12 viktigaste effekterna av temperaturen på levande organismer

De viktigaste effekterna av temperaturen på levande organismer!

Temperaturen har visat sig påverka levande organismer på olika sätt, till exempel har den betydande roll på cellerna, morfologin, fysiologin, beteendet, tillväxten, ontogenetisk utveckling och distribution av växter och djur.

Några av väl undersökta effekter av temperatur på levande organismer följer:

1. Temperatur och cell:

Minsta och maximala temperaturer har dödliga effekter på cellerna och deras komponenter. Om det är för kallt kan cellproteiner förstöras som isformer, eller när vatten förloras och elektrolyter koncentreras i cellerna; värme koagulerar proteiner (Lewis och Taylor, 1967).

2. Temperatur och metabolism:

De flesta metaboliska aktiviteter hos mikrober, växter och djur regleras av olika typer av enzymer och enzymer påverkas i tur och ordning av temperatur, följaktligen ökar temperaturen upp till en viss gräns en ökad enzymatisk aktivitet, vilket resulterar i en ökad metabolismsättning.

Till exempel befinns aktiviteten av lever arginasenzym på argininaminosyra att öka gradvis och gradvis med samtidig ökning i temperaturen från 17 ° C till 48 ° C. Men en ökning av temperaturen över 48 ° C har visat sig ha en negativ effekt på den metaboliska hastigheten för denna enzymatiska aktivitet som fördröjer snabbt.

I växter försämras absorptionshastigheten vid låg temperatur. Fotosyntes fungerar över ett brett temperaturområde. De flesta alger kräver lägre temperaturintervall för fotosyntes än de högre växterna. Andningsnivån i växter ökar emellertid med temperaturökning, men bortom den optimala gränsen höjer temperaturen andningshastigheten. Andningshastigheten fördubblas (som hos djur) vid en ökning av 10 ° C över den optimala temperaturen, förutsatt att andra faktorer är gynnsamma (Vant Hoffs lag).

Dock är optimal temperatur för fotosyntes lägre än för andning. När temperaturen sjunker under minimivärdet för tillväxt blir en växt vilande, även om andning och fotosyntes kan fortsätta långsamt. Låga temperaturer påverkar vidare växten genom att fälla ut proteinet i löv och övre kvistar och genom att dehydrera vävnaderna.

3. Temperatur och reproduktion:

Mognad av gonader, gametogenes och lib-ration av gameter sker vid en specifik temperatur som varierar från art till art. Till exempel raser vissa arter jämnt under året, vissa endast på sommaren eller på vintern, medan vissa arter har två avelsperioder, en på våren och andra på hösten. Således bestämmer temperaturen avelssäsongerna hos de flesta organismer.

Temperaturen påverkar också djurens fecunditet. Djurets fecunditet definieras som dess reproduktiva kapacitet, det vill säga det totala antalet unga som föddes under djurets livstid. Till exempel blev honungarna av insekten akridid ​​Chrotogonus trachyplerus sexuellt mogen vid 30 ° C och 35 ° C än vid 25 ° C, och det högsta antalet ägg per kvinna lades vid temperaturer 30 ° C. Antalet ägg minskade från 243 till 190 när temperaturen höjdes till 30-35 ° C (Grewal och Atwal, 1968).

På samma sätt producerar i gräshoppa-arter-Melanoplus sanguinipes och Camnula pellucida när de odlas vid 32 ° C 20-30 gånger så många ägg än de som odlas vid 22 ° C (se Ananthakrishan och Viswanathan, 1976). Å andra sidan visade sig fecunditeten hos vissa insekter som bomullsstammar (Pempherulus affinis) minska med en temperaturökning över 32, 8 ° C (A Jyar och Margabandhu, 1941).

4. Temperatur och kön förhållande:

I vissa djur bestämmer miljötemperaturen könsförhållandet hos arten. Till exempel befinner sig könsförhållandet mellan copepoden Maerocyclops albidu temperaturberoende. När temperaturen stiger är det en betydande ökning av antalet män. På liknande sätt i pestlopp, Xenopsylla cheopis, utgjorde män kvinnorna på råttor, på dagar då den genomsnittliga temperaturen förblir mellan 21-25 ° C. Men positionen blir omvänd på mer svalare dagar.

5. Temperatur och ontogenetisk utveckling:

Temperaturen påverkar hastigheten och framgången för utvecklingen av poikiloterma djur. I allmänhet är det fullständigt snabb utveckling av ägg och larver vid varma temperaturer. Forellägg, till exempel, utvecklas fyra gånger snabbare vid 15 ° C än vid 5 ° C. Insekten, chironomidflödet Metriocnemus hirticollis, kräver 26 dagar vid 20 ° C för utveckling av en fullständig generation, 94 dagar vid 10 ° C, 153 dagar vid 6, 5 ° C och 243 dagar vid 20 ° C (Andrewartha och Birch, 1954).

Fröen från många växter kommer inte att gro och ägg och puppar från vissa insekter kommer inte att kläcka eller utvecklas normalt tills de är kylda. Bäcköring växer bäst vid 13 ° C till 16 ° C, men ägg utvecklas bäst vid 8 ° C. I den gemensamma skogsbakgrunden Pterostichus oblongopunctatus utveckling från ägg till mogen bete tar 82 dagar vid 15 ° C, medan vid 25 ° C tar det bara 46 dagar. I pine lappet, Dendroliniuspini utvecklingen och dödligheten av olika utvecklingssteg sker genom temperatur.

6. Temperatur och tillväxt:

Tillväxten hos olika djur och växter påverkas också av temperaturen. Till exempel växer de vuxna öringarna inte med mycket hjälp, växer inte tills vattnet är varmare än 10 ° C. På samma sätt ökar kroppens längd från ostronen Ostraea virginica från 1, 4 mm till 10, 3 mm när temperaturen ökar från 10 ° C till 20 ° C. Den gastropod Urosalpinx cinerea och havskräken Echinus esculcntus visar maximal storlek i varmare vatten. Koraller blommar väl i de vatten som innehåller vatten under 21 ° C.

7. Temperatur och färgning:

Djurets storlek och färgning påverkas av temperaturen. I varmt fuktiga klimat bär många djur som insekter, fåglar och däggdjur mörkare pigmentering än raserna av vissa arter som finns i kalla och torra klimat. Detta fenomen är känt som Gioger regel.

I grodan Hyla och Horned padden Phrynosoma har låga temperaturer varit kända för att inducera mörkare. Några räkor (kräftdjurs ryggradslösa djur) blir ljusa med ökande temperatur. Stickpinnen Carausius har varit känd att bli svart vid 15 ° C och brun vid 25 ° C.

8. Temperatur och morfologi:

Temperaturen påverkar också djurets absoluta storlek och de olika egenskaperna hos olika kroppsdelar (Bergmans regel). Fåglar och däggdjur, till exempel, uppnår en större kroppsstorlek när de är i kalla områden än i varma områden, och kallare regioner hamnar större arter. Men poikiloterm tenderar att vara mindre i kallare områden.

Kroppsstorlek har spelat en viktig roll vid anpassning till låg temperatur eftersom den har påverkat värmeförlusten. Enligt Brown och Lee (1969) har större trärotter en selektiv fördel i kalla klimat, tydligen på grund av att deras yta till luftförhållande och större isolering tillåter dem att bevara metabalisk värme. Av motsatta skäl favoriseras småstora djur i öknar.

Ytterdjuren hos däggdjur som svans, snout, öron och andlegs är relativt kortare i kallare delar än i de varmare delarna (Allens regel). Exempelvis förekommer skillnad i storleken av öron av arktiska räv (Alopex lagopus), röda räv (Vulpes Vulpes) och ökenfoxen (Megalotis zerda) (Fig 11.17).

Eftersom värmen går förlorad genom ytan, bidrar de små öronen av arkspolen till att bevara värmen. medan stora öron i öknen räven hjälper till med värmeförlust och avdunstning. På samma sätt har Gazella picticanda i Himalaya kortare ben, öron och svans än Gazella benetti som finns på slättarna i Himalaya, men båda är av samma kroppsstorlek.

På samma sätt har Eskimos kortare armar och ben i förhållande till deras stamstorlek, vilket är relativt större än i någon annan samtida grupp. Mössen som odlas vid 31 ° C till 33, 5 ° C har längre svans än de av samma stam som odlas vid 15, 5 ° C till 20 ° C. Alla dessa exempel på Allens regel visar tydligt den adaptiva betydelsen av korta extremiteter för att minska värmeförlusten från kroppen i kallt klimat.

Fåglarna med relativt smala och mer akumina vingar tenderar att förekomma i kallare områden, medan de i varmare klimat tenderar att vara bredare (Renschs regel). Temperaturen påverkar också morfologin hos vissa fiskar och har visat sig ha en viss relation med antalet ryggkotor (Jordons regel). Torsk som kläcker från New Foundland vid en temperatur mellan 4 ° och 8 ° C har 58 ryggkotor medan den luckor öster om Nantucket vid en temperatur mellan 10 ° och 11 ° C har 54 ryggkotor ..

Skogsrev (Alopex lagnpus), röda räv (Vulpes Vulpes) och ökenfox (Megalots zerda) som visar graden av öron och illustrerar Allens regel (efter Clark, 1954).

9. Temperatur och cyklomorfos:

Relationen mellan säsongsförändringar av temperatur och kroppsform manifesteras i ett anmärkningsvärt fenomen som kallas cyklomorfos uppvisad av vissa kladoceraner som Daphnia under de varma sommarmånaderna (bild 1118). Dessa kräftdjur visar en slående variation i storleken på deras hjälm eller huvudprojektion mellan vinter och sommarmånad (Coker, 1931).

Hjälmen utvecklas på Daphnia-huvudet på våren; Det uppnår sin maximala storlek på sommaren och försvinner helt och hållet på vintern för att ge vanligt rund form till huvudet. En sådan typ av cyklomorfos i termer av hjälmens storlek visar tydligt en korrelation med graden av värme för olika årstider.

Dessa förlängningar av hjälmen har tolkats som en anpassning som möjliggör flotation, eftersom vattnets flytkraft minskar när temperaturen ökar (uppflyttningshypotesen). Enligt annan tolkning (dvs. stabilitetshypotes) fungerar hjälmen som rodret och ger större stabilitet åt djuret. Förutom temperaturen kan sådan strukturell polymorfism orsakas av andra miljöfaktorer inklusive maten.

10. Temperatur och djurbeteende:

Temperaturen påverkar generellt djurets beteendemönster. I tempererat vatten är påverkan av temperaturen på träborrarnas beteende djupgående. Till exempel, under vintermånaderna i allmänhet förekommer både Martesia och Teredo i mindre antal jämfört med Bankia campanulaia vars intensitet av attack är maximal under vintermånaderna.

Vidare är fördelen som uppnås av vissa kallblodiga djur genom termotax eller orientering mot en värmekälla ganska intressant. Fästingar lokaliserar sina varma blodvärdar genom en svängande reaktion på deras kropps värme. Vissa ormar som rattle orm, kopparhuvud och gropvippare kan upptäcka däggdjur och fåglar genom sin kroppsvärme som förblir lite varmare än omgivningen.

Även i mörkret slår dessa ormar på sitt byte med en obehaglig noggrannhet på grund av värmestrålning som kommer från bytet. Ankomsten av kallt väder i tempererade zoner gör att ormarna spolar upp och huddlar ihop.

Cyklomorfos i Daphnia cucullata på grund av säsongsmässig temperaturförändring (efter Clarke, 1954).

11. Temperatur- och djurfördelning:

Eftersom den optimala temperaturen för fullbordandet av de flera stadierna av livscykeln hos många organismer varierar, ställer temperaturen en begränsning på fördelningen av arten. I allmänhet begränsas utbudet av många arter av den lägsta kritiska temperaturen i det mest sårbara scenet i dess livscykel, vanligen reproduktionssteget. Även om Atlanten hummer kommer att leva i vatten med ett temperaturområde från 0 ° till 17 ° C, kommer det att uppfödas endast i vatten varmare än 11 ​​° C.

Hummeren kan leva och växa i kallare vatten, men en uppfödningspopulation blir aldrig etablerad där. Inte bara temperaturpåverkan på avel i den geografiska fördelningen utan även temperaturpåverkan på överlevnad (dvs. dödlig effekt av temperaturen), utfodring och andra biologiska aktiviteter är ansvariga för geografisk fördelning av djur.

Som tidigare noterats i denna artikel är djuren från de kallare geografiska regionerna i allmänhet mindre värmtoleranta och mer kalla toleranta än de djuren från varmare områden; till exempel medlem av Aurelia dör en geléfisk från Nova Scotia vid en vattentemperatur på 29-30 ° C, medan Aurelia från Florida kan tolerera temperaturer upp till 38, 5 ° C. Således kan dödlig gräns för temperaturen reglera fördelningsområdet för Aurelia.

I allmänhet kan fördelningen av marina arter av grundvatten tilldelas fyra typer av zonering. I den första typen är nordlig fördelning beroende av termiska dödliga gränser under vintermånaderna, och syddistributionen är beroende av sommartemperaturgränser. I en andra typ bestämmer de termiska gränsvärdena för befolkningen norra till sydfördelning.

I den tredje typen av zonering avskräcker de termiska kraven för repopulation
mina poleward livsmiljö på sommaren, och den maximala temperaturen bestämmer ekvatorns överlevnadsområde. Slutligen bestämmer minimitemperaturen för överlevnad den polewardgränsen på vintern och temperaturbegränsande återbefolkning bestämmer söderutbredningen.

Terrestriska ryggradslösa djur, i synnerhet arthropoder distribueras i allmänhet i alla termiska miljöer där livet finns. Många artropoder som har invaderat de kallare områdena har ett steg i sin livscykel som är mycket motståndskraftig mot kyla, vilket gör att de kan övervintras tills varmare väder återvänder (Salt, 1964). Fåglar och däggdjur är också anpassade att leva i nästan alla termiska miljöer.

Fördelningen av amfibier och reptiler är dock begränsad till de relativt varmare termiska klimat. Mock (1964) har listat tre faktorer som begränsar invasionen av reptiler i kalla miljöer: Den dagliga omgivande temperaturen måste vara tillräckligt hög för att tillåta aktivitet, den dagliga omgivande temperaturen måste vara tillräckligt hög och tillräckligt lång för att tillåta avel och tillåta vuxna och unga att förvärva mat för "övervintring" och det måste finnas tillräckliga platser för viloläge.

12. Temperatur och fuktighet:

Den uppvärmda uppvärmningen av atmosfären som orsakas av temperaturvariation över jordens yta ger upphov till ett antal ekologiska effekter, däribland lokala och kommersiella vindar och orkaner och andra stormer, men viktigare bestämmer det fördelningen av nederbörd.