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

प्रजातियों के अस्तित्व की तापमान सीमाएँ। तापमान में उतार-चढ़ाव के प्रति उनके अनुकूलन के तरीके।

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

इसलिए, जीवन के अस्तित्व की सीमाएं तापमान हैं जिन पर प्रोटीन की सामान्य संरचना और कार्यप्रणाली संभव है, औसतन 0 से + 50 डिग्री सेल्सियस तक। हालाँकि, कई जीवों में विशेष एंजाइम सिस्टम होते 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 क्रायोफाइल्स के पारिस्थितिक समूह में संदर्भित किया जाता है। तक कोशिका तापमान पर सक्रिय रह सकते हैं

8...-10°C, जब उनके शरीर के तरल पदार्थ अतिशीतलित अवस्था में होते हैं। क्रायोफिलिया स्थलीय जीवों के विभिन्न समूहों के प्रतिनिधियों की विशेषता है: बैक्टीरिया, कवक, लाइकेन, काई, आर्थ्रोपोड और कम तापमान में रहने वाले अन्य जीव: टुंड्रा, आर्कटिक और अंटार्कटिक रेगिस्तान में, ऊंचे इलाकों, ठंडे समुद्रों आदि में। प्रजातियां, जिनमें से इष्टतम उच्च तापमान के क्षेत्र तक ही सीमित है, थर्मोफाइल के समूह से संबंधित हैं। सूक्ष्मजीवों और जानवरों के कई समूहों को थर्मोफिलिया की विशेषता होती है, उदाहरण के लिए, नेमाटोड, कीट लार्वा, टिक और अन्य जीव जो शुष्क क्षेत्रों में मिट्टी की सतह पर पाए जाते हैं, अपने स्वयं-हीटिंग के दौरान सड़ने वाले कार्बनिक अवशेषों में, आदि।

अव्यक्त अवस्था में कई प्रजातियों की सहनशक्ति को देखते हुए, जीवन के अस्तित्व की तापमान सीमा का काफी विस्तार हुआ है। कुछ जीवाणुओं के बीजाणु कई मिनटों तक +180°C तक गर्म होने का सामना करते हैं। प्रयोगशाला प्रायोगिक स्थितियों के तहत, बीज, पराग और पौधों के बीजाणु, नेमाटोड, रोटिफ़र, 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 एनाबियोसिस कहा जाता है। एनाबियोसिस की स्थिति से, जीवित प्राणी केवल तभी सामान्य गतिविधि में लौट सकते हैं, जब उनकी कोशिकाओं में मैक्रोमोलेक्यूल्स की संरचना में गड़बड़ी नहीं हुई हो।

संतोषजनक पर्यावरण संबंधी परेशानियाँजीवों के आसपास के वातावरण के तापमान में अस्थिरता, 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 में वृद्धि से सक्रियण ऊर्जा वाले अणुओं की संख्या बढ़ जाती है। गुणांक यह दर्शाता है कि तापमान में 10°C परिवर्तन होने पर प्रतिक्रिया दर कितनी बार बदलती है, G 10 को दर्शाता है। अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए, इस गुणांक का मान 2 - 3 (वैन्ट हॉफ का नियम) है। तापमान में भारी गिरावट से चयापचय में ऐसी मंदी का खतरा पैदा हो जाता है, जिसमें बुनियादी महत्वपूर्ण कार्यों को पूरा करना असंभव हो जाएगा। तापमान में वृद्धि के साथ चयापचय में अत्यधिक वृद्धि भी एंजाइमों के थर्मल विनाश से बहुत पहले शरीर को काम से बाहर कर सकती है, क्योंकि भोजन और ऑक्सीजन की आवश्यकता तेजी से बढ़ जाती है, जिसे हमेशा संतुष्ट नहीं किया जा सकता है।

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

विकास के क्रम में, जीवित जीवों ने विभिन्न प्रकार के अनुकूलन विकसित किए हैं जो परिवेश के तापमान में परिवर्तन होने पर उन्हें अपने 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) परिवेश के तापमान की तुलना में शरीर के तापमान को अधिक स्थिर स्तर पर बनाए रखना, जो जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के स्थापित पाठ्यक्रम को बहुत अधिक परेशान नहीं करने की अनुमति देता है।

कोशिकाओं में ऊष्मा उत्पादन का स्रोत दो एक्ज़ोथिर्मिक प्रक्रियाएँ हैं: ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रियाएँ और एटीपी विभाजन। दूसरी प्रक्रिया के दौरान जारी ऊर्जा, जैसा कि ज्ञात है, कोशिका के सभी कामकाजी कार्यों के कार्यान्वयन 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 परिणामस्वरूप गर्मी को बनाए रखने के लिए अनुकूलन नहीं होता है। उनकी महत्वपूर्ण गतिविधि और गतिविधि मुख्य रूप से बाहर से आने वाली गर्मी और शरीर के तापमान पर निर्भर करती है - बाहरी तापमान के पाठ्यक्रम पर। ऐसे जीवों को पोइकिलोथर्मिक कहा जाता है। पोइकिलोथर्मी सभी सूक्ष्मजीवों, पौधों, अकशेरूकीय और कॉर्डेट्स के एक महत्वपूर्ण हिस्से की विशेषता है।

होमोथर्मिक जानवर एक स्थिरांक बनाए रखने में सक्षम हैं इष्टतम तापमानतापमान की परवाह किए बिना शरीर.

होमोथर्मिया केवल कशेरुकियों के दो उच्चतम वर्गों - पक्षियों और स्तनधारियों के प्रतिनिधियों के लिए विशेषता है। होमोयोथर्मी 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 निचला तापमान बनाए रखते हैं, जो चयापचय में मंदी के साथ होता है। ये गोफ़र्स, मर्मोट्स, हेजहोग हैं, चमगादड़, छात्रावास, स्विफ्ट, हमिंगबर्ड, आदि। विभिन्न प्रजातियों में अलग-अलग तंत्र होते हैं जो उनके थर्मल संतुलन और तापमान विनियमन को सुनिश्चित करते हैं। वे समूह संगठन के विकासवादी स्तर और प्रजातियों के जीवन के तरीके दोनों पर निर्भर करते हैं।

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

इस प्रकार, विकास के आनुवंशिक कार्यक्रम के कार्यान्वयन के लिए, पोइकिलोथर्मिक जीवों को बाहर से एक निश्चित मात्रा में गर्मी प्राप्त करने की आवश्यकता होती है। इस ऊष्मा को प्रभावी तापमानों के योग से मापा जाता है। प्रभावी तापमान पर्यावरण के तापमान और जीवों के विकास के लिए तापमान सीमा के बीच का अंतर 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 जीवन की स्थितियों के लिए प्रजातियों के ऐतिहासिक अनुकूलन पर निर्भर करते हैं। मटर, तिपतिया घास जैसे समशीतोष्ण जलवायु वाले पौधों के बीजों के लिए, विकास सीमा कम है: उनका अंकुरण 0 से +1°C तक मिट्टी के तापमान पर शुरू होता है; अधिक दक्षिणी संस्कृतियाँ। - मक्का और बाजरा - केवल +8…+10°C पर अंकुरित होना शुरू होते 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 द्वारा की जाती है

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

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

जीवन चक्र को पूरा करने के लिए आवश्यक प्रभावी तापमान का योग अक्सर प्रजातियों के भौगोलिक वितरण को सीमित करता है। उदाहरण के लिए, वुडी वनस्पति की उत्तरी सीमा लगभग जुलाई इज़ोटेर्म + 10... + 12°С के साथ मेल खाती है। उत्तर में, पेड़ों के विकास के लिए अब 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 निर्भरता अधिक जटिल हो जाती है।

तापमान में उतार-चढ़ाव की एक बड़ी श्रृंखला स्थलीय पर्यावरण की एक विशिष्ट विशेषता है। अधिकांश भूमि क्षेत्रों में, दैनिक भत्ते और वार्षिक आयामतापमान दसियों डिग्री है. यहां तक ​​कि आर्द्र उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में भी, जहां वर्ष के दौरान 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 हवा 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 वातावरण में तापमान परिवर्तन के प्रति प्रतिरोध बहुत भिन्न होता है, जो इस पर निर्भर करता है उनका जीवन कौन सा विशिष्ट निवास स्थान है। हालाँकि, सामान्य तौर पर, स्थलीय जीव जलीय जीवों की तुलना में बहुत अधिक युरीथर्मिक होते हैं।

स्थलीय पौधों का तापमान अनुकूलन। पौधे, स्थिर जीव होने के कारण, उनके विकास के स्थानों में निर्मित थर्मल शासन के तहत मौजूद होना चाहिए। ऊँचे पौधेमध्यम ठंडी और मध्यम गर्म युरीथर्मल बेल्ट। सक्रिय अवस्था में वे 60 डिग्री सेल्सियस तक तापमान में 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, डहुरियन लर्च वेरखोयस्क और ओम्याकोन के पास -70 डिग्री सेल्सियस तक सर्दियों के ठंढों का सामना कर सकता है। वर्षावन के पौधे स्टेनोथर्मिक होते हैं। वे थर्मल शासन की गिरावट को बर्दाश्त नहीं करते हैं, और +5 ... + 8 डिग्री सेल्सियस का सकारात्मक तापमान भी उनके लिए हानिकारक है। इससे भी अधिक स्टेनोथर्मल कुछ क्रायोफिलिक हरे और डायटम हैं ध्रुवीय बर्फऔर ऊंचे इलाकों के बर्फीले मैदानों में, जो केवल 0°C के आसपास के तापमान पर रहते हैं।

पौधों का तापीय शासन अत्यधिक परिवर्तनशील होता है। पौधों में पर्यावरण में तापमान परिवर्तन के अनुकूलन के मुख्य तरीके जैव रासायनिक, शारीरिक और कुछ रूपात्मक पुनर्व्यवस्था हैं। पौधों में अपने स्वयं के तापमान को नियंत्रित करने की बहुत खराब क्षमता होती है। चयापचय की प्रक्रिया में उत्पन्न गर्मी, वाष्पोत्सर्जन के लिए इसके अपशिष्ट, एक बड़ी विकिरण सतह और विनियमन के अपूर्ण तंत्र के कारण, जल्दी से पर्यावरण को छोड़ देगी। पौधों के जीवन में प्राथमिक महत्व बाहर से प्राप्त गर्मी का है। हालाँकि, गर्मी उत्पादन और रिलीज 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 पेरूवियन 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। हवा के तापमान में वृद्धि के साथ, यदि पत्तियों को आवश्यक मात्रा में पानी की आपूर्ति जल्दी से करना संभव हो तो यह बढ़ जाता है। 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।

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

अलग-अलग बादलों वाले दिनों में, जमीन के ऊपर के पौधों के अंगों में तेज तापमान में गिरावट का अनुभव होता है। उदाहरण के लिए, साइबेरियाई ओक वन पंचांग में, जब बादल सूर्य को ढक लेते हैं, तो पत्तियों का तापमान +25 ... +27 से +10 ... + 15 डिग्री सेल्सियस तक गिर सकता है, और फिर, जब पौधे फिर से सूर्य से प्रकाशित होते हैं, तो यह पिछले स्तर तक बढ़ 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, एक ही पत्ती के भीतर भी तापमान का अंतर ध्यान देने योग्य होता है। आमतौर पर पत्तियों के शीर्ष और किनारे ठंडे होते हैं, इसलिए रात में ठंडक के दौरान सबसे पहले इन्हीं स्थानों पर ओस संघनित होती है और पाला बनता है।

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

ओटोजनी 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 गंभीर रूप से क्षतिग्रस्त या मर जाते हैं। मृत्यु एंजाइमों की निष्क्रियता, न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन के खराब चयापचय, 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, वे कोशिका रस और साइटोपाज़म में आसमाटिक रूप से सक्रिय पदार्थों की सांद्रता को बढ़ाते हैं, जिससे हिमांक बिंदु -5...-7°C तक कम हो जाता है। कोशिकाओं में पानी तुरंत बर्फ बनने के बिना शून्य से नीचे ठंडा हो सकता है। सुपरकूल अवस्था अस्थिर होती है और अक्सर कई घंटों तक रहती है, जो, हालांकि, पौधों को ठंढ 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 पाले के स्थानांतरण के लिए तैयार किया जाता है, विकास प्रक्रिया पूरी होने के बाद प्रारंभिक सख्त किया जाता है। सख्त होने में कोशिकाओं में शर्करा (20-30% तक), कार्बोहाइड्रेट के व्युत्पन्न, 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 शांति समाप्त होने के बाद कठोरता समाप्त हो जाती है। वसंत की ठंढ, जो अचानक आती है, उन टहनियों को नुकसान पहुंचा सकती है जो उगना शुरू हो गए हैं, और विशेष रूप से एक फूल को, यहां तक ​​कि ठंढ-प्रतिरोधी पौधों में भी।

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

1) गैर-गर्मी प्रतिरोधी प्रजातियां - पहले से ही +30 ... + 40 ° С (यूकेरियोटिक शैवाल, जलीय फूल, स्थलीय मेसोफाइट्स) पर क्षतिग्रस्त;

2) गर्मी-सहिष्णु यूकेरियोट्स - मजबूत सूर्यातप (स्टेप्स, रेगिस्तान, सवाना, शुष्क उपोष्णकटिबंधीय, आदि) के साथ शुष्क आवास के पौधे; आधे घंटे तक +50...+60°С तक ताप 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, शुष्क दृढ़ लकड़ी के जंगलों और चापराल जैसी झाड़ियों में अक्सर लगती है। पायरोफाइट पौधों का एक समूह है जो आग के प्रति प्रतिरोधी है। सवाना के पेड़ों के तनों पर दुर्दम्य पदार्थों से लथपथ मोटी छाल 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।

सबसे आम अनुकूलन जो अति ताप से बचना संभव बनाते हैं, वे हैं सख्त होने के परिणामस्वरूप प्रोटोप्लास्ट की तापीय स्थिरता में वृद्धि, वाष्पोत्सर्जन में वृद्धि के कारण शरीर का ठंडा होना, पत्तियों की चमकदार सतह या हल्के बालों के घने यौवन के कारण पौधे पर पड़ने वाली किरणों का परावर्तन और प्रकीर्णन, और गर्म क्षेत्र में किसी न किसी तरह से कमी आना। फलियां परिवार के कई उष्णकटिबंधीय पौधों में, +35 डिग्री सेल्सियस से ऊपर हवा के तापमान पर, एक जटिल पत्ती की पत्तियां मुड़ जाती हैं, जिससे विकिरण का अवशोषण आधे से कम हो जाता है। कठोर लकड़ी वाले जंगलों और झाड़ी समूहों के पौधों में, जो तेज़ गर्मी के सूर्यातप में उगते हैं, पत्तियां दोपहर के सूरज की ओर किनारे की ओर मुड़ जाती हैं, जिससे अधिक गर्मी से बचने में मदद मिलती है।

जानवरों का तापमान अनुकूलन. पौधों के विपरीत, मांसपेशियों वाले जानवर अपनी स्वयं की, जन्मजात गर्मी का बहुत अधिक उत्पादन करते हैं। मांसपेशियों के संकुचन के दौरान, किसी भी अन्य अंग और ऊतक के कामकाज की तुलना में बहुत 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 के पास अपने शरीर के तापमान को स्थायी या अस्थायी रूप से नियंत्रित करने की अधिक विविध संभावनाएं होती हैं। जानवरों में तापमान अनुकूलन के मुख्य तरीके इस प्रकार हैं:

1) रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन - पर्यावरण के 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 के उपकरणों 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, गर्मी संतुलन बनाए रखने के लिए व्यवहार ही लगभग एकमात्र और बहुत प्रभावी तरीका है।

पोइकिलोथर्मिक जानवरों की चयापचय दर होमियोथर्मिक 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 आदान-प्रदान के कम स्तर के कारण, पोइकिलोथर्मिक जानवर बहुत कम उत्पादन 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 स्तब्ध हो जाते हैं। ऐसी निष्क्रिय अवस्था में, उनके पास उच्च ठंड प्रतिरोध होता है, जो मुख्य रूप से जैव रासायनिक वृक्षारोपण द्वारा प्रदान 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। पोइकिलोथर्मिक जानवरों में शरीर के तापमान को विनियमित करने के मुख्य तरीके व्यवहारिक हैं - आसन में बदलाव, अनुकूल माइक्रॉक्लाइमैटिक स्थितियों के लिए सक्रिय खोज, निवास स्थान में बदलाव, पर्यावरणीय परिस्थितियों को बनाए रखने और वांछित माइक्रॉक्लाइमेट (गड्ढे खोदना, घोंसले बनाना, आदि) बनाने के उद्देश्य से व्यवहार के कई विशेष रूप।

आसन को बदलकर, जानवर सौर विकिरण के कारण शरीर की गर्मी को बढ़ा या घटा सकता है। उदाहरण के लिए, रेगिस्तानी टिड्डी सुबह के ठंडे घंटों में शरीर की चौड़ी पार्श्व सतह को सूर्य की किरणों के संपर्क में लाती है, और दोपहर में संकीर्ण पृष्ठीय सतह को उजागर करती है। अत्यधिक गर्मी में जानवर छाया में छिप जाते हैं, बिलों में छिप जाते हैं। उदाहरण के लिए, दिन के दौरान रेगिस्तान में, छिपकलियों और साँपों की कुछ प्रजातियाँ मिट्टी की गर्म सतह के संपर्क से बचने के लिए झाड़ियों पर चढ़ जाती हैं। सर्दियों तक, कई जानवर आश्रय की तलाश करते हैं, जहां खुले आवासों की तुलना में तापमान का प्रवाह आसान 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 कीट गतिविधि की अवधि के दौरान लगभग स्थिर रहता है।

पर ख़ास तरह केरासायनिक 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, भौंरा विशेष मांसपेशियों के संकुचन के साथ शरीर को गर्म करता है - कंपकंपी - +32 ... + 33 डिग्री सेल्सियस तक, जो उन्हें ठंडे मौसम में उड़ान भरने और भोजन करने का अवसर देता है।

कुछ प्रजातियों में, गर्मी हस्तांतरण को कम करने या बढ़ाने के लिए अनुकूलन भी होते हैं, यानी भौतिक थर्मोरेग्यूलेशन की मूल बातें। कई जानवर वाष्पीकरण के माध्यम से गर्मी के नुकसान को बढ़ाकर अधिक गर्मी से बचते हैं। एक मेंढक ज़मीन पर +20°C तापमान पर प्रति घंटे 7770 J खो देता है, जो उसके अपने ताप उत्पादन से 300 गुना अधिक है। कई सरीसृप, जब तापमान ऊपरी गंभीर तापमान के करीब पहुंच जाता है, तो जोर-जोर से सांस लेना शुरू कर देते हैं या अपना मुंह खुला रखते हैं, जिससे श्लेष्म झिल्ली से पानी की वापसी बढ़ जाती है।

गर्मी हस्तांतरण को विनियमित करने के तरीकों में सुधार करके होमोथर्मिया पोइकिलोथर्मिया से विकसित हुआ। इस तरह के विनियमन की क्षमता युवा स्तनधारियों और चूजों में कमजोर रूप से व्यक्त की जाती है और केवल वयस्क अवस्था में ही पूरी तरह से प्रकट होती है।

वयस्क होमियोथर्मिक जानवरों को गर्मी इनपुट और आउटपुट के ऐसे प्रभावी विनियमन की विशेषता होती है जो उन्हें सभी मौसमों में निरंतर इष्टतम शरीर के तापमान को बनाए रखने की अनुमति देता है। प्रत्येक प्रजाति में थर्मोरेग्यूलेशन के तंत्र एकाधिक और विविध हैं। यह शरीर के तापमान को बनाए रखने के तंत्र की अधिक विश्वसनीयता प्रदान करता है। आर्कटिक लोमड़ी, सफेद खरगोश, टुंड्रा पार्ट्रिज जैसे उत्तर के निवासी सामान्य रूप से सबसे गंभीर ठंढों में भी व्यवहार्य और 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 होमियोथर्मिक जानवरों की अत्यधिक गर्मी के प्रति अत्यधिक उच्च प्रतिरोध को शानदार ढंग से प्रदर्शित किया गया था। कुछ दोस्तों और एक कुत्ते के साथ, उन्होंने स्वास्थ्य पर कोई प्रभाव डाले बिना +126°C के तापमान पर एक सूखे कक्ष में 45 मिनट बिताए। उसी समय, कक्ष में ले जाया गया मांस का एक टुकड़ा उबला हुआ निकला, और ठंडा पानी, जिसका वाष्पीकरण तेल की एक परत द्वारा रोका गया था, को उबालने के लिए गर्म किया गया था।

गर्म रक्त वाले जानवरों में रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन की क्षमता बहुत अधिक होती है। उनकी विशेषता उच्च चयापचय दर और बड़ी मात्रा में गर्मी का उत्पादन है।

पोइकिलोथर्मिक प्रक्रियाओं के विपरीत, होमियोथर्मिक जानवरों के शरीर में ठंड के प्रभाव में, ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाएं कमजोर नहीं होती हैं, बल्कि तेज होती हैं, खासकर कंकाल की मांसपेशियों में। कई जानवरों में, मांसपेशियों में कंपन देखा जाता है, जिससे अतिरिक्त गर्मी निकलती है। इसके अलावा, मांसपेशियों और कई अन्य ऊतकों की कोशिकाएं कामकाजी कार्यों के कार्यान्वयन के बिना भी गर्मी उत्सर्जित करती हैं, एक विशेष थर्मोरेगुलेटरी टोन की स्थिति में आती हैं। तापमान में कमी के साथ मांसपेशियों के संकुचन और थर्मोरेगुलेटरी सेल 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, जानवरों के वसा भंडार बेहतर थर्मोरेग्यूलेशन प्रदान करते हैं। स्तनधारियों में विशेष भूरे वसा ऊतक भी होते हैं, जिसमें जारी सभी रासायनिक ऊर्जा, एटीपी बांड में परिवर्तित 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 वाले जानवरों में सबसे अधिक विकसित होते हैं।

गर्मी उत्पादन में वृद्धि के कारण तापमान को बनाए रखने के लिए ऊर्जा के बड़े व्यय की आवश्यकता होती है, इसलिए, रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन में वृद्धि के साथ, जानवरों को या तो बड़ी मात्रा में भोजन की आवश्यकता होती है या पहले से जमा हुए 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। इसी तरह, सर्दियों में रहने वाले पक्षियों को बहुत अधिक भोजन की आवश्यकता होती है; वे पाले से उतना नहीं डरते जितना कि भूख से। हाँ, पर अच्छी फसलस्प्रूस के बीज और पाइन क्रॉसबिल सर्दियों में चूजों का प्रजनन भी कराते हैं।

इसलिए, भोजन प्राप्त करने की संभावना के कारण, रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन को मजबूत करने की अपनी सीमाएं हैं।

सर्दियों में भोजन की कमी के साथ, इस प्रकार का थर्मोरेग्यूलेशन पर्यावरण की दृष्टि से प्रतिकूल 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। उष्णकटिबंधीय के निवासियों के लिए, रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन भी विशिष्ट नहीं है, क्योंकि उन्हें व्यावहारिक रूप से अतिरिक्त गर्मी उत्पादन की आवश्यकता नहीं होती है।

भौतिक थर्मोरेग्यूलेशन पारिस्थितिक रूप से अधिक फायदेमंद है, क्योंकि ठंड के प्रति अनुकूलन अतिरिक्त गर्मी उत्पादन के कारण नहीं, बल्कि जानवर के शरीर में इसके संरक्षण के कारण होता है। इसके अलावा, बाहरी वातावरण में गर्मी हस्तांतरण को बढ़ाकर अत्यधिक गर्मी से बचाव करना संभव है। स्तनधारियों की फ़ाइलोजेनेटिक श्रृंखला में - कीटभक्षी से लेकर चमगादड़, कृंतक और शिकारियों तक - भौतिक थर्मोरेग्यूलेशन के तंत्र अधिक से अधिक परिपूर्ण और विविध होते जा रहे हैं। इनमें त्वचा की रक्त वाहिकाओं का रिफ्लेक्स संकुचन और विस्तार शामिल है, जो इसकी तापीय चालकता को बदलता है, फर और पंख के आवरण के गर्मी-इन्सुलेट गुणों में परिवर्तन, व्यक्तिगत अंगों की रक्त आपूर्ति में विपरीत गर्मी हस्तांतरण और वाष्पीकरणीय गर्मी हस्तांतरण का विनियमन शामिल है।

स्तनधारियों के मोटे फर, पंख और विशेष रूप से पक्षियों के नीचे का आवरण शरीर के चारों ओर हवा की एक परत को जानवर के शरीर के तापमान के करीब रखना संभव बनाता है, और इस तरह बाहरी वातावरण में गर्मी विकिरण को कम करता है। गर्मी हस्तांतरण बालों और पंखों के ढलान, फर और आलूबुखारे के मौसमी परिवर्तन से नियंत्रित होता है। आर्कटिक के जानवरों का असाधारण रूप से गर्म सर्दियों का फर उन्हें ठंड के मौसम में चयापचय में वृद्धि के बिना काम करने 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 के जानवरों में, चमड़े के नीचे के वसा ऊतक की परत पूरे शरीर में वितरित होती है, क्योंकि वसा एक अच्छा गर्मी इन्सुलेटर है। गर्म जलवायु के जानवरों में, वसा भंडार के इस तरह के वितरण से अतिरिक्त गर्मी को दूर करने में असमर्थता के कारण अधिक गर्मी से मृत्यु हो सकती है, इसलिए वे एक सामान्य सतह (ऊंट, वसा-पूंछ वाली भेड़, ज़ेबू, आदि) से गर्मी विकिरण में हस्तक्षेप किए बिना, शरीर के अलग-अलग हिस्सों में स्थानीय स्तर पर वसा जमा करते हैं।

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

गर्मी हस्तांतरण 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। अलग-अलग प्रजातियों में पसीना पैदा करने की क्षमता बहुत अलग-अलग होती है। अत्यधिक गर्मी में एक व्यक्ति प्रतिदिन 12 लीटर तक पसीना निकाल सकता है, जो सामान्य से दस गुना अधिक गर्मी नष्ट करता है। बेशक, उत्सर्जित पानी को पीने के माध्यम से बदला 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, इस मामले में श्वसन दर प्रति मिनट 300-400 सांस तक पहुंच जाती है। वाष्पीकरण के माध्यम से तापमान विनियमन के लिए शरीर को पानी खर्च करने की आवश्यकता होती है और इसलिए अस्तित्व की सभी स्थितियों में यह संभव नहीं है।

तापमान संतुलन बनाए रखने के लिए शरीर की सतह और उसके आयतन का अनुपात कोई छोटा महत्व नहीं है, क्योंकि अंतिम विश्लेषण में 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 आवास की जलवायु परिस्थितियों के बीच संबंध 19वीं शताब्दी की शुरुआत में ही देखा गया था। के. बर्गमैन के नियम के अनुसार, यदि गर्म रक्त वाले जानवरों की दो निकट संबंधी प्रजातियाँ 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 नियमितता तभी प्रकट होती है जब प्रजातियाँ थर्मोरेग्यूलेशन के लिए अन्य अनुकूलन में भिन्न न हों।

1877 में डी. एलन ने 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 समतुल्य होने से बहुत दूर है। उभरे हुए हिस्सों का सापेक्ष सतह क्षेत्र बड़ा होता है, जो गर्म जलवायु में फायदेमंद होता है। उदाहरण के लिए, कई स्तनधारियों में, थर्मल संतुलन बनाए रखने के लिए कानों का विशेष महत्व होता है, क्योंकि उन्हें बड़ी संख्या में रक्त वाहिकाएं प्रदान की जाती हैं। विशाल कान अफ्रीकी हाथी, एक छोटा रेगिस्तानी फेनेक लोमड़ी, एक अमेरिकी खरगोश में बदल गया विशिष्ट निकायथर्मोरेग्यूलेशन

चावल। 11. खरगोशों में अलिंदों का सापेक्ष आकार।

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

ठंड के अनुकूल होने पर, सतह अर्थव्यवस्था का नियम प्रकट होता है, क्योंकि न्यूनतम क्षेत्र-से-आयतन अनुपात के साथ शरीर का कॉम्पैक्ट आकार गर्म रखने 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 तकिया रूप बनाते हैं।

गर्म रक्त वाले जानवरों के लिए गर्मी विनिमय विनियमन के व्यवहारिक तरीके पोइकिलोथर्मिक जानवरों की तुलना में कम महत्वपूर्ण नहीं हैं, और बेहद विविध भी हैं - मुद्रा बदलने और आश्रयों की खोज से लेकर जटिल बिल, घोंसले, निकट और दूर के प्रवासन के निर्माण तक।

बिल खोदने वाले जानवरों की बिलों में, तापमान का प्रवाह जितना अधिक मजबूत होता है, उतना ही सुचारू होता 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। सामान्य टिटमाउस के महसूस किए गए घोंसले में, जिसमें केवल एक संकीर्ण पार्श्व प्रवेश द्वार होता है, यह किसी भी मौसम में गर्म और शुष्क होता है।

थर्मोरेग्यूलेशन के उद्देश्य से जानवरों का समूह व्यवहार विशेष रुचि का है। उदाहरण के लिए, गंभीर ठंढ और बर्फीले तूफ़ान में कुछ पेंगुइन घने ढेर में छिप जाते हैं, तथाकथित "कछुआ"। जो व्यक्ति किनारे पर हैं, थोड़ी देर के बाद, अंदर अपना रास्ता बनाते हैं, और "कछुआ" धीरे-धीरे चक्कर लगाता है और आगे बढ़ता है। ऐसे क्लस्टर के अंदर, सबसे गंभीर ठंढ में भी तापमान लगभग +37 डिग्री सेल्सियस पर बनाए रखा जाता है। रेगिस्तान में रहने वाले ऊँट भी अत्यधिक गर्मी में एक-दूसरे से चिपककर इकट्ठे रहते हैं, लेकिन इससे विपरीत प्रभाव पड़ता है - सूर्य की किरणों से शरीर की सतह को तेज़ गर्मी से बचाया जा सकता है। जानवरों के समूह के केंद्र में तापमान उनके शरीर के तापमान +39°C के बराबर होता है, जबकि चरम व्यक्तियों की पीठ और किनारों पर फर +70°C तक गर्म होता है।

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

पोइकिलोथर्मी और होमोइथर्मी के पारिस्थितिक लाभ।शराब पीने वाले सामान्य के कारण लोटेर्मिक जानवर हैं कम स्तर चयापचय प्रक्रियाएंअस्तित्व की ऊपरी तापमान सीमा के निकट ही पर्याप्त रूप से सक्रिय होते हैं। केवल अलग-अलग थर्मोरेगुलेटरी प्रतिक्रियाएं होने के कारण, वे गर्मी हस्तांतरण की स्थिरता सुनिश्चित नहीं कर सकते हैं। इसलिए, पर्यावरण के तापमान में उतार-चढ़ाव के साथ, 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 कोल्ड स्टेनोथर्मिया के विकास के साथ ही संभव है और स्थलीय वातावरण में केवल छोटे रूपों के लिए उपलब्ध है जो माइक्रॉक्लाइमेट के लाभों का उपयोग करने में सक्षम हैं।

हालाँकि, शरीर के तापमान को पर्यावरणीय तापमान के अधीन करने 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, पोइकिलोथर्मिसिटी अत्यधिक पानी के नुकसान से बचना संभव बनाती है, क्योंकि शरीर और परिवेश के तापमान के बीच अंतर की व्यावहारिक अनुपस्थिति अतिरिक्त वाष्पीकरण का कारण नहीं बनती है। पोइकिलोथर्मिक जानवर होमोइथर्मिक जानवरों की तुलना में उच्च तापमान को अधिक आसानी से और कम ऊर्जा लागत के साथ सहन करते हैं, जो शरीर से अतिरिक्त गर्मी को हटाने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा खर्च करते हैं।

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

थर्मोरेग्यूलेशन तंत्र के काम के लिए उच्च ऊर्जा लागत की आवश्यकता होती है, जिसकी भरपाई के लिए पशु को बेहतर पोषण की आवश्यकता होती है। इसलिए, नियंत्रित शरीर के तापमान वाले जानवरों की एकमात्र संभावित स्थिति निरंतर गतिविधि की स्थिति है। ठंडे क्षेत्रों में, उनके वितरण में सीमित कारक तापमान नहीं, बल्कि नियमित खाद्य आपूर्ति की संभावना है।

नमी।

जीव अनुकूलन

जल व्यवस्था के लिए

भू-वायु वातावरण

कई जानवरों की संरचना में तापमान कारक से बचाने के लिए विशेष उपकरण होते हैं। इस प्रकार, कई कीड़ों में, वक्षीय क्षेत्र पर बालों का घना आवरण अच्छा थर्मल इन्सुलेशन प्रदान करता 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 अधिक बनाए रख सकते हैं - धमनी और शिरापरक केशिकाओं का एक करीबी अंतर्संबंध, जिसमें गिल्स से और मांसपेशियों से गिल्स नसों तक जाने वाली धमनियां टूट जाती हैं। पहला पानी से ठंडा किया हुआ रक्त ले जाता है, दूसरा - कामकाजी मांसपेशियों द्वारा गर्म किया हुआ। हीट एक्सचेंजर में, शिरापरक रक्त धमनी रक्त को गर्मी देता 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, इसके अलावा, ऊन जो 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. गैकेनबेक अपने संस्मरणों में बताते हैं कि इस स्नेहक का महत्व कितना महान है। उन्हें बचपन से ही जानवरों का शौक रहा है. एक दिन उसके पिता ने उसे कटे हुए पंखों वाली कुछ जंगली बत्तखें दीं ताकि वे उड़ न सकें। और छोटे कार्ल ने उन्हें एक धातु टैंक में तैरने दिया। लेकिन टैंक ईंधन तेल के नीचे से निकला, जिसमें बत्तखों को सिर से पैर तक सना हुआ था। इस गंदगी को देखकर लड़के ने बत्तखों को गर्म पानी और साबुन से अच्छी तरह धोया और उन्हें दूसरे साफ टैंक में तैरने दिया। अगली सुबह, सभी बत्तखें नीचे मृत पड़ी थीं: गर्म पानी और साबुन ने न केवल तेल हटा दिया, बल्कि सारी चर्बी भी हटा दी, जिसके परिणामस्वरूप बत्तखें हाइपोथर्मिक हो गईं और मर गईं।

हम पहले से ही जानते हैं कि होमोइथर्मिक जानवर पोइकिलोथर्मिक जानवरों की तुलना में बहुत व्यापक तापमान सीमा पर शरीर का तापमान बनाए रख सकते हैं, लेकिन दोनों लगभग समान अत्यधिक 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 होमियोथर्मिक जीवों की विशेषता है, जिनमें थर्मोरेग्यूलेशन होता है और स्थितियों के आधार पर, गर्मी उत्पादन और गर्मी हस्तांतरण दोनों को बढ़ाने या घटाने 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 है, ठंडी कंपकंपी है; कम दक्षता और बढ़ी हुई गर्मी उत्पादन के साथ छोटे कंकाल की मांसपेशी संकुचन। यह तंत्र शरीर स्वचालित रूप से, प्रतिवर्ती रूप से चालू हो जाता 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 में संकुचन के बिना गर्मी पैदा करने की संभावना होती 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 मैक्रोर्जिक यौगिकों के रूप में कैप्चर की जाती है जो एटीपी पुनर्संश्लेषण प्रदान करते हैं। इस प्रक्रिया की प्रभावशीलता, उत्कृष्ट जैव रसायनज्ञ वी.ए. द्वारा खोजी गई। एंगेलहार्ड्ट और जिसे श्वसन फॉस्फोराइलेशन कहा जाता है, को पी / ओ अनुपात 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 भिन्न होता है। जब शरीर को ठंडा किया जाता है, तो ऑक्सीकरण और फॉस्फोराइलेशन आंशिक रूप से अयुग्मित हो जाते हैं। ऑक्सीकृत पदार्थों का एक या दूसरा भाग "मुक्त" ऑक्सीकरण के मार्ग में प्रवेश करता है, जिसके परिणामस्वरूप एटीपी का निर्माण कम हो जाता है और गर्मी का उत्सर्जन बढ़ जाता है। इस मामले में, निश्चित 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 इसे मांसपेशियों और अन्य अंगों तक लाते हैं। इसके विपरीत, बाहरी तापमान में वृद्धि के साथ, ऑक्सीकरण और फॉस्फोराइलेशन का संयुग्मन बढ़ता है, और गर्मी उत्पादन कम हो जाता है।

मांसपेशियों और यकृत के अलावा, जिसके लिए गर्मी उत्पादन मुख्य नहीं है, बल्कि एक अतिरिक्त कार्य है, स्तनधारियों के शरीर में गर्मी उत्पादन का एक विशेष 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 असाधारण रूप से समृद्ध हैं, और उनमें फैटी एसिड का ऑक्सीकरण बहुत तीव्र है। लेकिन यह एडीपी फॉस्फोराइलेशन से जुड़ा नहीं है, और ऑक्सीकृत पदार्थों की ऊर्जा "गर्मी के रूप में" उनसे निकलती है। भूरे वसा ऊतकों में ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं को बढ़ाने वाला एड्रेनालाईन है, और श्वसन और फॉस्फोराइलेशन को अलग करने वाला इसमें बड़ी मात्रा में बनने वाले फैटी एसिड होते हैं।

मांसपेशियों के तापमान को बनाए रखने के लिए एक दिलचस्प तंत्र हाल ही में प्रसिद्ध अंग्रेजी बायोकेमिस्ट ई. न्यूशोल्म द्वारा भौंरों में खोजा गया था। सभी जानवरों में, ग्लाइकोलाइसिस के दौरान बनने वाला फ्रुक्टोज फॉस्फेट, एटीपी से फॉस्फोरिक एसिड का एक और कण जोड़कर, फ्रुक्टोज डिफॉस्फेट में बदल जाता है, जिसे अवायवीय ऑक्सीकरण के पथ पर आगे भेजा जाता है। भौंरों में, गर्मी निकलने के साथ यह फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट और फॉस्फोरिक एसिड में टूट जाता है: एफ-6-पी + एटीपी -> - एफडीएफ + एडीपी; FDF -> F-6-F + K3PO4 - f - ऊष्मा, जो कुल मिलाकर प्रतिक्रिया ATP -\u003e -ADP - H3PO4 + ऊष्मा देती है। तथ्य यह है कि, अन्य जानवरों के विपरीत, भौंरों में फ्रुक्टोज डिफोस्फेटेज एटीपी दरार के उत्पादों द्वारा बाधित नहीं होता है। परिणामस्वरूप, भौंरा मांसपेशियों और पर्यावरण के बीच 8-20 डिग्री सेल्सियस के तापमान के अंतर तक पहुंच जाता है, जो उन्हें ठंडे मौसम में सक्रिय रूप से चलने और भोजन करने की अनुमति देता है, जो अन्य कीड़ों के लिए प्रतिकूल है।

होमोइथर्म में तापमान शासन में परिवर्तन के लिए 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, ग्लुकोकोर्टिकोइड्स प्रोटीन के साथ उनके सहयोग से जारी होते हैं, और फिर अधिवृक्क प्रांतस्था से रक्त में उनका नया प्रवेश होता है। वे परिधीय एड्रीनर्जिक रिसेप्टर्स की संवेदनशीलता को बढ़ाते हैं, जिससे एड्रेनालाईन की क्रिया बढ़ती 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 प्रभाव में, ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं और गर्मी उत्पादन की तीव्रता कम हो जाती है, और गर्मी हस्तांतरण बढ़ जाता है। लेकिन यह सब जीव के आपातकालीन, अल्पकालिक अनुकूलन के लिए अच्छा है और यदि तापमान की स्थिति लंबे समय तक बदलती रहती है तो यह उसके लिए हानिकारक भी होगा। दरअसल, यदि कम तापमान वाले क्षेत्र में रहने वाले जानवर खुद को उनसे बचाते हैं, उदाहरण के लिए, केवल ठंड की कंपकंपी से, तो यह ज्ञात नहीं 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 दौरान, अनुकूली तंत्र अलग-अलग होने चाहिए: इन स्थितियों में जीव के सामान्य अस्तित्व को सुनिश्चित करने के लिए।

रासायनिक प्रतिक्रिया होने के लिए, प्रतिक्रियाशील पदार्थों के अणुओं में तनाव या विरूपण 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 देखा जाता है। यदि जीव 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 तेज़ गति से चलेंगे। वास्तव में, हम कुछ बिल्कुल अलग देखते हैं। इस प्रकार, उच्च और निम्न तापमान के लिए अनुकूलित मछली में, चयापचय की तीव्रता में अंतर बहुत बड़ा नहीं है और काफी आनुपातिक 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 यह इस बिंदु के दोनों तरफ बढ़ जाती है। 35 0 C के आयाम में शरीर का तापमान लगभग स्थिर रहता है। और इसका मतलब यह है कि इस सीमा में चयापचय प्रतिक्रियाओं की घटना के लिए तापमान की स्थिति इष्टतम रहती है। जब दो निकट संबंधी पशु प्रजातियों की तुलना की जाती है, लेकिन वे जीवित हैं अलग-अलग स्थितियाँ, हम देखते हैं कि पर्यावरणीय तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में एक ध्रुवीय लोमड़ी में चयापचय की तीव्रता और शरीर के तापमान की स्थिरता लोमड़ी की तुलना में बहुत बेहतर व्यक्त की जाती है। क्या दिलचस्प है: चयापचय दर में कमी के साथ परिवेश का तापमानघटता नहीं है, बल्कि स्थिर स्तर पर रहता है या बढ़ता है, जबकि रासायनिक नियमों के अनुसार इसका उल्टा होना चाहिए। ऐसा 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 प्रति आत्मीयता की डिग्री। इसलिए, शरीर की रासायनिक कानूनों से "बचने" की क्षमता के कारणों को एंजाइमैटिक प्रोटीन में परिवर्तन में खोजा जाना चाहिए।

तापमान कारक के अनुकूलन के संबंध में ये परिवर्तन तीन तरीकों से हो सकते हैं: किसी कोशिका में दिए गए एंजाइम के अणुओं की संख्या को बढ़ाना या घटाना, इसमें एंजाइमों के सेट को बदलना, साथ ही एंजाइमों के गुणों और गतिविधि को बदलना। पहले तरीके के अपने कारण हैं. आख़िरकार, किसी भी क्षण कोई भी एंजाइम अणु सब्सट्रेट के एक 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 जितना छोटा होगा, उपज उतनी ही कम होगी। कुछ हद तक, यह तापमान में कमी या चयापचय दर में वृद्धि की भरपाई कर सकता है। हालाँकि, यह मुआवजा 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 आंकड़े हैं कि ठंड के अनुकूलन के दौरान, मांसपेशियों में एरोबिक ऑक्सीकरण के ऐसे महत्वपूर्ण एंजाइमों की गतिविधि और सामग्री जैसे सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज और साइटोक्रोम ऑक्सीडेज बढ़ जाती है।

निस्संदेह, दूसरा तरीका, जो कुछ एंजाइमों के संश्लेषण के दमन और दूसरों के संश्लेषण को शामिल करने से निर्धारित होता है, अधिक प्रभावी है। कम तापमान पर, एंजाइमों को संश्लेषित किया जाता है, जो सक्रियण ऊर्जा को काफी हद तक कम कर देते हैं, और उच्च तापमान पर, इस पर कम महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। यह मुख्य रूप से आइसोएंजाइम पर लागू होता है। एंजाइम लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज में पांच आइसोफॉर्म होते हैं। साथ ही, आइसोएंजाइम II4 सक्रियण ऊर्जा को एम 4 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 दूसरे को उच्च तापमान के लिए संश्लेषित किया जाता है। तंत्रिका तंत्र एंजाइम कोलिनेस्टरेज़ में सक्रियण ऊर्जा को कम करने की अलग-अलग क्षमता 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 आइसोन्ज़ाइम I मौजूद होता है, 17 0 G के तापमान पर - आइसोन्ज़ाइम II, और 12 0 G पर रहने वालों में - दोनों आइसोफॉर्म मौजूद होते हैं। यह मौसमी परिवर्तनों पर भी लागू होता है: मुख्य रूप से आइसोफॉर्म I को सर्दियों में संश्लेषित किया जाता है, और आइसोफॉर्म II को गर्मियों में संश्लेषित किया जाता है।

अनुकूलन का तीसरा तरीका मुख्य रूप से सब्सट्रेट के लिए एंजाइम की आत्मीयता में बदलाव है। यह एंजाइमेटिक 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 बाइंडिंग में शामिल परमाणु समूहों के पृथक्करण की डिग्री, सक्रिय केंद्र का आयनिक वातावरण और इसके स्थानिक रूप में परिवर्तन हैं। एंजाइम गतिविधि की तापमान निर्भरता में बदलाव उनके अणुओं में विभिन्न एलोस्टेरिक प्रभावकों के जुड़ने के कारण भी हो सकता है: प्रोटीन, फॉस्फोलिपिड, अकार्बनिक आयन, आदि। 5 और 25 डिग्री सेल्सियस पर रहने के लिए अनुकूलित सुनहरीमछली में, माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में निर्मित और फॉस्फोलिपिड से जुड़े सक्सिएट डिहाइड्रोजनेज की गतिविधि का अध्ययन किया गया था। एंजाइम को अलग कर दिया गया था शुद्ध फ़ॉर्मऔर फॉस्फोलिपिड्स से मुक्त हो गया। दोनों समूहों में, इसकी संरचना बिल्कुल समान 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। फॉस्फोलिपिड्स के विश्लेषण से पता चला कि ठंडे माइटोकॉन्ड्रिया में फॉस्फोलिपिड्स के फैटी एसिड सबसे अधिक संतृप्त होते हैं। यह संभव है कि ठंड के अनुकूलन के दौरान श्वसन और फास्फोरस के संयुग्मन की डिग्री में कमी और उच्च तापमान के अनुकूलन के दौरान इसकी वृद्धि का यही कारण है।

तापमान की स्थिति में 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 सीएफ की सामग्री बढ़ जाती है, और वसा डिपो में, आरक्षित वसा की सामग्री बढ़ जाती है, जो ऊर्जा के अत्यधिक कुशल स्रोत और थर्मल इन्सुलेटर दोनों के रूप में कार्य करती है। कोशिका झिल्लियों के 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 सहन करने में सक्षम जानवरों में, रक्त, ऊतक तरल पदार्थ और कोशिकाओं में जैविक एंटीफ्रीज़ पाए गए हैं जो इंट्रासेल्युलर पानी को जमने से रोकते हैं। इन्हें सबसे पहले अंटार्कटिक मछली - नोटोथेनिया और ट्रेमेटोमस से अलग किया गया था। उनकी प्रकृति से, वे ग्लाइकोप्रोटीन हैं, यानी। प्रोटीन के साथ चीनी गैलेक्टोज का संबंध। लिंकिंग लिंक नाइट्रोजन युक्त बेस एसीटीपी एल गैलेक्टोज ii है। उनका एमएम 21,500 तक पहुंच सकता है, और उनमें हाइड्रॉक्सिल समूहों की उच्च सामग्री होती है, जो पानी के अणुओं और बर्फ के गठन के बीच बातचीत की संभावना को कम करती है। किसी जीव को जितना कम तापमान का सामना करना पड़ता है, उसमें एंटीफ्ीज़र की मात्रा 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।

जीव अपने जीवन के दौरान उन कारकों के प्रभाव का अनुभव करते हैं जो इष्टतम से बहुत दूर हैं। उन्हें गर्मी, सूखा, पाला, भूख सहनी पड़ती है। उपकरण।

1. निलंबित एनीमेशन (काल्पनिक मृत्यु)। चयापचय का लगभग पूर्ण समाप्ति। - छोटे जीव. एनाबियोसिस के दौरान, जीव 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 की स्थिति की प्रतीक्षा करना, इसके विकास में रुकना (अंडे का चरण, कीड़ों में प्यूपा, आदि)।

2. छिपा हुआ जीवन. यदि कोशिका सूख जाए तो उच्च पौधे जीवित नहीं रह सकते। यदि आंशिक रूप से निर्जलित हो - 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. (घोंसले, बर्फ में बिल, पक्षियों की उड़ान)

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

विकासवादी अनुकूलन

अनुकूलन के प्रकार:

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

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

व्यवहार– अंतरिक्ष में पसंदीदा स्थान का चुनाव.

भौतिक -गर्मी हस्तांतरण नियंत्रण . 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)पर्यावरण के भौतिक 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 अंतरालीय द्रव के गुणों के कारण है। पशु अनुकूलनमाध्यम का तापमान 2 दिशाओं में चला गया:

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

– होमियोथर्मिक जानवर (गर्म रक्त वाले)। ) - स्थिर शरीर के तापमान वाले जानवर (पक्षी (लगभग 40ºС) और स्तनधारी, जिनमें मनुष्य भी शामिल हैं (36-37ºС))। होमथर्मिक जानवर 0°C से नीचे तापमान का सामना कर सकते हैं। इन जीवों की विशेषता 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 कुछ संकीर्ण सीमाओं के भीतर बनाए रखने की मनुष्यों, स्तनधारियों और पक्षियों की क्षमता। अधिक गरम होने पर, त्वचा की केशिकाएं फैलती हैं और शरीर की सतह से गर्मी निकलती है, पसीना बढ़ता है, वाष्पीकरण के कारण शरीर का तापमान ठंडा हो जाता है (मनुष्य, बंदर, समान), - पसीना न आने वाले जानवरों को सांस की थर्मल कमी का अनुभव होता है (नमी का वाष्पीकरण मौखिक गुहा और जीभ की सतह से होता है)। सिकुड़ते हैं, उनसे ऊष्मा स्थानांतरण कम हो जाता है, शरीर की सतह पर पंख और बाल और ऊन उग आते हैं, परिणामस्वरूप, उनके बीच हवा का अंतर बढ़ जाता है, जो गर्मी-इन्सुलेटिंग होता है।

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

1) शरीर के आकार में भिन्नता। के अनुसार बर्गमैन का नियम: गर्म रक्त वाले जानवरों में, प्रजातियों के वितरण क्षेत्र 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) ऊन और पंख आवरण की उपस्थिति। ठंडे क्षेत्रों में रहने वाले जानवरों में, पक्षियों में अंडरकोट, डाउन, डाउन पंखों की मात्रा बढ़ जाती है। मौसमी परिस्थितियों में, मोल्टिंग संभव है, जब सर्दियों के कोट में अधिक फुलाना और अंडरकोट होता है, और गर्मियों में केवल बालों की रक्षा होती है।

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 पंखों का आवरण एक विशेष जलरोधी आवरण है जो पानी के प्रवेश और पंखों के आसंजन को रोकता है, अर्थात। पंखों के बीच वायु तापरोधी परत संरक्षित रहती है।

5) सीतनिद्रा। सीतनिद्रा- कम महत्वपूर्ण गतिविधि और चयापचय की स्थिति, तंत्रिका प्रतिक्रियाओं के निषेध के साथ। शीतनिद्रा में जाने से पहले, जानवर शरीर में वसा जमा कर लेते हैं और आश्रयों में शरण लेते हैं। हाइबरनेशन के साथ श्वास, हृदय गति और अन्य प्रक्रियाएं धीमी हो जाती हैं। शरीर का तापमान 3-4ºС तक गिर जाता है। कुछ जानवर (भालू) सामान्य शरीर बनाए रखते हैं (यह है)। सर्दी का सपना). ठंडे खून वाले जानवरों के एनाबियोसिस के विपरीत, हाइबरनेशन के दौरान, गर्म खून वाले जानवर तंत्रिका केंद्रों की मदद से शारीरिक स्थिति को नियंत्रित करने और एक नए स्तर पर होमोस्टैसिस को बनाए रखने की क्षमता बनाए रखते हैं।

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

तापमान के अनुसार पौधों का अनुकूलन।अधिकांश पौधे 0 और 50ºC के बीच तापमान पर जीवित रह सकते हैं। हालाँकि, सक्रिय जीवन गतिविधि 10 से 40 ºС के तापमान पर की जाती है। इस तापमान सीमा में प्रकाश संश्लेषण हो सकता है। पौधों की वनस्पति अवधि वह अवधि है जिसमें औसत दैनिक तापमान +10ºС से ऊपर होता है।

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

– फ़ैनरोफाइट्स(पेड़, झाड़ियाँ, लताएँ) - ठंड की अवधि के लिए 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 नष्ट हो जाता है, जिससे कंदों, बल्बों या प्रकंदों की कलियाँ मिट्टी में छिपी रहती हैं।

– टेरोफाइट्स- 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 शामिल होकर 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) प्रकाश संश्लेषण में शामिल है - शारीरिक रूप से सक्रिय विकिरण का क्षेत्र।

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

– प्रकाश प्यार- ऐसे पौधों के लिए, इष्टतम तेज धूप है - शाकाहारी पौधेसीढ़ियाँ और घास के मैदान, ऊपरी स्तर के लकड़ी के पौधे।

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

– छाया सहिष्णु- प्रकाश के प्रति सहनशीलता की एक विस्तृत श्रृंखला वाले पौधे और तेज रोशनी और छाया दोनों में विकसित हो सकते हैं।

प्रकाश का सिग्नल मूल्य बहुत बड़ा है और यह फोटोपेरियोडिज्म का आधार है।

फोटोपेरियोडिज्म- यह दिन की लंबाई में मौसमी बदलावों के प्रति शरीर की प्रतिक्रिया है। पौधों में फूल और फल लगने का समय, जानवरों में संभोग अवधि की शुरुआत, 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

नमी की स्थिति दो कारकों पर निर्भर करती है:- वर्षा; - अस्थिरता (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 जमीन पर जड़ें जमा सकते हैं (वॉटर लिली), अन्य जुड़े नहीं होते (डकवीड);

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

– हाइग्रोफाइट्स- आर्द्र आवास के पौधे. उनके पास ऐसे उपकरण नहीं हैं जो पानी के प्रवाह को सीमित करते हैं (वन क्षेत्र के शाकाहारी पौधे);

– मेसोफाइट्स- पौधे जो हल्का सूखा सहन करते हैं (अधिकांश लकड़ी वाले पौधे, स्टेपीज़ के घास के पौधे);

– 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 क्षेत्र (ऊंट कांटा) को कम करने में मदद करते हैं;

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

– क्षणभंगुरता- पौधे अपना गुजर रहे हैं जीवन चक्रबहुत के लिए लघु अवधि(बारिश की अवधि 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, सरीसृप सींग आवरण);

- एनाबियोसिस में गिरना (अफ्रीकी और ऑस्ट्रेलियाई में मछली, 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 वायुराशियह उनकी ऊर्ध्वाधर गति - संवहन के रूप में, या हवा के रूप में, यानी क्षैतिज गति के रूप में हो सकता है। वायु संचलन बीजाणुओं, पराग, बीजों, सूक्ष्मजीवों के निपटान में योगदान देता है। एनीमोकोर्स- पवन फैलाव के लिए अनुकूलन (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 किनारों 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 गति के लिए सबसे उत्तम रूपात्मक अनुकूलन है, इसलिए 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

वायुमंडल की 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 सतह परत में, कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा 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) अल्पाइन जानवरों में: - रक्त की मात्रा में वृद्धि, - एरिथ्रोसाइट्स (ऑक्सीजन ले जाने वाली रक्त कोशिकाएं) की बढ़ी हुई संख्या, - एरिथ्रोसाइट्स में हीमोग्लोबिन की बढ़ी हुई सामग्री, - ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की बढ़ी हुई आत्मीयता, यानी 1 हीमोग्लोबिन अणु तराई के जानवरों की तुलना में अधिक ऑक्सीजन अणुओं को ले जा सकता है। (लामा, अल्पाका, पहाड़ी बकरियां, हिम तेंदुए, याक, पहाड़ी तीतर, तीतर)।

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

घ) जलीय जंतुओं (हाइड्रोबियोन्ट्स) 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, जो समाधान से ऑक्सीजन का सबसे पूर्ण अवशोषण प्रदान करता है, - एक बढ़ी हुई शरीर की सतह, जो कई अकशेरूकीय में ऑक्सीजन की प्रसार आपूर्ति के लिए एक महत्वपूर्ण चैनल है। मछली, मोलस्क, क्रस्टेशियंस)।

बी) रासायनिक कारक जलीय पर्यावरण

ए) सीओ 2 की 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 (कार्बोनिक एसिड के लवण) बनाता है, 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, 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, - तात्विक रासायनिक संरचनामिट्टी, विनिमय क्षमता है.

मिट्टी का सबसे महत्वपूर्ण गुण है उपजाऊपनपौधों की आवश्यकताओं को पूरा करने की मिट्टी की क्षमता है पोषक तत्त्व, वायु, जैविक और भौतिक-रासायनिक वातावरण 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(सोलेरोस, वर्मवुड, साल्टवॉर्ट) - ये पौधे सोलोनेट्ज़ और सोलोनचक्स 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 होते हैं, जो अंततः लगातार वंशानुगत मतभेदों में बदल जाते हैं। उच्चतर जानवरों में, पर्यावरण में परिवर्तन भी विकासवादी परिवर्तनों की शुरुआत के रूप में कार्य करता है। लेकिन यह प्रक्रिया ज़रूरतों और आदतों को बदलकर, अधिक स्वतंत्र रूप से की जाती है। इससे कुछ अंगों का व्यायाम हो जाता है और कुछ का व्यायाम नहीं हो पाता। लैमार्क के बयानों की केवल आंशिक रूप से पुष्टि की गई है, और तब से ऑटोकोलॉजी विकसित और महत्वपूर्ण रूप से बदल गई है, जो आधुनिक पारिस्थितिकी में एक प्रमुख वैज्ञानिक दिशा बन गई है।

तैराकी के लिए उपकरणों का उन्नयन

कार्रवाई के अनुसार तैराकी सहायता का उन्नयन वातावरणीय कारकजानवरों के शरीर के आकार और कार्य में परिवर्तन। जीव पर्यावरण के प्रभाव के अनुकूल होते हैं, अपना आकार, शारीरिक और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं को बदलते हैं, या बस प्रतिकूल परिस्थितियों से दूर जाते हैं - अपने वितरण के क्षेत्र (सीमा) को बदलते हैं। यहां की प्रजातियों में अंतर है. हालाँकि, कई प्रजातियों का अनुकूलन समान है। आख़िरकार, वे जीवों की प्रतिक्रिया हैं, शायद अलग-अलग, लेकिन एक ही पर्यावरणीय कारक के प्रति।
आइए विभिन्न पशु 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 भी। सबसे उच्च संगठित जानवर तापीय ऊर्जा के दो स्रोतों का उपयोग करते हैं - बाहरी (सौर ऊर्जा) और आंतरिक (चयापचय ऊर्जा)। कौन सा स्रोत प्रचलित है, इसके आधार पर जानवरों को तीन समूहों में बांटा गया है: पोइकिलोथर्मिक, होमियोथर्मिकऔर हेटरोथर्मल.

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 के लगभग बराबर होता है। हालाँकि, उन पर हल्का सा तापीय प्रभाव भी गहरा प्रभाव डालता है। तो, 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 जानवरों में अभी भी कुछ प्रकार का थर्मोरेग्यूलेशन होता है। शरीर के तापमान में वृद्धि के साथ, वे नमी के वाष्पीकरण को बढ़ाते हैं। इससे तापमान में बढ़ोतरी की भरपाई हो जाती है. इसके अलावा, वे तीव्र मांसपेशियों की गतिविधियों के साथ अपने शरीर का तापमान बढ़ा सकते हैं। बेशक, ये जानवर थर्मोरेग्यूलेशन के व्यवहार तंत्र का भी उपयोग करते हैं, ठंडा करने के लिए छाया में या गर्म करने के लिए धूप में चले जाते हैं। तो, रात्रि स्किंक गेको भोजन की तलाश में रेगिस्तान में दौड़ता है, और जब यह जम जाता है, तो यह रेत में कई मिनट तक डूबा रहता है जो अभी तक ठंडा नहीं हुआ है।

होमोथर्मिक (गर्म रक्त वाले) पक्षियों और स्तनधारियों की लगभग सभी प्रजातियाँ हैं। उनके पास बहुत उत्तम थर्मोरेग्यूलेशन तंत्र हैं: रासायनिक, भौतिक। रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन चयापचय की तीव्रता में बदलाव में प्रकट होता है। यह बढ़ सकता है और तब शरीर में जमा वसा अधिक जलती है, लेकिन यदि यह गिरती है तो वसा की खपत कम हो जाती है। भौतिक थर्मोरेग्यूलेशन पर आधारित है विभिन्न रूपऊष्मा स्थानांतरण: शरीर की सतह से विकिरण, श्वास, वाष्पीकरण। शरीर के तापमान को नियंत्रित करने का एक सरल और किफायती तरीका इसके सतह क्षेत्र को बदलना है (इस पर बाद में अधिक जानकारी होगी)। वार्म अप करने का एक अन्य तरीका कंपकंपी है, जब छोटी मांसपेशियों के संकुचन से शरीर गर्म हो जाता है। ठंड लगने पर मांसपेशियों की एक बहुत ही सरल प्रतिक्रिया अंत में बाल या पंख उठाना है, फिर थर्मल इन्सुलेशन में सुधार होता है। ऐसे व्यक्ति में जिसके शरीर के बाल और लगभग सभी चमड़े के नीचे की मांसपेशियाँ झड़ गई हैं, यह त्वचा पर फुंसियों (हंसतें) की उपस्थिति से व्यक्त होता है। उच्च प्राणियों में ताप का नियमन उनके व्यवहार पर निर्भर करता है। और गर्मी में, जानवर छाया, पानी की तलाश में रहते हैं, ठंड में - हवा से सुरक्षा (यह शरीर की सतह से गर्मी उड़ाती है), आश्रय, सर्दियों में कई लोग बर्फ में छिप जाते हैं।

हेटरोथर्मिक जानवर होमियोथर्मिक और पोइकिलोथर्मिक 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। इसलिए, उदाहरण के लिए, ग्राउंडहॉग अपने सक्रिय जीवन में पूरी तरह से होमियोथर्मिक जानवर है और उसके शरीर का तापमान लगभग 37 डिग्री सेल्सियस है। शीतकाल 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। इसी 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, माता-पिता की अनुपस्थिति में, वे ठंडे होकर एक प्रकार की अजैविक (निर्जीव) अवस्था में आ जाते हैं, उनके शरीर का तापमान गिर जाता है, 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 ओलावृष्टि के साथ हिमपात, वायुमंडलीय वर्षा का हिस्सा है। हालाँकि, यह अन्य जल-मौसम संबंधी कारकों के बीच एक बहुत ही विशेष स्थान रखता है। इसकी ख़ासियत 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 है, क्योंकि बर्फ एक बहुत अच्छा ताप रोधक 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 पक्षी सर्दियों के लिए काफ़ी चमकीले हो जाते हैं, और कुछ प्रजातियाँ (ग्राउज़) पूरी तरह से सफेद हो जाती हैं। खरगोश, इर्मिन, वीज़ल्स सर्दियों के लिए सफेद हो जाते हैं।

कई जानवर बर्फ की मोटाई में गंभीर ठंढ से बच जाते हैं। यह पता चला है कि कई छोटे जानवर, जैसे कि चूहे और वोल्ट, पूरी सर्दी अतुलनीय रूप से हल्की परिस्थितियों में रहते हैं, क्योंकि बर्फ के नीचे का माइक्रॉक्लाइमेट उसके ऊपर के समान बिल्कुल नहीं होता है। बर्फ के नीचे न केवल छोटे, बल्कि बड़े स्तनधारी भी ठंड से छिपते हैं - भूरे भालू और मादाएँ ध्रुवीय भालू. कई ग्राउज़ पक्षी बर्फ की मोटाई में आश्रयों का उपयोग करते हैं, वे छेद बनाते हैं और उनमें प्रतिकूल परिस्थितियों का अनुभव करते हैं। खरगोश, लोमड़ी, भेड़िये और यहां तक ​​कि रो हिरण और एल्क 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 लिए, इसका पैर विशेष रूप से मोटे और कठोर फर के साथ नीचे से ऊंचा हो जाता है। 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।

बर्फ के नीचे, हरे पौधों का एक समूह अच्छी तरह से संरक्षित है। घने बर्फ के आवरण 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 बच्चे, अधिक शक्तिशाली खुरों या धब्बों से सुसज्जित, बड़े और मजबूत जानवरों के चरागाह क्षेत्रों में भोजन तलाशना शुरू कर देते हैं। तो एक छोटा वन हिरण - कस्तूरी मृग अक्सर सर्दियों में जंगली सूअर के भोजन के स्थानों में खाता है। टुंड्रा में लेमिंग्स और रेनडियर के बीच ऐसा "सहयोग" काफी आम है। हिरण अपने खुरों से परत को तोड़ते हैं, मॉस मॉस तक पहुंचते हैं, और लेमिंग्स अपने भोजन के लिए टूटी परत वाले क्षेत्रों का उपयोग करते हैं।

जलवायु परिस्थितियों के साथ-साथ मिट्टी की स्थितियाँ भी जीवों के जीवन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। उन्हें भी अनुकूलन करना होगा. इसलिए, मिट्टी के लिए ग्रीक शब्द एडाफोस 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 ऊतकों को घायल नहीं करने की अनुमति देते हैं। मिट्टी में पोषण भी अनोखा होता है। इसे 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 अत्यधिक संतृप्त है, और बालों को पौधे के जहाजों में पानी पंप करने के लिए 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, ज़ोकर्स जैसे विशेषज्ञ-खुदाई करने वाले हैं। उनके पास जटिल रूप से व्यवस्थित अगले पंजे के रूप में रूपात्मक अनुकूलन होते 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!)। भालू का पंजा (ऑर्थोप्टेरा क्रम का एक कीट) तिल के पंजे (कीटभक्षी क्रम का एक स्तनपायी) के समान होता है। जो जानवर अपने कृन्तकों से खुदाई करते हैं उनमें भी इसी तरह का अनुकूलन विकसित होता है। इनके होंठ कृन्तकों के पीछे बंद होते हैं, ताकि खुदाई करते समय मिट्टी मुँह में न गिरे। मुँह की यह संरचना तिल चूहों और तिल चूहों में देखी जाती है। मिट्टी में जीवन के लिए, आपको सभी प्रकार के अनुकूलन की बहुत आवश्यकता होती है, यहां आपके पास महान शारीरिक शक्ति है, और शरीर की एक अजीब फिजियोलॉजी और जैव रसायन है। एक बिल खोदने वाला स्तनपायी एस्फिक्सिया (घुटन) के लिए अनुकूलित होता है, जो भूमिगत जीवन के दौरान 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), पैंट्री, विशेष शौचालय होते हैं, इसके अलावा - मालिक को बचाने के लिए ओटनोर्की, 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। वे अपनी गतिविधियों के लिए दरारों, सड़ी हुई जड़ों के रिक्त स्थान, अन्य जानवरों के छिद्रों की दीर्घाओं का उपयोग करते हैं और, उनके साथ चलते हुए, जमीन में गहराई तक चढ़ जाते हैं। इसलिए शुष्क मौसम में, जियोफाइल सेंटीपीड, केंचुओं का पीछा करते हुए, डेढ़ मीटर की गहराई तक जाते हैं और वहां रहते हैं।

जीवों के जीवन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है फोटोपेरियोडिज्मइसलिए, नीचे हम जैविक लय की विशेषताओं का वर्णन करने के लिए एक पूरा खंड समर्पित करेंगे। फोटोपेरियोडिज्म दिन और रात के परिवर्तन के प्रति जीवों की प्रतिक्रिया को संदर्भित करता है। यह शारीरिक प्रक्रियाओं की तीव्रता में उतार-चढ़ाव और जीवों की सक्रिय अवस्था में परिवर्तन में प्रकट होता है। जानवरों को दैनिक और रात्रि में विभाजित करने, पौधों को छोटे और लंबे दिनों के प्रकारों में विभाजित करने के तथ्य स्पष्ट रूप से प्रकाश की स्थिति पर एक मजबूत निर्भरता का संकेत देते हैं। मौसम के अनुसार दिन के उजाले की लंबाई में नियमित परिवर्तन लगभग सभी जीवों के लिए एक संकेत कारक है। यह संकेत, उदाहरण के लिए, कीड़ों में डायपॉज की शुरुआत 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 खुलासा कर रहे हैं। पौधों को दैनिक रूप से बदलती प्रकाश स्थितियों की आवश्यकता होती है, जो बीज चरण से शुरू होकर फूल आने और बीज बनने के चरण तक होती है। विकास के प्रत्येक 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 ये पौधे लंबे दिन वाले हैं या छोटे दिन वाले। पहले वाले के लंबे दिन के साथ खिलने की संभावना अधिक होती है, और बाद वाले के छोटे दिन के साथ खिलने की अधिक संभावना होती है, यानी, कुछ गर्मियों में फूल बनते हैं, और अन्य पतझड़ में। मूली केवल वसंत या शरद ऋतु में जड़ वाली फसल देती है। वह लम्बे दिन का पौधा है, इसलिए गर्मियों में जड़ वाली फसलों के स्थान पर फूल देता है।

उच्चतर जानवरों (कशेरुकियों) में फोटोआवधिक प्रतिक्रियाओं के अध्ययन से भी दिलचस्प परिणाम सामने आए। तो, शरद ऋतु में, फर वाले जानवरों में एक मोटा और रसीला फर आवरण विकसित हो जाता है। 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 उत्तम 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। फर कवर के रंग में बदलाव के साथ भी ऐसा ही है, उदाहरण के लिए, एक खरगोश में। यहाँ भी, संकेत बर्फ़ नहीं था, बल्कि एक छोटा दिन था।

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

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प्रकृति में, महत्वपूर्ण सीमित पर्यावरणीय कारकों में से एक तापमान है। अधिकांश जीवों पर तापमान का प्रभाव महत्वपूर्ण गतिविधि 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। विभिन्न प्रजातियों में सहन तापमान की सीमा काफी 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- बदलना, बदलना थर्म- ऊष्मा) - ऐसे जीव जिनके शरीर का तापमान अस्थिर होता है और पर्यावरण के तापमान के साथ बदलता रहता है। इनमें सभी पौधे, कवक, प्रोटिस्ट, अकशेरुकी, मछली, उभयचर और सरीसृप शामिल हैं।

होमओथर्मिक जीव(ग्रीक से. होमियोस- समान, समान थर्म- गर्मी) - जीव जो परिवेश के तापमान में परिवर्तन होने पर शरीर के तापमान को अपेक्षाकृत स्थिर बनाए रखने में सक्षम होते हैं। 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 उच्च तापमान पर भी।

क्या होमियोथर्मिक जीव हमेशा शरीर का तापमान स्थिर बनाए रखते हैं? यह ज्ञात है कि स्तनधारियों और पक्षियों की कुछ प्रजातियाँ स्तब्धता में पड़ने में सक्षम हैं, जो बाह्य रूप से पोइकिलोथर्मिक जानवरों की ठंडी स्तब्धता के समान है। साथ ही, उनके शरीर का तापमान लगभग परिवेश के तापमान के स्तर तक गिर जाता है। तेज ठंड, बारिश या बर्फबारी के कारण निगल, स्विफ्ट, कई कृंतक, कुछ मार्सुपियल्स में अनियमित सुस्ती देखी जाती है। मौसमी मूसलाधार, जिसे कहा जाता है सीतनिद्रा, मर्मोट्स, ज़मीनी गिलहरियों, हाथी, चमगादड़ों के लिए विशिष्ट, भूरे भालू. पक्षियों और स्तनधारियों की उपरोक्त प्रजातियों को एक अलग समूह में विभाजित किया गया है हेटरोथर्मल जानवर(ग्रीक से. हेटेरोस- भिन्न, भिन्न थर्म- गरम)।

विभिन्न तापमान स्थितियों के लिए पौधों का अनुकूलन

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

थर्मोफिलिक 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 पौधों के सभी 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 बढ़ी हुई वाष्पोत्सर्जन (पानी का वाष्पीकरण) है।

रेगिस्तानों और मैदानों के पौधों में, एक छोटा विकास चक्र उच्च तापमान की कार्रवाई से बचना संभव बनाता है। सारी वनस्पतियां होती हैं शुरुआती वसंत में. और वे विश्राम के समय गर्मी से बचे रहते हैं। वार्षिक पौधे जिनमें सुप्तावस्था बीज के रूप में गुजरती 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(महत्वपूर्ण 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 बेल्टसूर्य के प्रकाश के परावर्तन को बढ़ाकर और प्रकाश-अवशोषित सतह को कम करके कम किया गया।

पत्तियों का हल्का रंग, उनकी चमकदार या यौवन सतह सूर्य के प्रकाश के प्रतिबिंब को बढ़ाने में योगदान करती है।

पत्ती के ब्लेडों को संशोधित करके प्रकाश के अवशोषण को कम किया जाता है। यह कांटे (कैक्टी) या छोटे (सैक्सौल), विच्छेदित (ताड़ के पेड़), मुड़े हुए (पंख घास) पत्ते हो सकते हैं।

सूर्य की किरणों के संबंध में पत्तियों की ऊर्ध्वाधर स्थिति 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। वहाँ रेंगने वाले (एल्फिन देवदार, तुर्केस्तान जुनिपर) और कुशन-जैसे (अल्पाइन और आर्कटिक कुशन पौधे) जीवन रूप भी 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 जानवरों के सभी अनुकूलन को जैव रासायनिक, शारीरिक, रूपात्मक और व्यवहारिक में विभाजित किया गया है।

जैवरासायनिक अनुकूलन

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

आर्कटिक और अंटार्कटिक मछली में, वसा की संरचना में असंतृप्त फैटी एसिड की बढ़ी हुई सामग्री नोट की जाती है, जिससे उनके जमने का तापमान कम हो जाता है।

होमियोथर्मिक जीवों में, हाइपोथर्मिया के खिलाफ लड़ाई चयापचय की तीव्रता 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 से भरा हुआ है।

शारीरिक अनुकूलन

पोइकिलोथर्मिक जीवों में, गर्मी हस्तांतरण का विनियमन संचार प्रणाली की संरचनात्मक विशेषताओं के कारण होता है।

पोइकिलोथर्मिक जानवरों में थर्मोरेग्यूलेशन के लिए धमनीशिरापरक "हीट एक्सचेंजर्स" की उपस्थिति का बहुत महत्व है। मांसपेशियों से निकलने वाली वाहिकाएं त्वचा से आने वाली वाहिकाओं के निकट संपर्क में रहती हैं। त्वचा का रक्त मांसपेशियों के रक्त को गर्म करता है, और यह शरीर की गहराइयों में गर्म होकर प्रवेश करता है। अपनी गर्मी छोड़ने के बाद, ठंडा मांसपेशियों का रक्त फिर से शरीर की सतह पर भेजा जाता है। उदाहरण के लिए, छिपकलियों में परिवेश के तापमान में वृद्धि के साथ, वाहिकाओं के माध्यम से रक्त प्रवाह की गति बढ़ जाती है।

उच्च तापमान पर, पोइकिलोथर्मिक और होमियोथर्मिक 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 हाइबरनेट भी हो सकते हैं।

छोटे और विरल बालों वाले स्तनधारियों में, संवहनी प्रतिक्रियाएं थर्मोरेग्यूलेशन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। त्वचा की छोटी सतही वाहिकाओं का विस्तार या संकुचन गर्मी हस्तांतरण को बढ़ाता या कम करता है।

रूपात्मक अनुकूलन

इंसुलेटिंग कवर जीवों में गर्मी के नुकसान को कम करने में योगदान करते हैं। सरीसृपों में सींगदार आवरण होता है, पक्षियों में पंख होते हैं, स्तनधारियों में बाल होते हैं। चमड़े के नीचे की वसा गर्मी के संरक्षण में योगदान करती है, विशेष रूप से ठंडी जलवायु (पिनिपेड्स और सीतासियन) के निवासियों में स्पष्ट होती 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 विकल्प है।

पहले मामले में, कीड़े, सरीसृप और उभयचर सक्रिय रूप से सूर्य द्वारा प्रकाशित स्थानों की तलाश करते हैं। आवश्यक मात्रा में गर्मी प्राप्त करने के बाद, जानवर छाया में चले जाते हैं या बिलों में छिप जाते हैं और मांसपेशियों के संकुचन के माध्यम से 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 सूरज की किरणों से गर्म होने वाली शरीर की सतह को बदल सकते हैं। उदाहरण के लिए, गैलापागोस द्वीप समूह में सुबह के समय या बादल के मौसम में समुद्री इगुआना अपने पूरे शरीर के साथ सब्सट्रेट से चिपके हुए, "साष्टांग" मुद्रा लेते हैं। यह अधिकतम सौर ताप सतह प्रदान करता है। ज़्यादा गरम होने पर, वे "ऊंची" मुद्रा अपना लेते हैं। उनकी छाती और शरीर का अगला भाग सब्सट्रेट से ऊपर उठा हुआ होता है। इससे सतह का ताप कम हो जाता है और शरीर हवा से उड़ जाता है।

होमियोथर्मिक 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 बर्फ में दब सकते हैं, थर्मोरेग्यूलेशन आदि के लिए ऊर्जा की खपत को कम करने के लिए व्यक्तियों के 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। पर्यावरण की विभिन्न तापमान स्थितियों के संबंध में, जीवों में जैव रासायनिक, शारीरिक, रूपात्मक और जानवरों में भी व्यवहारिक अनुकूलन विकसित हुए हैं।