Sıcaklığın Canlı Organizmalar Üzerindeki En Önemli 12 Etkisi

Sıcaklığın Canlı Organizmalara En Önemli Etkileri!

Sıcaklığın canlı organizmaları çeşitli şekillerde etkilediği bulunmuştur, örneğin bitkilerde, hayvanlarda, hücrelerde, morfolojide, fizyolojide, davranışta, büyümede, ontogenetik gelişmede ve dağılımında önemli bir rolü vardır.

Sıcaklığın canlı organizmalar üzerindeki iyi çalışılmış etkilerinden bazıları şunlardır:

1. Sıcaklık ve hücre:

Minimum ve maksimum sıcaklıklar, hücreler ve bileşenleri üzerinde öldürücü etkilere sahiptir. Çok soğuksa, hücre proteinleri buz oluştuğunda veya su kaybolduğunda ve elektrolitler hücrelerde yoğunlaştıkça tahrip olabilir; ısı proteinleri koagüle eder (Lewis ve Taylor, 1967).

2. Sıcaklık ve metabolizma:

Mikropların, bitkilerin ve hayvanların metabolik aktivitelerinin çoğu, çeşitli enzim türleriyle düzenlenir ve sırayla enzimler sıcaklıktan etkilenir, sonuç olarak sıcaklıktaki artış, belirli bir limite kadar artan enzimatik aktivite meydana getirir, bu da metabolizma hızının artmasına neden olur.

Örneğin, arginin amino asit üzerine karaciğer argininaz enziminin aktivitesinin, sıcaklıktaki 17 ° C'den 48 ° C'ye kadar eşzamanlı artışla birlikte, kademeli ve kademeli olarak arttığı bulunmuştur. Ancak, 48 48 C'nin üzerindeki sıcaklıkta bir artışın, hızla geciken bu enzimatik aktivitenin metabolik hızı üzerinde olumsuz bir etkisi olduğu bulunmuştur.

Bitkilerde, emilim oranı düşük sıcaklıkta geciktirilir. Fotosentez, geniş bir sıcaklık aralığında çalışır. Alglerin çoğu fotosentez için yüksek bitkilerden daha düşük sıcaklık aralığı gerektirir. Bununla birlikte, bitkilerde solunum hızı, sıcaklığın yükselmesiyle artar, ancak optimum sınırın ötesinde yüksek sıcaklık, solunum hızını azaltır. Solunum hızı (hayvanlarda olduğu gibi), diğer faktörlerin elverişli olması koşuluyla (Vant Hoff yasası), optimum sıcaklığın 10 ° C üzerinde artmasıyla iki katına çıkmıştır.

Bununla birlikte, fotosentez için optimum sıcaklık, solunum için olduğundan daha düşüktür. Büyüme için sıcaklık minimumun altına düştüğünde, solunum ve fotosentez yavaş devam etse bile bitki uykuda kalır. Düşük sıcaklıklar, proteini yapraklarda ve hassas dallarda çökelterek ve dokuları kurutmak suretiyle bitkiyi de etkiler.

3. Sıcaklık ve üreme:

Gonadların olgunlaşması, gametogenez ve gametlerin serbest bırakılması, türlerden türlere değişen belirli bir sıcaklıkta gerçekleşir. Örneğin, bazı türler yıl boyunca tek tip ürer, bazıları sadece yaz aylarında veya kışın, bazı türlerde biri baharda diğeri sonbaharda olmak üzere iki üreme dönemi vardır. Böylece, sıcaklık çoğu organizmanın üreme mevsimini belirler.

Sıcaklık aynı zamanda hayvanların doğurganlığını da etkiler. Bir hayvanın doğurganlığı üreme kapasitesi, yani hayvanın yaşamı boyunca doğduğu toplam gençlerin sayısı olarak tanımlanır. Örneğin, böceğin dişi, Acridid ​​Chrotogonus trachyplerus, 30 ° C ve 35 ° C'de, 25 ° C'ye göre cinsel açıdan olgunlaştı ve dişi başına en fazla yumurta sayısı, 30 ° C sıcaklıklara serildi. Sıcaklık 30-35 ° C'ye yükseltildiğinde yumurta sayısı 243'ten 190'a düşmüştür (Grewal ve Atwal, 1968).

Benzer şekilde, çekirge türlerinde — 32 ° C'de yetiştirildiğinde Melanoplus sanguinipes ve Camnula pellucida, 22 ° C'de yetiştirilenlere göre 20-30 kat daha fazla yumurta üretir (bakınız Ananthakrishan ve Viswanathan, 1976). Öte yandan, pamuk sapı yabani otu (Pempherulus affinis) gibi bazı stokların veriminin, 32.8 ° C'nin üzerindeki sıcaklık artışıyla azaldığı bulundu (A Jyar ve Margabandhu, 1941).

4. Sıcaklık ve cinsiyet oranı:

Bazı hayvanlarda çevresel sıcaklık türlerin cinsiyet oranını belirler. Örneğin, kopepod Maerocyclops albidu'nun cinsiyet oranı sıcaklığa bağlı olarak bulunmuştur. Sıcaklık arttıkça erkek sayısında önemli bir artış olur. Benzer şekilde veba piresinde, Xenopsylla cheopis, ortalama sıcaklığın 21 ila 25 ° C arasında kaldığı günlerde sıçanlarda sayıca fazla erkek sayılır. Ancak pozisyon daha soğuk günlerde tersine döner.

5. Sıcaklık ve ontogenetik gelişme:

Sıcaklık, poikilothermic hayvanların gelişiminin hızını ve başarısını etkiler. Genel olarak, yumurtaların ve larvaların tam gelişimi ılık sıcaklıklarda daha hızlıdır. Örneğin alabalık yumurtaları, 15 ° C'de 5 ° C'de dört kat daha hızlı gelişir. Böcek, chironomid sinek Metriocnemus hirticollis, tam bir kuşağın gelişimi için 20 ° C'de 26 gün, 10 ° C'de 94 gün, 6.5 ° C'de 153 gün ve 20 ° C'de 243 gün (Andrewartha ve Birch, 1954).

Bununla birlikte, birçok bitkinin tohumları filizlenmeyecek ve bazı böceklerin yumurtaları ve pupaları soğuyana kadar normal bir şekilde yumurtadan çıkmayacak veya gelişmeyecektir. Dere alabalığı en iyi 13 ° C ila 16 ° C arasında büyür, fakat yumurtalar 8 ° C sıcaklıkta en iyi şekilde gelişir. Ortak orman zeminindeki böceklerde yumurtadan olgun böceğe Pterostichus oblongopunctatus gelişimi 15 ° C'de 82 gün alırken, 25 ° C'de sadece 46 gün sürer. Çam lappetinde, Dendroliniuspini gelişim hızı ve çeşitli gelişim evrelerinin mortalitesi sıcaklıktan etkilenir.

6. Sıcaklık ve büyüme:

Farklı hayvanların ve bitkilerin büyüme oranları da sıcaklıktan etkilenir. Örneğin, yetişkin alabalıkların fazla beslenmemesi, su 10 ° C'den daha sıcak olana kadar büyümez. Aynı şekilde, istiridye Ostraea virginica'da, sıcaklık 10 ° C'den 20 ° C'ye yükseltildiğinde, vücudun uzunluğu 1.4 mm'den 10.3 mm'ye çıkar. Gastropod Urosalpinx cinerea ve deniz kestanesi Echinus esculcntus, sıcak sularda maksimum büyüklüğü gösterir. Mercanlar, 21 ° C'nin altındaki su içeren sularda iyi gelişir.

7. Sıcaklık ve renklendirme:

Hayvanların büyüklüğü ve renklendirilmesi, sıcaklık etkilerine tabidir. Sıcak nemli iklimlerde böcekler gibi birçok hayvan, kuşlar ve memeliler serin ve kuru iklimlerde bulunan bazı türlerin ırklarından daha koyu pigmentasyona sahiptir. Bu fenomen Gioger kuralı olarak bilinir.

Kurbağa Hyla ve boynuzlu kurbağa Phrynosoma'da, düşük sıcaklıkların koyulaşmaya neden olduğu bilinmektedir. Bazı karidesler (kabuklu omurgasızlar) artan sıcaklıkla açık renklidir. Baston Carausius'un 15 ° C'de siyah, 25 ° C'de kahverengi olduğu bilinmektedir.

8. Sıcaklık ve morfoloji:

Sıcaklık aynı zamanda bir hayvanın mutlak boyutunu ve çeşitli vücut kısımlarının nispi özelliklerini de etkiler (Bergman kuralı). Kuşlar ve memeliler, örneğin soğuk bölgelerdeyken ılık bölgelerden daha büyük ve daha büyük bölgeler daha büyük türler barındırırlar. Ancak, poikilotherm'ler daha soğuk bölgelerde daha küçük olma eğilimindedir.

Vücut büyüklüğü düşük sıcaklığa adaptasyonda önemli bir rol oynamıştır, çünkü ısı kaybı oranını etkilemiştir. Brown ve Lee'ye (1969) göre, daha büyük ahşap fareler soğuk iklimlerde seçici bir avantaja sahiptir, görünüşe göre yüzey hava oranı ve daha fazla yalıtım onların metabalik ısıyı korumalarına izin vermektedir. Karşıt sebeplerden dolayı, küçük boyutlu hayvanlar çöllerde tercih edilir.

Kuyruk, burun, kulak ve andeg gibi memelilerin ekstremiteleri, daha soğuk olan kısımlarda, ılık olan kısımlardan nispeten daha kısadır (Allen kuralları). Örneğin, kutup tilkisi (Alopex lagopus), kızıl tilki (Vulpes Vulpes) ve çöl tilki (Megalotis zerda) kulaklarının boyutlarında farklılık vardır (Şekil 11.17).

Isı yüzeyden kaybedildiğinden, kutup tilkiinin küçük kulakları ısının korunmasına yardımcı olur; çöl tilkisi kulaklarının büyük kısmı ısı kaybına ve buharlaşmaya yardımcı olur. Benzer şekilde, Himalayalar'daki Gazella Picticandası, her ikisi de aynı bedende olmasına rağmen, Himalaya ovalarında bulunan Gazella benetti'den daha kısa bacaklara, kulaklara ve kuyruklara sahiptir.

Aynı şekilde, Eskimolar, diğer tüm çağdaş gruplardan nispeten daha büyük olan gövde boyutlarına oranla daha kısa kollara ve bacaklara sahiptir. 31 ° C ila 33.5 ° C arasında yetiştirilen fareler, 15.5 ° C ila 20 ° C arasında yetiştirilen aynı suştan daha uzun kuyruklara sahiptir. Allen kuralının tüm bu örnekleri, soğuk iklimde vücuttan ısı kaybını azaltmada kısa ekstremitelerin uyarlanabilir önemini açıkça göstermektedir.

Nispeten dar ve daha akuminat kanatlı kuşların ırkları daha soğuk bölgelerde ortaya çıkma eğilimindeyken, sıcak iklimlerde olanlar daha geniş olma eğilimindedir (Rensch'in kuralı). Sıcaklık aynı zamanda bazı balıkların morfolojisini de etkiler ve omur sayısıyla (Jordon'un kuralı) bazı ilişkilere sahip olduğu bulunmuştur. New Foundland'ı 4 ° ile 8 ° C arasındaki bir sıcaklıkta kapatan kod 58 vertebraya sahipken, Nantucket'in doğusunda 10 ° ile 11 ° C arasındaki bir sıcaklıkta kuluçka süresi.

Kutup tilkisi (Alopex lagnpus), kızıl tilki (Vulpes Vulpes) ve çöl tilkisi (Megalot zerda), kulak büyüklüğünde derecelendirmeyi gösteren ve Allen kuralını (Clark, 1954'ten sonra) gösteren başları.

9. Sıcaklık ve siklomorfoz:

Mevsimsel sıcaklık değişimleri ve vücut şekli arasındaki ilişki, yazın ılık aylarında Daphnia gibi bazı kdonoseranslar tarafından sergilenen siklomorfoz denilen dikkate değer bir fenomende ortaya çıkmaktadır (Şekil 1118). Bu kabuklular, kasklarının boyutunda veya kafa projeksiyonunda kış ve yaz ayları arasında çarpıcı bir değişiklik göstermektedir (Coker, 1931).

Kask Daphnia kafasında ilkbaharda gelişir; yazın maksimum büyüklüğüne ulaşır ve kafaya olağan yuvarlak şekil vermek için kışın tamamen kaybolur. Kask büyüklüğü açısından böyle bir siklomorfoz, farklı mevsimlerin sıcaklık derecesi ile açıkça bir korelasyon gösteriyor.

Kasktaki bu uzamalar, sıcaklık arttıkça (yüzdürme hipotezi) arttıkça suyun yüzdürülmesi azaldığı için yüzdürmeye yardımcı bir uyarlama olarak yorumlanmıştır. Diğer yorumlara göre (örneğin stabilite hipotezi) kask, dümen gibi hareket eder ve hayvana daha fazla stabilite kazandırır. Sıcaklığın yanı sıra, bu tür yapısal polimorfizm, yiyecek de dahil olmak üzere diğer çevresel faktörlerden kaynaklanabilir.

10. Sıcaklık ve hayvan davranışları:

Sıcaklık genellikle hayvanların davranış biçimini etkiler. Ilıman sularda sıcaklığın ağaç delicilerinin davranışı üzerindeki etkisi derindir. Örneğin, genel olarak kış aylarında, hem Martesia hem de Teredo, kış aylarında saldırı yoğunluğu maksimum olan Bankia campanulaia ile karşılaştırıldığında daha az sayıda meydana gelir.

Ayrıca, bazı soğuk kanlı hayvanların termotaksi yoluyla veya bir ısı kaynağına oryantasyon yoluyla kazandıkları avantaj oldukça ilginçtir. Keneler, ılık kan konaklarını vücutlarının sıcaklığına dönerek tepki vererek bulurlar. Çıngıraklı yılan, bakır başlı ve çukur engerekleri gibi bazı yılanlar, memelileri ve kuşları çevrelerinden biraz daha sıcak olan vücut ısılarıyla tespit edebilir.

Karanlıkta bile, bu yılanlar avdan gelen ısı yayınımı nedeniyle sinir bozucu bir hassasiyetle avlarına saldırırlar. Soğuk havaların ılıman bölgelere girmesi yılanların sarılıp birbirine sarılmasına neden olur.

Daphnia cucullata'da mevsimsel sıcaklık değişimlerinden dolayı siklomorfoz (Clarke, 1954'ten sonra).

11. Sıcaklık ve hayvan dağıtımı:

Birçok organizmanın yaşam döngüsünün birkaç aşamasının tamamlanması için optimum sıcaklık değiştiğinden, sıcaklık türlerin dağılımına bir sınırlama getirir. Genel olarak birçok türün aralığı, yaşam döngüsünün en savunmasız aşamasında, genellikle üreme aşamasında olan en düşük kritik sıcaklıkla sınırlıdır. Her ne kadar Atlantik ıstakozu 0 ° ile 17 ° C arasında değişen bir sıcaklıkta suda yaşayacak olsa da, sadece 11 ° C'den daha sıcak sularda üreyecektir.

Istakoz daha soğuk suda yaşayabilir ve büyüyebilir, ancak orada üreyen bir popülasyon asla oluşmaz. Sıcaklık yalnızca coğrafi dağılımdaki üremeyi etkilemez, aynı zamanda sıcaklık, hayatta kalma oranını da etkiler (sıcaklığın ölümcül etkisi), beslenmeyi ve diğer biyolojik aktiviteler hayvanların coğrafi dağılımından sorumludur.

Bu makalede daha önce belirtildiği gibi, daha soğuk coğrafi bölgelerden gelen hayvanlar genellikle daha sıcak bölgelere sahip hayvanlardan daha az ısıya dayanıklı ve daha soğuk toleranslıdır; örneğin, Nova Scotia'dan bir jöle balığı olan Aurelia üyesi, 29-30 ° C'lik bir su sıcaklığında ölür, Florida'dan Aurelia ise 38.5 ° C'ye kadar olan sıcaklıklara tahammül edebilir. Bu nedenle, ölümcül sıcaklık sınırı, Aurelia'nın dağılım aralığını düzenleyebilir.

Genel olarak, sığ deniz türlerinin dağılımı dört tür bölgeye tahsis edilebilir. İlk tipte, kuzeye doğru dağılım kış aylarında termal ölümcül sınırlara, güney dağılım ise yaz sıcaklık sınırlarına bağlıdır. İkinci tipte, popülasyon için gerekli olan termal sınırlar kuzeyden güneye dağılımını belirler.

Üçüncü imar tipinde, yeniden çoğaltma için gerekli termal şartlar
yaz aylarında doğaçlama habitatını kazın ve maksimum sıcaklık ekvator sağkalım alanını belirler. Son olarak, hayatta kalmak için minimum sıcaklık kışın poleward sınırını belirler ve repopülasyonu sınırlayan sıcaklıklar güney yönünü belirler.

Karasal omurgasızlar, özellikle eklembacaklılar, genellikle yaşamın bulunduğu tüm termal ortamlarda dağılırlar. Soğuk bölgeleri istila eden birçok eklembacaklıların yaşam döngülerinde bir aşaması vardır; bu, sıcak havalar geri dönene kadar kış mevsimine izin vererek soğuğa karşı çok dayanıklıdır (Salt, 1964). Kuşlar ve memeliler de neredeyse tüm termal ortamlarda yaşamaya adapte edilmiştir.

Bununla birlikte, amfibi ve sürüngenlerin dağılımı nispeten daha ılık olan termal iklimlerle sınırlıdır. Mock (1964), sürüngenlerin soğuk ortamlara yayılmasını sınırlayan üç faktörü listelemiştir: günlük ortam sıcaklığı, aktiviteye izin verecek kadar yüksek olmalı, günlük ortam sıcaklığı, üremeye izin verecek ve yetişkinlere ve gençlere izin verecek kadar yüksek ve yetişmiş olmalıdır “fazla kışlama” için yiyecek almak için ve kış uykusu için yeterli alan bulunmalıdır.

12. Sıcaklık ve nem:

Atmosferin dünya yüzeyindeki sıcaklık değişimlerinden kaynaklanan diferansiyel ısınması, yerel ve ticari rüzgarlar ve kasırgalar ve diğer fırtınalar dahil olmak üzere bir dizi ekolojik etki yaratır, ancak daha önemlisi yağış dağılımını belirler.