12 Belangrijkste effecten van temperatuur op levende organismen

De belangrijkste effecten van temperatuur op levende organismen!

Er is gevonden dat temperatuur op verschillende manieren de levende organismen beïnvloedt, het heeft bijvoorbeeld een significante rol op de cellen, morfologie, fysiologie, gedrag, groei, ontogenetische ontwikkeling en distributie van planten en dieren.

Enkele goed bestudeerde effecten van temperatuur op levende organismen volgen:

1. Temperatuur en cel:

De minimum- en maximumtemperatuur hebben dodelijke effecten op de cellen en hun componenten. Als het te koud is, kunnen celeiwitten worden vernietigd als ijs ontstaat, of als water verloren gaat en elektrolyten zich concentreren in de cellen; hitte coaguleert eiwitten (Lewis en Taylor, 1967).

2. Temperatuur en metabolisme:

De meeste metabole activiteiten van microben, planten en dieren worden gereguleerd door verschillende soorten enzymen en enzymen worden op hun beurt beïnvloed door de temperatuur. Als gevolg hiervan stijgt de temperatuur tot een bepaalde limiet, waardoor de enzymatische activiteit toeneemt, wat resulteert in een verhoogde stofwisselingssnelheid.

Zo blijkt de activiteit van lever-arginase-enzym op arginine-aminozuur geleidelijk en geleidelijk toe te nemen, met de gelijktijdige stijging van de temperatuur van 17 ° C tot 48 ° C. Maar een temperatuurstijging voorbij 48 ° C blijkt een nadelig effect te hebben op de metabolische snelheid van deze enzymatische activiteit die snel vertraagt.

In planten wordt de absorptiesnelheid bij lage temperatuur vertraagd. Fotosynthese werkt over een breed temperatuurbereik. De meeste algen hebben een lager temperatuurbereik voor fotosynthese nodig dan de hogere planten. De snelheid van de ademhaling in planten neemt echter toe, met de stijging van de temperatuur, maar voorbij de optimale limiet hoge temperatuur verlaagt de ademhalingsfrequentie. De snelheid van de ademhaling wordt verdubbeld (zoals bij dieren) bij een toename van 10 ° C boven de optimale temperatuur, op voorwaarde dat andere factoren gunstig zijn (wet van Vant Hoff).

De optimale temperatuur voor fotosynthese is echter lager dan die voor ademhaling. Wanneer de temperatuur onder het minimum voor groei daalt, wordt een plant slapend, hoewel de ademhaling en fotosynthese langzaam kunnen doorgaan. Lage temperaturen beïnvloeden de plant verder door het eiwit te precipiteren in bladeren en tedere twijgen en door de weefsels te dehydrateren.

3. Temperatuur en reproductie:

De rijping van geslachtsklieren, gametogenese en libratie van gameten vindt plaats bij een specifieke temperatuur die varieert van soort tot soort. Sommige soorten broeden bijvoorbeeld uniform gedurende het hele jaar, sommige alleen in de zomer of in de winter, terwijl sommige soorten twee broedperiodes hebben, één in de lente en andere in de herfst. Temperatuur bepaalt dus de broedseizoenen van de meeste organismen.

Temperatuur heeft ook invloed op de vruchtbaarheid van dieren. De vruchtbaarheid van een dier wordt gedefinieerd als het reproductievermogen, dat wil zeggen het totale aantal jongen dat tijdens de levensduur van het dier is bevallen. Vrouwen van het insect, bijtende Chrotogonus trachyplerus bijvoorbeeld, werden geslachtsrijp bij 30 ° C en 35 ° C dan bij 25 ° C en het hoogste aantal eieren per vrouw werd bij temperaturen van 30 ° C gelegd. Het aantal eieren nam af van 243 tot 190 toen de temperatuur werd verhoogd tot 30-35 ° C (Grewal en Atwal, 1968).

Op dezelfde manier produceren sprinkhanenrassen Melanoplus sanguinipes en Camnula pellucida bij de kweek bij 32 ° C 20-30 keer zoveel eieren als bij 22 ° C (zie Ananthakrishan en Viswanathan, 1976). Aan de andere kant bleek de vruchtbaarheid van bepaalde inseets, zoals stengstkever (Pempherulus affinis), te dalen bij een temperatuurstijging van meer dan 32, 8 ° C (A Jyar en Margabandhu, 1941).

4. Temperatuur en geslachtsverhouding:

Bij bepaalde dieren bepaalt de omgevingstemperatuur de geslachtsverhouding van de soort. De geslachtsratio van de copepode Maerocyclops albidu blijkt bijvoorbeeld temperatuurafhankelijk te zijn. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt het aantal mannen aanzienlijk toe. Evenzo waren bij de vlooienvlo, Xenopsylla cheopis, mannetjes in aantal minder dan vrouwen op ratten, op dagen dat de gemiddelde temperatuur tussen 21-25 ° C bleef. Maar de positie wordt omgekeerd op koelere dagen.

5. Temperatuur en ontogenetische ontwikkeling:

Temperatuur beïnvloedt de snelheid en het succes van de ontwikkeling van poikilothermische dieren. Over het algemeen is een volledige ontwikkeling van eieren en larven sneller bij warme temperaturen. Forelleneieren ontwikkelen zich bijvoorbeeld vier keer sneller bij 15 ° C dan bij 5 ° C. Het insect, chironomidevlieg Metriocnemus hirticollis, heeft 26 dagen nodig bij 20 ° C voor de ontwikkeling van een volledige generatie, 94 dagen bij 10 ° C, 153 dagen bij 6, 5 ° C en 243 dagen bij 20 ° C, (Andrewartha en Birch, 1954).

De zaden van veel planten zullen echter niet ontkiemen en de eieren en poppen van sommige insecten zullen niet uitkomen of zich normaal ontwikkelen tot ze gekoeld zijn. Beekforel groeit het best bij 13 ° C tot 16 ° C, maar de eieren ontwikkelen zich het best bij 8 ° C. In de gewone bosgrond kever Pterostichus oblongopunctatus ontwikkeling van ei tot volwassen kever duurt 82 dagen bij 15 ° C, terwijl bij 25 ° C het slechts 46 dagen duurt. In dennenlip, wordt het ontwikkelings- en sterftecijfer van Dendroliniuspini in verschillende ontwikkelingsstadia beïnvloed door de temperatuur.

6. Temperatuur en groei:

De groeisnelheid van verschillende dieren en planten wordt ook beïnvloed door de temperatuur. Bijvoorbeeld, de volwassen forellen voeden niet veel hulp groeien niet totdat het water warmer is dan 10 ° C. Eveneens, in de oester Ostraea virginica, neemt de lengte van het lichaam toe van 1, 4 mm tot 10, 3 mm wanneer de temperatuur wordt verhoogd van 10 ° C tot 20 ° C. De buikpotigen Urosalpinx cinerea en zee-egel Echinus esculcntus tonen maximale grootte in warmere wateren. Koralen bloeien goed in die wateren die water bevatten onder de 21 ° C.

7. Temperatuur en kleur:

De grootte en kleuring van dieren zijn onderhevig aan temperatuurinvloeden. In warme, vochtige klimaten dragen veel dieren zoals insecten, vogels en zoogdieren een donkerdere pigmentatie dan de rassen van sommige soorten die in koele en droge klimaten voorkomen. Dit fenomeen staat bekend als Gioger-regel.

In de kikker Hyla en de gehoornde pad Phrynosoma is bekend dat lage temperaturen tot verdonkering leiden. Sommige garnalen (ongewervelde schaaldieren) worden licht gekleurd met toenemende temperatuur. Van de wandelstok van Carausius is bekend dat deze zwart werd bij 15 ° C en bruin bij 25 ° C.

8. Temperatuur en morfologie:

Temperatuur heeft ook invloed op de absolute grootte van een dier en de relatieve eigenschappen van verschillende lichaamsdelen (de regel van Bergman). Vogels en zoogdieren bereiken bijvoorbeeld een grotere lichaamsafmeting wanneer ze zich in koude gebieden bevinden dan in warme gebieden, en koudere gebieden hebben grotere soorten. Maar poikilotherms hebben de neiging kleiner te zijn in koudere regio's.

Lichaamsgrootte heeft een belangrijke rol gespeeld bij de aanpassing aan lage temperaturen omdat het de snelheid van warmteverlies heeft beïnvloed. Volgens Brown en Lee (1969) hebben grotere houtratten een selectief voordeel in koude klimaten, blijkbaar omdat hun oppervlakte-luchtverhouding en grotere isolatie hen in staat stellen om metabalische warmte te behouden. Om tegengestelde redenen hebben kleine dieren de voorkeur in woestijnen.

De uiteinden van zoogdieren zoals staart, snuit, oren en enbenen zijn relatief korter in koudere delen dan in de warmere delen (de regel van Allen). Er is bijvoorbeeld verschil in de grootte van oren van poolvos (Alopex lagopus), rode vos (Vulpes Vulpes) en de woestijnvos (Megalotis zerda) (figuur 11.17).

Omdat warmte door het oppervlak verloren gaat, helpen de kleine oren van de poolvos de warmte te behouden; terwijl grote oren van de woestijnvos helpen bij warmteverlies en verdamping. Evenzo heeft Gazella picticanda uit de Himalaya kortere poten, oren en staart dan Gazella benetti die te vinden zijn in de vlaktes van de Himalaya, hoewel ze allebei dezelfde lichaamsafmetingen hebben.

Evenzo hebben eskimo's kortere armen en benen in verhouding tot hun rompomtrek, die relatief groter is dan in welke andere hedendaagse groep dan ook. De muizen die zijn gekweekt bij 31 ° C tot 33, 5 ° C hebben langere staarten dan die van dezelfde stam die werd gekweekt bij 15, 5 ° C tot 20 ° C. Al deze voorbeelden van Allen's regel laten duidelijk een adaptieve betekenis zien van korte ledematen in het verminderen van warmteverlies van lichaam in koud klimaat.

De rassen van vogels met relatief smalle en meer toegespitste vleugels komen meestal voor in koudere regio's, terwijl die in warmere klimaten de neiging hebben om breder te zijn (Rensch's regel). Temperatuur heeft ook invloed op de morfologie van bepaalde vissen en blijkt een zekere relatie te hebben met het aantal wervels (de regel van Jordon). Kabeljauw die New Foundland uitdooft bij een temperatuur tussen 4 ° en 8 ° C heeft 58 wervels, terwijl die uit het oosten van Nantucket uitkomt bij een temperatuur tussen 10 ° en 11 ° C heeft 54 ​​wervels ..

Hoofden van poolvos (Alopex lagnpus), rode vos (Vulpes Vulpes) en woestijnvos (Megalot's zerda) tonen gradaties in de grootte van de oren en illustreren de heerschappij van Allen (naar Clark, 1954).

9. Temperatuur en cyclomorfose:

De relatie tussen seizoensveranderingen van temperatuur en lichaamsvorm komt tot uiting in een opmerkelijk verschijnsel dat cyclomorfose wordt genoemd die door bepaalde cladocerans zoals Daphnia wordt vertoond tijdens de warme maanden van de zomer (Fig. 1118). Deze schaaldieren vertonen een opvallende variatie in de grootte van hun helm- of kopprojectie tussen de winter- en zomermaand (Coker, 1931).

De helm ontwikkelt zich in het voorjaar op het Daphnia-hoofd; het bereikt zijn maximale grootte in de zomer en verdwijnt helemaal in de winter om de gebruikelijke ronde vorm aan het hoofd te geven. Een dergelijke vorm van cyclomorfose in termen van grootte van de helm laat duidelijk een verband zien met de mate van warmte van verschillende seizoenen.

Deze verlengingen van de helm zijn geïnterpreteerd als een aanpassing hulpflotatie aangezien het drijfvermogen van water wordt verminderd als de temperatuur toeneemt (de drijfhypothese). Volgens andere interpretatie (tw., Stabiliteitshypothese), werkt de helm als het roer en geeft het dier meer stabiliteit. Naast temperatuur kan een dergelijk structureel polymorfisme worden veroorzaakt door andere omgevingsfactoren, waaronder het voedsel.

10. Temperatuur en gedrag van dieren:

Temperatuur heeft over het algemeen invloed op het gedragspatroon van dieren. In gematigde wateren is de invloed van temperatuur op het gedrag van houtboorders diepgaand. Bijvoorbeeld, in de wintermaanden in het algemeen, komen zowel Martesia als Teredo in kleinere aantallen voor in vergelijking met Bankia campanulaia, waarvan de intensiteit van aanvallen maximaal is tijdens de wintermaanden.

Verder is het voordeel dat wordt verkregen door bepaalde koudbloedige dieren door thermotaxis of oriëntatie naar een warmtebron vrij interessant. Teken plaatsen hun warme bloedgastheren door een draaiende reactie op de hitte van hun lichaam. Bepaalde slangen zoals rammelaarslangen, koperen koppen en pitadders kunnen zoogdieren en vogels detecteren door hun lichaamswarmte die iets warmer is dan de omgeving.

Zelfs in het donker slaan deze slangen op hun prooi met een ontzettende nauwkeurigheid, vanwege de warmtestraling van de prooi. De komst van koud weer in gematigde zones zorgt ervoor dat de slangen omhoog rollen en samen kruipen.

Cyclomorfose in Daphnia cucullata als gevolg van seizoensverandering in temperatuur (na Clarke, 1954).

11. Temperatuur en dierlijke distributie:

Omdat de optimale temperatuur voor de voltooiing van de verschillende fasen van de levenscyclus van veel organismen varieert, legt temperatuur een beperking op aan de verspreiding van soorten. Over het algemeen wordt het bereik van veel soorten beperkt door de laagste kritieke temperatuur in de meest kwetsbare fase van zijn levenscyclus, meestal de reproductieve fase. Hoewel de Atlantische kreeft in water met een temperatuurbereik van 0 ° tot 17 ° C zal leven, zal hij alleen broeden in water dat warmer is dan 11 ° C.

De kreeft kan leven en groeien in kouder water, maar een fokpopulatie wordt daar nooit gevestigd. Niet alleen de temperatuur beïnvloedt de veredeling in de geografische verspreiding, maar ook de temperatuur beïnvloedt de overlevingskansen (dwz het dodelijke effect van de temperatuur), de voeding en andere biologische activiteiten zijn verantwoordelijk voor de geografische verspreiding van dieren.

Zoals eerder in dit artikel is opgemerkt, zijn de dieren uit koudere geografische regio's over het algemeen minder hitte-tolerant en koud-toleranter dan die dieren uit warmere streken; bijvoorbeeld, een lid van Aurelia, een kwal uit Nova Scotia sterft bij een watertemperatuur van 29-30 ° C, terwijl Aurelia uit Florida temperaturen tot 38, 5 ° C kan verdragen. Een letale temperatuurlimiet kan dus het verspreidingsbereik van Aurelia regelen.

Over het algemeen kan de verspreiding van ondiep water mariene soorten worden toegewezen aan vier soorten zonering. In het eerste type is de verspreiding naar het noorden afhankelijk van thermische dodelijke limieten tijdens de wintermaanden en is de verdeling in het zuiden afhankelijk van de zomertemperatuurlimieten. In een tweede type bepalen de thermische limieten vereist voor de populatie de verdeling van het noorden naar het zuiden.

In het derde type zonering worden de thermische vereisten voor herbevolking afgeschaft
Ik ben de bewoner van de polder in de zomer en de maximale temperatuur bepaalt het overlevingsgebied van de evenaar. Ten slotte bepaalt de minimumtemperatuur voor overleving de grens voor de pekewachter in de winter en de temperatuurbeperkende herbevolking bepaalt het zuidelijke bereik.

Terrestrische ongewervelden, met name geleedpotigen, worden over het algemeen verspreid in alle thermische omgevingen waar leven wordt gevonden. Veel geleedpotigen die de koudere gebieden zijn binnengevallen, hebben één fase in hun levenscyclus die zeer bestand is tegen kou, waardoor ze overwinteren totdat het warmere weer terugkeert (Salt, 1964). Vogels en zoogdieren zijn ook aangepast om in bijna alle thermische omgevingen te leven.

De verdeling van amfibieën en reptielen is echter beperkt tot de relatief warmere thermale klimaten. Mock (1964) heeft drie factoren genoemd die de invasie van reptielen in koude omgevingen beperken: de dagelijkse omgevingstemperatuur moet hoog genoeg zijn om activiteit mogelijk te maken, de dagelijkse omgevingstemperatuur moet hoog genoeg en lang genoeg zijn om te kunnen fokken en om volwassenen en jonge mensen toe te laten om voedsel te verkrijgen voor "overwintering" en er moeten geschikte sites zijn voor de winterslaap.

12. Temperatuur en vochtigheid:

De differentiële verwarming van de atmosfeer als gevolg van temperatuursvariatie over het aardoppervlak produceert een aantal ecologische effecten, waaronder lokale en passaatwinden en orkanen en andere stormen, maar belangrijker is dat het de verdeling van neerslag bepaalt.