Растения, приспособленные к засушливым условиям, называются ксерофитами. Они обладают множеством разнообразных адаптаций, позволяющих им выживать (разд. 19.3.2). В большинстве случаев эти адаптации связаны с характерными игловидными листьями, позволяющими им максимально рассеивать тепло. Механизмы устойчивости к высоким температурам имеют в основном физиологическую природу.
18.2.4. Влияние температуры на рост и распространение животных
Температура влияет на метаболическую активность животных и растений, воздействуя главным образом на ферменты и подвижность атомов и молекул. Это непосредственно сказывается на скорости роста животных (гл. 21). Кроме того, температура может определять географическое распространение и экологию животных через свое влияние на растения — первичных продуцентов в пищевых цепях. Границы обитания большинства животных определяются местными пищевыми ресурсами. Исключение составляют некоторые насекомые, птицы и млекопитающие, способные к миграциям. Другие организмы из-за ограниченной способности к передвижению вынуждены использовать легко доступные источники пищи, которые определяются пищевыми взаимоотношениями, существующими в экосистеме.
Разнообразие реакций животных на температуру зависит от степени стабильности температуры окружающей среды и от того, насколько данный вид способен регулировать температуру тела. Как полагают, жизнь возникла в морской среде, в которой у живых организмов было очень мало проблем. Колебания температуры в водной среде невелики, и биологическое значение этого факта состоит в том, что температурные условия жизни относительно стабильны. У большинства водных организмов, включая беспозвоночных и рыб, температура тела колеблется вместе с температурой воды, хотя некоторые очень активные рыбы, например тунцы, способны поддерживать более высокую температуру тела. Однако водные животные редко нуждаются в том, чтобы проявлять физиологические и поведенческие реакции, наблюдаемые у наземных видов, так как физические свойства воды предохраняют их от внезапных резких колебаний. Вода имеет максимальную плотность при 4°С, поэтому при 0°С она замерзает только у поверхности — образующийся лед не тонет. Благодаря этому многие водные животные остаются активными в то время, когда большинство наземных животных из-за минусовых температур не могли бы сохранять активность.
Воздух обладает относительно малой теплоемкостью, поэтому его температура может сильно колебаться в течение суток. Одна из проблем, связанных с заселением животными суши, заключалась в трудности адаптации к этим температурным колебаниям. Необходимость такой адаптации привела к появлению разнообразных физиологических, поведенческих и экологических особенностей (а также явилась основным фактором, определяющим географическое распространение животных). Природа этих адаптивных особенностей и их примеры будут рассмотрены в последующих разделах.
18.2.5. Источники тепла для животных
Все животные получают тепло из двух источников — непосредственно из внешней среды и из химических субстратов, подвергающихся расщеплению в клетках. Степень, в которой животные способны генерировать и сохранять тепло, зависит от физиологических механизмов, свойственных данной филогенетической группе. Все беспозвоночные, рыбы, амфибии и рептилии лишены способности поддерживать температуру тела в узких границах. Поэтому этих животных называют пойкилотермными (греч. poikilos-разный). Их называют также эктотермными, так как они больше зависят от тепла, поступающего извне, чем от того тепла, которое образуется в обменных процессах. Раньше этих животных обычно называли холоднокровными, но этот термин неточен и может вводить в заблуждение.
Птицы и млекопитающие способны поддерживать достаточно постоянную температуру тела независимо от окружающей температуры. Их называют гомойотермными (греч. homoios-подобный) или, что менее правильно, теплокровными. Гомойотермные животные относительно мало зависят от внешних источников тепла, так как благодаря высокой интенсивности обмена у них вырабатывается достаточное количество тепла, которое может сохраняться. Поскольку эти животные существуют за счет внутренних источников тепла, их называют также эндотермными. У некоторых пойкилотермных животных температура тела иногда может быть выше, чем у гомойотермных; поэтому, чтобы избежать путаницы, мы будем пользоваться терминами "эктотермный" и "эндотермный". На рис. 18.9 показана способность некоторых позвоночных регулировать температуру тела при различных температурах окружающей среды.