При возникновении теплокровности решающим стал морфологический признак

Пернатые гомойотермные

Гомойотермных иначе именуют теплокровными. Для жизнедеятельности нужна не просто плюсовая температура, а в диапазоне 36—45,5 градусов. Точный показатель зависит от вида животного.

У большинства млекопитающих норма не превышает 40 градусов. Птицы же отлично себя чувствуют и при нагреве тела до 45-ти по шкале Цельсия. Это связано со скоростью метаболизма. На взмахи крыльями тратится масса энергии. Колибри, к примеру, за секунду поднимает и опускает крылья 80 раз. Соответственно, бешено бьется сердце. Происходит колоссальный выброс энергии с нагревом, при котором у человека, к примеру, денатурируются, то есть разрушаются белки.

Птицы — это класс животных, включающий около 30-ти отрядов. Их представителями являются:

Желтая трясогузка

Представляет отряд воробьинообразных птиц. Они поделены на 25 семейств. Желтая трясогузка причислена к трясогузковым. Названы они так, поскольку трясут гузкой, то есть хвостом. Он у представителей вида длинный.

Вместе с хвостом длина птицы составляет 16 сантиметров. Весит пернатое примерно 30 граммов. Кстати, о перьях. Они являются одним из приспособлений для терморегуляции, подобно меху у млекопитающих.

Еще гомойотермные сохраняют тепло с помощью подкожного жира. Когда не хватает питания извне, он сжигается, служа запасным топливом.

Внешне желтая трясогузка напоминает воробья, но брюшко птицы золотистое. Обитает пернатое на Аляске, в Европе, Азии, Африки. На последнем континенте трясогузка живет круглый год.

Пестрая бородатка

Это птица отряда дятлообразных. В него включены 6 семейств. Общее число видов в них —400. Пестрая бородатка отличается от прочих утонченными перьями на зобе. Смотрится, словно борода. Отсюда название птицы. Ее бородка синяя. Остальное тело расцвечено зеленым, желтым, оранжевым, красным, черным.

В длину пестрая бородатка достигает 25-ти сантиметров. Весит пернатое около 50-ти граммов. Встречается бородатка в странах Азии.

Гватемальский квезал

Отнесен к отряду трогонообразных. В нем одно семейство и 50 видов. Гватемальского квезала характеризуют длинные надхвостные перья зеленого цвета. Они 35-сантиметровые. Такова же длина тела птицы вместе с рядовыми перьями хвоста.

Перья квезала использовали в украшениях и обрядах индейцы Южной Америки, где обитает пернатое. Древние считали его Богом воздуха. Ради перьев птиц не убивали, а ловили, ощипывали и отпускали.

Белоспинная птица-мышь

Входит в отряд птиц-мышей. В нем одно семейство и 6 видов пернатых. Белоспинные птицы белесы, на самом деле, на брюшке. Верх пернатых светло-серый. Крылья, хвост и голова чуть темнее. Как и прочие «мыши», представители вида любят висеть на ветках вниз головой.

Из 32-х сантиметров длины тела белоспинной птицы-мыши на ее хвост приходятся 23. Увидеть животное можно в тропиках Южной Африки.

Обыкновенный козодой

Пернатое отряда козодоеобразных. В нем 6 семейств. Обыкновенный козодой относится к козодоевым. Иначе птицу называют ночной ласточкой. Пернатое неактивно днем. На ласточку козодой похож лишь отдаленно. У животные пышные, мягкие, подобные совиным перья. Они придают 100-граммовому козодою дополнительный объем.

У козодоя острые крылья, хвост. От этого у птицы вытянутый силуэт. Его сложно различить, если пернатое сидит на ветке. Козодой располагается не поперек, а вдоль нее.

Ястребиная сова

Представляет совообразный отряд гомойотермных животных, состоящий из 2-х семейств. Общее число видов в них равно 205. Ястребиная сова отличается бурой окраской с белыми пестринами. Рисунок поперечный. Окраска совы сливается со стволами берез, на которых птица любит сидеть.

Птица схожа внешне с ястребом. Отсюда название вида. Во-первых, у пернатого не выражен типичный для сов лицевой диск. Во-вторых, у животного выражено загнут вниз желтый клюв. Размером сова тоже напоминает ястреба, как и тоном окраски. Еще у птицы оперены лапы.

Бекас

Относится к ржанкообразным. В отряде 17 семейств. Общее число в них приближено к 3-м сотням. Бекас имеет 25-сантиметровое тело. Оперение коричневатое. Вдоль темени идет рыжая полоса, окаймленная двумя черными.

Ноги и клюв птицы длинные. Клюв на конце уплощен с боков для удобства захвата рыбы и насекомых.

Серый журавль

Представляет журавлеобразных птиц, коих примерно 200 видов и 13 семейств. Серые журавли гомойотермными животными являются по факту только после первых недель жизни. У новорожденных птенцов терморегуляция отсутствует. Поэтому родители усердно прикрывают отпрысков от ветров, солнца.

Серый журавль имеет в оперении черные и белые участки. Светлые линии, к примеру, спускаются от глаз к шее птицы.

Белохвостый фаэтон

Птица отряда веслоногих семейства фаэтоновых. В отряде есть еще 5 семейств. Белохвостый фаэтон выделяется 82-сантиметровой длиной тела. Больше половины приходятся на хвост. Окрашена птица в белый. На крыльях есть серые вставки, а у глаз — черные. Ноги, как у всех веслоногих, имеют перепонки, необходимые для плавания.

Как и большинство птиц, первые несколько дней жизни фаэтоны не умеют запускать механизмы терморегуляции, являясь по факту пойкилотермными.

Глупыш

Представитель отряда трубконосых, коих 23 семейства и около 100-та видов. Глупыш бывает с белой головой, шеей и брюшком, или же полностью серый. Окраской, габаритами и строением птица похожа на серебристую чайку. Однако у глупыша вместо ноздрей — ороговевшие трубки, а клюв толще и короче, чем у чайки.

Ороговевшие ноздри нужны глупышу для избавления от излишек соли. Морские птицы нуждаются в ее утилизации.

Красношейная поганка

Птица отряда поганкообразных. В нем одно семейство и 23 вида пернатых. Красношейная поганка выделяется среди прочих шейными перьями цвета меди. Они типичны для брачного наряда птицы. На ее голове есть стоячие хохолки золотистого цвета.

У птенцов поганки на лбу есть оголенный участок кожи. По нему родители отслеживают состояние отпрысков. Пятно белеет, если им холодно и краснеет, когда молодь согрета.

Когда птенцы овладевают терморегуляцией, у них, как и у всех гомойотермных температура тела становится постоянной. Самый высокий показатель у певчего дрозда. Его тело всегда прогрето до 45,5 градусов.

Ниже всего температура у водоплавающих птиц. У пингвина Адели, к примеру, она близка к человеческой, составляет 37 градусов. При этом, у птиц развитее способность поддерживать постоянную температуру тела.

Млекопитающие уступают, иначе не замерзали бы пробыв долго на холоде и не лишались бы сознания от жары.

Млекопитающие гомойотермные

Среди млекопитающих есть ложногомойотермные животные. Примеры: ежи, сурки, летучие мыши. Им свойственно впадать в спячку, замедляя процессы жизнедеятельности. В это время понижается температура тела, во многом завися от показателя окружающей среды. Однако после спячки животные становятся гомойотермными. Поэтому зоологи называют промежуточный класс гетеротермным.

Царство млекопитающих делится на 12 отрядов. Их представителями являются:

Горилла

Принадлежит к отряду приматов. Ростом с горилла человека, а весит примерно в 2 раза больше. Это масса самки. Самцы бывают и 300-килограммовые.

Гориллы относятся к гомойотермным животным с двойным механизмом терморегуляции. Она бывает физической и химической. Последняя — направленные на поддержание нужной температуры тела реакции внутри него. Главным образом, речь об обмене веществ и теплопродукции, в которой задействованы бурый жир, печень и мышцы.

Физические же процессы подразумевают потение, испарение влаги с языка, кожи. Химический метод актуален, если физических манков становится недостаточно.

Полосатый тенрек

Относится к отряду насекомоядных млекопитающих. Внешне животное напоминает ежа, однако выделено в отдельное семейство тенрековых. Иглы на теле животного перемешены с жесткими волосками. По спине идет гребень из них.

Встречается тенрек на Мадагаскаре и в Африке. Там длителен сезон засухи. С апреля по октябрь тенреки спят. В этот период температура тела зависит от прогрева окружающей среды. Соответственно, тернеки гетеротермичны.

Рыжая вечерница

Представляет отряд рукокрылых. По численности он второй среди млекопитающих, насчитывает 1200 видов. Рыжая вечерница самая распространенная среди летучих мышей.

Длина вечерницы равна 8-ми сантиметрам, а вес максимум 40-ка граммам. Шерстка, как понятно из названия животного, рыжая. Еще вечерница отличается длинным хвостом. На него приходятся примерно 5 сантиметров. Как и ежи, летучие мыши относятся к гетеротермичным животным.

Серый волк

Животное отряда хищников. Их подразделяют на 11 семейств. Общее число видов — 270. Серый волк имеет несколько подвидов, поэтому высота животного в холке варьируется от 0,6 до 1 метра.

У волков нет эффективного орудия убийства типа сильных и острых когтей или зубов. Серые загоняют добычу стаей, беря измором. Волки начинают есть еще живую жертву, когда та падает без сил.

Морж

Представляет отряд ластоногих, состоящий из 3 семей и 35-ти видов. Морж признан одним из наиболее приспособленных к холоду. Помогают обширная сеть кровеносных сосудов, сосредоточение всего жира под кожей, меняющаяся интенсивность кровотока.

Температура тела моржа постоянно лежит в пределах 36—37-ми градусов. Показатель кожи может быть иным, но всегда на пару градусов больше окружающей среды.

Синий кит

Его отряд — китообразные. Таковых 13 семейств и 83 вида. Синий кит — самое крупное водное млекопитающее. В 1926-м выловили 33-метровую самку весом 150 тонн.

Терморегуляция синего кита зиждется на толстом слое подкожного жира. Тело морского млекопитающего округлое. Форма позволяет сохранять максимум энергии, тепла. Именно поэтому большинство млекопитающих морозных местностей шаровидные.

В теплых же краях больше поджарых, вытянутых зверей с оголенной кожей, большими ушами, хвостом. Через них происходит теплоотдача во внешнюю среду.

Обыкновенная полевка

Представляет отряд грызунов. В нем почти 2300 видов. Полевка отнесена к семейству хомяков. От мыши животное отличается более тупой мордочкой.

В холоде полевка, как и другие грызуны, в 2 раза ускоряет обмен веществ. Это не однозначный ответ на вопрос, какие животные являются гомойотермными. Хищники могут ускорить обмен веществ лишь на 0,8 единицы, а вот ежи произвольно наращивают скорость в 7 раз.

Лошадь Пржевальского

Принадлежит отряду непарнокопытных. В нем 3 семейства и около 20-ти видов. Лошадь Пржевальского плотно сложена. Длина животного достигает 2-х метров при 136-сантиметровой высоте. Весит лошадь 300—350 кило.

Лошадь Пржевальского занесена в Международную Красную книгу. Стандартная температура тела животного равна 38-ми градусам. У жеребят и беременных кобыл показатель на градус выше.

Жираф

Входит в отряд парнокопытных. Их почти 250 видов. Жираф держит температуру своего тела в пределах 38—42-х градусов Цельсия. Разгонять кровь помогает 12-килограммовое сердце.

Жирафы научились произвольно расширять кровеносные сосуды. Сама кровь животных гуще стандарта. Иначе жирафы не могли бы опускать голову, к примеру, для питья.

Кролик

Причислен к отряду зайцеобразных. Их примерно 3 десятка видов. Кролик регулируют температуру с помощью отдающей тепло сети сосудов на ушах, испарении влаги во время дыхания. Также животные растягиваются на прохладном полу или в норах, отдавая тепло земле.

Для кроликов критична температура выше 28-ми градусов. С животными случаются тепловые удары. Нарушаются механизмы терморегуляции и при температуре ниже 5-ти градусов.

Человек тоже относится к млекопитающим и тоже гомойотермный. К естественным механизмам теплорегуляции люди добавили искусственный обогрев, к примеру, с помощью одежды.

Гомойотермные (теплокровные) организмы

К этой группе относят два класса высших позвоночных – птицы и млекопитающие. Принципиальное отличие теплообмена гомойотермных (от греч. homoios – одинаковый, подобный) животных от пойкилотермных заключается в том, что у них функционирует комплекс активных регуляторных механизмов поддержания теплового гомеостаза внутренней среды организма. Благодаря этому биохимические и физиологические процессы всегда протекают в оптимальных температурных условиях.

Интенсивность метаболизма у гомойотермных организмов на один-два порядка выше, чем у пойкилотермных. В основе их теплового баланса лежит использование собственной теплопродукции. Поэтому птиц и млекопитающих относят к эндотермным организмам. Эндотермия – важное свойство, благодаря которому существенно снижается зависимость жизнедеятельности организма от температуры внешней среды.

Температура тела гомойотермных животных характеризуется довольно высоким постоянством. Даже у арктических и антарктических видов при температуре среды до минус 50°С температура тела колеблется не более чем в пределах 2 – 4°С (и составляет у птиц около +41°С).

У млекопитающих температура тела несколько ниже, чем у птиц, и у многих видов подвержена более сильным колебаниям. Характерны видовая специфичность температуры тела млекопитающих. Межвидовые отличия укладываются в диапазон 30 – 39°С. Для многих млекопитающих характерно снижение температуры во время сна (от десятых долей градуса до 4 – 5°С).

У всех гомойотермных животных наружные слои тела (покровы, часть мускулатуры и т.д.) образуют оболочку, температура которой изменяется в широких пределах. Таким образом, устойчивая температура характеризует лишь область локализации важных внутренних органов и процессов.

Механизмы терморегуляции. Физиологические механизмы, обеспечивающие тепловой гомеостаз организма, подразделяются на две функциональные группы: механизмы химической и физической терморегуляции.

Химическая терморегуляцияпредставляет собой регуляцию теплопродукции организма. Это процесс рефлекторного усиления либо уменьшения теплопродукции в ответ на снижение либо повышение температуры окружающей среды.

Тепло постоянно вырабатывается в организме в процессе окислительно-восстановительных реакций метаболизма. При этом часть его отдаётся во внешнюю среду тем больше, чем больше разница температуры тела и среды. Поэтому поддержание устойчивой температуры тела при снижении температуры среды требует соответствующего усиления процессов метаболизма и сопровождающего их теплообразования, что компенсирует теплопотери и приводит к сохранению общего теплового баланса организма.

Специфическое терморегуляторное теплообразование сосредоточено преимущественно в скелетной мускулатуре. Терморегуляционный тонус выражен микросокращениями фибрилл, что регистрируется в виде повышения электрической активности внешне неподвижной мышцы при её охлаждении. При этом наблюдается повышение потребления мышцей кислорода более чем на 15%. При более сильном охлаждении наряду с резким повышением терморегуляционного тонуса включаются видимые сокращения мышц в форме холодовой дрожи. Газообмен при этом возрастает до 300-400% .

При длительном воздействии холода сократительный тип термогенеза может быть замещён (или дополнен) переключением тканевого дыхания в мышце на так называемый свободный (нефосфорилирующий) путь, при котором выпадает фаза образования и последующего расщепления АТФ.

У млекопитающих (а также возможно и у птиц) существует ещё одна форма недрожевого термогенеза, связанная с окислением особой бурой жировой ткани, откладывающейся в области межлопаточного пространства, шеи и грудной части позвоночника. Бурый жир содержит большое количество митохондрий и пронизан многочисленными кровеносными сосудами. Под действием холода увеличивается кровоснабжение бурого жира, интенсифицируется его дыхание, возрастает выделение тепла. Важно, что при этом непосредственно нагреваются расположенные вблизи органы: сердце, крупные сосуды, лимфатические узлы, а также центральная нервная система. Бурый жир используется, главным образом, как источник экстренного теплообразования.

Физическая терморегуляция – процесс поддержания оптимальной температуры тела регулированием теплоотдачи при помощи комплекса морфофизиологических механизмов.

Теплоизоляционные структуры (перьевой, волосяной покровы) удерживают вокруг тела слой воздуха, который играет роль теплоизолятора. Рефлекторное управление (пиломоторная реакция) параметрами покровов (объём, плотность и т.п.) обеспечивает быстрый и эффективный ответ организма на нарушения теплового баланса при меньших по сравнению с химической терморегуляцией затратах энергии.

Для гомойотермных животных характерны охлаждающие механизмы регулируемого испарения воды (пота с поверхности кожи, влаги слизистых оболочек с поверхности ротовой полости и верхних дыхательных путей с изменением частоты дыхания), а также сосудистые реакции (при которых изменение теплоотдачи достигается расширением и сужением мелких кровеносных сосудов, расположенных близко к поверхности кожи).

В выступающих или поверхностных частях тела у ряда животных, например, в ластах китов, в лапах некоторых птиц имеется приспособление – «чудесная сеть», сплетение сосудов, в котором вены плотно прижаты к артериям (рисунок 7.1). Текущая по артериям кровь отдает тепло венам, оно возвращается к телу, а артериальная поступает в конечности охлажденной. При этом конечности оказываются пойкилотермными, но температура остального тела поддерживается с меньшими затратами.

Рисунок 7.1 – «Чудесная сеть»

Поведенческие адаптации направлены на более экономичное расходование энергии на терморегуляцию. Характерно использование и поддержание особенностей микроклимата.

Обратимая гипотермия – способность некоторых групп гомойотермных животных подобно пойкилотермным впадать в состояние оцепенения со снижением интенсивности метаболизма и понижением температуры тела. У видов с сезонной и суточной ритмикой гипотермии развиты эндогенные биологические часы, основанные на термофотопериодической реакции.

Значения слова гомойотермные. Что такое гомойотермные?

Гомойотермные животные

ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ (от греч. homoios — сходный, одинаковый и therme — тепло), теплокровные животные, животные, температура тела которых более или менее постоянна и как правило не зависит от температуры окружающей среды.

Экологический словарь

ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ, термин описывает животных, чья температура тела не изменяется от воздействия температуры окружающей среды — их часто называют также теплокровными.

Научно-технический энциклопедический словарь

ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ (от греч. homoios — сходный, одинаковый и therme — тепло), теплокровные животные, животные, температура тела которых более или менее постоянна и как правило не зависит от температуры окружающей среды.

Экологический словарь

• Слова из слова «гомойотермные»
• Слова на букву «г»
• Слова, начинающиеся на «го»
• Слова c буквой «е» на конце
• Слова c «ые» на конце
• Слова, начинающиеся на «гом»
• Слова, начинающиеся на «гомо»
• Слова, оканчивающиеся на «ные»
• Слова, заканчивающиеся на «мные»

ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ

ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ (греч, homoios подобный, тот же самый + thermos теплый, горячий; син.: гомотермные животные, теплокровные животные) — животные с относительно постоянной температурой тела. К Г. ж. относятся высшие позвоночные животные — птицы и млекопитающие (в т. ч. и человек). Относительное постоянство температуры тела (т. е. гомойотермия) обусловливает независимость протекания различных физиол, процессов в организме Г. ж. от условий окружающей «среды (см. Гомеостаз). В основе гомойотермии лежат высокий уровень основного обмена (теплопродукции) и тонкая Hейрогуморальная регуляция физиол, механизмов терморегуляции (см.). Терморегуляция осуществляется путем изменения величины теплопродукции (хим. терморегуляция) или теплоотдачи (физ. терморегуляция). Хим. терморегуляция включает изменение интенсивности окислительных процессов в тканях живого организма, степени сопряженности дыхания с фосфорилированием (см. Окисление биологическое, Обмен веществ и энергии) и другие процессы. К физ. факторам терморегуляции относятся регуляция теплоотдачи (потоотделение и др.) и изолирующие покровы (волосяной, перовой и шерстный покровы, слой подкожного жира и т. д.). Изменение функционального состояния организма у Г. ж. сопряжено с адаптивным изменением температуры тела. Диапазон таких изменений у человека находится в пределах от 35,0—36,0° (глубокий сон) до 38,5—39,0° (интенсивная мышечная или умственная деятельность). Постоянство температуры тела с незначительными колебаниями вокруг какой-то средней величины, специфической для каждого вида животных, является объективным признаком здоровья. Значительное отклонение температуры в ту или иную сторону свидетельствует о наличии патол, процессов в организме.

Несмотря на то что температура тела у Г. ж. в целом относительно постоянна, температура отдельных участков тела (напр., кисти рук, стопа, мочка уха, кончик носа и др.) в большей степени зависит от температуры окружающей среды. В частности, в условиях низкой температуры возможны случаи отморожения именно этих участков тела (см. Отморожения). Кроме того, различие в температуре тех или иных участков тела лежит в основе термометрии тела (см.) и может служить одним из диагностических признаков некоторых заболеваний.

Библиография: Иванов К. П. Мышечная система и химическая терморегуляция, М.— Л., 1965, библиогр.; Майстрах Е. В. Патологическая физиология охлаждения человека, Л., 1975, библиогр.; Шилов И. А. Регуляция теплообмена у птиц, М., 1968, библиогр.

С. П. Маслов.

ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ, термин описывает животных, чья температура тела не изменяется от воздействия температуры окружающей среды — их часто называют также теплокровными. Млекопитающие и птицы — теплокровны. Они поддерживают температуру тела при помощи МЕТАБОЛИЗМА. см. также ПОЙКИЛОТЕРМНЫЕ.

Млекопитающие относятся к теплокровным животным Они поддерживают постоян ную температуру тела, обычно в пределах 37″С,вы рабашвая тепло в процессе метаболизма Потеря тепла при низкой температуре уменьшается за счет наличия меховою покрова или про слойки жировых тканей,а температура тела регулирует ся кровеносной системой.В простои схеме !еплооомена (А) внутреннее тепло (1) рас сеивается в окружающую среду (2), но большинство млекопитающих имеет большее сложную систему (В). Теплая кровь из артерий (1) поступает в капилляры,где тепло теряется через кожу (2), Охлажденная кровь возвращается через вены (3). Теп-лопотери могут быть минимизированы за счет направления теплой крови через поперечные кровеносные сосуды (4). Некоторые млекопитающие, такие как киты, которые живут в очень холодном климате, имеют противо-точные системы теплообмена (С), которые уменьшают теп-лопотерю. Холодная кровь, возвращаясь из вен (1), разделяется и окружает артерию (2). Артериальная кровь подогревает венозную кровь, уменьшая тем самым воздействие холодной крови на главные органы, и, в свою очередь, остывает так, чтобы меньшее количество тепла было потеряно на поверхности.

Источник: Научно-технический энциклопедический словарь на Gufo.me

Значения в других словарях

1. гомойотермные животные — (от греч. homoios — подобный и therme — тепло), теплокровные животные, поддерживают внутреннюю темп-ру тела на относительно постоянном уровне независимо от темп-ры окружающей среды. К Г. ж. относятся птицы и млекопитающие. Биологический энциклопедический словарь
2. ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ — ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ (от греч. homoios — подобный, одинаковый и therme — тепло) (теплокровные животные) — сохраняют относительно постоянной температуру тела при изменении температуры окружающей среды. К гомойотермным животным относятся птицы и млекопитающие. Ср. Пойкилотермные животные. Большой энциклопедический словарь
3. Гомойотермные животные — (от греч. hómoios — сходный, одинаковый и thérmë— тепло) животные с постоянной, устойчивой температурой тела, почти не зависящей от температуры окружающей среды. К Г. ж. относятся птицы и млекопитающие. Характерная черта Г. Большая советская энциклопедия
4. гомойотермные животные — То же, что теплокровные животные. Биология. Современная энциклопедия

Теплокровность: предпосылки и следствия

Холоднокровная ошейниковая пустынная игуана (Crotaphytus collaris) на фоне руки теплокровного человека, снятая на инфракрасную камеру. Справа приведена температурная шкала Фаренгейта. Видно, что средняя температура игуаны примерно 28,9 °С (84 °F), что больше окружающей среды лишь на 3,6 °С ( на 6,4 °F). Между тем, температура руки теплокровного животного – 35,6 °С (96 °F). Фото с сайта http://coolcosmos.ipac.caltech.edu/image_galleries/ir_zoo/index.html.

Возникновение теплокровности — одно из значительных и загадочных событий в эволюции позвоночных животных. Теплокровные животные, обладая более высоким уровнем аэробного метаболизма по сравнению с холоднокровными, в меньшей степени зависят от температуры окружающей среды. Однако, теплокровность — это дорогая адаптация, т.к. она требует значительных затрат энергии. Какие условия необходимы были для того, чтобы такая дорогостоящая адаптация, как теплокровность, стала выгодной и, следовательно, начала поддерживаться естественным отбором?

Гомойотермия («теплокровность») — это способность животного неопределенно долгое время сохранять заданную (в частном случае, — постоянную) температуру в «ядре» своего тела независимо от колебаний температуры среды в достаточно широком диапазоне.

Гомойотермия поддерживается эндотермически, т.е. за счет метаболического тепла, образуемого как побочный результат необходимых физиологических процессов и активности, или как результат специальной терморегуляционной теплопродукции. У пойкилотермных животных, в отличие от гомойотермных, температура тела пассивно следует за изменением температуры среды, но может быть ей не равна как благодаря использованию солнечных лучей или нагретых предметов («эктотермия»), так и применению испарительного охлаждения.

Гомойотермия — ярко выраженный ароморфоз — прогрессивное эволюционное изменение строения, приводящее к общему повышению уровня организации организмов (Северцов,1925).

Происхождение и пути возникновения гомойотермии — в течение многих десятилетий широко обсуждаемая проблема (Северцов,1925; Будыко, 1982; Дольник, 2003, Гаврилов, 2006, 2012; Bennett, Ruben, 1979; Barrick, Showers, 1994; Fricke, Rogers, 2000; Seebacher, 2003; Amiot et al., 2006; Eagle et al., 2010, 2011 и др.). За время дискуссии были неоднократно предложены почти все мыслимые гипотезы происхождения гомойотермии. Однако всегда было ясно, что в основе своей это проблема биоэнергетическая. В данном сообщении я предлагаю рассмотреть еще несколько гипотез с точки зрения экологической энергетики современных животных.

Высокая и относительно постоянная температура внутренней среды дает то преимущество, что скорости химических реакций в организме высоки и могут не зависеть от внешней температуры. Млекопитающие и птицы имеют много более высокий уровень аэробного метаболизма, который может обеспечивать такие поведенческие проявления, которые невозможны дня низших позвоночных. Кроме этого их гомойотермное состояние, высокая и стабильная температура тела дает им возможность избегать замедляющего влияния низких температур на метаболическое обеспечение поведения и уровень метаболизма. Поэтому реактивность гомойотермных животных, их локомоторная активность, возможность выполнить определенные действия (полететь, прыгнуть, пробежать) и скорость усвоения пищи, во-первых, выше, чем у пойкилотермных, а, во-вторых, постоянна и пассивно не зависит от внешних условий.

Гомойотермия — очень дорогая адаптация, т.к. для ее обеспечения необходимо потреблять и расходовать энергию.

При активности образуется много тепла и очень быстро возрастает температура тела, что губительно, так как при высокой температуре денатурируются белки.

Из-за большого времени разогрева у крупных животных факультативная эндотермия, т.е та, которой предположительно обладали динозавры, была невыгодна, а теплопроводность покровов рептилий так велика, что не может обеспечить сохранение эндогенного тепла в покое при любой температуре тела.

Следовательно, надо иметь совершенные системы отдачи тепла, чтобы обеспечивать равновесие между теплопродукцией и теплоотдачей.

Основная термодинамическая проблема при активности у пойкилотермных животных — это рассеивание тепла, вырабатываемого при активности и вообще при работе. Для этого необходимы эффективные механизмы отдачи тепла — развитая кровеносная система и способность управлять теплоизоляцией покровов.

Отсюда — следующая предпосылка формирования гомойотермии. Чтобы увеличить продолжительность активности, нужно создавать механизмы отдачи избыточного тепла.

Интенсивности метаболизма и, соответственно, скорости поглощения кислорода у птиц и млекопитающих и в состоянии покоя, и в состоянии активности в 10–12 раз выше таковых у пойкилотермных животных соответствующей массы, но, по-видимому, достигаются у птиц и млекопитающих разными способами. Млекопитающие, развивавшие аэробный метаболизм, произошли в триасе, когда содержание кислорода в атмосфере было приблизительно на 50% ниже современного уровня и даже уровня в юре (Яншин, 1997; Иванов, 2000). Резкое понижение общей массы и процентного содержания кислорода в триасе было связано с широким распространением в это время аридных условий на материках (Яншин, 1997). В этих условиях они избавились от ядер в эритроцитах (получив безъядерные и двояковогнутые, у которых площадь поверхности заключенного и количество заключённого в них гемоглобина больше), что позволяет иметь более тонкие капилляры, а двояковогнутость обеспечивает большую поверхность обмена. Птицы, которые произошли от более совершенных рептилий, устроили себе мощную респираторную и кровеносную системы, и, так как они произошли в то время, когда содержание кислорода в атмосфере Земли приближалось к современному уровню, им не понадобилось избавляться от ядер в эритроцитах.

Возникновение гомойотермных животных, у которых, в первую очередь, интенсифицируется аэробный метаболизм для увеличения активности, происходит в раннем и среднем мезозое, но вплоть до середины мела не происходит их истинного расцвета. Начало расцвета птиц и млекопитающих коррелирует с появлением покрытосеменных растений и связанной с ними фауны беспозвоночных. Связано ли это с каналом энергии для удовлетворения высоких потребностей в пище гомойотермных животных? Почему судьбы млекопитающих и динозавров, которые произошли в триасе, столь различны? Гомойотермия, являясь ярко выраженным ароморфозом, более 100 млн лет «тлела» в недрах биосферы, дожидаясь своего часа.

Динозавры уже в юре достигли огромного разнообразия, сохраняясь до середины и конца мела. А расцвет млекопитающих — это только самый конец мела и кайнозой. Произошло ли это из-за отсутствия достаточной кормовой базы для млекопитающих — что сомнительно, ведь огромное разнообразие тех же динозавров представляло для хищных млекопитающих неисчерпаемую кормовую базу, да и фауна беспозвоночных была достаточно разнообразна в это время. Могли ли биосферные условия вплоть до середины мела не позволять в полной мере использовать преимущества гомойотермии? Почему только с появлением покрытосеменных растений и связанной с ними фауны беспозвоночных наступает заметный расцвет фауны млекопитающих?

Трудно допустить, что гомойотермные млекопитающие, обладающие на порядок большей мощностью и возникшие в одно время с динозаврами, не смогли завоевать достойное место в биоценозах. Возможны следующие варианты объяснения этого парадокса.

Динозавры обладали истинной гомойотермией (эндотермией). Это значит, что наряду с высокой температурой тела обладали и высоким аэробным метаболизмом. Никаких достоверных доказательств этому нет. Но если все-таки это допустить, тогда они действительно составляли конкуренцию, в первую очередь, млекопитающим. Первые ночные и мелкие млекопитающие легко могли быть вытеснены гомойотермными динозаврами из магистральных ниш. Поэтому попытки «измерить» температуру тела динозавров или найти доказательства их высокого метаболизма следует продолжать. Но вероятность, что у динозавров был высокий аэробный метаболизм, с моей точки зрения, ничтожна.

Второй вариант — гомойотермность первых млекопитающих и выгоды высокой активности и выносливости долгое время не позволяли в полной мере использовать эти преимущества из-за связанного с ними высокого потребления энергии и невозможности канализировать необходимые источники пищи. В условиях, существовавших в триасе и юре с преобладанием мезофитной растительности и малой продуктивностью сообществ, гомойотермия птиц и млекопитающих не могла предоставить им экологические ниши с нужным потоком энергии, не говоря уже о возможности увеличить разнообразие. Естественный отбор позволил животным с высоким энергетическим метаболизмом увеличить разнообразие и численность только тогда, когда эти (гомойотермные) животные могли удовлетворять свои возросшие во много раз потребности в пищевых ресурсах. Произошло это в середине мела, с появлением покрытосеменных растений и увеличением фауны беспозвоночных, связанных с ними. Именно в середине мелового периода наступает глобальный кризис наземных биоценозов (Расницын, 1988). Как пишет В. В. Жерихин (1980), «…позднемеловые насекомые отличаются от раннемеловых очень резко, причем уже сеноманские фауны вполне типичны для позднего мела и сохраняют лишь отдельные архаичные черты. По-видимому, эта смена, самая быстрая и резкая в истории насекомых вообще, связана с экспансией покрытосеменных в конце раннего мела». Приблизительно с этого времени началась экологическая экспансия птиц и млекопитающих, выражавшаяся в их адаптивной радиации. Распространение покрытосеменных растений и насекомых как пищевых ресурсов, способных удовлетворить гомойотермных, но не большинство рептилий, приспособленных к питанию предшествующей мезофитной флорой и фауной, способствовало экологической экспансии гомойотермных. Птицы и млекопитающие вытеснили рептилий из магистральных ниш, освоили различные местообитания и быстро вышли в крупные размерные классы (млекопитающие — 8 размерных порядков, птицы — 6). Этому способствовало и постепенное понижение температуры на Земле в это время.

Следующий вариант — триасовые и юрские млекопитающие и птицы, ископаемые останки которых представлены фрагментами, еще не были животными с развитой гомойотермией. Возможно, что диагностические морфологические признаки, по которым они были отнесены к млекопитающим недостаточны, чтобы свидетельствовать об истинной гомойотермии. Они были «пробными попытками» биосферы создать животных с развитой аэробной мощностью и с постоянным (базальным) уровнем метаболизма, обеспечивающим мгновенный переход к активности. Я считаю, что только в мелу и произошли животные с истинной гомойотермией — эндотермией (три подкласса млекопитающих и настоящие птицы).

Еще один вариант — это комбинация двух последних. Они, в принципе, не противоречат друг другу. Первые птицы и млекопитающие, по-видимому, действительно не обладали совершенной эндотермией. Но они сразу стали совершенствовать аэробное окисление и, следовательно, нуждались в большем количестве пищи, и с появление покрытосеменных растений — ее стало достаточно.

Морфофизиологическую основу гомойотермии обеспечило эволюционное развитие систем, связанных с циркуляцией крови, дыханием, и с развитием термоизоляции покровов тела. Все эти системы позволили менять теплоотдачу без интенсификации испарения и развить гомойотермию с обязательным образованием базальной метаболической мощности. Базальная метаболическая мощность обеспечивает поддержание гомойотермии, но ее происхождение связано не с терморегуляционными проблемами, а с необходимостью поддерживать высокий уровень активности. Терморегуляция, как, собственно, и сама гомойотермия, — побочные продукты увеличения аэробной мощности в процессе формирования гомойотермных животных.

В отличие от собственно гомойотермии, которая не может развиваться постепенно, усиление аэробного метаболизма для активности могло развиваться постепенно, т.к. оно дает преимущество на всех этапах его увеличения.

Лишь после увеличения аэробного метаболизма и длительности высокой активности предки птиц и млекопитающих столкнулись с разогревом при активности, и выработали приспособления для его регуляции. Из-за сравнительно крупных размеров факультативная эндотермия была для них невозможна. При таких условиях выгодно замедлять теплоотдачу и остывание тела при недолгих паузах в активности, чему могли способствовать покровы с низкой теплопроводностью. Эти покровы могли возникнуть (по крайней мере, у птиц) сначала для иных целей. Но решающим шагом к гомойотермности было создание базальной теплопродукции до уровня, который обеспечивал сохранение высокой температуры тела в покое. Настоящая же гомойотермность возникла лишь после появления особого механизма увеличения теплопродукции без локомоторной активности в ответ на понижение температуру среды — адаптация, которая у рептилий вообще отсутствует.

Хотелось бы подчеркнуть, что до настоящего времени из рептилий дожили в основном затаивающиеся хищники и лишь небольшое количество растительноядных форм (в основном в мелком размерном классе), почти все они приурочены к «теплым» местообитаниям. В то же время, гомойотермные животные, расходующие на свое существование на порядок больше энергии и потребляющие соответственное количество пищи, завоевали практически всю пригодную для жизни часть биосферы, канализировали новые потоки энергии и вытеснили рептилий из магистральных ниш. Освоение умеренных и высоких широт в кайнозое осуществили птицы и млекопитающие.

Экологическая экспансия птиц и млекопитающих привела их к всесветному распространению от Антарктиды (пингвины) до Арктики (белые медведи), не говоря о водных млекопитающих.

Разнообразные адаптации млекопитающих и птиц способствовали освоению не только суши, но также пресных и морских водоемов, грунта, воздуха. Они обеспечили необычайно широкое по сравнению с другими позвоночными использование пищевых ресурсов — спектр питания млекопитающих и птиц разнообразнее состава кормов других наземных и водных позвоночных, что увеличивает значение млекопитающих в биосфере и их роль в различных биоценозах.

На первый взгляд, быть холоднокровным животным выгодно — можно тратить на текущие нужды организма примерно в два-три десятка раз меньше энергии, чем это приходится делать млекопитающим и птицам. Но неизбежно приходится заметить, что теплокровные животные гораздо менее зависимы от суточных и сезонных колебаний температуры, да и просто способны жить в холоде. В Арктике нет лягушек, а белые медведи есть.

По версии Логана, еще одним преимуществом теплокровности является возможность более легкого возбуждения иммунной системы организма в ответ на заражение инфекцией. Теплокровные животные в таких случаях испытывают повышение температуры, помогающее в борьбе с болезнью. Холоднокровным заметно тяжелее — они должны найти место потеплее и с комфортом там обустроиться, не опасаясь хищников и прочих помех. Это не всегда возможно, поэтому возможность «потемпературить» своими силами имеет эволюционную ценность.

Способность быстро реагировать повышением температуры на инфекцию означает, что теплокровные существа не ограничены температурным изменением среды их обитания.

По версии Логана, именно это стало ключевым моментом в появлении и развитии теплокровности.

«Моя гипотеза заключается в том, что, поддерживая постоянную температуру тела, млекопитающие и птицы эффективно стимулируют свою иммунную систему, чтобы противостоять вирулентным патогенам, и что это может быть одной из главных причин, по которой чрезвычайно дорогостоящая стратегия эндотермии возникла и имела успех», — говорит Логан.

В этом контексте эндотермия может предложить заметные преимущества по сравнению с экзотермией. Способность вызывать быстрый лихорадочный ответ на патоген означает, что эндотермы не ограничены температурными колебаниями в их среде обитания.

«Эта гипотеза возникла из недавних открытий в области иммунологии и физиологии животных, но нам нужно тщательно проверить ее с помощью данных и экспериментов», — полагает Логан. «Например, моя модель предсказывает, что виды, которые поддерживают самые теплые и стабильные температуры тела (при прочих равных условиях), также должны испытывать наибольшую частоту вспышек заболеваний или наиболее опасных вирусов».

Ознакомиться с подробностями можно , опубликованной в Ideas of Ecology and Evolution.

Обобщающий урок 11 класс тема «Главные направления эволюции органического мира»

Урок — обобщения для учащихся 11 класса

тема «Главные направления эволюции органического мира»

Задание № 1

Вариант 1

1.Заполните таблицу, проставив против каждого пункта буквенное обозначение соответствующего направления эволюции:

(Аромрфоз –А, идиоадаптация-И, дегенерация – Д)

Приспособительные признаки, возникающие

в ходе эволюции

1. Возникающие многоклеточных

2. Возникновение полового процесса

3. Образование позвоночника

4. Образование пятипалых конечностей

5. Образование ластов

6. Образование цепкого хвоста (у обезьяны)

7. Образование у земноводных трехкамерного сердца

8. Образование у земноводных двух кругов кровообращения

9. Возникновение теплокровности

10. Ускорение проведения по нервам возбуждения у позвоночных

11. Усложнение головного мозга

12. Увеличение массы головного мозга

13. Переход к внутреннему оплодотворению у позвоночных

14. Утрата четырех пальцев из пяти (у лошадей)

15. Утрата густого шерстного покрова (у слона)

16. Утрата органов кровообращения и пищеварения (у цепня)

17. Образование хобота у слона

18. Удлинение шеи у жирафа

2. Заполнить основные направления биологического прогресса:

Пути биологического прогресса	Чем характеризуется	Примеры
Ароморфоз
Идиоадаптация

Задание №_2

1. Установить соответствие между названиями организмов и биологическим явлениям:

1) возникновение хлорофилла и фотосинтеза в процессе эволюции;

2) образование усиков на листьях гороха;

3) утрата листьев у кактусов;

4) образование хобота у слона;

5) возникновение постоянной температуры тела (теплокровность) у млекопитающих;

6) утрата органов пищеварения у паразитических червей;

7) зачатки тазовых костей в толще мышц у кита;

8) рождение хвостатых людей;

9) зачатки хвостовых позвонков в скелете человека;

10) сходство внутреннего строения передних конечностей лошади и крыла птицы.

А- ароморфоз; Б- идиоадаптация; В- дегенерация; Г- рудименты; Д- атавизмы; Ж- гомологичные органы; З- аналогичные органы.

2. Заполнить понятия о биологическом прогрессе и биологическом регрессе:

Направления эволюции органического мира	Чем характеризуется	Примеры
Биологический прогресс
Биологический регресс

Задание № 3

Вариант 2

1.Заполните таблицу, проставив против каждого пункта буквенное обозначение соответствующего направления эволюции:

А – ароморфоз И-идиоадаптация Д-дегенерация

Приспособительные признаки, возникающие

в ходе эволюции

1. Возникновение хлорофилла

2. Возникновение фотосинтеза

3. Дифференциация слоевища (тела растения) на лист, стебель, корень

4. Возникновение ползучего стебля у земляники

5. Возникновение полового процесса

6. Появление проводящей ткани

7. Появление цветка у покрытосеменных

8. Утрата листьев и превращение их в колючки (у кактуса)

9. Появление плода у покрытосеменных

10. Появление семян у голосеменных

11. Появление лазающего стебля у винограда и плюща

12. Появление крылышек и волосков на плодах клена и одуванчика

13. Появление зацепок на плодах лопуха и череды

14. Появление сочной мякоти в плодах рябины и малины

15. Утрата листьев, развитой корневой и сосудистой системы и околоцветника у ряски

2. Параллелизм. Определение. Отличительные особенности изменений. Привести примеры.

Задание № 4

1.Заполните пропуски в тексте.

1) Ароморфоз, ………….. и …………..являются путями эволюционного

процесса.

2) Все три пути эволюции могут приводить биологические виды к состоянию

биологического ………. .

3) Биологический прогресс характеризуется ………….численности особей,

……………….ареала вида, ……………. скорости видообразования.

4) Биологический регресс характеризуется ………….. чертами.

5) И биологический прогресс, и биологический ………. видов могут быть

связаны с деятельностью……………. .

2. Типы эволюционных изменений: конвергенция и дивергенция. Дать определение.

Отличительные особенности изменений. Указать их причину и результат. Привести

пример.

2. Заполнить основные направления биологического прогресса

Пути биологического прогресса	Чем характеризуется	Примеры
Ароморфоз
Идиоадаптация

Эталон ответов

Понятие о биологическом прогрессе и биологическом регрессе

Табл. 1

Направление эволюции органического мира	Чем характеризуется	Примеры
Биологический прогресс	1. Увеличение численности особей вида. 2. Расширение ареала вида. 3. Образование новых популяций и систематических единиц.	Заяц-русак, нематоды (круглые черви), домовый воробей
Биологический регресс	1. Снижение числа особей вида. 2. Уменьшение ареала вида. 3. Уменьшение числа видов, подвидов, популяций. 4. Вымирание видов.	Уссурийский тигр, гепард, белый медведь, выхухоль, древние папоротникообразные

Основные направления эволюционного процесса

Табл. 2

Пути биологического прогресса	Чем характеризуется	Примеры
Ароморфоз	Крупное эволюционное изменение, ведущее к общему подъему организации, но не является приспособлением к резко ограниченным условиям существования; дает возможность освоения новой среды обитания	Приспособление к полету, появления теплокровности, возникновение волосяного покрова – у животных: появление фотосинтеза, разделение тела на органы, появление цветка и семени – у растений
Идиоадаптация	Мелкие эволюционные изменения, которые способствуют приспособлению к определенным условиям обитания (частные приспособления)	Разный состав пищи привел к возникновению разных ротовых аппаратов у насекомых, разной формы клюва у птиц и т.д.
Общая дегенерация	Эволюционные изменения, которые ведут к упрощению организации. Часто связаны с переходом к паразитическому образу жизни.	Паразитические черви – отсутствуют органы чувств и нервная система; пещерные рыбы – нет глаз; растение раффлезия – нет корней, стебля, листьев…

Эталон ответов.

Вариант 1

Приспособительные признаки, возникающие в ходе эволюции
А	Б
1. Возникающие многоклеточных	А
2. Возникновение полового процесса	А
3. Образование позвоночника	А
4. Образование пятипалых конечностей	А
5. Образование ластов	И
6. Образование цепкого хвоста (у обезьяны)	И
7. Образование у земноводных трехкамерного сердца	А
8. Образование у земноводных двух кругов кровообращения	А
9. Возникновение теплокровности	А
10. Ускорение проведения по нервам возбуждения у позвоночных	А
11. Усложнение головного мозга	А
12. Увеличение массы головного мозга	А
13. Переход к внутреннему оплодотворению у позвоночных	А
14. Утрата четырех пальцев из пяти (у лошадей)	И
15. Утрата густого шерстного покрова (у слона)	И
16. Утрата органов кровообращения и пищеварения (у цепня)	Д
17. Образование хобота у слона	И
18. Удлинение шеи у жирафа	И

Эталон ответов

Вариант 2

Приспособительные признаки, возникающие в ходе эволюции
А	Б
1. Возникновение хлорофилла	А
2. Возникновение фотосинтеза	А
3. Дифференциация слоевища (тела растения) на лист, стебель, корень	А
4. Возникновение ползучего стебля у земляники	И
5. Возникновение полового процесса	А
6. Появление проводящей ткани	А
7. Появление цветка у покрытосеменных	А
8. Утрата листьев и превращение их в колючки (у кактуса)	И
9. Появление плода у покрытосеменных	А
10. Появление семян у голосеменных	А
11. Появление лазающего стебля у винограда и плюща	И
12. Появление крылышек и волосков на плодах клена и одуванчика	И
13. Появление зацепок на плодах лопуха и череды	И
14. Появление сочной мякоти в плодах рябины и малины	И
15. Утрата листьев, развитой корневой и сосудистой системы и околоцветника у ряски	Д
16. Утрата корней, хлорофилла и листьев у повилики	Д
17. Появление клубней у дикого картофеля	И
18. Железистые волоски на листьях душистой герани	И