Методическо развитие. Тема: „Физиологични основи на адаптация на тялото на спортист към нови климатични условия

II. Главна част

1. Оптиум и пезий. Сума за температурна ефективност

2. Пойкилотермични организми

2.1 Пасивно съпротивление

2.2 Скорост на метаболизма

2.3 Температурни адаптации

3. Хомеотермични организми

3.1 Телесна температура

3.2 Механизъм на терморегулация

Списък на литературата
Въведение
Организмите са истински носители на живота, отделни единици на метаболизма. В процеса на метаболизма тялото консумира необходимите вещества от околната среда и отделя в нея метаболитни продукти, които могат да се използват от други организми; умирайки, тялото също се превръща в източник на храна за определени видове живи същества. По този начин дейността на отделните организми лежи в основата на проявлението на живота на всички нива на неговата организация.

Изучаването на основните метаболитни процеси в живия организъм е предмет на физиологията. Тези процеси обаче протичат в сложна, динамична среда на естественото местообитание, са под постоянното влияние на комплекс от неговите фактори. Поддържането на стабилен метаболизъм при променливи условия на околната среда е невъзможно без специални адаптации. Изучаването на тези адаптации е задача за екологията.

Адаптациите към факторите на околната среда могат да се основават на структурните особености на организма - морфаологични адаптации - или на специфични форми на функционален отговор на външни влияния - физиологични адаптации. При висшите животни висшата нервна дейност играе важна роля в адаптацията, въз основа на която се формират адаптивни форми на поведение - екологични адаптации.

В областта на изучаването на адаптациите на нивото на организма, екологът влиза в най-близко взаимодействие с физиологията и прилага много физиологични методи. Прилагайки обаче физиологични методи, еколозите ги използват за решаване на специфичните си проблеми: екологът се интересува преди всичко не от фината структура на физиологичния процес, а от крайния му резултат и зависимостта на процеса от влиянието на външните фактори. С други думи, в екологията физиологичните показатели служат като критерии за реакция на организма към външни условия, а физиологичните процеси се разглеждат преди всичко като механизъм, който осигурява непрекъснато изпълнение на основните физиологични функции в сложна и динамична среда.
II. ГЛАВНА ЧАСТ
1. Оптимум и песимум. Сума на ефективните температури
Всеки организъм е способен да живее в определен температурен диапазон. Температурният диапазон на планетите на Слънчевата система е хиляди градуса и границите са. В който животът, който познаваме, може да съществува, е много тесен - от -200 до + 100 ° C. Повечето видове живеят в още по-тесен температурен диапазон.

Някои организми. Особено в стадия на покой, те могат да съществуват при много ниски температури и някои видове микроорганизми са в състояние да живеят и да се размножават в градските извори при температури близки до точката на кипене. Диапазонът на температурните колебания във водата обикновено е по-малък, отколкото на сушата. Диапазонът на толерантност се променя съответно. Температурата често се свързва с райониране и разслояване както във водни, така и в сухоземни местообитания. Степента на температурната променливост и нейните колебания също са важни, тоест, ако температурата се промени в диапазона от 10 до 20 C и средната стойност е 15 C, това не означава, че колебателната температура има същия ефект като постоянната. Много организми процъфтяват при различни температури.

Оптималните условия са тези, при които всички физиологични процеси в тялото или екосистемите протичат с максимална ефективност. За повечето видове температурният оптимум е в диапазона 20-25 ° C, като леко се измества в една или друга посока: в сухите тропици е по-висок - 25-28 ° C, в умерените и студени зони под - 10-20 ° C. В хода на еволюцията, приспособявайки се не само към периодичните промени в температурата, но и към регионите с различно топлоснабдяване, растенията и животните развиват различни нужди от топлина през различните периоди от живота. Всеки вид има свой оптимален температурен диапазон, а за различни процеси (растеж, цъфтеж, плододаване и др.) Има и „техните“ стойности на оптимите.

Известно е, че физиологичните процеси в растителните тъкани започват при температура от + 5 ° C и се активират при + 10 ° C и повече. В крайбрежните гори развитието на пролетните видове е особено ясно свързано със средните дневни температури от -5 ° C до + 5 ° C. Ден-два преди температурата да премине през -5 ° С, под горската постеля започва развитието на звездната пролет и амурския адонис, а при прехода през 0 ° С се появяват първите цъфтящи индивиди. И дори при средна дневна температура от + 5 ° C, и двата вида цъфтят. Поради липсата на топлина нито адонисът, нито пролетното растение образуват непрекъснато покритие, те растат единично, по-рядко - няколко индивида заедно. Малко по-късно от тях - с разлика от 1-3 дни, анемоните започват да растат и да цъфтят.

Температурите, „лежащи“ между летални и оптимални, се считат за песимални. В песимумната зона всички жизнени процеси са много слаби и много бавни.

Температурите, при които протичат активните физиологични процеси, се наричат \u200b\u200bефективни; техните стойности не надхвърлят смъртоносните температури. Сумата от ефективните температури (ET) или сумата от топлината е постоянна стойност за всеки тип. Изчислява се по формулата:
ET \u003d (t - t1) × n,
Когато t е околната температура (действителна), t1 е температурата на долния праг на развитие, често 10 ° C, n е продължителността на развитие в дни (часове).

Беше разкрито, че всяка фаза от развитието на растенията и екзотермичните животни започва при определена стойност на този показател, при условие че други фактори също са в оптимална степен. И така, цъфтежът на подбел се случва при сума от температури 77 ° С, ягодите - при 500 ° С. Сумата на ефективните температури (ET) за всички жизнен цикъл ви позволява да идентифицирате потенциалния географски обхват на всеки вид, както и да направите ретроспективен анализ на разпространението на видовете в миналото. Например, северната граница на дървесната растителност, по-специално на лиственица Cajander, съвпада с изотермата от юли от + 12 ° С и общото ET над 10 ° С - 600 °. За ранните култури общият ET е 750 °, което е напълно достатъчно за отглеждане на ранни сортове картофи дори в Магаданска област. А за корейския кедър общият ЕТ е 2200 °, за пълнолистната ела - около 2600 °, следователно и двата вида растат в Приморие, а елата (Abies holophylla) - само в южната част на региона.
2. ПОЙКИЛОТЕРМНИ ОРГАНИЗМИ
Всички таксони на органичния свят, с изключение на два класа гръбначни животни - птици и бозайници, са класифицирани като пойкилотермични (от гръцки poikilos - променлив, променящ се) организъм. Името подчертава едно от най-забележимите свойства на представителите на тази група: нестабилност, тяхната телесна температура, варираща в широки граници в зависимост от промените в околната температура.

Телесна температура . Основната характеристика на топлообмена в пойкилотермните организми е, че поради относително ниската си скорост на метаболизма, външната топлина е техният основен източник на енергия. Това обяснява пряката зависимост на телесната температура на пойкилотермите от температурата на околната среда, по-точно от притока на топлина отвън, тъй като земните пойкилотермични форми също използват радиационно отопление.

Пълното съответствие между температурите на тялото и околната среда обаче се наблюдава рядко и е характерно главно за много малки организми. В повечето случаи има известно несъответствие между тези показатели. В диапазона от ниски и умерени температури на околната среда телесната температура на организмите, които не са в състояние на скованост, се оказва по-висока, а при много горещи условия тя е по-ниска. Причината за излишната телесна температура над околната среда е, че дори при ниско ниво на метаболизъм се произвежда ендогенна топлина - тя причинява повишаване на телесната температура. Това се проявява по-специално в значително повишаване на температурата при активно движещи се животни. Например при насекоми в покой превишаването на телесната температура над околната среда се изразява в десети от градуса, докато при активно летящи пеперуди, пчели и други видове температурата се поддържа на 36 - 40 "C, дори когато температурата на въздуха е под 10" C.

Температурата по-ниска от околната среда по време на горещината е характерна за сухоземните организми и се обяснява главно със загубата на топлина с изпаряване, която се увеличава значително при висока температура и ниска влажност.

Скоростта на промени в телесната температура на пойкилотермите е обратно свързана с техния размер. Това се определя преди всичко от съотношението маса и повърхност: при по-големите форми относителната повърхност на тялото намалява, което води до намаляване на скоростта на топлинните загуби. Това е от голямо значение за околната среда, определящо за различни видове възможността за заселване в географски райони или биотопи с определени температурни режими. Показано е например, че при големи кожени костенурки, уловени в студени води, температурата в дълбочините на тялото е била - 18 "C по-висока от температурата на водата; именно големият размер позволява на тези костенурки да проникнат в по-студените райони на океана, което не е характерно за по-малките видове.
2.1 Пасивно съпротивление
Разглежданите закономерности обхващат диапазона от температурни промени, в рамките на които се поддържа активен живот. Извън този диапазон, който варира в широки граници при различните видове и дори географските популации от един и същи вид, активните форми на активност на пойкилотермните организми престават и те преминават в състояние на скованост, характеризиращо се с рязко намаляване на нивото на метаболитните процеси, до пълна загуба на видими прояви на живот. В такова пасивно състояние пойкилотермните организми могат да понасят достатъчно силно повишаване и още по-изразено понижаване на температурата без патологични последици. Основата на подобна толерантност към температурата се крие във висока степен на тъканна стабилност, присъща на всички пойкилотермични видове и често подкрепена от тежка дехидратация (семена, спори, някои малки животни).

Преходът в състояние на скованост трябва да се разглежда като адаптивна реакция: почти неработещ организъм не е изложен на много вредни влияния, а също така не консумира енергия, което му позволява да оцелява при неблагоприятни температурни условия за дълго време. Нещо повече, самият процес на преход в състояние на изпарение може да бъде форма на активно пренареждане, като реакция на температура. "Втвърдяването" на устойчивите на замръзване растения е активен сезонен процес, който протича на етапи и е свързан с доста сложни физиологични и биохимични промени в организма. При животните изпадането в ужас в естествени условия често също се изразява сезонно и се предшества от комплекс от физиологични пренареждания в тялото. Има доказателства, че процесът на преход към ступор може да се регулира от някои хормонални фактори; обективният материал по този въпрос все още не е достатъчен за широки заключения.

Когато температурата на околната среда надхвърли границите на толерантност, смъртта на организма настъпва поради причините, разгледани в началото на тази глава.
2.2 Скорост на метаболизма
Температурната променливост води до съответни промени в скоростта на метаболитните реакции. Тъй като динамиката на телесната температура на пойкилотермните организми се определя от промените в температурата на околната среда, интензивността на метаболизма също е пряко зависима от външната температура. Скоростта на консумация на кислород, по-специално с бързи промени в температурата, следва тези промени, увеличавайки се с увеличаване и намаляващи с намаляване. Същото се отнася и за други физиологични функции: сърдечна честота, интензивност на храносмилането и др. При растенията, в зависимост от температурата, скоростта на приема на вода и хранителни вещества през корените: повишаването на температурата до определена граница увеличава пропускливостта на протоплазмата за вода. Доказано е, че с понижаване на температурата от 20 до 0 "С, абсорбцията на вода от корените намалява с 60 - 70%. Както при животните, повишаването на температурата причинява увеличаване на дишането при растенията.

Последният пример показва, че влиянието на температурата не е просто: при достигане на определен праг стимулирането на процеса се заменя с неговото потискане. Това е общо правило поради приближаването до прага на нормалния живот.

При животните зависимостта от температурата е много забележимо изразена в промени в активността, които отразяват общата реакция на организма, а при пойкилотермичните форми тя зависи най-съществено от температурните условия. Добре известно е, че насекомите, гущерите и много други животни са най-подвижни в топлото време на деня и през топлите дни, докато при хладно време те стават летаргични и неактивни. Началото на енергичната им активност се определя от скоростта на затопляне на тялото, която зависи от температурата на околната среда и от прякото слънчево облъчване. Нивото на подвижност на активните животни по принцип е свързано и с околната температура, въпреки че при най-активните форми тази връзка може да бъде „маскирана“ чрез ендогенно производство на топлина, свързано с работата на мускулите.

2.3 Температурни адаптации

Известно е, че тропическите горски растения са повредени и умират при температури от + 5 ... + 8 ° C, докато жителите на сибирската тайга издържат на пълно замръзване в състояние на скованост.

Различни видове риби с картинг зъби показват ясна корелация на горния праг на леталност с температурата на водата в специфичните за вида водни тела.

Арктическите и антарктическите риби, от друга страна, показват висока устойчивост на ниски температури и са много чувствителни към нейното покачване. По този начин антарктическите риби умират, когато температурата се повиши до 6 "С. Подобни данни са получени за много видове пойкилотермични животни. Например наблюденията на остров Хокайдо (Япония) показват ясна връзка между студоустойчивостта на няколко вида бръмбари и техните ларви със зимната им екология: най-устойчивата В експериментите с амеба беше установено, че тяхната устойчивост на топлина пряко зависи от температурата на отглеждане, са видове, които зимуват в постелята; формите, които зимуват в дълбините на почвата, се характеризират с ниска устойчивост на замръзване и относително висока температура на хипотермия.
3. ХОМОЙОТЕРМАЛНИ ОРГАНИЗМИ
Тази група не включва два класа висши гръбначни животни - птици и бозайници. Основната разлика между преноса на топлина на хомеотермичните животни от пойкилотермичните животни е, че тяхната адаптация към променящите се температурни условия на околната среда се основава на функционирането на комплекс от активни регулаторни механизми за поддържане на топлинна хомеостаза на вътрешната среда на тялото. Поради това биохимичните и физиологичните процеси винаги протичат в оптимални температурни условия.

Хомеотермалният тип топлообмен се основава на високата скорост на метаболизма, присъща на птиците и бозайниците. Скоростта на метаболизма на тези животни е с един до два порядъка по-висока от тази на всички други живи организми при оптимална температура на околната среда. Така че при малките бозайници консумацията на кислород при температура на околната среда 15 - 0 "C е около 4 - хиляди cm 3 kg -1 h -1, а при безгръбначните при същата температура - 10 - 0 cm 3 kg -1 h -1 При същото телесно тегло (2,5 кг) дневният метаболизъм на гърмяща змия е 32,3 J / kg (382 J / m2), при мармота - 120,5 J / kg (1755 J / m2), при заек - 188,2 J / kg (2600 J / m 2).

Високата скорост на метаболизма води до факта, че при хомеотермалните животни основата на топлинния баланс е използването на собственото им производство на топлина, стойността на външното отопление е относително малка. Поради това птиците и бозайниците се класифицират като ендотермични "организми. Ендотермията е важно свойство, поради което зависимостта на жизнената дейност на организма от температурата на външната среда значително намалява.
3.1 Телесна температура
Хомеотермичните животни не само се снабдяват с топлина поради собственото си производство на топлина, но също така са в състояние активно да регулират нейното производство и потребление. Поради това те се характеризират с висока и доста стабилна телесна температура. При птиците дълбочината на телесната температура обикновено е около 41 "C с колебания при различните видове от 38 до 43,5" C (данни за 400 вида). При условия на пълноценна почивка (основен метаболизъм) тези различия са до известна степен изгладени, вариращи от 39,5 до 43,0 "С. На нивото на отделен организъм телесната температура показва висока степен на стабилност: обхватът на дневните му изменения обикновено не надвишава 2 - ~ 4" C, освен това тези колебания не са свързани с температурата на въздуха, а отразяват ритъма на метаболизма. Дори в арктическите и антарктически видове при температура на околната среда до 20 - 50 "C мраз, телесната температура се колебае в рамките на същите 2 - 4" C.

Повишаването на околната температура понякога се придружава от леко повишаване на телесната температура. Ако се изключат патологичните състояния, се оказва, че в условията на живот в горещ климат определена степен на хипертермия може да бъде адаптивна: в този случай разликата в телесната температура и околната среда намалява и консумацията на вода за изпарителна терморегулация намалява. Подобно явление се забелязва при някои бозайници: при камила, например при недостиг на вода, телесната температура може да се повиши от 34 до 40 "С. Във всички такива случаи се отбелязва повишена устойчивост на тъканите към хипертермия.

При бозайниците телесната температура е малко по-ниска, отколкото при птиците, а при много видове тя е обект на по-големи колебания. Различните таксони също се различават по този показател. В монотремите ректалната температура е 30 - 3 "C (при температура на околната среда 20" C), при торбестите е малко по-висока - около 34 "C при една и съща външна температура. При представители на двете тези групи, както и при безентулни, колебанията в телесната температура са доста забележими във връзка с външната температура: с понижаване на температурата на въздуха от 20 - 5 до 14 - 15 "C е регистриран спад на телесната температура с повече от два градуса, а в някои случаи дори с 5" C. При гризачи средна температура тялото в активно състояние варира от 35 - 9,5 "С, в повечето случаи е 36 - 37" С. Степента на стабилност на ректалната температура в тях обикновено е по-висока, отколкото в разглежданите преди групи, но те също имат колебания в рамките на 3 - "C, когато външната температура се промени от 0 до 35" C.

При копитните и месоядни животни телесната температура се поддържа много стабилно на нивото, характерно за вида; Междувидовите разлики обикновено попадат в границите от 35,2 до 39 "С. Много бозайници се характеризират с понижаване на температурата по време на сън; степента на това намаление варира при различните видове от десети от градуса до 4 -" С.

Всичко по-горе се отнася до така наречената дълбока телесна температура, която характеризира топлинното състояние на термостатираната „сърцевина“ на тялото. При всички хомеотермални животни външните слоеве на тялото (обвивка, част от мускулатурата и др.) Образуват повече или по-малко изразена „обвивка“, чиято температура варира в широки граници. По този начин стабилната температура характеризира само областта на локализация на важни вътрешни органи и процеси. Повърхностните тъкани могат да издържат на по-изразени температурни колебания. Това може да бъде от полза за организма, тъй като в такава ситуация температурният градиент на границата на организма и околната среда намалява, което прави възможно поддържането на термичната хомеостаза на „ядрото” на организма с по-малко енергийни разходи.
3.2 Механизми на терморегулация
Физиологичните механизми, осигуряващи термична хомеостаза на тялото (неговото "ядро"), са разделени на две функционални групи: механизми на химическа и физическа терморегулация. Химическата терморегулация е регулирането на производството на топлина в тялото. Топлината постоянно се генерира в тялото по време на окислително-възстановителните реакции на метаболизма. В същото време част от него се дава на външната среда, колкото повече, толкова по-голяма е разликата в телесната температура и околната среда. Следователно поддържането на стабилна телесна температура с намаляване на температурата на околната среда изисква съответно увеличаване на метаболитните процеси и съпътстващото генериране на топлина, което компенсира топлинните загуби и води до запазване на общия топлинен баланс на тялото и поддържане на постоянството на вътрешната температура. Процесът на рефлекторно повишаване на производството на топлина в отговор на понижаване на температурата на околната среда се нарича химическа терморегулация. Освобождаването на енергия под формата на топлина придружава функционалното натоварване на всички органи и тъкани и е характерно за всички живи организми. Спецификата на хомеотермалните животни е, че промяната в производството на топлина като реакция на променяща се температура представлява у тях специална реакция на организма, която не влияе на нивото на функциониране на основните физиологични системи.

Специфичното терморегулиращо генериране на топлина е концентрирано главно в скелетните мускули и е свързано със специални форми на мускулно функциониране, които не засягат пряката им двигателна активност. Увеличение на генерирането на топлина по време на охлаждане може да се случи и в покойния мускул, както и когато контрактилната функция е изкуствено изключена от действието на специфични отрови.

Един от най-често срещаните механизми на специфично терморегулиращо производство на топлина в мускулите е така нареченият терморегулаторен тонус. Изразява се чрез микроконтракции на фибрили, записани като увеличаване на електрическата активност на външно неподвижен мускул, когато той се охлади. Терморегулаторният тонус увеличава консумацията на кислород в мускула, понякога с повече от 150%. При по-силно охлаждане, заедно с рязкото повишаване на тона на терморегулация, се включват видими мускулни контракции под формата на студена тръпка. В този случай обменът на газ се увеличава до 300 - 400%. Характерно е, че мускулите са неравномерни по отношение на техния дял в терморегулаторното генериране на топлина. При бозайниците най-важната роля играят дъвкателните мускули и мускулите, които поддържат стойката на животното, тоест те функционират главно като тонизиращи мускули. Подобно явление се наблюдава и при птиците.

При продължително излагане на студ, съкратителният тип термогенеза може да бъде заменен (или допълнен) до една или друга степен чрез превключване на тъканното дишане в мускула на така наречения свободен (нефосфорилиращ) път, при който фазата на образуване и последващо разпадане на АТФ отпада. Този механизъм не е свързан с мускулна контрактилна активност. Общата маса на топлината, отделена по време на свободно дишане, е практически същата като при термогенезата на дрождите, но по-голямата част от топлинната енергия се изразходва незабавно и окислителните процеси не могат да бъдат възпрепятствани от липсата на ADP или неорганичен фосфат.

Последното обстоятелство ви позволява свободно да поддържате високо ниво на генериране на топлина за дълго време.

При бозайниците има и друга форма на негнойна термогенеза, свързана с окисляването на специална кафява мастна тъкан, отложена под кожата в междулопаточното пространство, шията и гръдния отдел на гръбначния стълб. Кафявата мазнина съдържа голям брой митохондрии и е пронизана с множество кръвоносни съдове... Под въздействието на студа се увеличава кръвоснабдяването на кафявата мазнина, дишането й се усилва и отделянето на топлина се увеличава. Важно е в този случай органите, разположени наблизо, да се нагряват директно: сърцето, големите съдове, лимфните възли, както и централната нервна система. Кафявата мазнина се използва главно като източник на аварийно генериране на топлина, по-специално при загряване на тялото на животни, излизащи от хибернация. Ролята на кафявата мазнина при птиците не е ясна. Дълго време се смяташе, че изобщо не го имат; в отскоро има съобщения за откриването на този вид мастна тъкан при птиците, но не е извършена нито точна идентификация, нито функционална оценка.

Промените в интензивността на метаболизма, причинени от влиянието на околната температура върху организма на хомеотермалните животни, са естествени. В определен диапазон от външни температури производството на топлина, съответстващо на обмена на покойния организъм, се компенсира напълно от неговия „нормален“ (без активно усилване) топлообмен. Топлообменът между тялото и околната среда е балансиран. Този температурен диапазон се нарича термонеутрална зона. Обменният курс в тази зона е минимален. Често те говорят за критична точка, което предполага специфична температурна стойност, при която се постига топлинен баланс с околната среда. Теоретично това е вярно, но практически е невъзможно да се установи такава точка експериментално поради постоянните неравномерни колебания в метаболизма и нестабилността на топлоизолационните свойства на покритията.

Намаляването на температурата на околната среда извън термонеутралната зона предизвиква рефлекторно повишаване нивото на метаболизма и производството на топлина, докато топлинният баланс на тялото се балансира при нови условия. Поради това телесната температура остава непроменена.

Повишаването на температурата на околната среда извън термонеутралната зона също води до повишаване на нивото на метаболизма, което се дължи на задействането на механизми за активиране на преноса на топлина, които изискват допълнителна консумация на енергия за тяхната работа. Така се формира зона на физическа терморегулация, по време на която температурата на takyre остава стабилна. При достигане на определен праг механизмите за засилване на топлопредаването се оказват неефективни, започва прегряване и в крайна сметка смъртта на организма.

Видовите разлики в химическата терморегулация се изразяват в разликата в нивото на основния (в зоната на термонеутралността) метаболизъм, положението и ширината на термонеутралната зона, интензивността на химическата терморегулация (увеличаване на метаболизма с намаляване на температурата на средата с 1 "С), както и в обхвата на ефективното действие на терморегулацията. Всички тези параметри отразяват екологичната специфичност на отделните видове и се променя адаптивно в зависимост от географското местоположение на региона, сезона на годината, надморската височина и редица други фактори на околната среда.

Физическата терморегулация съчетава комплекс от морфофизиологични механизми, свързани с регулирането на преноса на топлина от тялото като един от съставни части цялостния му топлинен баланс. Основното устройство, което определя общото ниво на топлопредаване от тялото на хомеотермично животно, е структурата на топлоизолационните покрития. Топлоизолационните конструкции (пера, коса) не причиняват хомеотермия, както понякога се смята. Тя се основава на високи и че, намалявайки топлинните загуби, допринася за поддържането на хомеотермията с по-ниски енергийни разходи. Това е особено важно, когато живеете в условия на стабилно ниски температури; следователно топлоизолационните покривни структури и слоеве подкожна мазнина са най-изразени при животните от райони със студен климат.

Механизмът на топлоизолационното действие на перата и космите е, че групи косми или пера, разположени по определен начин, различни по структура, задържат слой въздух около тялото, който действа като топлоизолатор. Адаптивните промени в топлоизолационната функция на кожата се свеждат до преструктуриране на тяхната структура, включително съотношението на различните видове коса или пера, тяхната дължина и плътност. По тези параметри обитателите на различни климатични зони, те също така определят сезонните промени в топлоизолацията. Показано е например, че при тропическите бозайници топлоизолационните свойства на козината са почти с порядък по-ниски, отколкото при жителите на Арктика. Същата адаптивна посока е последвана от сезонни промени в топлоизолационните свойства на мантиите по време на линеене.

Разгледаните характеристики характеризират стабилните свойства на топлоизолационните капаци, които определят общото ниво на топлинните загуби и по същество не представляват активни реакции на терморегулация. Възможността за лабилно регулиране на топлопреминаването се определя от подвижността на перата и косата, поради което на фона на постоянна структура на покривалото са възможни бързи промени в дебелината на топлоизолационния въздушен слой и съответно в интензивността на топлопредаването. Степента на разхлабеност на косата или перата може да се променя бързо в зависимост от температурата на въздуха и от активността на самото животно. Тази форма на физическа терморегулация се нарича пиломоторна реакция. Тази форма на регулиране на преноса на топлина действа главно при ниски температури на околната среда и осигурява не по-малко бърз и ефективен отговор на топлинните дисбаланси, отколкото химическата терморегулация, като същевременно изисква по-малко енергия.

Регулаторните реакции, насочени към поддържане на постоянна телесна температура по време на прегряване, са представени от различни механизми за засилване на преноса на топлина към външната среда. Сред тях преносът на топлина е широко разпространен и високоефективен чрез засилване на изпарението на влагата от повърхността на тялото и / или горните дихателни пътища. Когато влагата се изпари, топлината се консумира, което може да помогне за поддържане на топлинния баланс. Реакцията се включва, когато има признаци за започване на прегряване на тялото. Така че адаптивните промени в преноса на топлина при хомеотермалните животни могат да бъдат насочени не само към поддържане на високо ниво на метаболизъм, както при повечето птици и бозайници, но и към определяне на ниско ниво при условия, които застрашават изчерпването на енергийните запаси.
Списък на литературата
1. Основи на екологията: Учебник В. В. Маврищев. Минск: Виш. Шк., 2003. - 416 с.

2.http: \\\\ Абиотични фактори на околната среда.htm

3.http: \\\\ Абиотични фактори на околната среда и организми.htm

Ще ви разкажа за една от най-невероятните по отношение на ежедневните идеи, практики - практиката на безплатна адаптация към студа.

Според общоприетите идеи човек не може да бъде на студено без топли дрехи... Студът е абсолютно разрушителен и тъй като съдбата искаше да излезе на улицата без яке, нещастникът очаква болезнено замръзване и неизбежен букет от заболявания при завръщането си.

С други думи, общоприетите концепции напълно отказват на човека способността да се адаптира към студа. Обхватът на комфорт се счита изключително за стайна температура.

Изглежда, че не можете да спорите. Не можете да прекарате цялата зима в Русия по шорти и тениска ...

Фактът е, че можете !!

Не, без да стискате зъби, обрасли с ледени висулки, за да поставите нелеп рекорд. И безплатно. Чувства се средно дори по-удобно от другите. Това е истинско практически опит, който нарушава конвенционалната мъдрост по смазващ начин.

Изглежда, защо да притежавате такива практики? Всичко е много просто. Новите хоризонти винаги правят живота по-интересен. Премахвайки насадените страхове, ставате по-свободни.
Гамата на комфорт се разширява неимоверно. Когато почивката е гореща, понякога студена, навсякъде се чувствате добре. Фобиите изчезват напълно. Вместо страх да не се разболеете, ако не се облечете достатъчно топло, получавате пълна свобода и увереност във вашите способности. Наистина е хубаво да тичаш в студа. Ако надхвърлите вашите граници, това не води до последствия.

Как е възможно това? Всичко е много просто. Ние сме много по-добре организирани, отколкото обикновено се смята. И ние имаме механизми, които ни позволяват да бъдем свободни в студа.

Първо, когато температурата се колебае в определени граници, скоростта на метаболизма, свойствата на кожата и т.н. се променят. За да не се разсейва топлината, външният контур на тялото намалява значително температурата, докато температурата в сърцевината остава много стабилна. (Да, студените лапи са нормални !! Без значение как бяхме убедени в детството, това не е признак на замръзване!)

При още по-голямо студено натоварване се активират специфични механизми на термогенезата. Ние знаем за съкратителната термогенеза, с други думи, трусове. Механизмът всъщност е спешен случай. Треперенето се затопля, но се включва не от добър живот, а когато наистина замръзне.

Но има и неконтрактилна термогенеза, която произвежда топлина чрез директно окисляване на хранителните вещества в митохондриите директно в топлина. В кръга от хора, практикуващи студени практики, този механизъм беше наречен просто „печка“. Когато "печката" е включена, във фонов режим редовно се произвежда топлина в количество, достатъчно за дълго време в студа без дрехи.

Субективно се чувства доста необичайно. На руски думата „студ“ се използва, за да опише две фундаментално различни усещания: „студ навън“ и „студ за вас“. Те могат да присъстват независимо. Можете да замразите в достатъчно топла стая. И можете да почувствате изгарящ студ навън по кожата си, но изобщо да не замръзвате и да не изпитвате дискомфорт. Освен това е приятно.

Как човек се научава да използва тези механизми? Категорично ще кажа, че считам „ученето по статия“ рисковано. Технологията трябва да бъде предадена лично.

Неконтрактилната термогенеза започва при доста силен студ. А включването му е доста инерционно. „Печката“ не започва да работи по-рано от няколко минути. Следователно, парадоксално, да се научим да ходим свободно в студа е много по-лесно при силен студ, отколкото в хладен есенен ден.

Щом излезете на студа, започвате да усещате студа. Неопитен човек е обхванат от панически ужас. Струва му се, че ако вече е студено, след десет минути ще дойде пълен параграф. Мнозина просто не чакат „реакторът“ да достигне работен режим.

Когато стартира „печката“, става ясно, че противно на очакванията е доста удобно да си на студено. Това преживяване е полезно с това, че веднага разчупва моделите, вдъхновени от детството за невъзможността на такова нещо, и помага да се погледне на реалността по различен начин.

За първи път трябва да излезете на студа под ръководството на човек, който вече знае как да го направи или където можете да се върнете към топлината по всяко време!

И трябва да излезете изключително гол. Къси панталони, още по-добре без риза и нищо друго. Тялото трябва да бъде правилно уплашено, за да включи забравени адаптационни системи. Ако се изплашите и облечете пуловер, мистрия или нещо подобно, тогава топлинните загуби ще бъдат достатъчни, за да замръзнат много, но "реакторът" няма да стартира!

По същата причина постепенното „втвърдяване“ е опасно. Намаляването на температурата на въздуха или банята "с един градус за десет дни" води до факта, че рано или късно идва моментът, когато вече е достатъчно студено, за да се разболее, но недостатъчно, за да предизвика термогенеза. Всъщност само железни хора могат да издържат на такова втвърдяване. Но почти всеки може да излезе направо на студа или да се потопи в дупката.

След казаното вече може да се досетим, че адаптирането не към измръзване, а към ниски температури над нулата е по-трудна задача от джогинга при измръзване и изисква по-висока подготовка. "Печката" при +10 изобщо не се включва и работят само неспецифични механизми.

Трябва да се помни, че не може да се толерира силен дискомфорт. Когато всичко се получи правилно, не се развива хипотермия. Ако започнете да се охлаждате много, трябва да прекъснете практиката. Периодичното излизане отвъд границите на комфорта е неизбежно (в противен случай няма да е възможно тези граници да бъдат изместени), но крайността не трябва да прераства в ритник.

Отоплителната система се уморява да работи под товар с течение на времето. Границите на издръжливостта са много далечни. Но те са. Можете да ходите свободно при -10 през целия ден и при -20 няколко часа. Но няма да можете да отидете на ски с една риза. (Полевите условия са отделна тема изобщо. времето. Но с опит)

За повече комфорт е по-добре да ходите така горе-долу чист въздух, далеч от източниците на дим и от смог - чувствителността към това, което дишаме, в това състояние се увеличава значително. Ясно е, че практиката обикновено е несъвместима с тютюнопушенето и алкохола.

Престоят на студа може да предизвика студена еуфория. Усещането е приятно, но изисква изключителен самоконтрол, за да се избегне загуба на адекватност. Това е една от причините, поради които е крайно нежелателно да започнете практиката без учител.

Друг важен нюанс е продължителното рестартиране на отоплителната система след значителни натоварвания. След като вземете настинката правилно, можете да се почувствате доста добре, но когато влезете в топла стая, "печката" се изключва и тялото започва да се затопля с треперене. Ако в същото време излезете отново на студено, "печката" няма да се включи и можете да изстинете много.

И накрая, трябва да разберете, че овладяването на практиката не гарантира, че няма да замръзнете никъде и никога. Състоянието се променя и влияят много фактори. Но вероятността да си навлечете неприятности от времето все още е намалена. Точно както вероятността физическият въздух да бъде дефлиран за спортист е различно по-ниска от тази за скуош.

Уви, не беше възможно да се създаде пълна статия. Току-що очертах тази практика най-общо (по-точно комплекс от практики, защото гмуркането в ледена дупка, джогингът в тениска в студа и скитането из гората в стил Маугли са различни). Позволете ми да обобщя къде започнах. Притежаването на собствени ресурси ви позволява да се отървете от страховете и да се чувствате много по-комфортно. И това е интересно.

Дмитрий Куликов

Както всяко същество, конят е способен да се адаптира до известна степен към студа. Въпрос: Колко безвредна ще бъде подобна адаптация за здравето на коня? Каква е критичната температура? Имаме ли увереност, че всички коне реагират еднакво на студа?

Дори да говорим за здрав кон, който е почти нереалистичен след участието си в спорт или езда от какъвто и да е вид, толкова ли е добър за него в студа, в дъжда и снега, тъй като собствениците на коне от всички конфесии, от спортисти до натуристи, вярват в него?

Благодарение на "спортните" ветеринарни лекари имаме огромно количество изследвания за ефекта от топлината и прегряването на кон - разбираемо е: бягания, състезания ... И има твърде малко сериозни проучвания за ефекта на студа върху тялото. Такива изследвания могат да се броят от една страна.

Рисачите установиха, че при температури под -23 ° C рисачите умират по следите ... от студения въздух.

И когато тренират в студа при -22 ° C те остават живи! От което се заключава, че при -22 ° C е необходимо да се излезе на пистата, но в одеяло ...

В продължение на няколко години финландците разбраха подробно как финландските коне замръзват, измериха дебелината на подкожната мастна тъкан, дължината на косата - и установиха, че са много студени. Заключение: трябва да носите одеяла.

Това може би е цялото изследване ...

Разбира се, всички опити за изследване на въпроса за ефекта на студа върху тялото ще бъдат дефектни, докато не разберем какво мисли самият кон за това.

Междувременно не сме сигурни какво всъщност чувства конят през зимата, трябва да се ръководим от строго научни данни по анатомия и физиология и, разбира се, нашите собствени предположения и здрав разум. В края на краищата нашата задача е да направим всяко време от нашия не най-нежния климат възможно най-удобно за коне.

Комфортна температура за кон се счита от +24 до + 5 ° C (при липса на други дразнещи фактори, разбира се). При този температурен режим конят няма нужда да харчи допълнителна енергия за отопление, при условие че е здрав и в добро състояние и в прилични условия.

Очевидно е, че във всеки случай, при температури под -GC, конят ще се нуждае от допълнителни източници на топлина и често, предвид влажността, ветровитостта и т.н., такава необходимост може да възникне дори в диапазона на "комфортни" температури.

Каква е физиологичната реакция на организма към студа?

Незабавен отговор. Това се случва в отговор на внезапна рязка промяна в температурата на въздуха. Конят замръзва забележимо, козината му се изправя (пилорекция), кръвта от крайниците тече към вътрешните органи - краката, ушите, носът стават студени. Конят стои с опашка между краката си, без да се движи, за да спести енергия.

Адаптация. Това е следващата реакция на кон, изложен на по-нататъшно постоянно излагане на студ. Обикновено конът отнема 10 до 21 дни, за да получи някаква студена адаптация. Например, кон, държан при + 20 ° C, изведнъж се оказва в среда с температура от + 5 ° C. Тя се адаптира към новата среда за 21 дни. С по-нататъшно намаляване на температурата от +5 до -5 ° C, конят ще се нуждае от до 21 дни, за да се адаптира. И така, докато температурата достигне по-ниската критична стойност (LOC) от -15 ° C за възрастен кон или 0 ° C за растящ кон. При достигане на критична температура тялото на коня ще започне да работи в „авариен режим“, не за да живее, а за да оцелее, което ще доведе до сериозно и понякога необратимо изчерпване на ресурсите му.

Веднага щом се достигне NCO, започват стресови физиологични промени и конят се нуждае от човешка намеса, за да се справи със студа: отопление, допълнително хранене.

Ясно е, че всички данни са произволни и се различават за всеки конкретен кон. Днес обаче науката няма точни данни.

Физиологичните промени се състоят в „фокусиране“ на кръвоснабдяването вътрешни органи, кръвоносна система започва да работи сякаш в „тесен кръг“. Намалява дихателният и сърдечен ритъм за поддържане на топлината, което води до неактивност на коня през зимата. Най-видимият външен признак на физиологични промени е растежът на дълга, гъста коса.

Обрастването варира значително по интензивност от кон на кон при същите условия. Породата, здравето, дебелината, полът, типът са от голямо значение. Колкото по-дебел е конят, толкова по-тежък е неговият тип, толкова повече расте. Както е отбелязано от Н. Д. Алексеев (1992), якутските коне имат най-дебелата кожа в сравнение с конете от други породи (4,4 + 0,05 мм през зимата в областта на последното ребро). Сравнете: при европейския топлокръвен кон дебелината на кожата на същото място е приблизително 3-3,6 мм. Има изключения, свързани с индивидуалните характеристики на метаболизма. Темпераментът играе роля: активните „тънкокожи“ жребци от топлокръвни породи прерастват малко или изобщо не растат. Например, Као живее в същите условия като другите ни коне, но изобщо не прераства - ходи през зимата в лятна вълна. Пони, теглещи коне, рисачи растат, като правило, по-силно, те имат изразени "четки", растежът на косата от китката до венчето значително се увеличава и се появява не особено привлекателна, откровена брада на свещеник. Същото се отнася и за болни и гладни коне - тялото се опитва да компенсира липсата на топлоизолиращ мастен слой и недохранването, изразходвайки последните си резерви за отглеждане на косата, въпреки че тук всичко е строго индивидуално. По дължината на козината на коня винаги можете да прецените точно нейното здраве, поддръжка и грижи.

Като цяло, замърсяването изглежда познато нещо за всеки ... Но какво си струва един кон? Не мога да кажа по-добре от съпруга си, затова цитирам директен цитат: „Значителна част от физиологичните сили се изразходват за процеса на замърсяване. Просто се опитайте да изчислите колко струва на коня да отглежда, отглежда, осолява и т.н. дълга коса. В края на краищата не съпругът й е купил кожуха, тя е трябвало да изтегли много голяма сума от собствената си биологична и физиологична система и да я похарчи за вълна, освен това биологичен ресурс конят не е толкова голям. Природата е установила определен „стандарт на изолация“ за дадена ивица (север, запад, център на Русия). Лесно е да се изчисли този стандарт, като се анализират нормите за затопляне на диви животни, които основно живеят в естествената среда на даден регион, като се преброят и анализират дължината на козината, дълбочината и плътността на подкосъма и телесната температура (обикновено) на тези животни. Това е нормална „естествена“ програма, която да отговаря на климата и сезона. Мъжът не му пречи.

Чрез естествен подбор този термичен стандарт и стандартът на изолация са разработени в продължение на десетки хиляди години. Именно това количество защитна вълна, точно такава плътност и дълбочина на подкосъма, точно такава телесна температура, каквато е представена от дивите природни обитатели на региона - е нормата, която осигурява оцеляване и евентуално известен комфорт.

Конят тук не е подходящ за „създателите на тенденции“, като е въведено, извънземно същество в дадената лента - без значение в какво поколение. Един вид „изгубено екзотично куче“.

Но са необходими хилядолетия за адаптивни еволюционни промени!

Всичко, което конът може да „представи“ на руския студ, е 2,5 - 3 см вълна. Без подкосъм.

След като установихме несъответствието между качеството на затоплянето на конете и местните природни стандарти, можем уверено да говорим за физиологичното страдание на коня, за причиняването на физиологични и функционални вреди от студа върху коня. И това, и само това, ще бъде строго научна гледна точка. Аргументът, основан на анализа на това какво се "носи в дадена лента" за оцеляване, е неопровержим и много сериозен. Дори двучасовата разходка през зимата под въздействието на естествените климатични условия на Северозапада върху тялото, за съжаление, е или много неудобна за коня, или направо опасна. "

Способността да се адаптира към студа се дължи на размера на енергийните и пластмасовите ресурси на тялото; при тяхно отсъствие адаптацията към студа е невъзможна. Реакцията на студа се развива на етапи и в почти всички телесни системи. Ранният етап на адаптация към студа може да се формира при температура от 3 ° C за 2 минути и при 10 ° C за 7 минути.

От страна на сърдечно-съдовата система могат да се разграничат 3 фази на адаптивни реакции. Първите две са оптимални (желателни), когато са изложени на студ за втвърдяване. Те се проявяват в включването, чрез нервната и ендокринната системи, на механизмите на неконтрактилната термогенеза, на фона на стесняване на съдовото легло в кожата, водещо до производство на топлина и повишаване на температурата на "сърцевината", което води до рефлекторно увеличаване на кръвния поток в кожата и повишен топлообмен, включително чрез активиране на резервни капиляри. Външно изглежда като равномерно зачервяване на кожата, приятно усещане за топлина и енергия.

Третата фаза се развива, когато студеният агент е претоварен по интензивност или продължителност. Активната хиперемия се заменя с пасивна (застояла), притокът на кръв се забавя, кожата придобива синкав оттенък (венозна конгестивна хиперемия), появява се мускулен тремор, „настръхване“. Тази фаза на отговора не е желателна. Това свидетелства за изчерпването на компенсаторните способности на организма, недостатъчността им за попълване на топлинните загуби и преминаването към контрактилна термогенеза.

Реакциите на сърдечно-съдовата система се състоят не само в преразпределението на кръвния поток в депото на кожата. Сърдечната дейност се впряга, фракцията на изтласкване става по-голяма. Наблюдава се леко намаляване на вискозитета на кръвта и увеличаване на кръвно налягане... В случай на предозиране на фактор (трета фаза), се увеличава вискозитета на кръвта с компенсаторно движение на интерстициалната течност в съдовете, което води до дехидратация на тъканите.

Регулация на дишането
При нормални условия дишането се регулира от отклонението на парциалното налягане на O 2 и CO 2 и стойността на pH в артериалната кръв. Умерената хипотермия стимулира дихателните центрове и депресиращите рН чувствителни хеморецептори. При продължителна настинка се присъединява спазъм на бронхиалните мускули, което увеличава устойчивостта на дишане и газообмен, а също така намалява хемочувствителността на рецепторите. Възникващите процеси са в основата на студената хипоксия и когато адаптацията към така наречената "полюсна" диспнея е нарушена. Дихателните органи реагират на медицински студени процедури със закъснение в първия момент, последвано от увеличаване на честотата за кратко време. В бъдеще дишането се забавя и става дълбоко. Наблюдава се увеличаване на газообмена, окислителните процеси, основния метаболизъм.

Метаболитни реакции
Метаболитните реакции обхващат всички аспекти на метаболизма. Основната насока, разбира се, е да се увеличи производството на топлина. На първо място, не свиващата се термогенеза се активира чрез мобилизиране на липидния метаболизъм (концентрацията на свободни мастни киселини в кръвта се увеличава с 300% под въздействието на студа) и въглехидратите. Активира се и консумацията на кислород, витамини, макро- и микроелементи от тъканите. По-късно с некомпенсирани топлинни загуби се активира трепереща термогенеза. Термогенната активност на трусовете е по-висока от тази по време на производството на доброволни съкратителни движения, тъй като не се работи, но цялата енергия се превръща в топлина. В тази реакция участват всички мускули, дори дихателните мускули на гръдния кош.

Водно-солен обмен
При остро излагане на студ първоначално се активира симпатико-надбъбречната система и се увеличава секрецията на щитовидната жлеза. Повишено е производството на антидиуретичен хормон, което намалява реабсорбцията на натрий в бъбречните тубули и увеличава отделянето на течност. Това води до развитие на дехидратация, хемоконцентрация и увеличаване на плазмената осмоларност. Очевидно отделянето на вода служи като защитен ефект срещу тъканите, които могат да бъдат повредени на фона на нейната кристализация под въздействието на студа.

Основните етапи на адаптация към студа
Дългосрочната адаптация към студа има двусмислен ефект върху структурните и функционални промени в тялото. Наред с хипертрофията на симпатико-надбъбречната система, щитовидната жлеза, митохондриалната система в мускулите и всички връзки на кислородния транспорт, има мастна чернодробна хипотрофия и намаляване на нейните детоксикационни функции, дистрофични явления от редица системи с намаляване на техния функционален потенциал.

Има 4 етапа на адаптация към студа
(Н. А. Барбараш, Г. Я. Двуреченская)

Първият - аварийно - нестабилна адаптация към студа
Характеризира се с остра реакция на ограничаващ пренос на топлина под формата на спазъм на периферните съдове. Увеличението на производството на топлина се дължи на разпадането на резервите на АТФ и контрактилната термогенеза. Развива се дефицит на богати на енергия фосфати. Възможно е развитие на увреждане (измръзване, ферментемия, некротизация на тъканите).

Вторият - преходен - етап на спешна адаптация
Наблюдава се намаляване на стресовата реакция, като същевременно се поддържа хиперфункцията на симпатико-надбъбречната система и щитовидната жлеза. Активират се процесите на синтез на нуклеинови киселини и протеини, ресинтез на АТФ. Вазоконстрикцията на периферните тъкани намалява и следователно рискът от развитие на увреждане.

Третото е устойчивостта - етап на дългосрочна адаптация
Формира се дългосрочна адаптация с периодично излагане на студ. При продължителна експозиция е по-малко вероятно. Характеризира се с хипертрофия на симпатико-надбъбречната система, щитовидната жлеза, повишени окислително-възстановителни реакции, което води както до директна адаптация към студа (стационарно увеличаване на производството на топлина за поддържане на хомеостазата), така и до положително кръстосване - атеросклероза, солна хипертония, хипоксия. Регулаторните системи, включително по-високите, стават по-устойчиви на стрес.

Етап четвърти - изтощение
Развива се при продължително продължително или интензивно периодично излагане на студ. Характеризира се с явленията на отрицателна кръстосана адаптация, с развитие на хронични заболявания и дегенеративни процеси с намаляване на функцията в редица вътрешни органи.