Роль тепловых явлений для животных подводного мира сообщение
Обновлено: 04.07.2024
Вокруг нас происходят явления, внешне весьма косвенно связанные с механическим движением. Это явления, наблюдаемые при изменении температуры тел или при переходе их из одного состояния (например, жидкого) в другое (твердое либо газообразное). Такие явления называются тепловыми. Тепловые явления играют огромную роль в жизни людей, животных и растений. Изменение температуры на 20—30° С при смене времени года меняет все вокруг нас. От температуры окружающей среды зависит возможность жизни на Земле. Люди добились относительной независимости от окружающей среды после того как научились добывать и поддерживать огонь. Это было одним из величайших открытий, сделанных на заре развития человечества.
История развития представлений о природе тепловых явлений — пример того, каким сложным и противоречивым путем постигают научную истину.
Многие философы древности рассматривали огонь и связанную с ним теплоту как одну из стихий, которая наряду с землей, водой и воздухом образует все тела. Одновременно предпринимались попытки связать теплоту с движением, так как было замечено, что при соударении тел или трении друг о друга они нагреваются.
Первые успехи на пути построения научной теории теплоты относятся к началу XVII в., когда был изобретен термометр, и появилась возможность количественного исследования тепловых процессов и свойств макросистем.
Вновь был поставлен вопрос о том, что же такое теплота. Наметились две противоположные точки зрения. Согласно одной из них — вещественной теории тепла, теплота рассматривалась как особого рода невесомая "жидкость", способная перетекать из одного тела к другому. Эта жидкость была названа теплородом. Чем больше теплорода в теле, тем выше температура тела.
Согласно другой точке зрения, теплота — это вид внутреннего движения частиц тела. Чем быстрее движутся частицы тела, тем выше его температура.
Таким образом, представление о тепловых явлениях и свойствах связывалось с атомистическим учением древних философов о строении вещества. В рамках таких представлений теорию тепла первоначально называли корпускулярной, от слова "корпускула" (частица). Ее придерживались ученые: Ньютон, Гук, Бойль, Бернулли.
Большой вклад в развитие корпускулярной теории тепла сделал великий русский ученый М.В. Ломоносов. Он рассматривал теплоту как вращательное движение частиц вещества. С помощью своей теории он объяснил в общем процессы плавления, испарения и теплопроводности, а также пришел к выводу о существовании "наибольшей или последней степени холода", когда движение частичек вещества прекращается. Благодаря работам Ломоносова среди русских ученых было очень мало сторонников вещественной теории теплоты.
Но все же, несмотря на многие преимущества корпускулярной теории теплоты, к середине XVIII в. временную победу одержала теория теплорода. Это произошло после того как экспериментально было доказано сохранение теплоты при теплообмене. Отсюда был сделан вывод о сохранении (неуничтожении) тепловой жидкости — теплорода. В вещественной теории было введено понятие теплоемкости тел и построена количественная теория теплопроводности. Многие термины, введенные в то время, сохранились и сейчас.
В середине XIX в. была доказана связь между механической работой и количеством теплоты. Подобно работе количество теплоты оказалось мерой изменения энергии. Нагревание тела связано не с увеличением в нем количества особой невесомой "жидкости", а с увеличением его энергии. Принцип теплорода был заменен гораздо более глубоким законом сохранения энергии. Было установлено, что теплота представляет собой форму энергии.
Значительный вклад в развитие теорий тепловых явлений и свойств макросистем внесли немецкий физик Р. Клаузиус (1822—1888), английский физик-теоретик Дж. Максвелл, австрийский физик Л. Больцман (1844—1906) и другие ученые.
Сложилось так, что природа тепловых явлений объясняется в физике двумя способами: термодинамический подход и молекулярно-кинетическая теория вещества.
Термодинамический подход рассматривает теплоту с позиции макроскопических свойств вещества(давление, температура, объём, плотность и т.д.).
Молекулярно-кинетическая теория связывает протекание тепловых яввлений и процессов с особенностями внутреннего строения вещества и изучает причины, которые обуславливают тепловое движение.
Итак, рассмотрим тепловые явления в жизни человека.
Нагревание и охлаждение, испарение и кипение, плавление и отвердевание, конденсация — все это примеры тепловых явлений.
Основной источник тепла на Земле — Солнце. Но, кроме того, люди используют много искусственных источников тепла: костер, печку, водяное отопление, газовые и электрические нагреватели и т.д.
Вы знаете, что если в горячий чай опустить холодную ложку, через некоторое время она нагреется. При этом чай отдаст часть своего тепла не только ложке, но и окружающему воздуху. Из примера ясно, что тепло может передаваться от тела, более нагретого к телу менее нагретому. Существует три способа передачи теплоты — теплопроводность, конвекция, излучение .
Нагревание ложки в горячем чае — пример теплопроводности . Все металлы обладают хорошей теплопроводностью.
Конвекцией передается тепло в жидкостях и газах. Когда мы нагреваем воду в кастрюле или чайнике, сначала прогреваются нижние слои воды, они становятся легче и устремляются вверх, уступая место холодной воде. Конвекция происходит в комнате, когда включено отопление. Горячий воздух от батареи поднимается, а холодный опускается.
Но ни теплопроводностью, ни конвекцией невозможно объяснить, как, например, далекое от нас Солнце нагревает Землю. В этом случае тепло передается через безвоздушное пространство излучением (тепловыми лучами).
Для измерения температуры используется термометр. В обычной жизни пользуются комнатными или медицинскими термометрами.
Когда говорят о температуре по Цельсию, то имеют в виду шкалу температур, в которой 0°С соответствует температуре замерзания воды, а 100°С — точка ее кипения.
В некоторых странах (США, Великобритания) используют шкалу Фаренгейта. В ней 212°F соответствуют 100°С. Перевод температуры из одной шкалы в другую не очень простой, но в случае необходимости каждый из вас сможет его выполнить самостоятельно. Чтобы перевести температуру по шкале Цельсия в температуру по шкале Фаренгейта, необходимо умножить температуру по Цельсию на 9, разделить на 5 и прибавить 32. Чтобы сделать обратный переход, из температуры по Фаренгейту необходимо вычесть 32, умножить остаток на 5 и разделить на 9.
В физике и астрофизике часто используют еще одну шкалу — шкалу Кельвина. В ней за 0 принята самая низкая температура в природе (абсолютный нуль). Она соответствует −273°С. Единица измерения в этой шкале — Кельвин (К). Чтобы перевести температуру по Цельсию в температуру по Кельвину, к градусам по Цельсию надо прибавить 273. Например, по Цельсию 100°, а по Кельвину 373 К. Для обратного перевода надо вычесть 273. Например, 0 К это −273°С.
Полезно знать, что температура на поверхности Солнца — 6000 К, а внутри — 15 000 000 К. Температура в космическом пространстве вдали от звезд близка к абсолютному нулю.
В природе мы являемся свидетелями тепловых явлений, но порой, не обращаем внимания на их сущность. Например, летом идёт дождь а зимой снег. Образуется роса на листьях. Появляется туман.
Знания о тепловых явлениях помогают людям конструировать обогреватели для домов, тепловые двигатели (двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины, реактивные двигатели и т. д.), предсказывать погоду, плавить металл, создавать теплоизоляционные и термостойкие материалы, которые используются всюду — от постройки домов до космических кораблей.
ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Актуальность данной работы обусловлена тем, что передача теплоты - явление широко распространённое в природе. Теплота в естественных условиях всегда передается только от более нагретых тел к менее нагретым. Без теплоты невозможна жизнь ни одного живого организма.
Но как часто мы задаем себе вопросы: Как сохранить тепло животным зимой? Что спасает морских зверей от переохлаждения? Как спасаются животные в жаркую погоду? Чтобы ответить на эти и другие вопросы мы решили познакомиться с тепловыми явлениями в живой природе.
Объектом нашей исследовательской работы является теплота.
Предмет исследования: способы передачи теплоты.
Цель нашей работы: изучить значение разных способов передачи теплоты в жизни животных и растений.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. познакомиться с литературой по данной теме;
2. провести опыты, демонстрирующие разные виды теплопередачи;
3. сделать выводы по результатам опытов.
Гипотеза: можно предположить, что в природе существуют различные способы передачи теплоты.
Методы исследования:
теоретические (мы анализировали факты из литературных источников);
экспериментальные (проводили эксперименты).
В природе наблюдаются различные способы передачи теплоты: теплопроводность, конвекция и излучение.
Рассмотрим их более подробно.
Теплопроводность
Теплопроводность - это передача тепла от более нагретого тела к менее нагретому. Различные тела по-разному проводят тепло, иначе говоря, обладают различной теплопроводностью. Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух, а воздух, снег, лед и жир являются плохими проводниками тепла.
Звери и птицы используют воздух как своеобразную одежду. Например, у белок, зайцев, лис и других животных к зиме вырастает плотная "шуба". Густая шерсть, особенно подшерсток, хорошо сохраняют воздух. Этот воздух нагревается теплом животного и спасает его в сильные морозы.
Для изучения теплопроводности воздуха мы провели следующий опыт: взяли три одинаковые стеклянные банки с крышками. Первую банку обернули шерстяным шарфом, вторую поставили в коробку и со всех сторон плотно обложили мятой газетной бумагой, третью банку оставили открытой.
Наполнили банки горячей водой, температура которой была 62' С и закрыли их крышками. Все три банки вынесли в коридор на 30 минут. Температура в коридоре +15' С. Снова измерили термометром температуру воды в каждой банке. Из данных опыта видно, что быстрее всего остыла вода в третьей банке; в первой и второй банках она остыла меньше. Шерстяной шарф и мятая газета удерживают много воздуха [Приложение 1].
Опыт доказывает, что воздух плохой проводник тепла, поэтому вода остывала в этих банках медленнее.
Рассмотрим на конкретных примерах, как некоторые животные сохраняют тепло и приспосабливаются к суровым природным условиям.
Пух птицы гаги - превосходно сохраняет тепло, поэтому они не улетают зимовать на юг, а только перелетают в незамерзающие части моря, чтобы весной вернуться на прежнее место, где они будут устраивать свои гнезда. Пух у гаг представляет собой приспособление к суровым условиям севера, где бывают сильные вьюги, заносящие снегом гнёзда птиц. Прежде чем покинуть гнездо, чтобы слетать покормиться на море, гага бережно укрывает свои яйца пухом. Она может свободно оставить их даже на несколько часов - тепло сохранится. Люди очень высоко ценят гагачий пух и употребляют его для изготовления курток, шапок, костюмов для пилотов, путешественников, идущих на север. Для изготовления костюма нужно всего 100г пуха.
Некоторые животные при похолодании пользуются своеобразными одеялами. Например, белки в сильные морозы ложатся в дупло и накрываются пушистым хвостом.
Кошки тоже подобным образом реагируют на похолодание. Люди заметили: если кошка ложится клубком и закрывает хвостом мордочку, жди морозов.
Некоторые животные к зиме меняют окраску и становятся белыми. Оказывается, белая окраска не только делает животных незаметными на снегу, что позволяет им выжить в борьбе за существование, но и помогает переносить морозы. Поскольку когда из перьев и волос уходит пигмент, в них собирается воздух, защищающий животных от потери тепла. Не случайно северный медведь - белый, полярная куропатка тоже белая.
Для некоторых зверей вода - родная стихия. К жизни в воде они приспособились особенным образом. Например, у бобров имеются две специальные железы, вырабатывающие жировую смазку, которой животные покрывают свой мех, чтобы он не промокал в воде. Животное набирает передней лапкой жировую смазку из желёз и покрывает тончайшим слоем свою шерсть. Таким образом, бобр может находиться в воде сколько ему захочется, внутри мех-подшёрсток - всегда остаётся сухим и в нём сохраняется воздух, нагретый тёплым телом животного. Поэтому бобру не холодно даже в самой ледяной воде. Если сальные железы не работают, то бобр промокает, мёрзнет и погибает.
Подобным образом сберегают тепло водоплавающие птицы. У них есть особая железа на хвосте, которая вырабатывает жировую смазку. Их перья обильно смазаны жиром, и поэтому не промокают. Это позволяет птицам легко плавать и сохранять температуру тела.
Лучшим пловцом из обитателей суши является белый медведь, который может находиться в ледяной воде очень долго, так как шерсть его не намокает; шерстью одеты и его подошвы - это позволяет ему легко передвигаться по льду и сохранять тепло.
Как сохранить тепло животному, если у него нет волосяного покрова, например, морским зверям, живущим в Арктике?
Такие животные обладают толстым слоем подкожного жира. Слой жира, как тёплая шуба окутывает тело и способствует сохранению тепла, так как жир обладает маленькой теплопроводностью. Например, моржи совсем лишены волосяного покрова, но у них очень толстый слой жира под кожей; у кашалота слой подкожного жира достигает почти полуметровой толщины. Толстенный слой подкожного жира у китов приспосабливает их к жизни в воде: он предохраняет от охлаждения, поэтому кит удерживает высокую температуру тела, находясь в ледяной воде Арктики. Так же жир помогает ему держаться на воде.
Толстый слой жира под кожей имеет белый медведь, поэтому он может плавать в ледяной воде.
Из литературных источников, мы узнали, что сотрудники агрометеорологической обсерватории измеряли температуру в разных слоях почвы, покрытой и не покрытой снегом. Измерения показала, что почва, покрытая снегом, промёрзла всего на 2 см, а не защищенная слоем снега на 30 см.
Значит, снег действительно плохо проводит тепло. Этим свойством снега пользуются некоторые животные. Они спасаются от мороза под снегом, и даже некоторые птицы. Например, тетерева спят зимой, зарывшись с головой в снег. Тепло и уютно.
Но передача тепла не ограничивается теплопроводностью. Рассмотрим ещё один способ - конвекцию.
Конвекция
Конвекция - широко распространенное в природе явление. Как же передаётся тепло в этих случаях? Примеры для объяснения мы опять же возьмём из жизни животных.
Над лесом летали орлы. Они тяжело махали крыльями, но когда они поравнялись с просторной поляной, то неподвижно раскинули крылья в парящем полёте. Это объясняется тем, что на открытой поляне земля была больше согрета солнцем, чем там, где ее покрывали деревья, и над лужайкой поднимался сильный поток тёплого воздуха. Этим потоком и воспользовались орлы, чтобы набрать высоту [Приложение 3].
Для подтверждения этого примера мы провели опыт. Взяли небольшую бумажную вертушку и поставили над электрической лампочкой. Лампочку включили и через некоторое время вертушка начала вращаться. Это объясняется тем, что от нагретой лампочки нагревается воздух. Нагретый воздух начинает подниматься вверх, а холодный воздух опускается вниз и под действием поднимающегося нагретого воздуха начинает вращаться вертушка.
Но порой животным необходимо не только накапливать теплоту, но и избавляться от неё.
После проведения опроса в начальной школе, мы определили, что только 7% учащихся, известно о том, что животным необходимо избавляться от тепла.
Результаты опроса
Собака избавляется от лишней теплоты с помощью высунутого языка.
Так же собаки, как и кошки, во время жары растягиваются, чтобы увеличить площадь соприкосновения воздуха с телом. При этом увеличивается поток нагретого воздуха, который уходит от них вверх и уносит излишки тепла.
Ужи, как и многие рептилии, размножаются яйцами, которые откладывают в навоз или кучи перегноя. При гниении навоза и перегноя выделяется много тепла, которое необходимо для развивающегося зародыша и которое создает конвекционный поток воздуха. Уносящий вверх тёплый воздух вызывает поток свежего воздуха снизу и с боков, что обеспечивает вентиляцию, снабжение яиц кислородом и предохранение их мягких плёночных оболочек от высыхания благодаря повышенной влажности перегноя.
Хвост мартышки является регулятором её температуры. В жаркую погоду она пользуется им для охлаждения своего тела, отдавая через него окружающему воздуху лишнее тепло.
Терморегулятор имеет не только южноафриканская мартышка. Плавники китов, заячьи уши, хвосты драгоценных бобров тоже умеют регулировать температуру своих обладателей на основе явления конвекции.
Африканский слон имеет огромные уши, и это не случайно: они являются как бы холодильником для животного. Уши слона пронизаны густой сетью кровеносных сосудов, в них конвекционный поток воздуха нагретой крови, поступает из организма слона, отдает свое тепло воздуху; кровь возвращается в систему кровообращения холоднее на несколько градусов. А чтоб уши быстрее охлаждались, слоны, увеличивая конвекционный поток воздуха, отходящего от ушей, всё время ими обмахиваются [Приложение 2].
Следующий способ передачи теплоты - это излучение. Хоть он и не распространен среди животных, зато используется в жизни растений.
Излучение
Помимо теплопроводности и конвекции в природе наблюдается ещё один способ передачи теплоты, который называется излучением. Излучают энергию все тела. Чем выше температура тела, тем больше энергии передаёт оно путём излучения. При поглощении энергии тела нагреваются по-разному, в зависимости от состояния поверхности.
Стволы деревьев тропического леса выделяются среди зелени своей большей частью гладкой и светлой корой, в то время как преобладающий цвет коры деревьев, растущих в других зонах - тёмный.
Свойство светлых тел отражать лучи широко используют садоводы. Например, деревья для защиты от заморозков белят известью, чтобы предотвратить их от сильного нагревания и раннего пробуждения. Уменьшив нагрев стволов, можно задержать цветение деревьев.
Проделаем опыт, который наглядно покажет, что чёрная поверхность сильнее излучает тепловые лучи. Обернём два одинаковых стакана двумя полосками белой бумаги и заклеим их по швам. Бумагу одного из стаканов закрасим снаружи чёрной тушью. Прогреем стаканы водой (осторожно, чтобы не замочить бумагу). Поставим их на столе на некотором расстоянии друг от друга и нальём в них из чайника до самых краёв очень горячую воду. Стаканы, наполненные горячей водой, находятся в одинаковых условиях, разница только в цвете их обёрток. Через пятнадцать минут измерив температуру, мы заметили, что в черном стакане вода остыла больше. Температура в белом стакане достигала 48'С, а в чёрном 47'С. Хотя разница и небольшая, всего на градус, но и этого достаточно, чтобы убедиться: быстрее остывает вода в чёрном стакане.
Термометр мы всегда держим на одном определенном уровне. Переставляя термометр из одного стакана в другой, мы заметили, как его ртутный столбик то поднимается, то опускается на тот самый градус разницы в температурах.
Таким образом, данный опыт доказывает, что черная поверхность сильнее излучает тепловые лучи, чем светлая.
Заключение
В природе наблюдаются различные способы передачи теплоты: теплопроводность, конвекция и излучение.
Теплопроводность - это передача тепла от более нагретого тела к менее нагретому. Мы определили, что различные тела по-разному проводят тепло, иначе говоря, обладают различной теплопроводностью. Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага и другие пористые тела. Данные факты, подтверждаются проведением и результатами опыта.
Конвекция - так же широко распространенное в природе явление. Мы рассмотрели как передаётся тепло в этом случае на примерах различных животных. Опыт с вертушкой подтверждает, что нагретый воздух, поднимаясь вверх, способен удерживать предмет в состоянии полёта, а холодный воздух опускается вниз.
Ещё один способ передачи теплоты называется излучением. Мы выяснили, что излучают энергию все тела. Чем выше температура тела, тем больше энергии передаёт оно путём излучения. Так же мы определили, что при поглощении энергии тела нагреваются по-разному, в зависимости от состояния поверхности. Опыт, проведенный в результате исследования наглядно показал, что черная поверхность сильнее излучает тепловые лучи.
Таким образом, цель и задачи, поставленные в ходе исследования, были
выполнены. Гипотеза подтвердилась.
Теоретическая значимость нашей работы заключается в том, что мы выяснили - переход энергии от одних тел к другим осуществляется теплопроводностью, конвекцией или излучением и эти способы передачи теплоты обеспечивают приспособленность живых организмов к изменяющимся условиям окружающей среды.
Практическая значимость заключается в том, что данные могут быть использованы на внеклассных мероприятиях с целью расширения кругозора обучающихся. А демонстрация представленных доступных опытов поможет познакомиться учащимся начальных классов с некоторыми тепловыми явлениями.
Список используемой литературы
1. Большая книга экспериментов для школьников. /Под ред. Антонеллы Меймни; Пер. с ит. И.Э. Мотылёвой. М. ООО Росмэн-Издат. 2001г./
2. Перельман М.И. Занимательная физика. кн. 1- Уфа. Слово. 1993.
3. Рабиза Ф.В. Простые опыты: Забавная физика для детей. - М.: Дет. лит., 2002. -222с.
3. Хилькевич С.С. Физика вокруг нас. М. Наука. 1985г.
4. Хомутовский В.Д. Тепловые явления (методические рекомендации по физике). Челябинск, 1991г.
5. Энциклопедия для детей т.16. Физика. Электричество и магнетизм. М. Аванта, 2011г.
Водные животные обитают в среде, бедной кислородом и обладающей высокой теплопроводностью. Чтобы дышать и не погибнуть от чрезмерных потерь тепла, они выработали целый ряд приспособлений.
Жизнь трески нелегка. Кислорода в воде мало: в воздухе его содержится 21%, в воде не более 0,7%, а если она теплая или очень соленая, и того меньше. Чтобы получить необходимые несколько граммов кислорода, рыбе ежедневно приходится прогонять через жабры 10 м³ воды. Тритонам и другим амфибиям для этого достаточно каждый день пропускать через свои легкие лишь несколько литров воздуха.
Подводное дыхание
Вода — гораздо более плотная и вязкая среда, чем воздух, и пропускать ее через жабры не так просто. Животные, дышащие под водой, тратят при газообмене на 10—20% больше энергии, чем те, которые дышат атмосферным воздухом. Очень маленькие организмы, например микроскопические планктонные животные, дышат всей поверхностью тела — за счет диффузии кислорода через покровы. Организмы, чьи размеры превышают 1 мм, вынуждены использовать для дыхания различные приспособления. Так, тело губок насквозь пронизано сложной системой каналов, через которые они прогоняют воду во внутреннюю полость. Большинство морских животных — моллюсков, червей, рыб — дышат под водой с помощью особых органов газообмена — жабр. Они представляют собой своего рода фильтр с мельчайшей сеткой для процеживания воды.
Чем выше потребности организма в энергии, тем больше площадь поверхности жабр, через которые поглощается кислород. Жабры насквозь пронизаны капиллярами. Через тонкие стенки этих мельчайших сосудов кислород проникает в кровь, которая разносит его по всему телу. Двустворчатые моллюски прогоняют воду через жабры с помощью колебаний ресничек, ракообразные — двигая конечностями, а большинство рыб — открывая и закрывая жаберные крышки.
Водно-солевой обмен
Рассмотрим систему из двух сообщающихся сосудов, заполненных водой. Если в один добавить растворимое в воде вещество, его концентрация в обоих сосудах вскоре будет одинакова. Растворенные вещества всегда диффундируют (переносятся) оттуда, где их больше, туда, где их меньше. В жидкостях, содержащихся в теле живых существ, также растворены различные вещества, в том числе соли. У мидий, кольчатых червей, морских звезд, морских ежей и некоторых других беспозвоночных концентрация веществ в жидкостях организма совпадает с солевым составом водной среды. Однако большинство животных не смогло бы выжить, если бы их внутренняя среда имела такой же состав, что и внешняя. В организме пресноводных животных концентрация солей должна быть выше, чем в воде, а у морских — меньше. Чтобы не погибнуть, все водные организмы вынуждены регулировать процессы водно-солевого обмена — осуществлять так называемую осморегуляцию.
Терморегуляция
Теплопроводность воды намного выше, чем воздуха, поэтому большинство водных животных не способны регулировать температуру своего тела. Температура тела трески примерно 11 °С — как у воды, в которой живет эта рыба. Лишь немногие рыбы, например тунцы, способны поддерживать в мышцах и головном мозге более высокую температуру, чем снаружи. Чтобы развивать скорость, мышцам рыб нужна высокая температура — в этом случае они сокращаются быстрее. При этом температура других органов у тунцов остается такой же, что и температура окружающей среды.
Проблемы обогрева
Все млекопитающие, в том числе и морские, — теплокровные животные: они способны поддерживать температуру тела на постоянном уровне. В водной среде им приходится тратить на это немало энергии. Их спасают толстый слой подкожного жира, который препятствует охлаждению внутренних органов, и крупные размеры. При увеличении размеров тела отношение площади поверхности к объему уменьшается, поэтому более крупные животные теряют через покровы меньше тепла. На поддержание постоянной температуры каждого кубометра тела огромные киты тратят гораздо меньше энергии, чем дельфины.
Жизнь в полумраке
В чистой, прозрачной морской воде на глубину 1 м проникает 40% света, а на глубину 40 м — только 1,5%. Несмотря на недостаток света, у большинства морских организмов сохранилось прекрасное зрение. Зоркие глаза позволяют многим из них, например рыбам и головоногим моллюскам, различать предметы даже на огромной глубине. Глаза головоногих моллюсков — каракатиц, осьминогов, кальмаров — по своему строению напоминают глаза млекопитающих. Остроту зрения обеспечивает высокая плотность фоточувствительных элементов в сетчатке: на 1 мм2 сетчатки у осьминога их около 64 тыс., у каракатицы — 105 тыс., у кальмара — 162 тыс. (для сравнения: у кошки 400 тыс.).
Морские организмы нередко обладают острым нюхом, способны улавливать колебания воды, ощущать незначительные изменения давления и даже воспринимать электромагнитные поля. Из всех морских животных наиболее разнообразными органами чувств наделены, вероятно, акулы и дельфины.
Опасное погружение
Для млекопитающего ныряние на большую глубину — дело рискованное. С увеличением глубины повышается давление запасенного в легких воздуха, и кровь постепенно насыщается кислородом и азотом. А при высоком содержании в крови эти газы становятся токсичны. Кроме того, при быстром подъеме к поверхности азот может образовывать пузырьки (подобно тому, как пузырится газировка в открываемой бутылке) и вызвать закупорку сосудов. У людей это явление называется кессонной болезнью.
У китов и тюленей выработались особые приспособления, позволяющие эффективно использовать под водой запасы воздуха в легких. Сердце у них бьется медленнее, чем у наземных животных сравнимых размеров, что снижает потребности организма в кислороде. Их кровь богаче гемоглобином, поэтому связывает больше кислорода. Некоторые другие анатомические и физиологические приспособления предотвращают образование азотных пузырьков в крови при всплытии и позволяют животным выдерживать такой уровень азота в крови, который был бы смертелен для наземных животных, или ограничивать его поступление в кровь, например за счет накопления в органах. У тюленей Уэдделла азот накапливается в бронхах, благодаря чему снижается его поступление в кровь и на большой глубине он не оказывает токсического действия на ткани тюленя. В результате тюлени Уэдделла способны нырять на глубину 500 м и задерживать дыхание под водой на 70 минут. Кашалоты ныряют на глубину до 2200 м и могут находиться под водой еще дольше, чем тюлени Уэдделла! Кашалоту в этом помогают громадные размеры тела: по сравнению с тюленем он теряет меньше тепла, а значит, использует меньше кислорода.
Изменение температуры играет большую роль в природе. Привычный облик нашей планеты существует и может существовать только в узком интервале температур. Изменение температуры на 20-30 0С при смене времен года меняет весь облик Земли.
С наступлением весны начинается пробуждение природы. Лес одевается листвой, начинают зеленеть луга. Зимой же жизнь растений замирает. Еще более узкие интервалы температур необходимы для поддержания жизни теплокровных животных. Температура животных и человека поддерживается внутренними механизмами терморегуляции на строго определенном уровне. Изменение температуры на несколько градусов ведет к гибели организмов.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Описание презентации по отдельным слайдам:
Тема урока:
Роль тепловых явлений в жизни живых организмов
Цель обучения:
8.3.2.4 приводить примеры приспособления живых организмов к различной температуре
Предположите, какой из зайцев обитает в холодном климате, а какой – в теплом.
1 2 3
Значения температур, встречающихся в природе и технике
Приспособление животных к различной температуре
Из-за свойств цитоплазмы клеток все живые существа способны жить при температуре между 0 и 50˚С. Большинство местообитаний на поверхности нашей планеты имеет температуру именно в этих пределах. Для каждого вида выход за эти пределы означает гибель либо от холода, либо от жары. Однако имеются виды, которые могут приспосабливаться в экстремальным температурам и выдерживать их длительное время. Полярные воды с температурой 0˚С населены богатой и разнообразной фауной.
Для того чтобы сохранить температуру тела постоянной, животное должно либо уменьшить потери тепла эффективной защитой, либо увеличить производство тепла.
Защитная роль покровов животных (шерсть, перья, жировой слой) заключается в том, что они задерживают конвекционные потоки, замедляют испарение, ослабляют или совсем прекращают излучение.
Кончики лап и кончик носа не могут быть покрыты шерстью, перьями или жиром, так как иначе они не выполняли бы своих функций.
Уши, лапы, хвост тем короче, чем холоднее климат.
Хорошо известный прием защиты от холода – зимняя спячка.
Читайте также: