Температура тела и тепловой баланс организмов

У всех организмов физиологические процессы интенсивно протекают при оптимальной температуре, при которых темпы роста организмов достаточно высокие. При отклонении от оптимальной температуры как в меньшую, так и в большую сторону, скорость биохимических реакций в организме изменяется, что приводит к замедлению темпов роста и даже к гибели организмов. Любой вид приспособлен к существованию в сравнительно узком температурном интервале, но и для каждого организма внутри этого интервала есть свой диапазон оптимальных температур. Крайние минимум и максимум температур нижнего и верхнего пессимумов называется нижним и верхним порогом развития(биологическим нулем). 

Активные температуры (Селяников 1930) – температура среднесуточная,которая достигает порога. В агрометеорологии и агроклиматологии, темп-pa воздуха, характеризующая период активной вегетации с.-х. культур. Температуры, лежащие между верхним и нижним порогами развития - эффективные температуры. Только эффективные температуры могут вывести организм из "нулевого состояния" и активизировать физиологические процессы. Для растений и пойкилотермных (хладнокровных) животных важной характеристикой является количество тепла, которое они могут получить из окружающей среды.

Сумма эффективных температур (сумма тепла) - количество тепла, необходимое для развития.

     Σ_tэфф = (t-t₁) · n

t-наблюдаемая (реальная) температура; t₁ –нижний порог развития; n - продолжительность развития в днях (сутках).

Температура тела складывается в результате баланса между теплом тела и окружающей среды. Уравнение теплового баланса: Q = C(Tm - Tc) , где

Q – кол-во теплоты в результате матаболизма,

С – коэф.теплопроводности

Тm – температура тела

Тс – температура среды

Существуют 3 механизма, обеспечивающие уравнение теплового баланса: теплопроводнось, излучение, испарение. Балланс этих 3х процессов определяет температуру тела:

Нобщ = +- Нр +- Нu +- Нm +- На,где

Нобщ – выработка тепла с пом.метаболизма

Нр – теплообмен в результате излучения

Нu –испарения

Hm – теплопроводность

Ha – аккумуляция тепла в организме

Температура тела живых существ по-разному зависит от температуры окружающей среды. Баланс тепла в организме складывается из его прихода и расхода. Источники поступления тепловой энергии делятся на внешние и внутренние. Внешнее, или экзогенное, тепло организм получает от более нагретых воды, воздуха, окружающих предметов, прямой солнечной радиации. При этом большую роль играют площадь покровов и их теплопроводность. Внутреннее, или эндогенное, тепло вырабатывается как обязательный атрибут обмена веществ. Любой организм выделяет в окружающую среду тепло в результате своей жизнедеятельности. Источником теплообразования в клетках являются два экзотермических процесса: окислительные реакции и расщепление АТФ. Энергия, освобождающаяся при втором процессе, идет, как известно, на осуществление всех рабочих функций клетки, а энергия окисления – на восстановление АТФ. Но и в том, и в другом случае, согласно второму закону термодинамики, часть энергии рассеивается в виде тепла. Тепло, вырабатываемое живыми организмами как побочный продукт биохимических реакций, может служить существенным источником повышения температуры их тела.

Общий объем теплопродукции зависит от массы тела и интенсивности метаболизма. Потери тепла происходят через поверхность тела за счет излучения и теплопроводности, а также за счет энергоемкого испарения воды организмами. По физическим законам на испарение 1 мл воды затрачивается около 539 кал. Соотношение всех этих теплообменных процессов определяет температуру живых существ и влияет на скорость метаболических реакций. Жизнедеятельность и активность большинства видов на Земле зависят прежде всего от тепла, поступающего извне, а температура тела – от хода внешних температур. Такие организмы называют пойкилотермными. Этот термин обозначает изменчивость теплового режима организмов. Пойкилотермность свойственна всем микроорганизмам, грибам, растениям, беспозвоночным животным и значительной части хордовых. Две группы высших животных – птиц и млекопитающих относят к гомойотермным. Они способны поддерживать постоянную оптимальную температуру тела независимо от температуры среды.