Биология. В 3-х томах. Т. 3
- Автор: Грин Найджел, Стаут Уилф
- Год: 1990
- Язык: русский
- Жанр: Биология
Электронная книга - «Биология. В 3-х томах. Т. 3». Краткое содержание книги:
В т. 3 рассматриваются опорно-двигательные системы, гомеостаз, процессы выделения и осморегуляции; размножение, рост и развитие; вопросы наследственности, изменчивости и эволюции. В книгу включен также дополнительный материал по проблемам экологии из последнего английского издания 1989 г.
Для студентов-биологов, преподавателей биологии в школе, биологов всех специальностей, а также учащихся старших классов.
18.1.6. Защита от инфекции
Многие механизмы защиты от инфекции являются гомеостатическими, так как они направлены на поддержание постоянства внутренней среды организма. Главной защитой служит кожа. Однако вирусы, бактерии, простейшие, а также круглые и плоские черви способны проникать в ткани через естественные отверстия тела или даже пробуравливаться через кожу. Присутствие патогенных организмов и выделяемых ими токсичных веществ приводит в действие ряд защитных механизмов, в том числе активирует различные лейкоциты (фагоциты, моноциты и лимфоциты). (Механизмы свертывания крови, заживления ран и иммунитета подробно были описаны в разд. 14.13.5 и 14.14.)
18.2. Терморегуляция
Тепло-форма энергии, имеющая очень важное значение для поддержания живых систем. Все живые системы нуждаются в непрерывном снабжении теплом для предотвращения их деградации и гибели.
Главным источником тепла для всех живых существ служит солнечная энергия. Солнечная радиация превращается в экзогенный (находящийся вне организма) источник тепла во всех случаях, когда она падает на организм и им поглощается. Сила и характер воздействия солнечного излучения зависят от географического положения и являются важными факторами, определяющими климат региона. В свою очередь климат определяет наличие и обилие видов растений и животных в данной местности. В основном организмы обитают в таких областях земного шара, где нормальная температура варьирует от — 40°С (в Арктике) до 50 °С (в пустынях). В некоторых пустынных регионах температура на поверхности земли может достигать 80°С. Большинство живых организмов существует в весьма ограниченном диапазоне температур, например в пределах от 10 до 35°С, однако многие виды обладают приспособлениями, позволяющими им заселять регионы с экстремальными температурами (рис. 18.8). Солнечный свет — не единственный источник тепла, доступный живым организмам. Солнечная энергия видимой части спектра используется автотрофами для фотосинтеза и аккумулируется в химических связях синтезируемых ими органических веществ (гл. 9). Молекулы этих веществ служат эндогенными источниками тепловой энергии, которая освобождается в процессе тканевого дыхания (гл. 11).
Рис. 18.8. Шкала температур и пределы переносимости для живых организмов
Температура является показателем количества тепловой энергии в системе и основным фактором, определяющим скорость химических реакций как в живых, так и в неживых системах. Как отмечалось в разд. 6.4.3., тепловая энергия повышает скорость движения атомов и молекул, благодаря чему возрастает вероятность взаимодействия между ними. Зависимость между температурой и скоростью химических реакций выражается в виде температурного коэффициента, Q10. В живых системах температура влияет на структуру ферментов, которая в свою очередь влияет на интенсивность обмена. От температуры в большой степени зависит распространение организмов и их активность.
18.2.1. Влияние температуры на рост и распространение растений
Температура может быть фактором, лимитирующим рост и развитие растений, так как влияет на скорость деления клеток, интенсивность клеточного метаболизма и фотосинтез. От температуры зависят темновые реакции фотосинтеза, а они в свою очередь контролируют различные метаболические пути, описанные в гл. 9. Интенсивность фотосинтеза и накопление достаточных количеств питательных веществ, необходимых для завершения полного жизненного цикла, — таковы факторы, определяющие географическое распространение растений.
18.2.2. Адаптация растений к низким температурам
Растительный мир северных областей умеренной зоны и тундры демонстрирует множество приспособлений, позволяющих максимально использовать преимущества теплого периода во время короткого лета. Единственные растения здесь — это мхи, лишайники, некоторые травы и быстро растущие однолетники. Растения высоких северных или южных широт подвергаются длительному воздействию таких неблагоприятных условий, как слабая освещенность, низкие температуры и мерзлая почва. Выживание в этих условиях обеспечивается множеством разнообразных анатомических, физиологических и поведенческих приспособлений, связанных с определенными стадиями жизненного цикла. Например, большинство многолетних деревянистых растений в умеренных поясах относятся к листопадным. Сбрасывание листвы (под действием регулятора роста — абсцизовой кислоты) предотвращает потерю воды в результате испарения через устьица в те периоды, когда из-за низких температур ограничено поглощение влаги из почвы (разд. 15.2.8). Опадение листьев помогает также избежать повреждения снегом и ветром в то время, когда фотосинтез все равно был бы резко снижен из-за слабой освещенности, низких температур и недостатка воды и солей. В течение этих периодов зоны будущего роста — почки — бывают прикрыты почечными чешуйками, а их метаболическая активность подавлена присутствием регулятора роста дормина. Такое название этот регулятор получил за свое действие, но недавно было показано, что он представляет собой абсцизовую кислоту.