Студената адаптация и аклиматизацията са два вида корекции, които живите организми правят, когато има промени в температурата на околната среда. Както адаптацията, така и аклиматизацията осигуряват оцеляването на организмите на индивидуално и популационно ниво.
Разликата в температурата, дори няколко градуса, може да означава разликата между живот и смърт за животно. Например, когато слънцето залязва зад облак и причинява спад на температурата само с два градуса, движението на мухите се забавя.
Като цяло има два физиологични механизма, които да направят корекции за адаптация към студ. Първо е използването на стратегии за задържане на телесната топлина. Второто, генерирането на телесна топлина чрез метаболитно изгаряне на храна за гориво.
Понякога адаптацията към студ е внезапна реакция
Животните регулират телесната си температура, когато се сблъскат с рязък спад на температурата. За това те представят поредица от рефлексни реакции, които се медиират от студените рецептори в кожата и тяхната функция е да запазват топлината. Най -важните от тях са:
- Свиване на периферните кръвоносни съдове.
- Ерекция на косата или перата на животното.
- Треперене при малки движения, които създават топлина чрез изразходване на енергия.
- Намаляване на откритата повърхност при заемане на извита поза.
Ако броят на адаптивните бариери, споменати по -горе, не са в състояние да се справят със студа, тялото ще увеличи основната си метаболитна скорост, за да запази телесната температура. Това е огромен разход на енергия.
Адаптацията към студа може да бъде и групова
Интересно е да се знае това има уникални поведенчески адаптации, които антарктическите животни използват да преживеят суровата зима. Например императорските пингвини образуват големи колонии.
Близостта между пингвините не само отговаря на необходимостта от споделяне на топлината на тялото, но и ги предпазва от въздействието на вятъра. Любопитен факт е, че пингвините в колонията те се редуват за заемане на първата линия, която прекъсва вятъра.
Има разлики между аклиматизацията и адаптацията към студа
Тъй като тези термини могат да бъдат объркани, ние считаме за съществено да подчертаем техните различия. Аклиматизацията е сумата от корекции, които следват многократно и продължително излагане на ниски температури, тоест това е временен процес.
Второ, адаптацията към студа се установява едва след много поколения и се подчинява на процес на естествен подбор. По този начин, въпреки че времето на експозиция за настъпване на аклиматизация варира при различните видове, обикновено се случва в диапазон от две до шест седмици.
Какво още, след като температурата се повиши, корекцията на физиологичната аклиматизация се обръща. За разлика от това, адаптацията е постепенен, дългосрочен и необратим процес, който живите организми показват да се адаптират към новата среда за неопределен период от време.
Студени адаптации: свят с характерни черти
След като определим разликите между адаптация и аклиматизация, е време да наблюдаваме някои примери за това адаптивно явление в животинското царство.
Наличието на дебела козина: много ефективна адаптация към студ
Полярните бозайници и птици физически се предпазват от студа, като отглеждат зимно оперение и козина. Те също така подготвят слой мазнини, за да предотвратят загубата на топлина. Много животни имат ветроустойчива или водоустойчива козина.
Отново императорските пингвини са много добър пример за това. Тези птици имат четири слоя пера, подобни на люспи. Слоевете се припокриват един друг и по този начин образуват добра защита срещу вятъра, дори за екстремни условия като снежна буря.
Изолационните свойства на козината зависят от топлопроводимостта на отделните косми и тяхната колективна способност да улавят слой въздух. При северните елени и карибите например всяка коса на външната мантия е куха и съдържа хиляди запълнени с въздух кухини, разделени с тънки прегради.
Дебели слоеве мазнини, ресурс с двойно предназначение
Китовете, тюлените и някои пингвини имат дебели слоеве мазнини. Тези слоеве действат като изолация, тъй като улавят телесната топлина и не позволяват тя да се разпръсне в средата. Ефектът върху животното е аналогичен на акта на увиване в одеяло.
При някои животни защитата е допълнително усъвършенствана: те са в състояние да намалят притока на кръв в мастната тъкан. Тази стратегия е много ефективна, защото колкото по -далеч е кръвта от повърхността на кожата, толкова по -малко топлина се губи.
Второ, слоевете мазнини могат да се използват и като енергиен резерв на места с малко ресурси за храна. Например, тюлените мъжки слонове могат да живеят от запасите си от мазнини през зимния сезон.
Студът налага и малки крайници
Без съмнение частите на тялото, които стърчат от основния обем на животното, често са първите места, където се чувства студено през зимата. Императорските пингвини имат много малки крака и перки, което означава, че те изискват по -малко кръв и губят по -малко топлина.
От друга страна, малките уши и опашки са друга адаптация към студа. Например, в роднината на Или на заека пика (Ochotona iliensis), малките му придатъци издържат на замръзване.
Противоток за запазване на топлината: прекрасната мрежа
трябва да бъде отбелязано че нито едно животно - голямо или малко - не може да покрие цялото си тяло с изолираща кожатъй като краката, перките и носът трябва да бъдат оставени свободни да функционират. Ако обаче тези крайници позволяват на телесната топлина да избяга, много животни не биха могли да оцелеят в студен климат.
По този начин чайка или патица плува в ледена вода биха загубили топлината през своите мрежести крака по -бързо, отколкото биха могли да я генерират. В допълнение, горещите крака върху снега ще го стопят и краката на животното скоро ще замръзнат, събитие, което ще го хване в фиксирано положение.
Изправена пред този практически проблем, природата е разработила прост, но ефективен механизъм за намаляване на топлинните загуби. Е за дръжте крайниците си хладни, като използвате прекрасното мрежово обаждане. Накратко, противоточен обмен се осъществява в мрежа от малки артерии и вени, които се образуват на кръстопътя на ствола и крайника на животното.
В тази мрежа артериите, които пренасят топлата кръв към крайника, и вените, които връщат охладената кръв, са подредени в непосредствена близост. Близостта насърчава топлата артериална кръв да пренася топлината си в студена венозна кръв, което позволява да се запази част от телесната топлина.
Както видяхме, има множество адаптации от различни групи гръбначни животни към екстремни промени в околната среда. Благодарение на тях някои животни са успели да колонизират най -негостоприемната и неблагоприятна среда на Земята.