Энергетический бюджет и тепловой баланс организма

Поддержание жизни любого организма требует затрат энергии и нуждается в потреблении тепла, необходимого для осуществления основных физиологических и биохимических реакций.

Любая происходящая в организме работа нуждается в потреблении энергии. Энергия расходуется на движение, рост, размножение, поддержание иных видов жизнедеятельности организма. Всю необходимую энергию организмы получают извне, в ограниченных количествах.

Энергетический бюджет — это соотношение между энергией, получаемой организмом за тот или иной отрезок времени, ее расходом на поддержание различных процессов жизнедеятельности.

Энергетический бюджет тесно взаимосвязан с размерами тела и образом жизни живого организма. Общее количество энергии, затрачиваемое организмом в единицу времени для поддержания жизнедеятельности, возрастает с увеличением массы тела.

Затраты энергии на передвижение зависят от характера питания. Пища травоядных животных (которые пасутся, объедая зеленую траву и ощипывая листья с деревьев) обычно имеется в избытке. Поэтому такие животные, как правило, не занимают больших территорий. Хищники и такие травоядные, которые вынуждены искать свою пищу (например, питаться семенами и плодами), часто тратят много времени и энергии на поиск, перемещаясь на большие расстояния.

Первую группу животных (травоядных) принято называть «жнецами», а вторую группу (хищных и собирателей пищи) — «охотниками». «Жнецы» обычно используют пищу, имеющуюся в изобилии, а «охотники» специализированы на добывании более редкой пищи. «Охотники», как правило, активно охраняют занятый ими участок территории; такое свойство животных называют территориальностью.

Энергетическая стоимость движения зависит как от размера тела животного, так и от характера самого движения. Передвижение по суше требует наибольших затрат. Полет характеризуется некоторой средней величиной энергетических затрат. Плавание при хорошей обтекаемости тела и нейтральной плавучести наиболее экономично.

Тепловой баланс организма — это соотношение между количеством получаемого и отдаваемого во внешнюю среду тепла за какой-либо период времени. В целом эти величины должны быть точно уравновешены; в противном случае организм будет либо перегреваться, либо переохлаждаться. Тепловой баланс тесно связан с энергетическим бюджетом. Поддержание теплового баланса организма, находящегося в условиях непостоянной среды, требует выработки разнообразных приспособлений и, конечно, затрат энергии.

Крайним случаем поддержания теплового баланса является строгое соответствие между температурой организма и окружающей средой. Ведь среднегодовая температура в любой точке земли остается постоянной. В этом случае все необходимое тепло организм может получать только извне. Такие организмы, получающие свое тепло из окружающей среды, называются эктотермными.

Другой крайний случай — поддержание абсолютно постоянной температуры тела при помощи физиологических или поведенческих механизмов, которые способствуют рассеиванию лишнего тепла в теплые периоды и удержанию — в холодные. Организмы, производящие большую часть собственного тепла за счет биохимических окислительных реакций, называются эндотермными.

Все растения и большая часть животных относятся к эктотермным организмам. Настоящие эндотермные организмы — только птицы и млекопитающие, но даже среди них есть некоторые исключения.

Эндотермные животные могут активно регулировать температуру тела, однако для поддержания постоянной температуры тела такому животному требуется гораздо больше энергии.

Регулировать температуру могут не только эндотермные, но и эктотермные организмы, перемещаясь в зоны с подходящим температурным режимом. В определенных условиях подобный тип регулирования дает организмам даже некоторые преимущества.

Конечно, эктотермные животные более чувствительны к случайным изменениям внешней температуры. Даже при относительно небольших колебаниях температуры (при ее отклонении от зоны оптимума) активность таких животных падает. С другой стороны, их потребности в энергии минимальны, что дает в ряде случаев немалые преимущества. Эндотермы более устойчивы к температурным колебаниям, но расплачиваются за это большим расходом энергии и соответственно повышенной потребностью в источнике энергии — пище.

Другие статьи по экологии

Здоровье и проблемы рационального и безопасного питания
Безопасность пищевых продуктов: приоритет общественного здравоохранения. Болезни пищевого происхождения ложатся тяжелым бременем на здоровье. В результате употребления небезопасных пищевых ...

Адсорберы вертикального типа
Адсорберы вертикального типа обычно используют при небольших потоках подлежащих очистке паровоздушных (парогазовых) смесей, горизонтальные и кольцевые аппараты служат, как правило, для обработки так ...

Обеспечение экологической безопасности в строительстве
Крымского филиала АО «ЗУКБ» в г. Симферополе по ул. Севастопольской 4. В соответствии с законами Украины “Об охране окружающей природной среды”, законом Украины “Об экологической эксперти ...