12 ảnh hưởng quan trọng nhất của nhiệt độ đến sinh vật sống

Ảnh hưởng quan trọng nhất của nhiệt độ đến sinh vật sống!

Nhiệt độ đã được tìm thấy ảnh hưởng đến các sinh vật sống theo nhiều cách khác nhau, ví dụ, nó có vai trò quan trọng đối với các tế bào, hình thái, Sinh lý học, hành vi, tăng trưởng, phát triển và phân bố của thực vật và động vật.

Một số tác động được nghiên cứu kỹ của nhiệt độ đối với các sinh vật sống như sau:

1. Nhiệt độ và tế bào:

Nhiệt độ tối thiểu và tối đa có tác động gây chết người lên các tế bào và các thành phần của chúng. Nếu quá lạnh, protein tế bào có thể bị phá hủy dưới dạng băng, hoặc khi nước bị mất và chất điện giải trở nên tập trung trong các tế bào; nhiệt đông tụ protein (Lewis và Taylor, 1967).

2. Nhiệt độ và trao đổi chất:

Hầu hết các hoạt động trao đổi chất của vi khuẩn, thực vật và động vật được điều chỉnh bởi các loại enzyme và enzyme khác nhau bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, do đó tăng nhiệt độ, đến một giới hạn nhất định, làm tăng hoạt động enzyme, dẫn đến tăng tốc độ trao đổi chất.

Ví dụ, hoạt động của enzyme arginase gan trên axit amin arginine, được tìm thấy tăng dần và dần dần, với sự tăng đồng thời nhiệt độ từ 17 ° C đến 48 ° C. Nhưng sự gia tăng nhiệt độ vượt quá 48 ″ C được cho là có ảnh hưởng xấu đến tốc độ trao đổi chất của hoạt động enzyme này làm chậm lại nhanh chóng.

Ở thực vật, tốc độ hấp thụ bị chậm lại ở nhiệt độ thấp. Quang hợp hoạt động trong một phạm vi nhiệt độ rộng. Hầu hết các loài tảo đòi hỏi phạm vi nhiệt độ thấp hơn cho quang hợp so với thực vật bậc cao. Tốc độ hô hấp ở thực vật, tuy nhiên, tăng lên, với sự gia tăng của nhiệt độ, nhưng vượt quá giới hạn tối ưu, nhiệt độ cao làm giảm tốc độ hô hấp. Tốc độ hô hấp trở nên gấp đôi (như ở động vật) khi tăng 10 ° C so với nhiệt độ tối ưu, với điều kiện các yếu tố khác đều thuận lợi (luật của Vant Hoff).

Tuy nhiên, nhiệt độ tối ưu cho quang hợp thấp hơn nhiệt độ hô hấp. Khi nhiệt độ xuống dưới mức tối thiểu để tăng trưởng, cây sẽ trở nên im lìm mặc dù hô hấp và quang hợp có thể tiếp tục chậm. Nhiệt độ thấp ảnh hưởng đến cây bằng cách kết tủa protein trong lá và cành cây mềm và làm mất nước các mô.

3. Nhiệt độ và sinh sản:

Sự trưởng thành của tuyến sinh dục, sự phát sinh giao tử và sự giao phối của giao tử diễn ra ở một nhiệt độ cụ thể khác nhau giữa các loài. Ví dụ, một số loài sinh sản đồng đều trong suốt cả năm, một số chỉ vào mùa hè hoặc mùa đông, trong khi một số loài có hai thời kỳ sinh sản, một vào mùa xuân và một vào mùa thu. Do đó, nhiệt độ quyết định mùa sinh sản của hầu hết các sinh vật.

Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến sự phong phú của động vật. Khả năng sinh sản của động vật được định nghĩa là khả năng sinh sản của nó, tức là tổng số con non được sinh ra trong suốt thời gian sống của con vật. Ví dụ, con cái của côn trùng, acridid ​​Chr photoonus trachyplerus trở nên trưởng thành về mặt tình dục ở 30 ° C và 35 ° C so với ở 25 ° C, và số lượng trứng cao nhất trên mỗi con cái được đặt ở nhiệt độ 30 ° C. Số lượng trứng giảm từ 243 xuống 190 khi nhiệt độ được nâng lên 30 303535 C (Grewal và Atwal, 1968).

Tương tự như vậy, ở các loài châu chấu, chó Melanoplus sanguinipes và Camnula pellucida khi được nuôi ở 32 ° C tạo ra số lượng trứng gấp 20 lần so với trứng được nuôi ở 22 ° C (xem Ananthakrishan và Viswanathan, 1976). Mặt khác, sự phong phú của một số loại mực nhất định như mọt bông (Pempherulus affinis) đã được tìm thấy giảm với sự gia tăng nhiệt độ vượt quá 32, 8 ° C (A Jyar và Margabandhu, 1941).

4. Nhiệt độ và tỷ số giới tính:

Ở một số động vật, nhiệt độ môi trường quyết định tỷ lệ giới tính của loài. Ví dụ, tỷ lệ giới tính của copepod Maerocyclops albidu được phát hiện là phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng lên, số lượng nam giới tăng lên đáng kể. Tương tự như vậy trong bọ chét bệnh dịch hạch, Xenopsylla cheopis, con đực vượt trội so với con cái trên chuột, vào những ngày mà nhiệt độ trung bình vẫn nằm trong khoảng 21 212525 C. Nhưng vị trí trở nên đảo ngược vào những ngày mát mẻ hơn.

5. Nhiệt độ và sự phát triển bản thể:

Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ và sự thành công của sự phát triển của động vật poikil nhiệt vũ trụ. Nhìn chung sự phát triển hoàn chỉnh của trứng và ấu trùng nhanh hơn ở nhiệt độ ấm. Chẳng hạn, trứng cá hồi phát triển nhanh hơn bốn lần ở 15 ° C so với ở 5 ° C. Loài côn trùng, chironomid ruồi Metriocnemus hirticollis, cần 26 ngày ở 20 ° C để phát triển toàn bộ thế hệ, 94 ngày ở 10 ° C, 153 ngày ở 6, 5 ° C và 243 ngày ở 20 ° C, (Andrewartha và Birch, 1954).

Tuy nhiên, hạt của nhiều loại cây sẽ không nảy mầm và trứng và nhộng của một số côn trùng sẽ không nở hoặc phát triển bình thường cho đến khi được làm lạnh. Cá hồi Brook phát triển tốt nhất ở 13 ° C đến 16 ° C, nhưng trứng phát triển tốt nhất ở 8 ° C. Trong rừng thông thường, bọ cánh cứng Pterostichus oblongopuncatus phát triển từ trứng sang bọ trưởng thành phải mất 82 ngày ở 15 ° C, trong khi ở 25 ° C chỉ mất 46 ngày. Trong lappet thông, tốc độ phát triển và tỷ lệ tử vong của các giai đoạn phát triển khác nhau của Dendroliniuspini bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.

6. Nhiệt độ và tăng trưởng:

Tốc độ tăng trưởng của động vật và thực vật khác nhau cũng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Ví dụ, cá hồi trưởng thành không cho ăn nhiều viện trợ không phát triển cho đến khi nước ấm hơn 10 ° C. Tương tự như vậy, trong hàu Ostraea virginica, chiều dài cơ thể tăng từ 1, 4 mm đến 10, 3 mm khi nhiệt độ tăng từ 10 ° C đến 20 ° C. Urosalpinx cinerea dạ dày và nhím biển Echinus esculcntus cho thấy kích thước tối đa trong vùng nước ấm hơn. San hô phát triển tốt ở những vùng nước có chứa nước dưới 21 ° C.

7. Nhiệt độ và màu sắc:

Kích thước và màu sắc của động vật có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Ở vùng khí hậu ẩm ướt, nhiều loài động vật như côn trùng, chim và động vật có sắc tố sẫm màu hơn so với các chủng tộc của một số loài được tìm thấy ở vùng khí hậu khô và mát. Hiện tượng này được gọi là quy tắc Gioger.

Ở ếch Hyla và cóc Phrynosoma, nhiệt độ thấp đã được biết là gây ra hiện tượng tối. Một số tôm (động vật không xương sống) chuyển sang màu sáng khi nhiệt độ tăng. Cây gậy đi bộ Carausius đã được biết là có màu đen ở 15 C và màu nâu ở 25 ° C.

8. Nhiệt độ và hình thái:

Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến kích thước tuyệt đối của động vật và tính chất tương đối của các bộ phận cơ thể khác nhau (quy tắc của Bergman). Ví dụ, chim và động vật có vú có kích thước cơ thể lớn hơn khi chúng ở vùng lạnh hơn ở vùng ấm áp và vùng lạnh hơn có những loài lớn hơn. Nhưng nhiệt độ có xu hướng nhỏ hơn ở vùng lạnh hơn.

Kích thước cơ thể đã đóng một vai trò quan trọng trong việc thích nghi với nhiệt độ thấp vì nó đã ảnh hưởng đến tốc độ mất nhiệt. Theo Brown và Lee (1969), chuột gỗ lớn hơn có lợi thế chọn lọc ở vùng khí hậu lạnh, rõ ràng là do tỷ lệ bề mặt của chúng với không khí và cách nhiệt lớn hơn cho phép chúng bảo tồn nhiệt metabalic. Vì những lý do ngược lại, động vật có kích thước nhỏ được ưa chuộng trong sa mạc.

Các chi của động vật có vú như đuôi, mõm, tai và vượn tương đối ngắn hơn ở những vùng lạnh hơn so với những phần ấm hơn (quy tắc của Allen). Ví dụ, có sự khác biệt về kích thước tai của cáo Bắc cực (Alopex lagopus), cáo đỏ (Vulpes Vulpes) và cáo sa mạc (Megalotis zerda) (Hình 11, 17).

Vì nhiệt bị mất qua bề mặt, đôi tai nhỏ của cáo Bắc cực giúp bảo tồn nhiệt; trong khi đó, đôi tai lớn của cáo sa mạc giúp giảm nhiệt và bốc hơi. Tương tự, Gazella tượng hình của dãy Hy Mã Lạp Sơn có chân, tai và đuôi ngắn hơn Gazella benetti được tìm thấy ở vùng đồng bằng của dãy Hy Mã Lạp Sơn, mặc dù cả hai đều có cùng kích thước cơ thể.

Tương tự như vậy, người Eskimo có cánh tay và chân ngắn hơn tương ứng với kích thước thân cây của họ, tương đối lớn hơn so với bất kỳ nhóm đương đại nào khác. Những con chuột được nuôi ở 31 ° C đến 33, 5 ° C có đuôi dài hơn những con cùng dòng được nuôi ở 15, 5 ° C đến 20 ° C. Tất cả những ví dụ về quy tắc của Allen đều thể hiện rõ ràng tầm quan trọng thích nghi của các chi cực ngắn trong việc giảm mất nhiệt từ cơ thể trong khí hậu lạnh.

Các cuộc đua của các loài chim có cánh tương đối hẹp và nhiều acuminate có xu hướng xảy ra ở vùng lạnh hơn, trong khi những loài ở vùng khí hậu ấm hơn có xu hướng rộng hơn (quy tắc của Rensch). Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến hình thái của một số loài cá và được phát hiện có mối quan hệ với số lượng đốt sống (quy tắc của Jordon). Cá tuyết nở ra New Foundland ở nhiệt độ từ 4 ° đến 8 ° C có 58 đốt sống, trong khi đó nở ra phía Đông của thành phố Nantucket ở nhiệt độ từ 10 ° đến 11 ° C có 54 đốt sống ..

Đầu của cáo Bắc cực (Alopex lagnpus), cáo đỏ (Vulpes Vulpes) và cáo sa mạc (Megalot's zerda) cho thấy sự tăng dần về kích thước của tai và minh họa cho sự cai trị của Allen (sau Clark, 1954).

9. Nhiệt độ và biến đổi hình thái:

Mối quan hệ giữa sự thay đổi theo mùa của nhiệt độ và hình dạng cơ thể được biểu hiện trong một hiện tượng đáng chú ý gọi là cyclomorphosis được thể hiện bởi một số cladocerans như Daphnia trong những tháng ấm áp của mùa hè (Hình 1118). Những loài giáp xác này cho thấy một sự thay đổi đáng kinh ngạc về kích thước của mũ bảo hiểm hoặc hình chiếu đầu giữa tháng mùa đông và mùa hè (Coker, 1931).

Mũ bảo hiểm phát triển trên đầu Daphnia vào mùa xuân; nó đạt được kích thước tối đa vào mùa hè và biến mất hoàn toàn vào mùa đông để cung cấp hình dạng tròn thông thường cho đầu. Một loại cyclomorosis như vậy về mặt kích thước của mũ bảo hiểm rõ ràng cho thấy một mối tương quan với mức độ ấm áp của các mùa khác nhau.

Những sự kéo dài này của mũ bảo hiểm đã được giải thích như là một sự trợ giúp thích ứng kể từ khi độ nổi của nước giảm khi nhiệt độ tăng (giả thuyết về độ nổi). Theo cách giải thích khác (viz., Giả thuyết ổn định), mũ bảo hiểm hoạt động giống như bánh lái và mang lại sự ổn định cao hơn cho động vật. Bên cạnh nhiệt độ, sự đa hình cấu trúc như vậy có thể được gây ra bởi các yếu tố môi trường khác bao gồm cả thực phẩm.

10. Nhiệt độ và hành vi của động vật:

Nhiệt độ thường ảnh hưởng đến mô hình hành vi của động vật. Ở vùng nước ôn đới, ảnh hưởng của nhiệt độ đến hành vi của sâu đục gỗ là sâu sắc. Ví dụ, trong những tháng mùa đông nói chung, cả Martesia và Teredo xảy ra với số lượng nhỏ hơn so với Bankia campanulaia có cường độ tấn công tối đa trong những tháng mùa đông.

Hơn nữa, lợi thế có được từ một số động vật máu lạnh thông qua thermotaxis hoặc định hướng về một nguồn nhiệt là khá thú vị. Bọ ve định vị vật chủ máu ấm của chúng bằng phản ứng chuyển sang sức nóng của cơ thể. Một số loài rắn như rắn lục súc, đầu đồng và vip pit có thể phát hiện động vật có vú và chim bằng nhiệt độ cơ thể của chúng vẫn ấm hơn một chút so với môi trường xung quanh.

Ngay cả trong bóng tối, những con rắn này tấn công con mồi với độ chính xác đáng kinh ngạc, do bức xạ nhiệt đến từ con mồi. Sự xuất hiện của thời tiết lạnh ở vùng ôn đới khiến những con rắn cuộn lại và rúc vào nhau.

Cyclomorphosis ở Daphnia cucullata do thay đổi nhiệt độ theo mùa (sau Clarke, 1954).

11. Nhiệt độ và phân bố động vật:

Do nhiệt độ tối ưu để hoàn thành một số giai đoạn trong vòng đời của nhiều sinh vật khác nhau, nhiệt độ áp đặt một hạn chế đối với sự phân bố của các loài. Nói chung, phạm vi của nhiều loài bị giới hạn bởi nhiệt độ tới hạn thấp nhất trong giai đoạn dễ bị tổn thương nhất trong vòng đời của nó, thường là giai đoạn sinh sản. Mặc dù tôm hùm Đại Tây Dương sẽ sống trong nước với nhiệt độ từ 0 ° đến 17 ° C, nhưng nó sẽ chỉ sinh sản trong nước ấm hơn 11 ° C.

Tôm hùm có thể sống và phát triển trong nước lạnh hơn nhưng một quần thể sinh sản không bao giờ được thiết lập ở đó. Không chỉ ảnh hưởng đến nhiệt độ trong chăn nuôi trong phân bố địa lý mà cả nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến khả năng sống sót (nghĩa là ảnh hưởng gây chết người của nhiệt độ), cho ăn và các hoạt động sinh học khác chịu trách nhiệm phân phối địa lý của động vật.

Như đã lưu ý trước đó trong bài viết này, các động vật từ các khu vực địa lý lạnh hơn thường ít chịu nhiệt và chịu lạnh hơn so với các động vật từ các khu vực ấm hơn; ví dụ, thành viên của Aurelia, một con cá thạch từ Nova Scotia chết ở nhiệt độ nước 29-30 ° C, trong khi Aurelia từ Florida có thể chịu được nhiệt độ lên tới 38, 5 ° C. Do đó, giới hạn nhiệt độ gây chết người có thể điều chỉnh phạm vi phân phối của Aurelia.

Nói chung, sự phân bố của các loài sinh vật biển nước nông có thể được gán cho bốn loại khoanh vùng. Trong loại thứ nhất, phân phối về phía bắc phụ thuộc vào giới hạn gây chết nhiệt trong những tháng mùa đông và phân phối phía nam phụ thuộc vào giới hạn nhiệt độ mùa hè. Trong loại thứ hai, các giới hạn nhiệt cần thiết cho dân số xác định sự phân bố từ bắc xuống nam.

Trong kiểu phân vùng thứ ba, các yêu cầu về nhiệt đối với răn đe tái sinh
khai thác môi trường sống của người Poleward vào mùa hè và nhiệt độ tối đa quyết định khu vực sinh tồn xích đạo. Cuối cùng, nhiệt độ tối thiểu để sinh tồn xác định giới hạn của poleward trong mùa đông và nhiệt độ giới hạn tái sinh xác định phạm vi phía nam.

Động vật không xương sống trên cạn, đặc biệt là động vật chân đốt thường được phân phối trong tất cả các môi trường nhiệt nơi tìm thấy sự sống. Nhiều loài động vật chân đốt đã xâm chiếm vùng lạnh hơn có một giai đoạn trong vòng đời có khả năng chống lạnh, cho phép chúng vượt qua mùa đông cho đến khi thời tiết ấm hơn trở lại (Salt, 1964). Chim và động vật có vú cũng thích nghi để sống trong hầu hết các môi trường nhiệt.

Sự phân bố của lưỡng cư và bò sát, tuy nhiên chỉ giới hạn ở vùng khí hậu nhiệt tương đối ấm hơn. Mock (1964) đã liệt kê ba yếu tố hạn chế sự xâm lấn của bò sát vào môi trường lạnh: nhiệt độ môi trường hàng ngày phải đủ cao để cho phép hoạt động, nhiệt độ môi trường hàng ngày phải đủ cao và đủ dài để cho phép sinh sản và cho phép người lớn và trẻ nhỏ để có được thức ăn cho mùa đông đông lạnh và phải có đủ các trang web để ngủ đông.

12. Nhiệt độ và độ ẩm:

Sự nóng lên khác biệt của khí quyển do sự thay đổi nhiệt độ trên bề mặt trái đất tạo ra một số hiệu ứng sinh thái, bao gồm gió địa phương và gió bão và các cơn bão khác, nhưng quan trọng hơn là nó quyết định sự phân bố của mưa.