Задача

Температура тела пойкилотермных (холоднокровных) животных как правило лишь на 1-2 градуса выше температуры окружающей среды. Холоднокровность имеет ряд преимуществ, поскольку не нужно тратить много энергии на активный обмен веществ и решать проблему теплоизоляции. Однако при низких температурах холоднокровность не позволяет поддерживать высокую активность, которая необходима в некоторых ситуациях. Как правило, высокая активность необходима для поиска добычи и для процессов, связанных с размножением. Именно в этих ситуациях холоднокровным животным чаще всего приходится повышать температуру тела. Рассмотрим различные примеры.

Поведенческие способы изменения температуры.

Многие холоднокровные животные выбирают теплые, прогреваемые солнцем участки рельефа, чтобы ускорить развитие зародыша в яйцах. Например, ящерицы откладывают яйца на песчаных пригорках. Морские черепахи преодолевают сотни километров для того, чтобы отложить яйца в теплый песок на пляжах.

Самки некоторых видов крокодилов, например, миссисипских аллигаторов, устраивают специальные гнезда-инкубаторы из травы. Гниение травы вызывает повышение температуры в гнезде и ускорение развития зародышей в яйцах. Самка регулирует температуру гнезда-инкубатора, откладывая слишком интенсивно разлагающуюся траву или принося дополнительную порцию.

Многие пойкилотермные животные используют солнечные лучи для дополнительного подогрева своего тела, перемещаясь на освещенные участки поверхности. Например, ящерицы в прохладную погоду перемещаются на солнечные участки. Такая способность обнаружена и у рыб: карпы, перемещавшиеся к освещенным солнцем участкам водоема, росли быстрее тех, кто оставался на глубине в тени.

Перемещение от прямых лучей солнца - это поведенческий механизм, препятствующих перегреву. Например, пустынные жуки зарываются в землю днем.

Морфологические адаптации.

Для насекомых, способных летать при низкой температуре, характерно опушение тела, которое помогает сохранить тепло, выделяющееся при работе мышц. Например, опушение имеют ночные бабочки, а густо опушенные шмели могут жить и летать даже в приарктических зонах.

Темная окраска тела способствует лучшему прогреванию. Например, карпы с более темной окраской нагреваются до более высоких температур и растут быстрее, чем более светлые карпы.

Физиологические способы изменения температуры в основном связаны с генерацией тепла при мышечной работе.

Для полета насекомым, особенно ночным, бывает необходима температура выше температуры окружающей среды. Для ее достижения они используют тепло, выделяющееся при мышечных сокращениях. Например, крупные бражники или жуки некоторое время перед полетом интенсивно работают крыльями в "разогревающем" режиме и не способны в этот момент взлететь.

Очень интенсивная работа мышц у пойкилотерных животных может приводить к локальному повышению температуры, что позволяет развивать высокую скорость. Например, крупные морские хищники тунец, марлин и некоторые виды акул разогреваются при охоте на более мелких рыб. Температура мышц тунца может быть на 20^оС выше температуры окружающей среды, хотя остальная часть тела имеет низкую температуру. Недавно обнаружено, что крупная (до 250 кг) лучеперая рыба опах обыкновенный (называемый также солнечная рыба и океанский блин) фактически теплокровная: температура всего ее тела в среднем на 5^оС выше температуры окружающей среды. Это достигается за счет интенсивной работы грудных плавников и системы противотока, когда холодная артериальная кровь, идущая от жабр, прогревается за счет вплотную расположенных сосудов с теплой венозной кровью (т.н. "чудесная сеть").

Высокая температура опасна для организмов, особенно если достигается порог физиологической устойчивости. Этот механизм можно использовать в "боевых" целях. Например, таким образом пчелы могут побеждать крупных шершней, разоряющих их ульи. Шершень покрыт хитином, который не протыкается жалами пчел, поэтому для них неуязвим. Однако пчелы окружают его плотным шаром, интенсивно работая мышцами и генерируя много тепла: центр шара нагревается до 40^оС, что приводит к гибели шершня. Правда, часть пчел тоже гибнет при такой температуре.

Некоторые самки змей, например, питонов, охраняющие кладку яиц, могут повышать температуру путем мышечной дрожи или термостатического тонуса мышц.

Пчелы за счет быстрых мышечных сокращений и частых взмахов крыльями могут повышать температуру в улье при прохладной погоде, чтобы личинки развивались быстрее.

Зимой пчелы повышают свою температуру, собираясь вокруг матки плотным шаром и выделяя тепло мышечными сокращениями и увеличением биохимической термопродукции. Этот процесс весьма энергозатратный, поэтому для успешной зимовки пчелам требуется довольно много высококалорийного меда, около 10 кг на улей.

Пчелы могут охлаждать улей на несколько градусов в жаркую погоду, испаряя принесенную ими воду. Также пчелы осуществляют вентиляцию улья, создавая охлаждающий поток воздуха.

У южноамериканских ящериц тегу обнаружена сезонная теплокровность, связанная с периодом размножения. Их температура тела в этот период примерно на 10^оС выше температуры окружающей среды, что достигается за счет повышения уровня метаболизма (это определили по росту частоты сердечных сокращений) и уменьшения теплопроводности поверхностных слоев тела за счет механизмов, которые еще предстоит выяснить.

Критерий оценки. Широта охвата. Ответ включает все уровни адаптационной терморегуляции: поведенческий, морфологический и физиологический - 3б., любые два уровня - 2б., один уровень - 1б. Количество версий независимо от широты охвата: 1б. за каждую версию, но не более 6 б. Примеры. Правильно назван вид животного и он правильно иллюстрирует приведенную версию (например: опушение шмеля служит для снижения теплоотдачи) - 1 б. за каждый пример но не более 6 б. за примеры. Неверное и/или неподробное описание, из которого неясно, что иллюстрирует пример. Например: опушение шмеля (без пояснений) - 0 б. Однотипные примеры оцениваются как один. Например, опушение шмеля и опушение бабочки оценивается как один пример. Максимальная оценка 15 б.