Ekologie živočichů, téma 3 Abiotické faktory: teplota Teplota ovzduší, Praha, průměr dvou století • AE12 Roční průběh teploty v půdě •teplota, hloubka AE11 Teplota ovlivňuje : - přežití - reprodukci - vývoj mláďat - kompetici s jinými druhy podstatná je životní fáze nejcitlivější na teplotu Musca domestica, stav při různých teplotách : -5 °C po 40 minutách mrtvá •+ 6,0 °C tuhne •+ 6,7 °C právě schopna pohybu •+ 10,8 °C slabý pohyb •+ 15 až 23 °C normální aktivita •+ 28 až 35 °C rychlé pohyby •+ 40 °C nadbytečná aktivita •+ 44,6 °C tuhne •+ 46,5 °C letální teplota Přívod do a odvod tepla z organismů: •Příjem tepla : •insolace - teplo z ozáření slunečními paprsky •konvekce, kondukce • •Únik tepla : •vyzařování do okolí •vypařování vody z organismu, dýchání Organismy podle šíře teplotní ekologické valence : •(terminologie:) •malá tolerance, úzká teplotní valence - -stenotermní organismy : • psychrofilní = oligostenotermní • na sněhu a ledu : kryobionti • termofilní = polystenotermní • • •široká teplotní valence - •- eurytermní Typy organismů podle schopnosti regulace tělesné teploty: • exotermní : • - teplota těla závislá na teplotě okolí • endotermní : • - schopnost regulace teploty těla v úzkém rozmezí • heterotermní : • - schopnost regulace teploty těla je různě uplatňována v čase ektotermní, exotermní organismy : •= poikilotermní, 98 až 99 % organismů •(rostliny), bezobratlí, ryby, obojživelníci, plazi -závislí na teple zvenčí - v určitém rozmezí tolerují změnu vnitřní tělní teploty -občasné vybočení z extrémů: buď včasný únik nebo vyhynutí místní populace • hmyz : •optimum kolem 26 °C •běžná aktivita od 15 °C •smrt horkem 48 až 52 °C •kritická dolní teplota – dána tvorbou krystalků ledu ve tkáních : • larvy chrousta (v půdě) - 4 °C • housenky motýlů až - 40 °C endotermní organismy : •homoiotermní, cca 20 000 druhů (více ?) • - savci a ptáci •schopni regulace teploty těla v jistém (úzkém) rozmezí – někdy ± 1 °C, jindy až v rozmezí 10 °C •většina savců 36 - 37 °C, většina ptáků • 39 - 40 °C (myš 38 °C, Branta 42,7 °C) •energeticky velmi náročné – 70 až 90 % energie z metabolismu endotermní organismy : •termoregulace zvýšením metabolismu: •- mirikina: dolní kritická teplota + 26 °C, v noci při poklesu okolní teploty o 10 °C se metabolismus zdvojnásobí -arktická zemní veverka Citellus undulatus: zdvojnásobí metabolismus při – 20 °C -polární liška (pesec) aktivní při – 40 °C, zvýší metabolismus o polovinu při - 70 °C Časově omezená schopnost regulace: •V jaké teplotě vydrží regulovat tělesnou teplotu po dobu alespoň 1 hodiny: •člověk - 1 °C •potkan - 25 °C •vrabec domácí - 30 °C •kur domácí - 50 °C •liška polární - 80 °C •kachna divoká - 100 °C endotermní organismy : -tvorba tepla – termogeneze: • 1) svalový třes • 2) netřesová chemická termogeneze • 3) pracovní aktivita svalů •výdaje nutno omezit: -proti ztrátám se brání pokryvem těla, vrstvou tuku pod kůží -proti přehřátí: odpar, změna denní aktivity, volba mikrobiotopu - cyklotermní živočichové : •= exotermní, s tělní teplotou ± shodnou s teplotou prostředí, ale : •upravují tělní teplotu při poklesu teploty okolí pod 10 °C nebo vzestupu nad 30 °C -snižují tělní teplotu odpařováním -zvyšují tělní teplotu aktivním pohybem : – tuňák plováním docílí tělní teploty o 10 °C vyšší než má okolní mořská voda heterotermní živočichové : •živočichové homoiotermní, ale : • - v období snížené aktivity a chladu v okolním prostředí snižují teplotu těla částečně nebo až na hodnoty jen o málo vyšší než teplota okolí -strnulost těla – krátkodobá, část z 24 hod. - dlouhodobá, zimní období, hibernace • letouni, hmyzožravci, aj. místní heterotermie : •různá tělní teplota v různých částech těla: -aktivní části těla mají vyšší teplotu • čmeláci, motýli: létací svaly 30 – 40 °C, teplo zůstává v hrudi -nebo teplota „ztrátových“ částí není regulována • hmyz, ryby, želvy, vodní ptáci, lenochodi, kytovci, mláďata savců, australští domorodci - místní heterotermie : •protiproudní výměna tepla : • při dodávce tepla do tělních extremit = žilná krev vracející se do trupu se ohřívá od krve proudící v souběžné tepně • tučňáci • kachny na ledě: nervové axony (táž buňka) vedou ze 2 °C do 39 °C (u jiných živočichů: rozdíl 10 – 15 °C blokuje transmisi signálu, zcela selhává při rozdílu 25 °C ) temporální heterotermie (adaptivní): •extrémně aktivní živočichové v době nízké aktivity (např. v noci): –kolibříci, letouni • většina hibernujících (aestivujících) savců • = adaptivní hypotermie, různé typy : • - mělká, rozdíl cca 10 °C, koordinované pohyby • - hluboká, torpor a snížení metabolismu včetně tepu, teplota až jen 1 °C nad teplotou okolí Kombinace vlivu teploty a dalšího faktoru : teplota x vlhkost •tolerance k teplotě a vlhkosti (% úmrtnosti) • u obaleče jablečného, • (dle Shelforda, 1929) • AE15 Vztah mezi délkou doby fyziologického děje, životní fáze, apod., a teplotou : •Bělehrádkova rovnice : •D…… čas, doba embryonálního vývoje apod. •t…….. teplota •a, b, c.. konstanty •b……. nejnižší teplota, za které děj ještě probíhá Rychlost reakcí a teplota : •van´t Hoffovo pravidlo: •- poměr rychlostí fyziologických dějů za dvou teplot lišících se o 10 °C se blíží • číslu 2 •- platí jen přibližně Teplota a trvání děje : •suma efektivních teplot – jako konstantní hodnota C •d……. čas •t…….. teplota •konst. = t0 nejnižší teplota, při které vývoj probíhá Vztah délky generační doby a hmotnosti těla dospělce planktonních korýšů •Gillooly, 2000, J. Plankton Res. •BM…. adult body mass •GT….. generační doba (embryonální + postembryonální vývoj), d dní Ekologická pravidla – teplota : • •Bergmanovo p. → homoioth. i exoth. • - s klesající teplotou (místa výskytu) roste velikost živočichů • • - tvorba tepla v těle roste s růstem hmotnosti (= objemu), ztráty tepla rostou s růstem povrchu těla Bergmanovo pravidlo : •Délka křídla samců • v populacích sýkory Parus carolinensis • ve státech východního pobřeží USA od severu k jihu AE14 Ekologická pravidla – teplota : •Allenovo p. → homoiothermní • - s rostoucí teplotou se prodlužují extremity (výrůstky) těla • - ztráty tepla z těla jsou větší, jestliže má tělo velké vyčnívající okrajové části • Allenovo pravidlo: délka uší u r. Lepus • Ekologická pravidla - teplota, vlhkost : • •Glogerovo p. → homoiothermní • - v teplejším a vlhčím klimatu jsou živočichové tmavší • •Jordanovo p. → ryby • - v teplejších vodách nižší počet počitatelných (meristických) znaků, např. obratlů