड़, ज़ेबू, आदि)।

काउंटरकरंट हीट एक्सचेंज प्रणालियाँ जो आंतरिक अंगों के निरंतर तापमान को बनाए रखने में मदद करती हैं, मार्सुपियल्स, स्लॉथ, एंटईटर, प्रोसिमियन, पिनिपेड, व्हेल, पेंगुइन, क्रेन आदि के पंजे और पूंछ में पाई गई हैं।

गर्मी विनिमय को विनियमित करने के लिए एक प्रभावी तंत्र पसीने के माध्यम से या मौखिक गुहा और ऊपरी श्वसन पथ के नम श्लेष्म झिल्ली के माध्यम से पानी का वाष्पीकरण है। चूँकि पानी के वाष्पीकरण की ऊष्मा अधिक (2.3 * 10 6 J/kg) होती है, इस प्रकार शरीर से बहुत अधिक अतिरिक्त ऊष्मा निकल जाती है। पसीना पैदा करने की क्षमता विभिन्न प्रजातियों में बहुत भिन्न होती है। अत्यधिक गर्मी में एक व्यक्ति प्रतिदिन 12 लीटर तक पसीना निकाल सकता है, जिससे सामान्य मात्रा से दस गुना अधिक गर्मी नष्ट हो जाती है। उत्सर्जित जल को स्वाभाविक रूप से पीने के माध्यम से प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए। कुछ जानवरों में वाष्पीकरण केवल मुँह की श्लेष्मा झिल्ली के माध्यम से होता है। एक कुत्ते में जिसके लिए सांस की तकलीफ बाष्पीकरणीय थर्मोरेग्यूलेशन की मुख्य विधि है, श्वसन दर प्रति मिनट 300-400 सांस तक पहुंच जाती है। वाष्पीकरण के माध्यम से तापमान विनियमन के लिए शरीर को पानी बर्बाद करने की आवश्यकता होती है और इसलिए यह सभी जीवित स्थितियों में संभव नहीं है।

तापमान संतुलन बनाए रखने के लिए शरीर की सतह और उसके आयतन का अनुपात कोई छोटा महत्व नहीं है, क्योंकि अंततः गर्मी उत्पादन का पैमाना जानवर के द्रव्यमान पर निर्भर करता है, और गर्मी का आदान-प्रदान उसके पूर्णांक के माध्यम से होता है।

जानवरों के शरीर के आकार और अनुपात और उनके निवास स्थान की जलवायु परिस्थितियों के बीच संबंध 19वीं शताब्दी में देखा गया था। के. बर्गमैन के नियम के अनुसार, यदि गर्म रक्त वाले जानवरों की दो निकट संबंधी प्रजातियां आकार में भिन्न होती हैं, तो बड़ी प्रजाति ठंडी जलवायु में रहती है, और छोटी प्रजाति गर्म जलवायु में रहती है। बर्गमैन ने इस बात पर जोर दिया कि यह पैटर्न तभी प्रकट होता है जब प्रजातियाँ थर्मोरेग्यूलेशन के अन्य अनुकूलन में भिन्न नहीं होती हैं।

डी. एलन ने 1877 में देखा कि उत्तरी गोलार्ध के कई स्तनधारियों और पक्षियों में, अंगों और शरीर के विभिन्न उभरे हुए हिस्सों (पूंछ, कान, चोंच) के सापेक्ष आकार दक्षिण की ओर बढ़ते हैं। शरीर के अलग-अलग हिस्सों का थर्मोरेगुलेटरी महत्व बराबर से बहुत दूर है। उभरे हुए हिस्सों का सापेक्ष सतह क्षेत्र बड़ा होता है, जो गर्म जलवायु में फायदेमंद होता है। कई स्तनधारियों में, उदाहरण के लिए, कान, जो आमतौर पर बड़ी संख्या में रक्त वाहिकाओं से सुसज्जित होते हैं, थर्मल संतुलन बनाए रखने के लिए विशेष महत्व रखते हैं। विशाल कान अफ्रीकी हाथी, एक छोटा रेगिस्तानी फेनेक लोमड़ी, जिसे अमेरिकी खरगोश में बदल दिया गया विशिष्ट निकायथर्मोरेग्यूलेशन

चावल। 11. खरगोशों के कानों का सापेक्ष आकार।

बाएँ से दाएँ: खरगोश; आधार शिला रखना; अमेरिकी खरगोश

ठंड के अनुकूल होने पर, सतह अर्थव्यवस्था का नियम स्वयं प्रकट होता है, क्योंकि न्यूनतम क्षेत्र-से-आयतन अनुपात के साथ एक कॉम्पैक्ट शरीर का आकार गर्मी संरक्षण के लिए सबसे फायदेमंद होता है। कुछ हद तक, यह उन पौधों की भी विशेषता है जो उत्तरी टुंड्रा, ध्रुवीय रेगिस्तान और ऊंचे पहाड़ों में न्यूनतम गर्मी हस्तांतरण सतह के साथ घने गद्देदार रूप बनाते हैं।

गर्म रक्त वाले जानवरों के लिए गर्मी विनिमय को विनियमित करने के व्यवहारिक तरीके पोइकिलोथर्मिक जानवरों की तुलना में कम महत्वपूर्ण नहीं हैं, और बेहद विविध भी हैं - मुद्रा बदलने और आश्रय की खोज से लेकर जटिल बिल, घोंसले, छोटी और लंबी दूरी के प्रवास के निर्माण तक।

बिल खोदने वाले जानवरों की बिलों में, तापमान का प्रवाह अधिक सुचारू हो जाता है अधिक गहराईबिल मध्य अक्षांशों में, मिट्टी की सतह से 150 सेमी की दूरी पर, मौसमी तापमान में उतार-चढ़ाव भी महसूस होना बंद हो जाता है। विशेष रूप से कुशलता से बनाए गए घोंसले भी एक समान, अनुकूल माइक्रॉक्लाइमेट बनाए रखते हैं। टिटमाउस का फेल्ट-आकार का घोंसला, जिसमें केवल एक संकीर्ण पार्श्व प्रवेश द्वार होता है, किसी भी मौसम में गर्म और शुष्क रहता है।

थर्मोरेग्यूलेशन के उद्देश्य से जानवरों का समूह व्यवहार विशेष रुचि का है। उदाहरण के लिए, कुछ पेंगुइन, गंभीर ठंढ और बर्फीले तूफ़ान में, एक घने समूह, तथाकथित "कछुआ" में एक साथ इकट्ठा होते हैं। जो व्यक्ति खुद को किनारे पर पाते हैं वे कुछ समय बाद अंदर चले जाते हैं, और "कछुआ" धीरे-धीरे चक्कर लगाता है और आगे बढ़ता है। ऐसे क्लस्टर के अंदर, सबसे गंभीर ठंढ में भी तापमान +37°C के आसपास बना रहता है। रेगिस्तान में रहने वाले ऊँट भी अत्यधिक गर्मी में एक-दूसरे से चिपकते हैं, अपनी भुजाओं को एक-दूसरे से दबाते हैं, लेकिन इससे विपरीत प्रभाव प्राप्त होता है - सूर्य की किरणों से शरीर की सतह को तेज़ गर्मी से बचाया जा सकता है। जानवरों के समूह के केंद्र का तापमान उनके शरीर के तापमान +39°C के बराबर होता है, जबकि सबसे बाहरी व्यक्तियों की पीठ और किनारों का फर +70°C तक गर्म होता है।

संयोजन प्रभावी तरीकेसामान्य रूप से रासायनिक, भौतिक और व्यवहारिक थर्मोरेग्यूलेशन उच्च स्तरशरीर में ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाएं होमोथर्मिक जानवरों को बाहरी तापमान में व्यापक उतार-चढ़ाव की पृष्ठभूमि के खिलाफ अपना थर्मल संतुलन बनाए रखने की अनुमति देती हैं।

पोइकिलोथर्मी और होमोथर्मी के पारिस्थितिक लाभ।आम के कारण पीने-लोथर्मिक जानवर कम स्तर चयापचय प्रक्रियाएंअस्तित्व की ऊपरी तापमान सीमा के निकट ही पर्याप्त रूप से सक्रिय होते हैं। केवल व्यक्तिगत थर्मोरेगुलेटरी प्रतिक्रियाओं को ध्यान में रखते हुए, वे निरंतर ताप विनिमय सुनिश्चित नहीं कर सकते हैं। इसलिए, जब पर्यावरण के तापमान में उतार-चढ़ाव होता है, तो पोइकिलोथर्म की गतिविधि रुक-रुक कर होती है। ठंडे खून वाले जानवरों के लिए लगातार कम तापमान वाले आवासों पर कब्ज़ा करना मुश्किल होता है। यह केवल शीत स्टेनोथर्मी के विकास के साथ ही संभव है और स्थलीय वातावरण में केवल छोटे रूपों के लिए उपलब्ध है जो माइक्रॉक्लाइमेट का लाभ उठाने में सक्षम हैं।

हालाँकि, शरीर के तापमान को पर्यावरणीय तापमान के अधीन रखने के कई फायदे हैं। ठंड के प्रभाव में चयापचय के स्तर में कमी से ऊर्जा की लागत बचती है और भोजन की आवश्यकता में तेजी से कमी आती है।

शुष्क, गर्म जलवायु में, पोइकिलोथर्म अनावश्यक पानी के नुकसान से बचने की अनुमति देता है, क्योंकि शरीर और पर्यावरणीय तापमान के बीच अंतर की आभासी अनुपस्थिति अतिरिक्त वाष्पीकरण का कारण नहीं बनती है। पोइकिलोथर्मिक जानवर होमोथर्मिक जानवरों की तुलना में उच्च तापमान को अधिक आसानी से और कम ऊर्जा व्यय के साथ सहन करते हैं, जो शरीर से अतिरिक्त गर्मी को हटाने में बहुत अधिक ऊर्जा खर्च करते हैं।

होमोथर्मिक जानवर का शरीर हमेशा एक संकीर्ण तापमान सीमा में ही कार्य करता है। इन सीमाओं से परे, होमोथर्म्स के लिए न केवल जैविक गतिविधि को बनाए रखना असंभव है, बल्कि उदास स्थिति का अनुभव करना भी असंभव है, क्योंकि वे शरीर के तापमान में महत्वपूर्ण उतार-चढ़ाव के प्रति सहनशक्ति खो चुके हैं। लेकिन, शरीर में ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं की उच्च तीव्रता और थर्मोरेगुलेटरी साधनों के एक शक्तिशाली परिसर से प्रतिष्ठित, होमोथर्मिक जानवर बाहरी तापमान में महत्वपूर्ण विचलन के साथ भी अपने लिए एक निरंतर इष्टतम तापमान बनाए रख सकते हैं।

थर्मोरेग्यूलेशन तंत्र के संचालन के लिए बड़ी ऊर्जा लागत की आवश्यकता होती है, जिसकी पूर्ति के लिए पशु को अधिक पोषण की आवश्यकता होती है। इसलिए, विनियमित शरीर के तापमान वाले जानवरों के लिए एकमात्र संभावित स्थिति निरंतर गतिविधि की स्थिति है। ठंडे क्षेत्रों में, उनके वितरण में सीमित कारक तापमान नहीं है, बल्कि नियमित रूप से भोजन प्राप्त करने की क्षमता है।

नमी।

जीवों का अनुकूलन

जल व्यवस्था के लिए

भू-वायु वातावरण

तापमान कारक से बचाव के लिए कई जानवरों की संरचना में विशेष उपकरण होते हैं। इस प्रकार, कई कीड़ों में, वक्ष क्षेत्र पर बालों के मोटे आवरण द्वारा अच्छा थर्मल इन्सुलेशन प्रदान किया जाता है: बालों के बीच स्थिर हवा की एक परत होती है, जो गर्मी हस्तांतरण को कम करती है। विशेष हीट एक्सचेंजर्स की उपस्थिति के कारण ट्यूना अपनी मांसपेशियों का तापमान पानी के तापमान से 8 - 10 0 C ऊपर बनाए रख सकते हैं - धमनी और शिरापरक केशिकाओं का एक करीबी अंतर्संबंध जिसमें धमनियां गलफड़ों और नसों से मांसपेशियों से गलफड़ों तक चलती हैं। टूटना। पहले में पानी द्वारा ठंडा किया गया रक्त होता है, दूसरे में काम करने वाली मांसपेशियों द्वारा गर्म किया गया रक्त होता है। हीट एक्सचेंजर में, शिरापरक रक्त गर्मी को धमनी रक्त में स्थानांतरित करता है, जो मांसपेशियों में उच्च तापमान बनाए रखने में मदद करता है। जलीय स्तनधारियों में, चमड़े के नीचे की वसा की एक मोटी परत थर्मल इन्सुलेशन के रूप में कार्य करती है, और ध्रुवीय भालू में, ऊन त्वचा के लिए जलरोधी होती है। जलपक्षी में, वसा जैसी चिकनाई से ढके पंखों द्वारा भी यही भूमिका निभाई जाती है।

महान जर्मन प्राणीविज्ञानी और विश्व प्रसिद्ध हैम्बर्ग जूलॉजिकल गार्डन के संस्थापक के. हैकेनबेक अपने संस्मरणों में इस स्नेहक के महान महत्व के बारे में बात करते हैं। उन्हें बचपन से ही जानवरों में रुचि रही है। एक दिन उसके पिता ने उसे पंख काट कर कई जंगली बत्तखें दीं, ताकि वे उड़ न सकें। और छोटे कार्ल ने उन्हें एक धातु टैंक में तैरने दिया। लेकिन टैंक ईंधन तेल निकला, जिसमें बत्तखों को सिर से पैर तक सना हुआ था। ऐसी गंदगी देखकर लड़के ने सावधानी से बत्तखों को गर्म पानी और साबुन से धोया और उन्हें दूसरे साफ टैंक में तैरने दिया। अगली सुबह, सभी बत्तखें तल पर मृत पड़ी थीं: गर्म पानी और साबुन ने न केवल ईंधन तेल, बल्कि सारी चर्बी भी हटा दी, जिसके परिणामस्वरूप बत्तखें हाइपोथर्मिक हो गईं और मर गईं।

हम पहले से ही जानते हैं कि होमोथर्मिक जानवर पोइकिलोथर्मिक जानवरों की तुलना में अपने शरीर के तापमान को बहुत व्यापक तापमान सीमा पर बनाए रख सकते हैं, लेकिन दोनों लगभग समान उच्च या बेहद कम तापमान पर मर जाते हैं। लेकिन जब तक ऐसा नहीं होता, जब तक तापमान महत्वपूर्ण मूल्यों तक नहीं पहुंच जाता, शरीर इसे सामान्य या कम से कम सामान्य स्तर के करीब बनाए रखने के लिए संघर्ष करता है। स्वाभाविक रूप से, यह पूरी तरह से उन होमियोथर्मिक जीवों की विशेषता है जिनमें थर्मोरेग्यूलेशन होता है और जो स्थितियों के आधार पर, गर्मी उत्पादन और गर्मी हस्तांतरण दोनों को बढ़ाने या कमजोर करने में सक्षम होते हैं। ऊष्मा स्थानांतरण एक विशुद्ध रूप से शारीरिक प्रक्रिया है, यह अंग और जीव स्तर पर होता है, और ऊष्मा उत्पादन शारीरिक, रासायनिक और आणविक तंत्र पर आधारित होता है। सबसे पहले, यह ठंड लगना, ठंड कांपना है, अर्थात्। कम दक्षता और बढ़ी हुई गर्मी उत्पादन के साथ कंकाल की मांसपेशियों के छोटे संकुचन। शरीर इस तंत्र को स्वचालित रूप से, प्रतिवर्ती रूप से चालू करता है। इसके प्रभाव को सक्रिय स्वैच्छिक मांसपेशी गतिविधि द्वारा बढ़ाया जा सकता है, जो गर्मी उत्पादन को भी बढ़ाता है। यह कोई संयोग नहीं है कि हम गर्म रहने के लिए आंदोलन का सहारा लेते हैं।

होमियोथर्म्स में, मांसपेशियों के संकुचन के बिना गर्मी उत्पन्न करना संभव है। यह मुख्य रूप से मांसपेशियों के साथ-साथ यकृत और अन्य अंगों में भी होता है। श्वसन श्रृंखला के साथ इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन के परिवहन के दौरान, ऑक्सीकृत पदार्थों की ऊर्जा गर्मी के रूप में नष्ट नहीं होती है, बल्कि गठित उच्च-ऊर्जा यौगिकों के रूप में कैप्चर की जाती है, जिससे एटीपी का पुनर्संश्लेषण सुनिश्चित होता है। इस प्रक्रिया की प्रभावशीलता, उत्कृष्ट जैव रसायनज्ञ वी.ए. द्वारा खोजी गई। एंगेलहार्ड्ट और इसे श्वसन फॉस्फोराइलेशन कहा जाता है, इसे पी/ओ गुणांक द्वारा मापा जाता है, जो दर्शाता है कि माइटोकॉन्ड्रिया द्वारा उपयोग किए जाने वाले ऑक्सीजन के प्रत्येक परमाणु के लिए एटीपी में कितने फॉस्फोरस परमाणु शामिल थे। सामान्य परिस्थितियों में, किस पदार्थ का ऑक्सीकरण होता है, इसके आधार पर यह गुणांक दो या तीन होता है। जब शरीर ठंडा होता है, तो ऑक्सीकरण और फॉस्फोराइलेशन आंशिक रूप से अयुग्मित हो जाते हैं। ऑक्सीकृत पदार्थों का कुछ भाग "मुक्त" ऑक्सीकरण के मार्ग में प्रवेश करता है, जिसके परिणामस्वरूप एटीपी का निर्माण कम हो जाता है और ऊष्मा का उत्सर्जन बढ़ जाता है। इस मामले में, स्वाभाविक रूप से, पी/ओ अनुपात कम हो जाता है। यह पृथक्करण थायराइड हार्मोन और मुक्त फैटी एसिड की क्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है, जो बढ़ी हुई मात्रा में रक्त में प्रवेश करते हैं और इसके द्वारा मांसपेशियों और अन्य अंगों तक ले जाते हैं। बाहरी तापमान में वृद्धि के साथ, इसके विपरीत, ऑक्सीकरण और फॉस्फोराइलेशन का युग्मन बढ़ता है, और गर्मी उत्पादन कम हो जाता है।

मांसपेशियों और यकृत के अलावा, जिसके लिए गर्मी उत्पादन मुख्य नहीं है, बल्कि एक माध्यमिक कार्य है, स्तनधारियों के शरीर में एक विशेष गर्मी पैदा करने वाला अंग भी होता है - भूरा वसा ऊतक। यह हृदय के पास और महत्वपूर्ण अंगों तक रक्त के मार्ग के साथ स्थित होता है: हृदय, मस्तिष्क, गुर्दे। इसकी कोशिकाएं माइटोकॉन्ड्रिया में बेहद समृद्ध हैं, और उनमें फैटी एसिड का ऑक्सीकरण बहुत तीव्रता से होता है। लेकिन यह एडीपी के फॉस्फोराइलेशन से जुड़ा नहीं है, और ऑक्सीकृत पदार्थों की ऊर्जा गर्मी के रूप में जारी होती है। भूरे वसा ऊतक में ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं का प्रवर्धक एड्रेनालाईन है, और श्वसन और फॉस्फोराइलेशन का अनयुग्मक बड़े पैमाने पर बनने वाला फैटी एसिड है इसमें मात्राएँ.

मांसपेशियों के तापमान को बनाए रखने के लिए एक दिलचस्प तंत्र हाल ही में प्रसिद्ध अंग्रेजी बायोकेमिस्ट ई. न्यूशोल्मे द्वारा भौंरों में खोजा गया था। सभी जानवरों में, ग्लाइकोलिसिस के दौरान गठित फ्रुक्टोज फॉस्फेट, एटीपी से फॉस्फोरिक एसिड का एक और कण जोड़कर, फ्रुक्टोज डिफॉस्फेट में परिवर्तित हो जाता है, जिसे आगे अवायवीय ऑक्सीकरण के पथ पर भेजा जाता है। भौंरों में, गर्मी निकलने के साथ यह फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट और फॉस्फोरिक एसिड में टूट जाता है: एफ-6-पी + एटीपी -> - एफडीपी + एडीपी; FDF -> F-6-F + K3PO4 - f - ऊष्मा, जो कुल मिलाकर प्रतिक्रिया देती है ATP -> -ADP - H3PO4 + ऊष्मा। तथ्य यह है कि, अन्य जानवरों के विपरीत, भौंरों में फ्रुक्टोज डिफॉस्फेट श्रोणि एटीपी टूटने वाले उत्पादों द्वारा बाधित नहीं होता है। परिणामस्वरूप, भौंरे अपनी मांसपेशियों और पर्यावरण के बीच 8-20 डिग्री सेल्सियस के तापमान का अंतर प्राप्त कर लेते हैं, जो उन्हें ठंडे मौसम में सक्रिय रूप से चलने और भोजन करने की अनुमति देता है जो अन्य कीड़ों के लिए प्रतिकूल है।

होमोथर्मिक जानवरों में तापमान में परिवर्तन के आपातकालीन अनुकूलन में हार्मोन भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। कम तापमान पर, एड्रेनालाईन की एक बढ़ी हुई मात्रा रक्त में जारी की जाती है, जो ग्लूकोज और फैटी एसिड के एकत्रीकरण और ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं की तीव्रता को उत्तेजित करती है। रक्त में, ग्लूकोकार्टोइकोड्स प्रोटीन के बंधन से मुक्त होते हैं, और फिर वे अधिवृक्क प्रांतस्था से फिर से रक्त में प्रवेश करते हैं। वे परिधीय एड्रीनर्जिक रिसेप्टर्स की संवेदनशीलता को बढ़ाते हैं, जिससे एड्रेनालाईन का प्रभाव बढ़ता है। थायरॉयड ग्रंथि की गतिविधि सक्रिय हो जाती है, जिसके हार्मोन मांसपेशियों और यकृत के माइटोकॉन्ड्रिया में श्वसन और फॉस्फोराइलेशन को आंशिक रूप से अलग कर देते हैं, जिससे गर्मी उत्पादन बढ़ जाता है। उच्च तापमान के संपर्क में आने पर, ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं और गर्मी उत्पादन की तीव्रता कम हो जाती है, और गर्मी हस्तांतरण बढ़ जाता है। लेकिन यह सब शरीर के आपातकालीन, अल्पकालिक अनुकूलन के लिए अच्छा है और तापमान की स्थिति में दीर्घकालिक परिवर्तन के साथ भी इसके लिए हानिकारक होगा। वास्तव में, यदि कम तापमान में रहने वाले जानवर खुद को उनसे बचाते हैं, उदाहरण के लिए, केवल ठंडी कंपकंपी से, तो यह अज्ञात है कि वे कैसे सक्रिय जीवन जी सकते हैं, भोजन प्राप्त कर सकते हैं, दुश्मनों से बच सकते हैं, आदि। इसका मतलब यह है कि किसी विशेष तापमान पर दीर्घकालिक अनुकूलन के साथ, अनुकूली तंत्र अलग-अलग होने चाहिए: इन स्थितियों में जीव के सामान्य अस्तित्व को सुनिश्चित करने के लिए।

किसी रासायनिक प्रतिक्रिया के घटित होने के लिए, प्रतिक्रियाशील पदार्थों के अणुओं में तनाव या तनाव और बंधनों का कमजोर होना आवश्यक है। इसके लिए आवश्यक ऊर्जा को सक्रियण ऊर्जा कहा जाता है। तापमान में 10 0 C की वृद्धि से सक्रिय अणुओं की संख्या में वृद्धि के कारण प्रतिक्रिया दर 2-3 गुना बढ़ जाती है। जैसे-जैसे तापमान घटता है, विपरीत क्रम में परिवर्तन देखे जाते हैं। यदि शरीर इस नियम का सख्ती से पालन करता है, तो जब पर्यावरण का तापमान बदलता है, तो वह खुद को बहुत मुश्किल स्थिति में पाता है: कम तापमान चयापचय प्रतिक्रियाओं को इतना धीमा कर देगा कि महत्वपूर्ण कार्य सामान्य रूप से आगे नहीं बढ़ पाएंगे, और जब उच्च तापमानवे अत्यधिक तेज़ हो जायेंगे। हकीकत में, हम कुछ बिल्कुल अलग देखते हैं। इस प्रकार, उच्च और निम्न तापमान के अनुकूल मछली में, चयापचय दर में अंतर बहुत बड़ा नहीं है और काफी तुलनीय है। दूसरे शब्दों में, इन प्रजातियों में चयापचय प्रतिक्रियाओं में अलग-अलग तापमान इष्टतम होते हैं। उदाहरण के लिए, एक रैकून कुत्ते में, चयापचय दर 15 डिग्री सेल्सियस पर सबसे कम होती है, और इस बिंदु के दोनों तरफ यह बढ़ जाती है। 35 0 C के आयाम में शरीर का तापमान लगभग स्थिर रहता है। इसका मतलब यह है कि इस सीमा में चयापचय प्रतिक्रियाओं के लिए तापमान की स्थिति इष्टतम रहती है। जानवरों की दो समान प्रजातियों की तुलना करते समय, लेकिन रहते हुए अलग-अलग स्थितियाँ, हम देखते हैं कि आर्कटिक लोमड़ी में पर्यावरणीय तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला पर चयापचय दर और शरीर के तापमान की स्थिरता लोमड़ी की तुलना में बहुत बेहतर व्यक्त की जाती है। क्या दिलचस्प है: चयापचय दर कम हो जाती है परिवेश का तापमानघटता नहीं है, बल्कि स्थिर स्तर पर रहता है या बढ़ता है, जबकि रासायनिक नियमों के अनुसार इसका उल्टा होना चाहिए। यह अवसर जीवित जीवों के लिए खुल गया है क्योंकि सभी चयापचय प्रतिक्रियाएं एंजाइमेटिक होती हैं। और एंजाइमों की क्रिया का सार यह है कि वे प्रतिक्रिया करने वाले अणुओं की सक्रियण ऊर्जा को तेजी से कम कर देते हैं। इसके अलावा, पर्यावरणीय परिस्थितियों के आधार पर, वे अपने कई गुणों को बदल सकते हैं: उत्प्रेरक गतिविधि, इष्टतम तापमान और अम्लता, सब्सट्रेट के लिए आत्मीयता की डिग्री। इसलिए, एंजाइम प्रोटीन में परिवर्तन में शरीर की रासायनिक कानूनों से "बचने" की क्षमता के कारणों की तलाश की जानी चाहिए।

ये परिवर्तन, तापमान कारक के अनुकूलन के संबंध में, तीन तरीकों से हो सकते हैं: कोशिका में किसी दिए गए एंजाइम के अणुओं की संख्या में वृद्धि या कमी, इसमें एंजाइमों के सेट को बदलना, साथ ही गुणों और गतिविधि को बदलना। एंजाइम. पहले रास्ते के अपने कारण हैं। आख़िरकार, किसी भी क्षण कोई भी एंजाइम अणु एक सब्सट्रेट अणु के साथ बातचीत कर सकता है। इसलिए, कोशिका में जितने अधिक एंजाइम अणु होंगे, प्रतिक्रिया उत्पादों की उपज उतनी ही अधिक होगी, और यह जितनी छोटी होगी, उपज उतनी ही कम होगी। यह कुछ हद तक तापमान में कमी या चयापचय दर में वृद्धि की भरपाई कर सकता है। लेकिन यह मुआवज़ा एंजाइम संश्लेषण की संभावना और स्थानिक विचारों दोनों द्वारा सीमित है। कोशिका बहुत सारे नए एंजाइम मैक्रोमोलेक्यूल्स को समायोजित कर सकती है। फिर भी, पहले से ही दृढ़ता से स्थापित सबूत हैं कि ठंड के अनुकूल होने पर, मांसपेशियों में सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज और साइटोक्रोम ऑक्सीडेज जैसे महत्वपूर्ण एरोबिक ऑक्सीकरण एंजाइमों की गतिविधि और सामग्री बढ़ जाती है।

इसमें कोई संदेह नहीं है कि दूसरा मार्ग अधिक प्रभावी है, जो कुछ एंजाइमों के संश्लेषण के दमन और दूसरों के संश्लेषण को शामिल करने से निर्धारित होता है। कम तापमान की स्थिति के तहत, एंजाइमों को बढ़ी हुई दर पर संश्लेषित किया जाता है, जो सक्रियण ऊर्जा को कम कर देता है अधिक हद तक, और उच्च तापमान की स्थिति में, वे इसे कम महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं। यह मुख्य रूप से आइसोएंजाइम पर लागू होता है। एंजाइम लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज में पांच आइसोफॉर्म होते हैं। इस मामले में, आइसोएंजाइम II4 सक्रियण ऊर्जा को M4 की तुलना में काफी कम कर देता है। इसलिए, कम तापमान के अनुकूल होने पर, पहले को अधिक हद तक संश्लेषित किया जाता है, और उच्च तापमान के लिए, दूसरे को संश्लेषित किया जाता है। तंत्रिका तंत्र एंजाइम कोलिनेस्टरेज़ में सक्रियण ऊर्जा को कम करने के लिए विभिन्न क्षमताओं वाले दो आइसोफॉर्म होते हैं। विभिन्न तापमान स्थितियों के लिए अनुकूलित रेनबो ट्राउट के मस्तिष्क के एक अध्ययन से पता चला है कि 2 0 C के तापमान के अनुकूल होने पर, केवल आइसोनिजाइम I मौजूद होता है, 17 0 G के तापमान पर - आइसोनिजाइम II, और 12 पर रहने वाले लोगों में 0 जी - दोनों आइसोफॉर्म। यह मौसमी परिवर्तनों पर भी लागू होता है: सर्दियों में, आइसोफॉर्म I को मुख्य रूप से संश्लेषित किया जाता है, और गर्मियों में, आइसोफॉर्म II को।

अनुकूलन का तीसरा तरीका मुख्य रूप से सब्सट्रेट के लिए एंजाइम की आत्मीयता में बदलाव है। यह एंजाइम प्रोटीन की उच्च संरचनाओं और उनके सक्रिय केंद्रों के गुणों में परिवर्तन पर आधारित है। साथ ही, सब्सट्रेट को बांधने, एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स बनाने की उनकी क्षमता बढ़ जाती है या घट जाती है। पुनर्व्यवस्था के तात्कालिक कारण सक्रिय केंद्र के इलेक्ट्रोस्टैटिक गुणों में परिवर्तन, सब्सट्रेट को बांधने में शामिल परमाणु समूहों के पृथक्करण की डिग्री, सक्रिय केंद्र का आयनिक वातावरण और इसके स्थानिक आकार में परिवर्तन हैं। एंजाइम गतिविधि की तापमान निर्भरता में बदलाव उनके अणुओं के लिए विभिन्न एलोस्टेरिक प्रभावकों के जुड़ाव के कारण भी हो सकता है: प्रोटीन, फॉस्फोलिपिड, अकार्बनिक आयन, आदि। 5 और 25 डिग्री सेल्सियस पर रहने के लिए अनुकूलित सुनहरीमछली में, सक्सिएट डिहाइड्रोजनेज की गतिविधि, माइटोकॉन्ड्रियल झिल्लियों में निर्मित और फॉस्फोलिपिड्स से जुड़ा हुआ। एंजाइम को अलग कर दिया गया था शुद्ध फ़ॉर्मऔर फॉस्फोलिपिड्स से मुक्त हो गया। दोनों समूहों में, इसकी संरचना बिल्कुल एक जैसी थी, और इसकी गतिविधि अधिकतम से नीचे थी। फिर "ठंडे" और "गर्म" माइटोकॉन्ड्रिया से फॉस्फोलिपिड्स को एंजाइम प्रोटीन में जोड़ा गया। पहले वाले ने दूसरे की तुलना में एंजाइम को अधिक सक्रिय किया। फॉस्फोलिपिड विश्लेषण से पता चला कि ठंडे माइटोकॉन्ड्रिया में, फॉस्फोलिपिड फैटी एसिड सबसे अधिक संतृप्त होते हैं। यह संभव है कि ठंड के अनुकूल होने पर श्वसन और फास्फोरस के बीच युग्मन की डिग्री में कमी और उच्च तापमान के अनुकूल होने पर इसकी वृद्धि का यही कारण है।

तापमान की स्थिति का अनुकूलन केवल एंजाइम सिस्टम के क्षेत्र में परिवर्तन तक ही सीमित नहीं है, हालांकि वे आधार हैं। कम तापमान के अनुकूल होने पर, मांसपेशियों में सीपी की मात्रा बढ़ जाती है, और वसा डिपो में - आरक्षित वसा, जो ऊर्जा के अत्यधिक प्रभावी स्रोत और थर्मल इन्सुलेटर दोनों के रूप में कार्य करता है। कोशिका झिल्ली फॉस्फोलिपिड्स में असंतृप्त और पॉलीअनसेचुरेटेड फैटी एसिड की मात्रा बढ़ जाती है, जो उन्हें कम तापमान पर सख्त होने से रोकती है। अंत में, बहुत कम तापमान को झेलने में सक्षम जानवरों में, रक्त, ऊतक तरल पदार्थ और कोशिकाओं में जैविक एंटीफ्रीज पाए गए, जो इंट्रासेल्युलर पानी को जमने से रोकते थे। इन्हें सबसे पहले अंटार्कटिक मछली - नोटोथेनिया और ट्रेमेटोमस से अलग किया गया था। अपनी प्रकृति से वे ग्लाइकोप्रोटीन हैं, अर्थात्। प्रोटीन के साथ चीनी गैलेक्टोज के यौगिक। कनेक्टिंग लिंक नाइट्रोजन युक्त बेस एसिटाइल लैक्टोज है। उनका मेगावाट 21,500 तक पहुंच सकता है, और उनमें हाइड्रोक्विल समूहों की एक उच्च सामग्री होती है, जो पानी के अणुओं और बर्फ के गठन के बीच बातचीत की संभावना को कम करती है। शरीर जितना कम तापमान का सामना करता है, एंटीफ़्रीज़ सामग्री उतनी ही अधिक होती है। गर्मियों में यह कम होता है, सर्दियों में अधिक होता है। आर्कटिक कीड़ों में, एंटीफ्ीज़ की भूमिका ग्लिसरॉल द्वारा निभाई जाती है, जो हाइड्रॉक्सिल समूहों से भी समृद्ध है। इन जानवरों के हेमोलिम्फ और ऊतकों में तापमान घटने के साथ ग्लिसरॉल की मात्रा बढ़ जाती है।

अपने पूरे जीवन में, जीव उन कारकों से प्रभावित होते हैं जो इष्टतम से बहुत दूर चले जाते हैं। उन्हें गर्मी, सूखा, पाला और भूख सहनी पड़ती है। अनुकूलन.

1. निलंबित एनीमेशन (काल्पनिक मृत्यु)। चयापचय का लगभग पूर्ण रूप से रुक जाना। - छोटे जीव. निलंबित एनीमेशन के दौरान, जीव अपने ऊतकों में मौजूद पानी का ½ या यहां तक ​​कि ¾ तक खो देते हैं। अकशेरुकी जीवों में, यह घटना अक्सर देखी जाती है डायपॉज- प्रतिकूल तापमान स्थितियों की प्रतीक्षा करना, इसके विकास में रुकावट (अंडे का चरण, कीड़ों में प्यूपा, आदि)।

2. छिपा हुआ जीवन. यदि कोशिका सूख जाए तो उच्च पौधे जीवित नहीं रह सकते। यदि वह आंशिक रूप से निर्जलित है, तो वह जीवित रहेगा। (पौधों की शीतकालीन निष्क्रियता, जानवरों की शीतनिद्रा, मिट्टी में बीज,

3. बाहरी वातावरण में उतार-चढ़ाव के बावजूद आंतरिक वातावरण की स्थिरता। लगातार शरीर का तापमान, नमी (कैक्टि)। लेकिन बहुत सारी ऊर्जा बर्बाद होती है.

4. प्रतिकूल परिस्थितियों से बचना. (बर्फ में दबे घोंसले, प्रवास करते पक्षी)

उदाहरण: 2000 साल पुरानी पीट में कमल के बीज, अंटार्कटिका की बर्फ में बैक्टीरिया। पेंगुइन का तापमान 37-38, रेनडियर का 38-39 होता है। कैक्टि. मध्य एशियाई शुष्क मैदानों में वुडलाइस, सुस्लिक दिल की धड़कन 300 बीट और 3.

विकासवादी अनुकूलन

अनुकूलन के प्रकार:

रूपात्मक(ठंड से सुरक्षा: एपिफाइट्स - अन्य पौधों पर उगते हैं, फ़ैनरोफाइट्स - कलियाँ गोले (पेड़ों, झाड़ियों) द्वारा संरक्षित होती हैं, क्रिप्टोफाइट्स - मिट्टी में कलियाँ, थेरोफाइट्स - वार्षिक पौधे। जानवरों में - वसा भंडार, द्रव्यमान।

शारीरिक अनुकूलन. : अनुकूलन, वसा से पानी का निकलना।

व्यवहार– अंतरिक्ष में पसंदीदा स्थान का चयन.

भौतिक -गर्मी हस्तांतरण विनियमन . रासायनिक– शरीर का तापमान बनाए रखना।

विभिन्न पर्यावरणीय कारकों के लिए पौधों और जानवरों के विकासवादी अनुकूलन ने प्रजातियों के वर्गीकरण का आधार बनाया।

1)भौतिक पर्यावरणीय कारकों के संबंध में

a) जीवों पर तापमान का प्रभाव

किसी भी प्रजाति के लिए सहनशीलता की सीमा न्यूनतम और अधिकतम घातक तापमान है। अधिकांश जीवित प्राणी 0 से 50ºС तक के तापमान पर रहने में सक्षम हैं, जो कोशिकाओं और अंतरकोशिकीय द्रव के गुणों के कारण है। पशु अनुकूलनपरिवेश का तापमान 2 दिशाओं में चला गया:

– पोइकिलोथर्मिक जानवर (ठंडे खून वाले)। ) - उनके शरीर का तापमान पर्यावरण के तापमान (अकशेरुकी, मछली, उभयचर, सरीसृप) के आधार पर व्यापक रूप से भिन्न होता है। तापमान परिवर्तन के प्रति उनका अनुकूलन निलंबित एनीमेशन में प्रवेश करना है।

– होमोथर्मिक जानवर (गर्म रक्त वाले) ) - ऐसे जानवर जिनके शरीर का तापमान स्थिर रहता है (पक्षी (लगभग 40ºС) और स्तनधारी, जिनमें मनुष्य भी शामिल हैं (36-37ºС))। होमथर्मिक जानवर 0ºC से नीचे तापमान का सामना कर सकते हैं। इन जीवों की विशेषता घटना से होती है तापमान.

थर्मोरेग्यूलेशन (थर्मोरेग्यूलेशन ) - बाहरी वातावरण के तापमान और उनके स्वयं के ताप उत्पादन में महत्वपूर्ण उतार-चढ़ाव के बावजूद, मस्तिष्क और आंतरिक अंगों के तापमान को सीमित सीमा के भीतर बनाए रखने की मनुष्यों, स्तनधारियों और पक्षियों की क्षमता। अधिक गरम होने पर, त्वचा की केशिकाएं फैलती हैं, और गर्मी होती है शरीर की सतह से स्थानांतरित हो जाता है, वाष्पीकरण के कारण पसीना बढ़ जाता है, शरीर का तापमान ठंडा हो जाता है (मनुष्य, बंदर, विषम पंजे वाले जानवर), - पसीना न आने वाले जानवरों में, सांस की थर्मल कमी होती है (सतह से नमी वाष्पित हो जाती है) मौखिक गुहा और जीभ)। ठंडा होने पर, त्वचा की वाहिकाएं संकीर्ण हो जाती हैं, उनमें से गर्मी हस्तांतरण कम हो जाता है, पंख और बाल उग आते हैं और शरीर की सतह पर ऊन आ जाती है, परिणामस्वरूप, उनके बीच हवा का अंतर बढ़ जाता है, जो गर्मी रोधक है।

इसके अलावा, गर्म रक्त वाले जानवरों को बढ़े हुए या के लिए निरंतर अनुकूलन की विशेषता होती है कम तामपान:

1) शरीर के आकार में भिन्नता। के अनुसार बर्गमैन का नियम: गर्म रक्त वाले जानवरों में, प्रजातियों की सीमा के ठंडे भागों में रहने वाली आबादी में व्यक्तियों के शरीर का आकार औसतन बड़ा होता है। यह अनुपात में कमी के कारण है:

यह अनुपात जितना छोटा होगा, ऊष्मा स्थानांतरण उतना ही कम होगा।

2) फर और पंखों की उपस्थिति। ठंडे क्षेत्रों में रहने वाले जानवरों में, पक्षियों में अंडरकोट, डाउन और डाउन पंखों की मात्रा बढ़ जाती है। मौसमी परिस्थितियों में, झड़ना संभव है जब सर्दियों के कोट में अधिक फुलाना और अंडरकोट होता है, और गर्मियों के कोट में केवल गार्ड बाल होते हैं।

3) वसा की परत. यह ऊष्मारोधक है. विशेष रूप से ठंडे समुद्रों में रहने वाले समुद्री जानवरों (वालरस, सील, व्हेल, आदि) में आम है।

4) मोटा आवरण. जलपक्षी के पंख एक विशेष जलरोधी आवरण से ढके होते हैं जो पानी के प्रवेश और पंखों को एक साथ चिपकने से रोकता है, अर्थात। पंखों के बीच वायु तापरोधी परत संरक्षित रहती है।

5) सीतनिद्रा। सीतनिद्रा- महत्वपूर्ण गतिविधि और चयापचय में कमी की स्थिति, तंत्रिका प्रतिक्रियाओं के निषेध के साथ। शीतनिद्रा में जाने से पहले, जानवर अपने शरीर में वसा जमा कर लेते हैं और आश्रय स्थलों में शरण लेते हैं। हाइबरनेशन के साथ सांस लेने, दिल की धड़कन और अन्य प्रक्रियाओं में मंदी आती है। शरीर का तापमान 3-4ºС तक गिर जाता है। कुछ जानवर (भालू) शरीर का सामान्य तापमान बनाए रखते हैं (यह है)। सर्दी का सपना). ठंडे खून वाले जानवरों में एनाबियोसिस के विपरीत, हाइबरनेशन के दौरान गर्म खून वाले जानवर तंत्रिका केंद्रों की मदद से अपनी शारीरिक स्थिति को नियंत्रित करने और होमोस्टैसिस को एक नए स्तर पर बनाए रखने की क्षमता बनाए रखते हैं।

6) पशु प्रवास(गर्म खून वाले और ठंडे खून वाले दोनों जानवरों की विशेषता) - एक मौसमी घटना। इसका एक उदाहरण पक्षियों का प्रवास है।

तापमान के अनुसार पौधों का अनुकूलन।अधिकांश पौधे 0 से 50ºC तक के तापमान पर मौजूद रह सकते हैं। हालाँकि, सक्रिय जीवन गतिविधि 10 से 40 ºС के तापमान पर होती है। इस तापमान सीमा में प्रकाश संश्लेषण हो सकता है। पौधों का बढ़ता मौसम वह अवधि है जिसमें औसत दैनिक तापमान +10ºС से ऊपर होता है।

तापमान परिवर्तन के अनुकूलन की विधि के अनुसार पौधों को 3 समूहों में बांटा गया है:

– फ़ैनरोफाइट्स(पेड़, झाड़ियाँ, लताएँ) - ठंड की अवधि के दौरान अपने सभी हरे भागों को बहा देते हैं, और उनकी कलियाँ सर्दियों में बर्फ की सतह से ऊपर रहती हैं और पूर्णांक तराजू द्वारा संरक्षित होती हैं;

– क्रिप्टोफाइट्स (जियोफाइट्स)- ठंड की अवधि के दौरान सभी दृश्यमान पौधों का द्रव्यमान भी नष्ट हो जाता है, जिससे कंदों, बल्बों या प्रकंदों की कलियाँ मिट्टी में छिपी रहती हैं।

– थेरोफाइट्स- वार्षिक पौधे जो ठंड के मौसम की शुरुआत के साथ मर जाते हैं, केवल बीज या बीजाणु ही जीवित रहते हैं।

बी) जीवों पर रोशनी का प्रभाव

प्रकाश ऊर्जा का प्राथमिक स्रोत है, जिसके बिना पृथ्वी पर जीवन असंभव है। प्रकाश प्रकाश संश्लेषण में भाग लेकर सृजन प्रदान करता है कार्बनिक यौगिकपृथ्वी की वनस्पति द्वारा अकार्बनिक पदार्थों से। अतः पौधों के लिए प्रकाश का प्रभाव अधिक महत्वपूर्ण है। स्पेक्ट्रम का हिस्सा (380 से 760 एनएम तक) - शारीरिक रूप से सक्रिय विकिरण का क्षेत्र - प्रकाश संश्लेषण में शामिल है।

रोशनी के संबंध में, पौधों के 3 समूह प्रतिष्ठित हैं:

– प्रकाश प्यार– ऐसे पौधों के लिए सबसे उपयुक्त है तेज़ धूप – शाकाहारी पौधेसीढ़ियाँ और घास के मैदान, ऊपरी स्तर के लकड़ी के पौधे।

– छाया प्यार- इन पौधों के लिए इष्टतम कम रोशनी है - टैगा स्प्रूस जंगलों, वन-स्टेप ओक जंगलों, उष्णकटिबंधीय जंगलों के निचले स्तरों के पौधे।

– छाया सहिष्णु- ऐसे पौधे जिनमें प्रकाश सहन करने की विस्तृत श्रृंखला होती है और जो तेज रोशनी और छाया दोनों में विकसित हो सकते हैं।

प्रकाश का सिग्नलिंग मूल्य बहुत अच्छा है और यह फोटोपेरियोडिज्म का आधार है।

फोटोपेरियोडिज़्म- यह दिन की लंबाई में मौसमी बदलाव के प्रति शरीर की प्रतिक्रिया है। पौधों में फूल और फल लगने का समय, जानवरों में संभोग अवधि की शुरुआत और प्रवासी पक्षियों में प्रवास की शुरुआत का समय फोटोपेरियोडिज्म पर निर्भर करता है। कृषि में फोटोपेरियोडिज्म का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

ग) जीवों पर नमी की स्थिति का प्रभाव

आर्द्रीकरण की स्थिति दो कारकों पर निर्भर करती है: - वर्षा की मात्रा; - वाष्पीकरणीयता (नमी की वह मात्रा जो किसी दिए गए तापमान पर वाष्पित हो सकती है)

नमी के संबंध में सभी पौधों को 4 समूहों में बांटा गया है:

– हाइडेटोफाइट्स – जलीय पौधोंपूरी तरह या अधिकतर पानी में डूबा हुआ। वे जड़ों द्वारा जमीन से जुड़े हो सकते हैं (वॉटर लिली), अन्य नहीं जुड़े होते हैं (डकवीड);

– हाइड्रोफाइट्स- जलीय पौधे मिट्टी से जुड़े होते हैं और केवल अपने निचले हिस्सों (चावल, कैटेल) के साथ पानी में डूबे होते हैं;

– हाइग्रोफाइट्स- गीले आवासों के पौधे। उनके पास ऐसे उपकरण नहीं हैं जो पानी की खपत को सीमित करते हैं (वन क्षेत्र के शाकाहारी पौधे);

– मेसोफाइट्स- ऐसे पौधे जो मामूली सूखे को सहन करते हैं (अधिकांश लकड़ी वाले पौधे, स्टेप्स की घास);

– मरूद्भिद- शुष्क मैदानों और रेगिस्तानों के पौधे जिनमें नमी की कमी के प्रति अनुकूलन होता है:

ए) स्क्लेरोफाइट्स- बड़ी जड़ प्रणाली वाले पौधे जो बड़ी गहराई से मिट्टी से नमी को अवशोषित करने में सक्षम होते हैं, और छोटी पत्तियों या पत्तियों के साथ कांटों में बदल जाते हैं, जो वाष्पीकरण के क्षेत्र (ऊंट कांटा) को कम करने में मदद करते हैं;

बी ) सरस- पौधे जो मांसल पत्तियों और तनों (कैक्टी, मिल्कवीड) में नमी जमा कर सकते हैं।

– क्षणभंगुरता- पौधे उनके माध्यम से जा रहे हैं जीवन चक्रबहुत के लिए लघु अवधि(बारिश या बर्फ पिघलने की अवधि) और सूखे की अवधि के दौरान बीज (खसखस, आईरिस, ट्यूलिप) बनते हैं।

सूखे के प्रति पशु अनुकूलन :

- व्यवहारिक तरीके (प्रवासन) - अफ्रीका, भारत, दक्षिण अमेरिका में सवाना जानवरों की विशेषता;

- सुरक्षात्मक आवरणों का निर्माण (घोंघे के गोले, सरीसृपों के सींग वाले आवरण);

- निलंबित एनीमेशन में गिरना (मछली, अफ्रीकी और ऑस्ट्रेलियाई में उभयचर, जलाशयों का सूखना);

- शारीरिक तरीके - चयापचय जल का निर्माण (वसा के प्रसंस्करण के कारण चयापचय के परिणामस्वरूप पानी बनता है) - ऊंट, कछुए, भेड़।

घ) जीवों पर वायु गति का प्रभाव।आंदोलन वायुराशिउनकी ऊर्ध्वाधर गति - संवहन के रूप में, या हवा के रूप में, यानी क्षैतिज गति के रूप में हो सकता है। वायु संचलन बीजाणुओं, परागकणों, बीजों और सूक्ष्मजीवों के फैलाव को बढ़ावा देता है। एनीमोचोरी- हवा द्वारा फैलाव के लिए उपकरण (डंडेलियन पैराशूट, मेपल बीज पंख, आदि)। हवा का पक्षियों और अन्य उड़ने वाले जानवरों पर निराशाजनक प्रभाव पड़ सकता है

ई) जीवों पर जल गति का प्रभाव।जल संचलन के मुख्य प्रकार तरंगें और धाराएँ हैं। धारा की गति के आधार पर:

- शांत पानी में - मछली का शरीर पार्श्व रूप से चपटा होता है (ब्रीम, रोच)

– तेज़ बहते पानी में – मछली का शरीर क्रॉस-सेक्शन (ट्राउट) में गोल होता है।

जल एक सघन माध्यम है, इसलिए सामान्यतः सभी जलीय जंतुओं के पास होता है सुव्यवस्थित शरीर का आकार : मछली और स्तनधारी (सील, व्हेल, डॉल्फ़िन), और यहां तक ​​कि शेलफ़िश (स्क्विड, ऑक्टोपस) दोनों। डॉल्फ़िन के पास पानी में चलने के लिए सबसे उन्नत रूपात्मक अनुकूलन है, यही वजह है कि यह पानी में बहुत तेज़ गति विकसित कर सकती है और जटिल युद्धाभ्यास कर सकती है।

2) रासायनिक पर्यावरणीय कारक

क) वायु पर्यावरण के रासायनिक कारक

वायुमंडलीय संरचना: नाइट्रोजन -78.08%; ऑक्सीजन - 20.95%; आर्गन, नियॉन और अन्य अक्रिय गैसें - 0.93%; कार्बन डाइऑक्साइड - 0.03%; अन्य गैसें 0.01.

सीमित कारक कार्बन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन की सामग्री है। वायुमंडल की जमीनी परत में, कार्बन डाइऑक्साइड की सामग्री न्यूनतम सहनशीलता पर है, और ऑक्सीजन इन कारकों के लिए पौधों की सहनशीलता की अधिकतम सीमा पर है।

ऑक्सीजन की कमी के प्रति अनुकूलन:

a) मिट्टी में गहरे बिलों में रहने वाले जीव-जंतु।

बी) उच्च पर्वतीय जानवरों में: - रक्त की मात्रा में वृद्धि, - लाल रक्त कोशिकाओं (रक्त कोशिकाएं जो ऑक्सीजन ले जाती हैं) की संख्या में वृद्धि, - लाल रक्त कोशिकाओं में हीमोग्लोबिन सामग्री में वृद्धि, - ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की बढ़ती आत्मीयता, यानी 1 हीमोग्लोबिन अणु ले जा सकता है तराई के जानवरों (लामा, अल्पाका,) की तुलना में अधिक ऑक्सीजन अणु पहाड़ी बकरियां, हिम तेंदुए, याक, पहाड़ी तीतर, तीतर)।

ग) गोताखोर और अर्ध-जलीय जानवरों में: - वृद्धि हुई सापेक्ष मात्राफेफड़े - साँस लेने के दौरान फेफड़ों में हवा की अधिक मात्रा और दबाव - पहाड़ी जानवरों (डॉल्फ़िन, व्हेल, सील, समुद्री ऊदबिलाव, समुद्री साँप और कछुए, जंगल के किनारों) की विशेषता वाले अनुकूलन।

घ) जलीय जंतुओं (जलीय जंतुओं) में - ये जलीय घोल से ऑक्सीजन के उपयोग के लिए अनुकूलन हैं: - एक बड़े सतह क्षेत्र के साथ एक गिल तंत्र की उपस्थिति, - गलफड़ों में रक्त वाहिकाओं का एक घना नेटवर्क, सबसे अधिक सुनिश्चित करना एक समाधान से ऑक्सीजन का पूर्ण अवशोषण, - शरीर की एक बढ़ी हुई सतह, जो कई अकशेरुकी जीवों में ऑक्सीजन की प्रसार आपूर्ति के लिए एक महत्वपूर्ण चैनल है। मछली, मोलस्क, क्रस्टेशियंस)।

बी) रासायनिक कारक जलीय पर्यावरण

ए) सीओ 2 सामग्री (पानी में कार्बन डाइऑक्साइड की बढ़ी हुई सामग्री मछली और अन्य जलीय जानवरों की मृत्यु का कारण बन सकती है; दूसरी ओर, जब सीओ 2 पानी में घुल जाता है, तो कमजोर कार्बोनिक एसिड बनता है, जो आसानी से कार्बोनेट बनाता है ( कार्बोनिक एसिड के लवण), जो जलीय जानवरों के कंकाल और गोले का आधार हैं);

बी) पर्यावरण की अम्लता (कार्बोनेट अम्लता बनाए रखने का एक उपकरण है; जलीय जीवों में इस सूचक के प्रति सहनशीलता की सीमा बहुत संकीर्ण होती है)

ग) पानी की लवणता - घुले हुए सल्फेट्स, क्लोराइड, कार्बोनेट की सामग्री, पीपीएम ‰ (प्रति लीटर पानी में ग्राम लवण) में मापी जाती है। सागर में 35‰. मृत सागर में अधिकतम लवणता (270‰). मीठे पानी की प्रजातियाँ समुद्र में नहीं रह सकतीं, और समुद्री प्रजातियाँ नदियों में नहीं रह सकतीं। हालाँकि, सैल्मन और हेरिंग जैसी मछलियाँ अपना पूरा जीवन समुद्र में बिताती हैं, और अंडे देने के लिए नदियों में आती हैं।

3. एडैफिक कारक- पौधों की वृद्धि के लिए मिट्टी की स्थिति।

ए) भौतिक: - जल शासन, - वायु शासन, - तापीय शासन, - घनत्व, - संरचना।

बी) रासायनिक:-मिट्टी की प्रतिक्रिया,-प्राथमिक रासायनिक संरचनामृदा-विनिमय क्षमता.

मिट्टी का सबसे महत्वपूर्ण गुण है उपजाऊपनपौधों की आवश्यकताओं को पूरा करने की मिट्टी की क्षमता है पोषक तत्व, वायु, जैविक और भौतिक-रासायनिक पर्यावरण और इस आधार पर कृषि संरचनाओं की उपज, साथ ही वनस्पति के जंगली रूपों की बायोजेनिक उत्पादकता सुनिश्चित करते हैं।

पौधों का लवणता के प्रति अनुकूलन:

नमक सहनशील पौधे कहलाते हैं हेलोफाइट्स(सॉल्टवीड, वर्मवुड, सोल्यंका) - ये पौधे नमक की चाट और नमक के दलदल पर उगते हैं।

ऑटोकोलॉजी को आमतौर पर अजैविक और अन्य पर्यावरणीय कारकों की प्रजातियों पर प्रभाव के रूप में समझा जाता है जो इसके वितरण की सीमाओं को निर्धारित करते हैं। इसमें शारीरिक पारिस्थितिकी पर कई अध्ययन भी शामिल हैं जो अलग-अलग तीव्रता के कारकों के प्रभाव में शरीर में प्रक्रियाओं के पाठ्यक्रम का अध्ययन करते हैं, यानी, उस पर कार्य करने वाले कारकों के लिए शरीर का अनुकूलन।

जे.बी. लैमार्क ने अपने शोध में ऑटोकोलॉजिकल विचारों पर भरोसा किया। उन्होंने विकास में सबसे महत्वपूर्ण कारक जीव (व्यक्ति) पर विभिन्न बाहरी परिस्थितियों और सबसे ऊपर, जलवायु के प्रभाव को माना। उनके विचारों के अनुसार, पर्यावरण में बदलाव से सीधे पौधों और निचले जानवरों में परिवर्तन होता है। परिणामस्वरूप, अनुकूली संशोधन परिवर्तन उत्पन्न होते हैं, जो समय के साथ लगातार वंशानुगत मतभेदों में बदल जाते हैं। उच्चतर जानवरों में, पर्यावरणीय परिवर्तन भी विकासवादी परिवर्तनों की शुरुआत के रूप में कार्य करते हैं। लेकिन यह प्रक्रिया ज़रूरतों और आदतों को बदलकर, अधिक स्वतंत्र रूप से की जाती है। इससे कुछ अंगों का व्यायाम कम हो जाता है और कुछ अंगों का व्यायाम कम हो जाता है। लैमार्क के बयानों की केवल आंशिक रूप से पुष्टि की गई है, और तब से ऑटोकोलॉजी काफी विकसित और बदल गई है, जिससे आधुनिक पारिस्थितिकी में एक प्रमुख वैज्ञानिक दिशा बन गई है।

तैराकी अनुकूलन का उन्नयन

कार्रवाई के अनुसार तैराकी उपकरणों का उन्नयन वातावरणीय कारकजानवरों के शरीर का आकार और कार्य बदल जाते हैं। जीव पर्यावरण के प्रभाव के अनुकूल अपना आकार, शारीरिक और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं को बदलते हैं, या बस प्रतिकूल परिस्थितियों से बचते हैं - अपने वितरण के क्षेत्र (क्षेत्र) को बदलते हैं। यहीं पर विभिन्न प्रजातियों के बीच मतभेद पैदा होते हैं। हालाँकि, कई प्रजातियों का अनुकूलन समान होता है। आख़िरकार, वे जीवों की प्रतिक्रिया हैं, शायद अलग-अलग, लेकिन एक ही पर्यावरणीय कारक के प्रति।
आइए जानवरों की विभिन्न प्रजातियों पर कुछ पर्यावरणीय कारकों के प्रभाव पर विचार करें, उनके अनुकूलन को देखें और इस प्रकार ऑटोकोलॉजी के बारे में कुछ विचार प्राप्त करें।

जानवर न केवल उच्च या निम्न तापमान के अनुकूल होते हैं, बल्कि पर्यावरण के तापमान की गतिशीलता के लिए भी अनुकूलन प्राप्त करते हैं - इस भौतिक कारक के दैनिक या मौसमी उतार-चढ़ाव के लिए। सबसे उच्च संगठित जानवर तापीय ऊर्जा के दो स्रोतों का उपयोग करते हैं - बाहरी (सौर ऊर्जा) और आंतरिक (चयापचय ऊर्जा)। किस स्रोत की प्रधानता है, इसके आधार पर जानवरों को तीन समूहों में बांटा गया है: पोइकिलोथर्मिक, होमओथर्मिकऔर हेटरोथर्मिक.

पोइकिलोथर्मिक (ठंडे खून वाले) जानवर विकास की सबसे निचली अवस्था में होते हैं। उनके आंतरिक ताप स्रोत बहुत खराब विकसित हैं। इसलिए थर्मोरेगुलेट करने की क्षमता बहुत कम है। शांत अवस्था में उनके शरीर का तापमान बाहरी वातावरण के तापमान से लगभग भिन्न नहीं होता है। हालाँकि, उन पर हल्का सा तापीय प्रभाव भी गहरा प्रभाव डालता है। इस प्रकार, 12°C के वायु तापमान और प्रत्यक्ष सौर विकिरण पर, छिपकली के शरीर का तापमान 28-36°C तक बढ़ सकता है। ठंडे खून वाले लोगों में अभी भी कुछ प्रकार के थर्मोरेग्यूलेशन होते हैं। जैसे-जैसे उनके शरीर का तापमान बढ़ता है, उनकी नमी का वाष्पीकरण बढ़ता है। यह तापमान वृद्धि की भरपाई करता है। इसके अलावा, वे तीव्र मांसपेशियों की गतिविधियों के माध्यम से अपने शरीर का तापमान बढ़ा सकते हैं। बेशक, ये जानवर थर्मोरेग्यूलेशन के व्यवहार तंत्र का भी उपयोग करते हैं, ठंडक के लिए छाया में या गर्म होने के लिए धूप में चले जाते हैं। इस प्रकार, रात्रि स्किंक गेको भोजन की तलाश में रेगिस्तान में दौड़ता है, और जब जम जाता है, तो खुद को कई मिनट तक उस रेत में दबा लेता है जो अभी तक ठंडी नहीं हुई है।

होमोथर्मिक (गर्म रक्त वाले) पक्षियों और स्तनधारियों की लगभग सभी प्रजातियाँ हैं। उनके पास बहुत उन्नत थर्मोरेग्यूलेशन तंत्र हैं: रासायनिक, भौतिक। रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन चयापचय दर में परिवर्तन में प्रकट होता है। यह बढ़ सकता है और फिर शरीर में जमा अधिक वसा जल जाती है, लेकिन अगर यह गिर जाए तो वसा की खपत कम हो जाती है। भौतिक थर्मोरेग्यूलेशन पर आधारित है विभिन्न रूपऊष्मा स्थानांतरण: शरीर की सतह से विकिरण, श्वसन, वाष्पीकरण। शरीर के तापमान को नियंत्रित करने का एक सरल और किफायती तरीका इसके सतह क्षेत्र को बदलना है (हम इस बारे में बाद में अधिक विस्तार से बात करेंगे)। गर्म होने का दूसरा तरीका कांपना है, जहां छोटी मांसपेशियों के संकुचन शरीर को गर्म करते हैं। ठंड के मौसम में मांसपेशियों की एक बहुत ही सरल प्रतिक्रिया बाल या पंख उगाना है, जो तब थर्मल इन्सुलेशन में सुधार करती है। ऐसे व्यक्ति में जिसके शरीर के बाल और लगभग सभी चमड़े के नीचे की मांसपेशियाँ झड़ गई हैं, यह त्वचा पर फुंसियों (हंसियों) की उपस्थिति से व्यक्त होता है। उच्च प्राणियों में ताप का नियमन उनके व्यवहार पर भी निर्भर करता है। और जब गर्मी होती है, तो जानवर छाया और पानी की तलाश करते हैं; ठंड के मौसम में, वे हवा से सुरक्षा की तलाश करते हैं (यह शरीर की सतह से गर्मी को दूर उड़ा देता है), आश्रय की तलाश करते हैं, और कई सर्दियों में बर्फ में छिप जाते हैं।

हेटरोथर्मिक जानवर होमोथर्मिक और पोइकिलोथर्मिक जानवरों के बीच एक मध्यवर्ती समूह बनाते हैं। इसमें कुछ पक्षी और आदिम जानवर (प्लैटिपस) शामिल हैं। इसके अलावा, इनमें हाइबरनेशन के दौरान शीतनिद्रा में रहने वाले जानवर भी शामिल हैं। उदाहरण के लिए, सक्रिय जीवन में मर्मोट पूरी तरह से होमथर्मिक जानवर है और उसके शरीर का तापमान लगभग 37°C होता है। सर्दियों में शीतनिद्रा के दौरान इसका तापमान 6°C तक गिर जाता है। पक्षियों में से, ये हमिंगबर्ड हैं, जो यदि नहीं उड़ते हैं, तो अपने शरीर के तापमान को पर्यावरण के स्तर तक कम कर देते हैं। इस समूह में कुछ पक्षियों के बच्चे और युवा स्तनधारी भी शामिल हैं जिनके शरीर का तापमान स्थिर नहीं होता है। चूजों की तथाकथित "काल्पनिक मौत" का वर्णन किया गया है। घोंसले में, अपने माता-पिता की अनुपस्थिति में, वे ठंडे होकर एक प्रकार की अजैविक (निर्जीव) अवस्था में आ जाते हैं, उनके शरीर का तापमान कम हो जाता है और वे चलने-फिरने की क्षमता खो देते हैं। और जब वे लौटते हैं, तो माता-पिता अपने बच्चों को गर्म करते हैं और वे फिर से जीवित हो जाते हैं।

जानवरों और पौधों में बर्फ के आवरण के प्रति बहुत विशेष अनुकूलन होता है। वर्षा और ओलों के साथ-साथ हिमपात, वायुमंडलीय वर्षा की संख्या में शामिल है। हालाँकि, यह अन्य जल-मौसम संबंधी कारकों के बीच एक बहुत ही विशेष स्थान रखता है। इसकी मौलिकता यह है कि यह लंबे समय तक निरंतर और गहरा आवरण बना और बनाए रख सकता है। इसके अलावा, इसके नीचे का तापमान इसके ऊपर की तुलना में बहुत अधिक हो जाता है, क्योंकि बर्फ एक बहुत अच्छा ताप अवरोधक है।

बर्फ के आवरण की सफेदी कुछ स्तनधारियों के फर और कुछ पक्षियों के पंखों की मौसमी सफेदी से जुड़ी है। हमारे अक्षांशों में लगभग सभी पक्षियों का रंग सर्दियों के दौरान काफ़ी हल्का हो जाता है, और कुछ प्रजातियाँ (पार्मिगन) पूरी तरह से सफेद हो जाती हैं। खरगोश, स्टोअट और वीज़ल सर्दियों के लिए सफेद हो जाते हैं।

कई जानवर घनी बर्फ में गंभीर ठंढ से बच जाते हैं। यह पता चला है कि कई छोटे जानवर, जैसे कि चूहे और वोल्ट, पूरी सर्दियों में बहुत अधिक नरम परिस्थितियों में रहते हैं, क्योंकि बर्फ के नीचे का माइक्रॉक्लाइमेट इसके ऊपर के समान बिल्कुल भी नहीं होता है। न केवल छोटे, बल्कि बड़े स्तनधारी भी - भूरे भालू और मादा - ठंड से बर्फ के नीचे छिपते हैं ध्रुवीय भालू. कई ग्राउज़ पक्षी मोटी बर्फ में आश्रय का उपयोग करते हैं; वे छेद बनाते हैं और उनमें प्रतिकूल परिस्थितियों में जीवित रहते हैं। खरगोश, लोमड़ी, भेड़िये और यहां तक ​​कि रो हिरण और मूस जैसे जानवर भी बर्फ में अपनी मांद बनाते हैं।

बर्फ पर या उसकी मोटाई में गति के लिए विशेष रूपात्मक अनुकूलन की आवश्यकता होती है। ये सफेद खरगोश की "स्की" हैं; सर्दियों के दौरान, इसके पैर नीचे की तरफ विशेष रूप से मोटे और सख्त फर से ढके होते हैं। लेकिन संकीर्ण-खोपड़ी वाले स्वर में एक संकीर्ण पच्चर के आकार का सिर होता है। यह जानवर, बर्फ की मोटाई में चलते हुए, इसे अपने सिर से अलग कर देता है और इस तरह बर्फ के नीचे अपना रास्ता बना लेता है।

बहुत सारे हरे पौधे बर्फ के नीचे अच्छी तरह से संरक्षित हैं। मोटी बर्फ़ की परत या परत के कारण उनका निष्कर्षण कठिन हो सकता है। ऐसे समय में शाकाहारी जीवों के बीच एक प्रकार का सहयोग प्रकट होता है। छोटे जानवर अधिक शक्तिशाली खुरों या थूथनों से सुसज्जित बड़े और मजबूत जानवरों के चरागाह क्षेत्रों में भोजन की तलाश शुरू कर देते हैं। इस प्रकार, एक छोटा वन हिरण, कस्तूरी मृग, अक्सर सर्दियों में जंगली सूअर के भोजन वाले क्षेत्रों में भोजन करता है। लेमिंग्स और रेनडियर के बीच टुंड्रा में ऐसा "सहयोग" काफी आम है। हिरण अपने खुरों से परत को तोड़ते हैं, रेनडियर मॉस तक पहुंचते हैं, और लेमिंग्स अपने भोजन के लिए परेशान परत वाले क्षेत्रों का उपयोग करते हैं।

जलवायु परिस्थितियों के साथ-साथ मिट्टी की स्थितियाँ भी जीवों के जीवन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। आपको भी उनके अनुरूप ढलना होगा. इसलिए, ग्रीक में मिट्टी को "एडाफोस" कहा जाता है शिक्षाप्रदकारक. मिट्टी में विकसित होता है मूल प्रक्रियापौधे। अनुकूलन मुख्य रूप से इसमें गति की विशेषताओं से संबंधित है। पौधे अपनी जड़ों के सिरों पर रूट कैप विकसित करते हैं। वे आपको मिट्टी के प्रतिरोध पर काबू पाने और जड़ वृद्धि के दौरान ऊतक को घायल नहीं करने की अनुमति देते हैं। मिट्टी में पोषण भी अद्वितीय है। इसके लिए बेहतरीन जड़ बालों की आवश्यकता होती है जो मिट्टी की केशिकाओं में प्रवेश कर सकें और वहां से मिट्टी के घोल को चूस सकें। यह लवणों से बहुत संतृप्त है, और पौधों के जहाजों में पानी पंप करने के लिए बालों को महत्वपूर्ण आसमाटिक दबाव को पार करना पड़ता है।

मिट्टी कई जानवरों के लिए आवास के रूप में काम करती है। बड़ी संख्या में कीड़ों और अन्य अकशेरुकी जीवों की प्रजातियाँ अपना पूरा जीवन जमीन में बिताती हैं। सरीसृप, विभिन्न पक्षी और जानवर इसमें अपना बिल खोदते हैं। मिट्टी में जीवन के लिए विशेषीकृत स्तनधारियों के जटिल बिल ज्ञात हैं। ये तिल चूहे, छछूंदर और ज़ोकर्स जैसे विशेषज्ञ खुदाईकर्ता हैं। वे जटिल रूप से व्यवस्थित अगले पंजों के रूप में रूपात्मक अनुकूलन विकसित करते हैं, जो विशेष खुदाई अंगों या दांतों में परिवर्तित हो जाते हैं। इसके अलावा, एक ही कार्य - पृथ्वी को खोदना - जानवरों के बहुत अलग समूहों में समान अनुकूलन की उपस्थिति में योगदान देता है (लैमार्क और उसके अंगों के व्यायाम को कोई कैसे याद नहीं कर सकता!)। मोल क्रिकेट (ऑर्थोप्टेरा क्रम का एक कीट) के पंजे की संरचना काफी हद तक मोल (कीटभक्षी क्रम का एक स्तनपायी) के पंजे के समान होती है। जो जानवर अपने कृन्तकों से जमीन खोदते हैं उनमें भी इसी तरह का अनुकूलन विकसित होता है। खुदाई करते समय मिट्टी को उनके मुँह में जाने से रोकने के लिए उनके होंठ उनके कृन्तकों के पीछे बंद होते हैं। यह मुंह की संरचना छछूंदर चूहों और छछूंदर चूहों में देखी जाती है। मिट्टी में रहने के लिए आपको कई अलग-अलग अनुकूलन की आवश्यकता होती है, जिसमें महान शारीरिक शक्ति और शरीर की अद्वितीय फिजियोलॉजी और जैव रसायन शामिल है। बिल में डूबने वाला स्तनपायी श्वासावरोध (घुटन) के लिए अनुकूलित होता है, जो भूमिगत रहने पर अपरिहार्य है। ऐसे जानवर का बिल एक जटिल और बहुत आरामदायक संरचना है। उदाहरण के लिए, एक हम्सटर में कई घोंसले बनाने वाले कक्ष (बेडरूम), भंडारण कक्ष, विशेष शौचालय होते हैं, इसके अलावा - मालिक को बचाने के लिए छेद, आपातकालीन निकास होते हैं। आर्थ्रोपोड्स में वास्तविक पृथ्वी खोजकर्ता भी हैं जो पृथ्वी की खुदाई नहीं करते हैं, बल्कि बिना किसी खुदाई उपकरण के इसमें यात्रा करते हैं। अपनी गतिविधियों के लिए, वे दरारें, सड़ी हुई जड़ों के रिक्त स्थान, अन्य जानवरों के बिलों की दीर्घाओं का उपयोग करते हैं और, उनके साथ चलते हुए, गहरे भूमिगत पर चढ़ते हैं। इसलिए, शुष्क मौसम में, जियोफिलिक सेंटीपीड, केंचुओं का अनुसरण करते हुए, डेढ़ मीटर की गहराई तक जाते हैं और वहां रहते हैं।

जीवों के जीवन में बहुत बड़ी भूमिका निभाता है फोटोपेरियोडिज्मइसलिए, नीचे हम जैविक लय की विशेषताओं का वर्णन करने के लिए एक संपूर्ण अनुभाग समर्पित करेंगे। फोटोपेरियोडिज्म दिन और रात के परिवर्तन के प्रति जीवों की प्रतिक्रिया है। यह शारीरिक प्रक्रियाओं की तीव्रता में उतार-चढ़ाव और जीवों की सक्रिय अवस्था में परिवर्तन में प्रकट होता है। जानवरों को दिन और रात के जानवरों में विभाजित करने और पौधों को छोटे और लंबे दिन की प्रजातियों में विभाजित करने के तथ्य स्पष्ट रूप से प्रकाश की स्थिति पर एक मजबूत निर्भरता का संकेत देते हैं। वर्ष के मौसम के अनुसार दिन के उजाले की लंबाई में नियमित परिवर्तन लगभग सभी जीवों के लिए एक संकेत कारक है। उदाहरण के लिए, यह संकेत कीड़ों में डायपॉज को ट्रिगर करता है। इसके अलावा, यह पाया गया कि डायपॉज दिन के उजाले में कमी के कारण होता है, न कि तापमान में कमी के कारण।

पौधों पर फोटोपीरियड के प्रभाव को समझाने वाले प्रयोग विशेष रूप से सांकेतिक हैं। पौधों को प्रतिदिन बदलती रोशनी की स्थिति की आवश्यकता होती है, जो बीज चरण से शुरू होकर फूल आने और बीज बनने के चरण तक होती है। प्रत्येक विकासात्मक चरण में प्रकाश और अंधकार के एक निश्चित अनुपात की आवश्यकता होती है। फूल आने के समय पर प्रकाश का प्रभाव इस बात पर निर्भर करता है कि पौधे लंबे दिन वाले हैं या छोटे दिन वाले। पहले वाले के खिलने की संभावना अधिक होती है जब दिन लंबा होता है, और बाद वाले के - जब दिन छोटा होता है, यानी, कुछ गर्मियों में फूल बनते हैं, और अन्य पतझड़ में। मूली केवल वसंत या शरद ऋतु में जड़ वाली फसल पैदा करती है। यह लंबे दिन तक फलने वाला पौधा है, इसलिए गर्मियों में इसमें जड़ों की जगह फूल लगते हैं।

उच्चतर जानवरों (कशेरुकियों) की फोटोआवधिक प्रतिक्रियाओं के अध्ययन से भी दिलचस्प परिणाम सामने आए। इस प्रकार, फर वाले जानवरों के बाल पतझड़ में घने और हरे-भरे हो जाते हैं। सर्दियों में यह अपने अधिकतम विकास तक पहुँच जाता है। इसी समय, कई जानवरों में चमड़े के नीचे की वसा की एक मोटी परत विकसित हो जाती है। परंपरागत रूप से, यह माना जाता था कि फर और चमड़े के नीचे की वसा का विकास पर्यावरण के तापमान में कमी के कारण होता है। सब कुछ प्राकृतिक है - जानवर जम जाता है, और इसके जवाब में, अधिक उन्नत थर्मल इन्सुलेशन दिखाई देता है। हालाँकि, यह पता चला कि यहाँ संकेत तापमान में बदलाव नहीं है, बल्कि दिन के उजाले की लंबाई में बदलाव है। यही बात फर के रंग में बदलाव पर भी लागू होती है, उदाहरण के लिए, खरगोश में। यहां भी, संकेत गिरती बर्फ नहीं, बल्कि छोटा दिन था।

प्रवासी पक्षियों के जीवन में सबसे महत्वपूर्ण मौसमी घटना-उनका प्रवास-प्रकाश-आवधिक आधार पर आधारित है। पक्षी के शरीर में होने वाले परिवर्तनों का भी उड़ानों से गहरा संबंध होता है। आलूबुखारे में बदलाव, त्वचा के नीचे और आंतरिक अंगों में वसा का जमाव प्रतिकूल भोजन के प्रति अनुकूलन है मौसम की स्थितिउड़ते हुए पक्षी की प्रतीक्षा में। ऐसे परिवर्तनों की शुरुआत का संकेत फोटोपीरियड है, यानी, दिन के उजाले की लंबाई में कमी और पतझड़ में रात की लंबाई में वृद्धि। प्रयोगशाला में, दिन के दौरान प्रकाश और अंधेरे के अनुपात को बदलकर, पक्षी को ऐसी पूर्व-प्रवासन स्थिति में लाना मुश्किल नहीं है, हालांकि तापमान और भोजन की स्थिति अपरिवर्तित रहेगी।

1. ऑटोकोलॉजी किन समस्याओं पर ध्यान केंद्रित करती है?
2. जानवरों के किन समूहों को उनके थर्मल इन्सुलेशन की विशेषताओं के आधार पर अलग किया जा सकता है?
3. शीतनिद्रा को अनाबियोसिस क्यों कहा जाता है? भालू कैसे सोता है?
4. आप बर्फ के आवरण के अनुकूलन के लिए किन विकल्पों का नाम बता सकते हैं?
5. वे जीव कैसे सामना करते हैं जो भोजन प्राप्त करने के लिए परत को नहीं तोड़ सकते?
6. गहरी बर्फ के नीचे घास हरी क्यों रहती है?
7. मिट्टी में रहने की क्या कठिनाइयाँ हैं?
8. पृथ्वी के माध्यम से चलते समय क्या अनुकूलन किया जा सकता है?
9. इस जानवर की उपस्थिति से मिट्टी में जीवन के प्रति छछूंदर के अनुकूलन का अनुमान लगाएं।
10. खरगोश सफेद क्यों हो जाता है? उसे कैसे पता चलेगा कि सफेद होने का समय आ गया है?
11. आपकी मूलियाँ जड़ वाली सब्जियाँ पैदा करने के बजाय क्यों खिल गईं?

प्रकृति में, महत्वपूर्ण सीमित पर्यावरणीय कारकों में से एक तापमान है। अधिकांश जीवों पर तापमान का प्रभाव जीवन की जैव रासायनिक और शारीरिक प्रक्रियाओं के नियमन में प्रकट होता है। तापमान जीवों के व्यवहार और भौगोलिक वितरण को प्रभावित कर सकता है। तापमान कारक को व्यापक भौगोलिक, मौसमी और दैनिक उतार-चढ़ाव की विशेषता है। किसी भी प्रजाति के लिए सहनशीलता की सीमा वह तापमान है जिस पर प्रोटीन विकृतीकरण होता है। इससे एंजाइम गतिविधि का नुकसान होता है और साइटोप्लाज्म के कोलाइडल गुणों में अपरिवर्तनीय परिवर्तन होता है। सहन तापमान की सीमा विभिन्न प्रजातियों में बहुत भिन्न होती है, लेकिन, एक नियम के रूप में, 0 से +50 डिग्री सेल्सियस तक होती है।

पोइकिलोथर्मिक और होमोथर्मिक जीव

थर्मोरेग्यूलेशन की विधि के आधार पर, जीवों के दो समूहों को प्रतिष्ठित किया जाता है: पोइकिलोथर्मिक और होमोथर्मिक।

पोइकिलोथर्मिक जीव(ग्रीक से पोइकिलोस- परिवर्तनशील, परिवर्तनशील, थर्मामीटरों- ऊष्मा) - ऐसे जीव जिनके शरीर का तापमान स्थिर नहीं होता और पर्यावरण के तापमान के साथ बदलता रहता है। इनमें सभी पौधे, कवक, प्रोटिस्ट, अकशेरुकी जानवर, मछली, उभयचर और सरीसृप शामिल हैं।

होमओथर्मिक जीव(ग्रीक से होमियोस-समान, समान, थर्मामीटरों- गर्मी) - परिवेश के तापमान में परिवर्तन होने पर शरीर के अपेक्षाकृत स्थिर तापमान को बनाए रखने में सक्षम जीव। इनमें पक्षी और स्तनधारी (मनुष्यों सहित) शामिल हैं। होमोथर्मिक जीव तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में सक्रिय रहने में सक्षम हैं। पोइकिलो थर्मल जीव कम तापमान पर सुस्ती में चले जाते हैं, और कुछ रेगिस्तानी निवासी भी उच्च तापमान पर सुस्ती में चले जाते हैं।

क्या होमोथर्मिक जीव हमेशा शरीर का तापमान स्थिर बनाए रखते हैं? यह ज्ञात है कि स्तनधारियों और पक्षियों की कुछ प्रजातियाँ टॉरपोर में गिरने में सक्षम हैं, जो सतही तौर पर पोइकिलोथर्मिक जानवरों के ठंडे टॉरपोर के समान है। साथ ही, उनके शरीर का तापमान लगभग परिवेश के तापमान के स्तर तक गिर जाता है। अचानक ठंडे मौसम, बारिश या बर्फबारी के कारण निगल, स्विफ्ट, कई कृंतक और कुछ मार्सुपियल्स में अनियमित सुस्ती देखी जाती है। मौसमी सुस्ती, जिसे आम तौर पर कहा जाता है सीतनिद्रा, मर्मोट्स, गोफर, हेजहोग, चमगादड़ के लिए विशिष्ट, भूरे भालू. पक्षियों और स्तनधारियों की उपर्युक्त प्रजातियों को एक अलग समूह में वर्गीकृत किया गया है हेटरोथर्मिक जानवर(ग्रीक से हेटेरोस- भिन्न, भिन्न, थर्मामीटरों- गरम)।

विभिन्न तापमान स्थितियों के लिए पौधों का अनुकूलन

पौधों की जीवन गतिविधि काफी हद तक परिवेश के तापमान पर निर्भर करती है। गर्मी की आवश्यकता के अनुसार, उन्हें तीन पारिस्थितिक समूहों में विभाजित किया गया है: गर्मी-प्रेमी, मेसोथर्मिक और ठंड प्रतिरोधी।

गर्मी से प्यार करने वाले पौधेउष्णकटिबंधीय, उपोष्णकटिबंधीय क्षेत्रों और समशीतोष्ण क्षेत्र के अच्छी तरह से गर्म आवासों में उगें। ऊष्मा-प्रेमी पौधों ने उच्च तापमान के प्रति अनुकूलन विकसित कर लिया है। मेसोथर्मिक और शीत प्रतिरोधी पौधे, समशीतोष्ण और ठंडे क्षेत्रों में रहने वाले, कम तापमान के अनुकूल होने के लिए मजबूर हैं। तापमान के प्रति सभी पौधों के अनुकूलन को तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: जैव रासायनिक, शारीरिक और रूपात्मक।

जैवरासायनिक अनुकूलन

उच्च तापमान पर, गर्मी-प्रेमी पौधों की कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म में सुरक्षात्मक पदार्थों (कार्बनिक एसिड, लवण, बलगम) की सामग्री बढ़ जाती है। वे साइटोप्लाज्म के जमाव को रोकते हैं और विषाक्त पदार्थों को बेअसर करते हैं।

ठंड प्रतिरोधी पौधों में, कम तापमान पर, कार्बोहाइड्रेट (मुख्य रूप से ग्लूकोज) कोशिका रस में जमा हो जाते हैं, जिससे पानी का हिमांक कम हो जाता है।

शारीरिक अनुकूलन

अधिक गर्मी से पौधों की प्रभावी सुरक्षा रंध्रों की बड़ी संख्या के कारण वाष्पोत्सर्जन (पानी का वाष्पीकरण) को बढ़ाना है।

रेगिस्तानी और मैदानी पौधों में, एक छोटा विकास चक्र उन्हें उच्च तापमान से बचने की अनुमति देता है। इनका संपूर्ण विकास काल होता है शुरुआती वसंत में. और वे आराम की स्थिति में गर्मी से बचे रहते हैं। वार्षिक पौधे जिनमें सुषुप्त अवस्था बीज के रूप में होती है, कहलाते हैं क्षणभंगुरता(पोस्ता)। बल्ब, कंद या प्रकंद के रूप में प्रतिकूल अवधि का अनुभव करने वाले बारहमासी कहलाते हैं पंचांग(ट्यूलिप)।

ठंड या गर्मी के खिलाफ लड़ाई में एक चरम उपाय पौधों का एक अवस्था में संक्रमण है निलंबित एनीमेशन(जीवन प्रक्रियाओं का प्रतिवर्ती निलंबन) निर्जलीकरण के कारण। उदाहरण के लिए, काई और लाइकेन लंबे समय तक इस अवस्था में रह सकते हैं।

रूपात्मक अनुकूलन

उपोष्णकटिबंधीय और के पौधों पर उच्च तापमान का प्रभाव उष्णकटिबंधीय क्षेत्रसूर्य के प्रकाश के बढ़ते परावर्तन और प्रकाश-अवशोषित सतह में कमी के कारण कम हो जाता है।

सूरज की रोशनी का बढ़ा हुआ प्रतिबिंब पत्तियों के हल्के रंग, उनकी चमकदार या प्यूब्सेंट सतह से सुगम होता है।

पत्ती के ब्लेडों में संशोधन के माध्यम से प्रकाश अवशोषण को कम किया जाता है। ये कांटे (कैक्टी) या छोटे (सैक्सौल), विच्छेदित (ताड़ के पेड़), लुढ़के हुए (पंख घास) पत्ते हो सकते हैं।

सूर्य की किरणों के सापेक्ष पत्तियों की ऊर्ध्वाधर व्यवस्था पौधों की अधिक गर्मी का प्रतिकार करती है। पत्ती के ब्लेड को घुमाने पर उनके झुकाव के कोण में बदलाव हो सकता है।

ठंडी जलवायु के पौधों में अनुकूलन बौने जीवन रूपों (बर्च, विलो) के निर्माण के रूप में प्रकट होता है। रेंगने वाले (बौना देवदार, तुर्किस्तान जुनिपर) और कुशन के आकार के (अल्पाइन और आर्कटिक कुशन पौधे) जीवन रूप भी पाए जाते हैं। ऐसे पौधे हवा के संपर्क में कम आते हैं, सर्दियों में बर्फ से बेहतर ढंग से ढके रहते हैं और गर्मियों में मिट्टी की गर्मी का पूरी तरह से उपयोग करते हैं।

विभिन्न तापमान स्थितियों के लिए जानवरों का अनुकूलन

प्रतिकूल तापमान स्थितियों के लिए जानवरों के अनुकूलन की विविधता को पोइकिलोथर्मिक और होमोथर्मिक जीवों में थर्मोरेग्यूलेशन के विभिन्न तरीकों से समझाया गया है। क्रिया के तंत्र के अनुसार सभी जानवरों के अनुकूलन को जैव रासायनिक, शारीरिक, रूपात्मक और व्यवहारिक में विभाजित किया गया है।

जैवरासायनिक अनुकूलन

पोइकिलोथर्मिक जानवरों में, जब हाइपोथर्मिया होता है, तो "जैविक एंटीफ्रीज" (पदार्थ जो पानी के हिमांक को कम करते हैं) शरीर के तरल पदार्थों में जमा हो जाते हैं। मछली में ऐसे पदार्थ ग्लाइकोप्रोटीन होते हैं, कीड़ों में - ग्लिसरॉल, ग्लूकोज की उच्च सांद्रता।

आर्कटिक और अंटार्कटिक मछलियों की वसा संरचना में असंतृप्त फैटी एसिड की मात्रा बढ़ जाती है, जिससे उनके जमने का तापमान कम हो जाता है।

होमोथर्मिक जीवों में, हाइपोथर्मिया के खिलाफ लड़ाई चयापचय दर को बढ़ाकर होती है। स्तनधारियों में विशेष वसा ऊतक (भूरी वसा) का टूटना बढ़ जाता है। यह माइटोकॉन्ड्रिया में समृद्ध है और कई रक्त वाहिकाओं द्वारा प्रवेश करता है।

शारीरिक अनुकूलन

पोइकिलोथर्मिक जीवों में, ऊष्मा विनिमय का नियमन परिसंचरण तंत्र की संरचनात्मक विशेषताओं के कारण होता है।

पोइकिलोथर्मिक जानवरों में थर्मोरेग्यूलेशन के लिए धमनीशिरापरक "हीट एक्सचेंजर्स" की उपस्थिति बहुत महत्वपूर्ण है। मांसपेशियों से आने वाली वाहिकाएं त्वचा से आने वाली वाहिकाओं के निकट संपर्क में होती हैं। त्वचा का रक्त मांसपेशियों के रक्त को गर्म करता है, और यह शरीर में गहराई तक गर्म होकर प्रवेश करता है। अपनी गर्मी छोड़ने के बाद, ठंडा मांसपेशियों का रक्त फिर से शरीर की सतह की ओर निर्देशित होता है। उदाहरण के लिए, जब छिपकलियों में परिवेश का तापमान बढ़ता है, तो वाहिकाओं के माध्यम से रक्त प्रवाह की गति बढ़ जाती है।

उच्च तापमान पर, पोइकिलोथर्मिक और होमोथर्मिक दोनों जीवों में, शरीर की सतह से नमी के वाष्पीकरण (पसीना) के कारण गर्मी हस्तांतरण बढ़ जाता है। मौखिक गुहा और ऊपरी श्वसन पथ (सांस की थर्मल कमी, आदि) के श्लेष्म झिल्ली के माध्यम से नमी वाष्पित हो सकती है।

कम तापमान के संपर्क में आने पर, जानवरों को मांसपेशियों में कंपन का अनुभव हो सकता है। वे शीतनिद्रा में भी जा सकते हैं।

छोटे और विरल बालों वाले स्तनधारियों में, संवहनी प्रतिक्रियाएं थर्मोरेग्यूलेशन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। त्वचा की छोटी सतही वाहिकाओं के विस्तार या संकुचन से गर्मी हस्तांतरण बढ़ता या घटता है।

रूपात्मक अनुकूलन

थर्मल इंसुलेटिंग कवर जीवों में गर्मी के नुकसान को कम करने में मदद करते हैं। सरीसृपों के सींग, पक्षियों के पंख और स्तनधारियों के बाल होते हैं। चमड़े के नीचे की वसा, विशेष रूप से ठंडी जलवायु (पिनिपेड्स और सीतासियन) के निवासियों में, गर्मी बनाए रखने में योगदान करती है।

व्यवहारिक अनुकूलन

पोइकिलोथर्मिक जानवरों में दो प्रकार के व्यवहारिक अनुकूलन होते हैं। यह सबसे अनुकूल तापमान स्थितियों और स्थिति में बदलाव वाले स्थानों का एक सक्रिय चयन है।

पहले मामले में, कीड़े, सरीसृप और उभयचर सक्रिय रूप से सूर्य की रोशनी वाले स्थानों की खोज करते हैं। आवश्यक मात्रा में ऊष्मा प्राप्त करने के बाद, जानवर छाया में चले जाते हैं या बिलों में छिप जाते हैं और मांसपेशियों के संकुचन के माध्यम से अपना तापमान बनाए रखते हैं। जलीय जंतुओं में हलचल उथले, अच्छी तरह से गर्म क्षेत्रों और गहरे, ठंडे क्षेत्रों के बीच होती है।

मुद्रा बदलने से आप सूर्य की किरणों से गर्म हुई शरीर की सतह को बदल सकते हैं। उदाहरण के लिए, गैलापागोस द्वीप समूह पर समुद्री इगुआना सुबह-सुबह या बादल के मौसम में अपने पूरे शरीर को सब्सट्रेट के खिलाफ दबाते हुए "साष्टांग" मुद्रा लेते हैं। यह अधिकतम सौर ताप सतह क्षेत्र प्रदान करता है। ज़्यादा गर्म होने पर, वे "ऊंची" मुद्रा अपना लेते हैं। उनकी छाती और शरीर का अगला हिस्सा सब्सट्रेट से ऊपर उठा हुआ होता है। इससे सतह का ताप कम हो जाता है और शरीर हवा से उड़ जाता है।

होमोथर्मिक जानवरों को भी अनुकूली व्यवहार की विशेषता होती है। यह ठंड या गर्मी से बचाव के लिए स्थानों के चयन के रूप में प्रकट होता है, मौसमी प्रवास. जानवर खुद को बर्फ में दबा सकते हैं, थर्मोरेग्यूलेशन आदि के लिए ऊर्जा लागत को कम करने के लिए व्यक्तियों का करीबी समूह बना सकते हैं।

प्रोटीन विकृतीकरण के कारण तापमान का जीवों पर सीमित प्रभाव पड़ सकता है। इससे एंजाइम गतिविधि का नुकसान होता है और साइटोप्लाज्म के कोलाइडल गुणों में अपरिवर्तनीय परिवर्तन होता है। थर्मोरेग्यूलेशन की विधि के आधार पर, जीवों को पोइकिलोथर्मिक और होमोथर्मिक में विभाजित किया गया है। विभिन्न पर्यावरणीय तापमान स्थितियों के संबंध में, जीवों ने जैव रासायनिक, शारीरिक, रूपात्मक और जानवरों में भी व्यवहारिक अनुकूलन विकसित किया है।