12 effets les plus importants de la température sur les organismes vivants

Effets les plus importants de la température sur les organismes vivants!

Il a été constaté que la température affecte les organismes vivants de diverses manières, par exemple, elle joue un rôle important dans les cellules, la morphologie, la physiologie, le comportement, la croissance, le développement ontogénétique et la distribution des plantes et des animaux.

Certains des effets bien étudiés de la température sur les organismes vivants sont les suivants:

1. Température et cellule:

Les températures minimales et maximales ont des effets mortels sur les cellules et leurs composants. Si elles sont trop froides, les protéines cellulaires peuvent être détruites lorsque de la glace se forme ou que de l’eau est perdue et que les électrolytes se concentrent dans les cellules; coagule la chaleur des protéines (Lewis et Taylor, 1967).

2. Température et métabolisme:

La plupart des activités métaboliques des microbes, des plantes et des animaux sont régulées par divers types d’enzymes, lesquelles sont également influencées par la température. En conséquence, l’augmentation de la température, jusqu’à une certaine limite, entraîne une augmentation de l’activité enzymatique, entraînant une augmentation du taux de métabolisme.

Par exemple, il a été constaté que l'activité de l'enzyme arginase du foie sur l'acide aminé d'arginine augmentait progressivement et progressivement, avec une augmentation simultanée de la température de 17 ° C à 48 ° C. Mais une augmentation de la température au-delà de 48 ° C aurait un effet négatif sur le taux métabolique de cette activité enzymatique, ce qui retarde rapidement.

Chez les plantes, le taux d'absorption est retardé à basse température. La photosynthèse fonctionne sur une large plage de température. La plupart des algues nécessitent une plage de température plus basse pour la photosynthèse que les plantes plus hautes. Cependant, le taux de respiration des plantes augmente avec la hausse de la température, mais au-delà de la limite optimale, une température élevée diminue le taux de respiration. Le taux de respiration devient doublé (comme chez les animaux) à la hausse de 10 ° C au-dessus de la température optimale, à condition que d'autres facteurs soient favorables (loi de Vant Hoff).

Cependant, la température optimale pour la photosynthèse est inférieure à celle de la respiration. Lorsque la température tombe en dessous du minimum requis pour la croissance, une plante devient dormante même si la respiration et la photosynthèse peuvent se poursuivre lentement. Les basses températures affectent davantage la plante en précipitant la protéine dans les feuilles et les rameaux tendres et en déshydratant les tissus.

3. Température et reproduction:

La maturation des gonades, la gamétogenèse et la libération des gamètes ont lieu à une température spécifique qui varie d’une espèce à l’autre. Par exemple, certaines espèces se reproduisent de manière uniforme tout au long de l’année, d’autres seulement en été ou en hiver, alors que d’autres ont deux périodes de reproduction, une au printemps et une en automne. Ainsi, la température détermine les saisons de reproduction de la plupart des organismes.

La température affecte également la fécondité des animaux. La fécondité d'un animal est définie comme sa capacité de reproduction, c'est-à-dire le nombre total de jeunes mis bas à la naissance tout au long de sa vie. Par exemple, les femelles de l'acrididé Chrotogonus trachyplerus ont atteint la maturité sexuelle à 30 et 35 ° C à une température supérieure à 25 ° C et le plus grand nombre d'œufs par femelle a été pondu à une température de 30 ° C. Le nombre d'œufs a diminué de 243 à 190 lorsque la température a été portée à 30—35 ° C (Grewal et Atwal, 1968).

De même, chez les espèces de sauterelles - Melanoplus sanguinipes et Camnula pellucida, élevées à 32 ° C, produisent 20 à 30 fois plus d'œufs que celles élevées à 22 ° C (voir Ananthakrishan et Viswanathan, 1976). Par contre, on a constaté que la fécondité de certaines substances telles que le charançon du coton (Pempherulus affinis) diminuait avec une augmentation de la température au-delà de 32, 8 ° C (A Jyar et Margabandhu, 1941).

4. Température et sex-ratio:

Chez certains animaux, la température ambiante détermine le sex-ratio de l'espèce. Par exemple, le sex-ratio du copépode Maerocyclops albidu dépend de la température. À mesure que la température augmente, le nombre d'hommes augmente considérablement. De même, chez les puces de la peste, Xenopsylla cheopis, le nombre de mâles était supérieur à celui des femelles chez les rats, les jours où la température moyenne est maintenue entre 21 et 25 ° C. Mais la position s'inverse les jours les plus froids.

5. Développement thermique et ontogénétique:

La température influe sur la vitesse et le succès du développement des animaux poikilothermiques. En général, le développement complet des œufs et des larves est plus rapide par temps chaud. Les œufs de truite, par exemple, se développent quatre fois plus rapidement à 15 ° C qu'à 5 ° C. L’insecte, Metriocnemus hirticollis, mouche chironomide, nécessite 26 jours à 20 ° C pour le développement d’une génération complète, 94 jours à 10 ° C, 153 jours à 6, 5 ° C et 243 jours à 20 ° C (Andrewartha et Birch, 1954).

Cependant, les graines de nombreuses plantes ne germent pas et les œufs et les pupes de certains insectes ne peuvent éclore ni se développer normalement avant d'être refroidis. L'omble de fontaine pousse mieux entre 13 ° C et 16 ° C, mais les œufs se développent mieux entre 8 ° C. Dans la forêt commune, Pterostichus oblongopunctatus prend 82 jours à 15 ° C pour se développer, alors qu’à 25 ° C, il ne prend que 46 jours. Chez les pins, le taux de développement de Dendroliniuspini et la mortalité de divers stades de développement dépendent de la température.

6. température et croissance:

Les taux de croissance de différents animaux et plantes sont également influencés par la température. Par exemple, les truites adultes ne s'alimentent pas beaucoup et ne grandissent pas avant que l'eau atteigne 10 ° C. De même, chez l'huître Ostraea virginica, la longueur du corps augmente de 1, 4 mm à 10, 3 mm lorsque la température augmente de 10 ° C à 20 ° C. Le gastéropode Urosalpinx cinerea et l’oursin Echinus esculcntus montrent une taille maximale dans des eaux plus chaudes. Les coraux prospèrent bien dans les eaux contenant moins de 21 ° C.

7. Température et coloration:

La taille et la coloration des animaux sont soumis à l'influence de la température. Dans les climats chauds et humides, de nombreux animaux comme les insectes, les oiseaux et les mammifères ont une pigmentation plus foncée que les races de certaines espèces présentes dans les climats froids et secs. Ce phénomène est connu sous le nom de règle de Gioger.

Chez la grenouille Hyla et le crapaud à cornes Phrynosoma, on sait que les basses températures induisent un assombrissement. Certaines crevettes (invertébrés de crustacés) deviennent de couleur claire lorsque la température augmente. La canne Carausius est devenue noire à 15 ° C et brune à 25 ° C.

8. Température et morphologie:

La température affecte également la taille absolue d'un animal et les propriétés relatives de différentes parties du corps (règle de Bergman). Les oiseaux et les mammifères, par exemple, atteignent une plus grande taille lorsqu'ils se trouvent dans des régions froides que dans des régions chaudes, et des régions plus froides abritent des espèces plus grandes. Mais les poikilothermes ont tendance à être plus petits dans les régions plus froides.

La taille du corps a joué un rôle important dans l'adaptation aux basses températures, car elle a influencé le taux de perte de chaleur. Selon Brown et Lee (1969), les grands rats des bois ont un avantage sélectif dans les climats froids, apparemment parce que leur rapport surface / air et leur isolation supérieure leur permettent de conserver la chaleur métabalique. Pour des raisons opposées, les animaux de petite taille sont favorisés dans les déserts.

Les extrémités des mammifères comme la queue, le museau, les oreilles et les pattes sont relativement plus courtes dans les parties les plus froides que dans les parties les plus chaudes (règle d'Allen). Par exemple, il existe une différence de taille entre les oreilles du renard arctique (Alopex lagopus), du renard roux (Vulpes Vulpes) et du renard du désert (Megalotis zerda) (Fig. 11.17).

Comme la chaleur est perdue à la surface, les petites oreilles du renard arctique aident à conserver la chaleur; tandis que les grandes oreilles du renard du désert contribuent à la perte de chaleur et à l'évaporation. De même, Gazella picticanda of Himalayas a des pattes, des oreilles et une queue plus courtes que celles de Gazella benetti trouvées dans les plaines de l'Himalaya, bien que les deux aient la même taille.

De même, les Eskimos ont des bras et des jambes plus courts, proportionnellement à la taille de leur tronc, qui est comparativement plus grande que dans tout autre groupe contemporain. Les souris élevées entre 31 ° C et 33, 5 ° C ont des queues plus longues que celles de la même souche élevées entre 15, 5 ° C et 20 ° C. Tous ces exemples de la règle d'Allen montrent clairement l'importance adaptative des extrémités courtes dans la réduction des pertes de chaleur du corps par temps froid.

Les races d'oiseaux aux ailes relativement étroites et plus acuminées ont tendance à se rencontrer dans les régions les plus froides, alors que celles des climats plus chauds ont tendance à être plus larges (règle de Rensch). La température influe également sur la morphologie de certains poissons et se trouve avoir une certaine relation avec le nombre de vertèbres (règle de Jordon). La morue qui éclot au large de New Foundland à une température comprise entre 4 et 8 ° C possède 58 vertèbres, tandis que celle qui éclosent à l'est de Nantucket à une température comprise entre 10 et 11 ° C possède 54 vertèbres.

Tête de renard polaire (Alopex lagnpus), de renard roux (Vulpes Vulpes) et de renard du désert (Megalot's zerda) montrant une gradation de la taille des oreilles et illustrant le règne d'Allen (d'après Clark, 1954).

9. Température et cyclomorphose:

La relation entre les variations saisonnières de température et la forme corporelle se manifeste par un phénomène remarquable appelé cyclomorphose, présenté par certains cladocères comme la Daphnia durant les mois chauds de l'été (Fig. 1118). Ces crustacés présentent une variation saisissante de la taille de leur projection de casque ou de tête entre les mois d’hiver et d’été (Coker, 1931).

Le casque se développe sur la tête de la daphnie au printemps; il atteint sa taille maximale en été et disparaît complètement en hiver pour donner à la tête une forme arrondie habituelle. Une telle cyclomorphose en termes de taille du casque montre clairement une corrélation avec le degré de chaleur des différentes saisons.

Ces prolongements du casque ont été interprétés comme une adaptation facilitant la flottation puisque la flottabilité de l'eau diminue à mesure que la température augmente (hypothèse de la flottabilité). Selon une autre interprétation (hypothèse de stabilité, par exemple), le casque agit comme le gouvernail et confère une plus grande stabilité à l'animal. Outre la température, un tel polymorphisme structurel peut être provoqué par d'autres facteurs environnementaux, y compris les aliments.

10. Température et comportement des animaux:

La température influence généralement le comportement des animaux. Dans les eaux tempérées, l'influence de la température sur le comportement des foreurs du bois est profonde. Par exemple, durant les mois d'hiver en général, Martesia et Teredo sont moins nombreux que Bankia campanulaia, dont l'intensité de l'attaque est maximale pendant les mois d'hiver.

En outre, l'avantage obtenu par certains animaux à sang froid par thermotaxis ou par une orientation vers une source de chaleur est très intéressant. Les tiques localisent leurs hôtes sanguins chauds par une réaction virulente à la chaleur de leur corps. Certains serpents, tels que les serpents à sonnettes, les têtes en cuivre et les vipères peuvent détecter les mammifères et les oiseaux grâce à la chaleur de leur corps qui reste légèrement plus chaude que l'environnement.

Même dans l'obscurité, ces serpents frappent leur proie avec une précision troublante, en raison du rayonnement de chaleur provenant de la proie. L'arrivée du temps froid dans les zones tempérées fait que les serpents s'enroulent et se blottissent.

Cyclomorphose chez Daphnia cucullata due au changement saisonnier de la température (d'après Clarke, 1954).

11. Température et distribution animale:

Parce que la température optimale pour l'achèvement des différentes étapes du cycle de vie de nombreux organismes varie, la température impose une restriction à la distribution des espèces. En règle générale, la gamme de nombreuses espèces est limitée par la température critique la plus basse du stade le plus vulnérable de son cycle de vie, généralement le stade de la reproduction. Bien que le homard de l'Atlantique vive dans des eaux dont la température varie de 0 ° C à 17 ° C, il ne se reproduira que dans des eaux dont la température est supérieure à 11 ° C.

Le homard peut vivre et grandir dans des eaux plus froides mais une population reproductrice ne s'y établit jamais. La température influe non seulement sur la reproduction dans la répartition géographique, mais également sur la survie (effet létal de la température), l'alimentation et d'autres activités biologiques sont responsables de la répartition géographique des animaux.

Comme indiqué précédemment dans cet article, les animaux des régions géographiques les plus froides sont généralement moins tolérants à la chaleur et au froid que ceux des régions plus chaudes; Par exemple, un membre d'Aurelia, une méduse de Nouvelle-Écosse, meurt à une température de l'eau de 29-30 ° C, tandis qu'Aurelia de Floride peut tolérer des températures allant jusqu'à 38, 5 ° C. Ainsi, la limite de température létale peut réguler la plage de distribution d’Aurelia.

En règle générale, la répartition des espèces marines d’eaux peu profondes peut être assignée à quatre types de zonage. Dans le premier type, la distribution vers le nord dépend des limites de létalité thermique pendant les mois d'hiver, et la distribution vers le sud dépend des limites de température estivale. Dans un deuxième type, les limites thermiques requises pour la population déterminent la distribution du nord au sud.

Dans le troisième type de zonage, les exigences thermiques pour le repeuplement
minez l'habitat poleward en été et la température maximale détermine la zone de survie vers l'équateur. Enfin, la température minimale de survie détermine la limite de poleward en hiver et les températures limitant le repeuplement déterminent la plage vers le sud.

Les invertébrés terrestres, en particulier les arthropodes, sont généralement répartis dans tous les environnements thermiques où se trouve la vie. De nombreux arthropodes qui ont envahi les zones les plus froides ont une phase de leur cycle de vie très résistante au froid, ce qui leur permet de passer l'hiver jusqu'à ce que le temps revienne (Salt, 1964). Les oiseaux et les mammifères sont également adaptés pour vivre dans presque tous les environnements thermiques.

La répartition des amphibiens et des reptiles est toutefois limitée aux climats thermiques relativement plus chauds. Mock (1964) a répertorié trois facteurs limitant l'invasion des reptiles dans des environnements froids: la température ambiante quotidienne doit être suffisamment élevée pour permettre l'activité, la température ambiante quotidienne doit être suffisamment élevée et suffisamment longue pour permettre la reproduction et permettre aux adultes et aux jeunes acquérir de la nourriture pour «hiverner» et il doit y avoir des sites adéquats pour l'hibernation.

12. Température et humidité:

Le réchauffement différentiel de l'atmosphère résultant des variations de température à la surface de la terre produit un certain nombre d'effets écologiques, notamment des alizés et des vents commerciaux, ainsi que des ouragans et autres tempêtes, mais il est encore plus important qu'il détermine la répartition des précipitations.