4.1.4 ПРИСТОСУВАННЯ ДО ВИСОКОЇ ТЕМПЕРАТУРИ ДОВКІЛЛЯ
Як вже зазначалося, верхня межа температурної толерантності більшості живих організмів обмежена величиною 45-50°C, що відповідає початку денатурації білків – перш за все ферментів. Отже, ефективних механізмів безпосередньо протистояти впливу високої температурі немає. Виключенням є специфічні стенотермні термофільні бактерії глибоководних океанських джерел, ферментні системи яких здатні витримувати температуру до +122°C (наприклад архебактерії роду Methanopyrus). Можна виділити дві основні стратегії пристосування до дії високих температур: механізми охолодження та механізми переживання періоду високих температур.
Доля охолодження організми використовують основні фізичні механізми теплообміну. Для посилення теплопровідності покриви тварин не мають густого хутра або пір’я. У теплому (та вологому) кліматі рослини не мають товстої кутикули на листі та щільної кори на стеблах. Для зменшення величини теплоємкості, тварини, які мешкають в умовах спекотного клімату, набувають менших розмірів у порівнянні з тваринами помірного клімату. Як результат, спостерігається закономірне зменшення розмірів тіла тварин у напрямку з високих широт до низьких – правило Бергмана. Правило Бергмана справедливо і для людини: середня маса тіла північних народів майже у 1,5 рази більше, ніж у тих, які мешкають у м’якому тропічному кліматі.
Залежність середньої маси тіла людини
від середньорічної температури повітря
З метою випромінювання надлишкової теплової енергії тварини підсилюють процес випромінювання, утворюючи виступаючі ділянки тіла, багаті на кровоносні судини. Як результат виступаючі частини тіла у тварин спекотного клімату є більшими, у порівнянні з тваринами помірного клімату – правило Аллена.
Залежність розмірів вух від району проживання ссавців
Певною мірою це правило справедливо і для рослин, які в умовах холодного клімату набувають карликових та сланеподібних форм.
Правило Алена також виконується в людській популяції: найкоротші (відносно розмірів тіла) руки, ноги та ніс притаманні аборигенам Гренландії, а найдовші руки та ноги — народу Масаї, що розселений, в основному, в Кенії та північній Танзанії.
В умовах спекотного клімату покриви тварин набувають темнішого забарвлення за рахунок накопичення меланінових пігментів – правило Голгера. Найбільш характерним таке накопичення є для ссавців, птахів та комах. Незважаючи на більш інтенсивне поглинання інфрачервоного світла темними покривами, накопичення меланіну захищає від пошкодження клітини мальпігієвого шару шкіри (у випадку ссавців). Захист праціює за принципом чорного паперу, в який замотують фотоплівку. Крім того, показано, що темно забарвлені тварини характеризуються більшою стійкістю до інфекційних захворювань (зокрема, грибкових) за рахунок підвищеної активності фенолоксидази (Wilson K. et al. Melanism and disease resistance in insects // Ecology Letters, 2001).