Теплопродукция Около половины получаемой при окислительном расщеплении органических соединений энергии выделяется в виде тепла. Это означает, что основные органы катаболического (энергетического) обмена веществ являются одновременно и важнейшими участками теплопродукции (мускулатура, железы, особенно печень у позвоночных). Так как теплообмен с окружающей средой у большинства животных происходит очень быстро, то и температура их тела меняется в зависимости от активности организма и наружной температуры (пойкилотермия). Скорость ферментативных реакций, а значит, и интенсивность процессов обмена связаны с температурой коэффициентом Q10. Значение Q10, равное (К1/К2)- 10/(Т2 — Т1), показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10 °С (К1 и К2- константы скорости при температурах Т1 и Т2). У пойкилотермных животных (с переменной температурой тела) быстро достигается нижний предел температуры среды, за которым они впадают в холодовое оцепенение, сопровождающееся сильным замедлением обмена веществ. В подобном состоянии скрытой жизни, применяя современную технику криоконсервации, организмы можно сохранять даже при экстремальных температурах. Например, после шестидневного пребывания при температуре —272 °С выживает такой же процент инцистированных личинок - науплиусов солоноводного ракообразного Artemia, что и без охлаждения цист. Однако клетки переносят такие низкие температуры, только если их охлаждают со скоростью примерно 100— 1000°С/мин, т.е. предотвращая слишком сильную дегидратацию и образование кристаллов. Оттаивание следует производить так же быстро, чтобы помешать рекристаллизации воды. У некоторых перезимовывающих насекомых точка замерзания жидкостей тела очень низка. Это связано с высокой концентрацией в гемолимфе глицерола (например, у наездника Bracon из перепончатокрылых - 2,7 моль/л). У некоторых арктических и антарктических рыб, живущих в покрытой льдом морской воде, кон-центрации белков цитоплазмы намного выше, чем у других животных по-лярных регионов. Так как температура, при которой в клетках начинается образование льда, понижается у них до — 2 °С в связи с возрастанием коллоидно-осмотического давления , такие рыбы способны выжить в переохлажденной воде. Общим для животных, дышащих растворенным в воде кислородом, являются в 105 раз большие потери тепла, чем у дышащих воздухом наземных организмов. Это связано с тем, что вода не только в 3000 раз более теплоемка, но и содержит в единице объема в 40 раз меньше кислорода, чем воздух. Несмотря на это, у некоторых быстроплавающих видов рыб (например, тунцов) тело может быть на 10 °С теплее окружающей среды. Их кровеносные сосуды с большим просветом проходят не вдоль позвоночника, а непосредственно под кожей, в то время как в глубине тела между мышцами находятся артерио-венозные «чудесные сети» действующие как противоточные теплообменники. За счет развития гомойотермии температура тела, а значит, и интенсивность обмена веществ птиц и млекопитающих приобрели значительную независимость от внешних температурных условий. Температура тела у них колеблется в очень узком интервале, причем разница между ней и внешней температурой может составлять 70-80 °С (температура тела полярных птиц +40°С, а температура внешней среды от — 30° до — 40 °С). Развитие таких температур требует по сравнению с пойкилотермными животными более интенсивного обмена веществ, а также особых приспособлений, препятствующих потере тепла (перья, волосы, подкожная жировая ткань). Кроме того, должны быть развиты специальные механизмы терморегуляции, регистрирующие отклонения от заданного значения температуры и компенсирующие их посредством эффекторов. У человека соответствующие терморецепторы и центр терморегуляции расположены в передней области гипоталамуса. При повышении температуры усиливается теплоотдача за счет расширения сосудов и усиления транспирации, т. е. испарения влаги (при испарении 1 г воды окружающей среде отдается 580 кал). И наоборот, при понижении температуры тела повышение мышечного тонуса может вызвать у человека усиление основного обмена веществ в 4-5 раз, что увеличивает теплопродукцию. У гомойотермных животных температура тела и даже степень гомойотермии могут колебаться, например в зависимости от времени суток или от условий питания (гетеротермия). Некоторые такие животные временно пребывают даже в пойкилотермном состоянии, в частности виды, впадающие в зимнюю спячку (многие грызуны, насекомоядные, летучие мыши). Однако во всех этих случаях при приближении к точке замерзания теплопродукция в организме автоматически возобновляется. Некоторые насекомые способны к кратковременной терморегуляции (например, бабочки из семейств Sphingidae и Saturniidae). При внешней температуре 20-30 °С бражники за счет вибрации крыльев перед поkетом, т.е. за счет ритмичных сокращений мышц, могут поднять температуру грудной части тела до 40-41 °С, в то время как температура брюшка останется такой же, как у окружающей среды. Однако в противоположность позвоночным источником энергии в этом случае являются жиры, как и у саранчи во время длительных перелетов. Перегреву здесь препятствует учащенное сокращение сердечной n, вызывающее быструю циркуляцию гемолимфы, что повышает теплоотда-чу брюшка. У пчел возникла социальная терморегуляция. В противоположность другим насекомым (в том числе и муравьям) они не впадают зимой в холодовое оцепенение. Температура в улье при этом поддерживается на уровне 20-30 °С, а летом даже намного точнее-34,5-35,5 °С. Охлаждение вызывает мышечную дрожь и вследствие этого - вибрацию крыльев. При перегреве пчелы приносят в улей больше воды, капельки которой размазывают тонким слоем. Так как сбор и распределение воды выполняется различными особями, то пчелы-сборщицы должны получать точную информацию о температуре в улье от пчел-распределительниц. Эта информация заключается в скорости, с которой вода забирается пчелой - распределительницей. Чем она выше, тем жарче в улье.
Форум
