Чем насекомые чувствуют тепло

Категории статей

Ученые ставят диагноз планете

Cтолько углекислого газа, как сейчас, в атмосфере не было последние 2 млн лет, метана и закиси азота — 800 тыс. лет. Далее

Природный регулятор температуры колибри

Учитывая огромную скорость и частоту крыльев, птицы должны нагреваться до температур, несовместимых с жизнью. Далее

Биоразлагаемые пакеты – вред или польза?

Интересно разобраться, действительно ли такие пакеты не наносят вреда окружающей природе. Далее

Видео лекции на канале Temperatures.ru

Две видео лекции уже доступны для просмотра на канале Temperatures.ru Далее

Теплэко – тепло из ниоткуда?

К рекламе на телевидении нужно относиться очень критически, особенно когда её представляют умные люди. Далее

Популярные статьи

Польза и вред инфракрасного обогревателя (322916)

Среди электрических обогревателей, которые мы используем в быту, наиболее популярными сейчас становятся инфракрасные нагреватели. Они очень широко рекламируются в Интернете и в газетах. Говорят, что они намного эффективнее масляных радиаторов и тепловентиляторов. Меньше потребляют энергии, не сжигают кислород и т.д. Главное – они совершенно не вредные, никакого отрицательного воздействия на организм человека не оказывают. Далее

Почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная? (208690)

Это действительно так, хотя звучит невероятно, т.к в процессе замерзания предварительно нагретая вода должна пройти температуру холодной воды. Парадокс известен в мире, как «Эффект Мпембы». Далее

Вредно ли разогревать пищу в микроволновке? (198950)

Одна моя знакомая отказывается есть пищу, которую кто-то разогрел в микроволновой печи. Всему виной — страшилки в Интернете. Далее

Контролируйте температуру приготовления мяса! (180918)

При приготовлении сырого мяса, особенно, домашней птицы, рыбы и яиц необходимо помнить, что только нагревание до надлежащей температуры убивают вредные бактерии. Далее

451 градус по Фаренгейту, температура возгорания бумаги? (163612)

451 градус по Фаренгейту. Это название знаменитой книги Рэя Брэдбери. На языке оригинала звучит так: ‘Fahrenheit 451: The Temperature at which Book Paper Catches Fire, and Burns’. Действительно ли при этой температуре начинают гореть книги? Далее

Основные разделы

Температура в жизни насекомых

Кто только не населяет планету Земля! Если задуматься, люди – это может быть самый умный, но наверное, и самый малочисленный отряд. Вот, например, насекомые – это значительно более распространенный и многообразный класс живых существ. В процессе длительной эволюции насекомые приспособились к определенным условиям жизни.

Тепловой обмен считают основным и ведущим энергетическим процессом в отношениях организма и среды. Температура определяет состояние тел и все важнейшие явления природы. Характерно, что насекомые — пойкилотермные (холоднокровные) животные.

У насекомых температура тела и все происходящие в нем химические реакции зависят от температуры окружающей среды, от поглощения и отражения лучистой энергии солнца покровами тела.

Основное значение температуры в жизни насекомых отразилось в бесконечном разнообразии их внешнего облика — величине, форме, окраске. Мелкие насекомые имеют менее постоянную температуру тела, чем крупные.

Температуру тела хорошо сохраняет густой волосяной покров, а различная скульптура кожных покровов (бугорки, шипики, гребни) способствует усилению теплоотдачи. Окраска покровов тела имеет огромное значение в регулировании температуры тела насекомого. В прохладном и влажном климате насекомые имеют обычно темную окраску (черная, коричневая или темно-серая), в сухом и жарком — более светлую (белая, желтая, оранжевая, светло-серая). Серебристые или золотистые волоски усиливают отражение сильных потоков лучей. Экспериментально доказано, что светлая форма поглощает больше тепла и меньше влаги, а темная (например, у озимой совки) при более низких температурах — меньше, что объясняет явление сезонного диморфизма. Температура влияет на пигментацию и цвет обусловлен условиями метаболизма.

Если насекомое находится в состоянии покоя, то вследствие испарения с поверхности тела, температура его на 2-3 °С ниже окружающей. При работе мышц (в полете) температура резко повышается. Например, у летящей азиатской саранчи при 30-37 °С температура тела на 17-20 °С выше, а у сидящей не поднимается выше температуры, окружающей среды. Теплоотдача регулируется через испарение воды с поверхности тела и при дыхании.

Активность насекомых ограничена определенными температурными границами: верхним и нижним порогом развития. Большинство насекомых осенью впадают в оцепенение — анабиоз (замедление жизненных функций в результате охлаждения). При достижении некоторого нижнего температурного предела, критической точки (-12 °С), начинается процесс затвердевания соков насекомого, при котором происходит освобождение скрытой энергии, и температура тела насекомого быстро, скачкообразно повышается почти до 0 °С. Повышение температуры тела — это последняя защитная реакция организма, которая может спасти его от гибели. После этого начинается замерзание соков тела и при снижении температуры до уровня, при котором произошло освобождение скрытого тепла, наступает смерть насекомого. Температурную зону, лежащую между критической точкой (-12 °С) и точкой гибели насекомого, называют зоной анабиоза.

Верхний порог развития насекомых не превышает 40 °С. Выше этого предела насекомые также впадают в тепловое оцепенение (диапаузу), что является гарантийной адаптацией вида. Температура 52 °С является летальной, т. е. насекомое гибнет, так как коллоиды белков свертываются.

Активная жизнь насекомых протекает при температуре 10-35 °С. Наиболее благоприятна температура 26 °С, при которой скорость развития средняя, плодовитость максимальная, а смертность минимальная. Оптимальная температура непостоянна, зависит от комплекса действующих факторов в сочетании с температурой.

С повышением температуры ускоряются все процессы метаболизма. Например, божья коровка при температуре 27 °С развивается около 16 дней, а при температуре 22 °С — 30 дней.

Выявлены случаи оживления насекомых после полного замерзания их соков и, следовательно, почти полного прекращения обмена веществ. Например, гусениц лугового мотылька и древоточца пахучего помещали в температуру до минус 190 °С, после чего насекомых оживляли. Погибали только клетки жирового тела, а мышечные и трахейные клетки не нарушались.

Сохранить жизнь при замерзании можно только при постепенном замораживании, когда соки тела превращаются в стеклообразное аморфное вещество без образования кристалликов льда. Процесс образования некристаллического вещества называют витрификацией. При нем не происходит перестройки молекулярных рядов, поэтому возможно оживление. Это явление (витрификация) было изучено на яичном белке, протоплазме, простейших, желатине и других веществах.

Гибель насекомого под воздействием низких температур обусловлена образованием кристаллов льда в тканях их тела, т. е. нарушением клеточной структуры, что ведет к необратимым физиологическим изменениям.

Переохлаждение соков играет физиологически защитную роль против кристаллизации воды. Уровень холодостойкости зависит от содержания воды в организме и физиологического состояния организма, от соотношения в нем связанной и свободной воды.

Таким образом, температура оказывает прямое и косвенное влияние на жизнь насекомых. Температура определяет плодовитость, продолжительность стадии развития, прожорливость, подвижность, смертность.

Похожие по тематике статьи на сайте:

Источник

Терморегуляция насекомых — Insect thermoregulation

Терморегуляция насекомых — это процесс, при котором насекомые поддерживают температуру тела в определенных пределах. Насекомые традиционно считались пойкилотермными (животные, у которых температура тела изменчива и зависит от температуры окружающей среды), в отличие от гомеотермных (животных, которые поддерживают стабильную внутреннюю температуру тела независимо от внешних воздействий). Однако термин регулирование температуры , или терморегуляции , в настоящее время используется для описания способности насекомых и других животных , чтобы поддерживать температуру стабильной (выше или ниже температуры окружающей среды), по меньшей мере , в части их тела с помощью физиологических или поведенческих средств. В то время как многие насекомые являются эктотермами (животными, у которых источником тепла является в основном окружающая среда), другие являются эндотермами (животными, которые могут вырабатывать тепло внутри себя за счет биохимических процессов). Эти эндотермические насекомые лучше охарактеризовать как региональные гетеротермы, потому что они не являются эндотермическими единообразно. Когда выделяется тепло, в разных частях их тела поддерживается разная температура, например, бабочки выделяют тепло в грудной клетке перед полетом, но брюшная полость остается относительно прохладной.

СОДЕРЖАНИЕ

Терморегуляция в полете

Полет животных — это очень энергозатратный вид передвижения, требующий высокой скорости метаболизма . Для того, чтобы животное могло летать, его летательные мышцы должны обладать высокой выходной механической мощностью, которая, в свою очередь, из-за биохимической неэффективности в конечном итоге производит большое количество тепла . Летающее насекомое выделяет тепло, которое допустимо, если оно не превышает верхнего предела летальности. Однако, если летающее насекомое также подвергается воздействию внешних источников тепла (например, солнечного излучения ) или температура окружающей среды слишком высока, оно должно иметь возможность терморегуляции и оставаться в своей зоне температурного комфорта. Более высокие скорости обязательно увеличивают конвективное охлаждение. Было показано, что более высокая скорость полета приводит к увеличению, а не снижению температуры грудной клетки. Вероятно, это вызвано работой летных мышц на более высоких уровнях и, как следствие, увеличением тепловыделения грудной клетки. Первое свидетельство терморегуляции насекомых в полете было получено в экспериментах на мотыльках, показавших, что рассеяние тепла происходит за счет движения гемолимфы от грудной клетки к брюшной полости. Сердце этих бабочек образует петлю в центре грудной клетки, облегчая теплообмен и превращая брюшную полость как в теплоотвод, так и в радиатор, который помогает летающему насекомому поддерживать стабильную температуру грудной клетки при различных температурных условиях окружающей среды. Считалось, что регулирование тепла достигается только путем изменения теплопотерь, пока у медоносных пчел не было обнаружено свидетельств изменения теплопродукции. Затем было высказано предположение, что термическая стабильность медоносных пчел и, вероятно, многих других гетеротермических насекомых в первую очередь достигается за счет изменения теплопродукции. Могут ли летающие насекомые регулировать температуру грудной клетки путем регулирования выработки тепла или только путем изменения тепловых потерь, все еще остается предметом споров.

Предполетная терморегуляция

Несколько крупных насекомых эволюционировали, чтобы разогреться перед полетом, так что теперь возможны такие энергоемкие виды деятельности, как полет. Поведение насекомых связано с неэффективной работой мышц, в результате которой выделяется избыточное тепло и устанавливается температурный диапазон, в котором конкретные мышцы функционируют наилучшим образом. Высокая метаболическая стоимость мускулов полета насекомых означает, что этими специфическими мышцами используется большое количество химической энергии. Однако лишь очень небольшой процент этой энергии переводится в реальную механическую работу или движение крыльев. Таким образом, остальная часть этой химической энергии преобразуется в тепло, которое, в свою очередь, вызывает температуру тела, значительно превышающую температуру окружающей среды.

Эти высокие температуры, при которых работают летательные мышцы, накладывают ограничения на низкотемпературный взлет, потому что у насекомого в состоянии покоя летные мышцы работают при температуре окружающей среды, которая не является оптимальной температурой для функционирования этих мышц. Таким образом, гетеротермические насекомые приспособились использовать избыточное тепло, производимое летными мышцами, для повышения температуры грудной клетки перед полетом. И спинно-продольные мышцы (которые опускают крылья во время полета), и дорсовентральные мышцы (которые заставляют крылья подниматься вверх во время полета) участвуют в предполетной разминке, но немного по-другому. Во время полета эти мышцы действуют как антагонистические мускулы, вызывая взмахи крыльев, обеспечивающие продолжительный полет. Однако во время разминки эти мышцы сокращаются одновременно (или почти одновременно у некоторых насекомых), чтобы не производить движения крыльев (или минимизировать движение крыльев) и выделять как можно больше тепла для повышения температуры грудной клетки до уровня полета. Было показано, что на поведение самцов бабочек ( Helicoverpa zea ) перед полетом во время разминки влияет обонятельная информация. Как и у многих бабочек, самцы этого вида реагируют на женский феромон, летя к самке и пытаясь спариться с ней. Во время разминки своих летных мышц и в присутствии женского феромона самцы выделяют тепло с большей скоростью, чтобы взлететь раньше и обогнать других самцов, которые могли бы также почувствовать феромон.

Достижение повышенных температур, как указано выше, относится к термину « физиологическая терморегуляция», поскольку тепло генерируется физиологическим процессом внутри насекомого. Другой описанный способ терморегуляции называется поведенческой терморегуляцией, потому что температура тела контролируется поведенческими средствами, такими как солнечные ванны. Бабочки — хороший пример насекомых-гелиотерм (получающих тепло почти исключительно от солнца).

Другие примеры терморегуляции

Было показано, что некоторые ночные навозные жуки увеличивают скорость их образования и катания при повышении температуры грудной клетки. У этих жуков навоз — драгоценный товар, который позволяет им найти себе пару и прокормить личинок. Открытие ресурса как можно скорее важно, чтобы они могли как можно скорее начать катать мяч и унести его в отдаленное место для закопания. Жуки сначала обнаруживают помет по обонятельным сигналам и быстро летят к нему. Когда они впервые прибывают, температура их тела все еще высока из-за их летного метаболизма, что позволяет им быстрее делать и катить мячи; и чем больше мяч, тем больше у них шансов получить мат. Однако со временем заземленный жук, делающий шар, начинает остывать, и становится все труднее увеличивать размер шара навоза, а также транспортировать его. Таким образом, существует компромисс между изготовлением большого шара, который гарантировал бы партнера, но его было бы нелегко транспортировать, и меньшего шара, который может не привлекать партнера, но его можно безопасно доставить к месту захоронения. Кроме того, другие жуки, которые прибывают позже (которые более горячие), могут фактически сражаться за шары и, как было показано, обычно побеждают жуков, которые более холодны.

Другой пример терморегуляции — использование тепла в качестве защитного механизма. На японскую пчелу ( Apis cerana japonica ) охотятся шершни ( Vespa simillima xanthoptera ), которые обычно ждут у входа в их улей. Несмотря на то, что шершни во много раз крупнее пчел, количество пчел имеет значение. Эти пчелы приспособлены к тому, чтобы выдерживать температуру выше 46 ° C (115 ° F), а шершни — нет. Таким образом, пчелы могут убить своего нападающего, обвивая шершня шаром, а затем повышая температуру своего тела выше 46 ° C (115 ° F).

Комары Anopheles, переносчики малярии, регулируют терморегуляцию каждый раз, когда принимают пищу с кровью теплокровного животного. Во время проглатывания крови они выделяют каплю, состоящую из мочи и свежей крови, которую они прикрепляют к своему анальному отверстию. Жидкость капли испаряется, рассеивая избыток тепла в их телах вследствие быстрого проглатывания относительно большого количества крови, намного более теплой, чем само насекомое. Этот механизм испарительного охлаждения помогает им избежать теплового стресса, связанного с их кроветворным образом жизни.

Бабочка хариус ( Hipparchia semele ) также участвует в терморегуляции. Этот вид предпочитает жить в открытых местах обитания с легким доступом к солнцу, и можно увидеть, как его тело ориентируется так, чтобы максимально находиться на солнце. При более низких температурах можно наблюдать, как хариус выставляет на солнце как можно большую часть своего тела, тогда как при более высоких температурах он обнажает как можно меньше своего тела. Такое поведение часто используется самцами бабочек, защищающих свою территорию, поскольку такое терморегулирующее поведение позволяет им максимизировать эффективность полета.

Терморегулирующие свойства темной окраски важны для поиска партнера самцами Phymata americana . В прохладном климате более темная окраска позволяет самцам быстрее достигать более высоких температур, что увеличивает двигательные способности и сокращает время поиска партнера.

Источник