Акклиматизация
Акклиматизация или акклиматизация ( также называемая акклиматизацией или акклиматизацией ) — это процесс, в котором отдельный организм приспосабливается к изменению окружающей среды (например, к изменению высоты, температуры, влажности, фотопериода или pH ), что позволяет ему сохранять физическую форму в течение всего диапазон условий окружающей среды. Акклиматизация происходит за короткий период времени (от часов до недель) и в течение всей жизни организма (по сравнению с адаптацией , которая представляет собой эволюцию, происходящую на протяжении многих поколений). Это может быть дискретным явлением (например, когда альпинисты акклиматизируются к большой высоте в течение нескольких часов или дней) или вместо этого может представлять собой часть периодического цикла, например, когда млекопитающее сбрасывает густой зимний мех в пользу более светлого летнего меха. Организмы могут корректировать свои морфологические, поведенческие, физические и/или биохимические характеристики в ответ на изменения в окружающей среде. [1] Хотя способность адаптироваться к новой среде обитания хорошо документирована у тысяч видов, исследователи до сих пор очень мало знают о том, как и почему организмы акклиматизируются таким образом.
Имена
[ редактировать ]Существительные акклиматизация и акклиматизация (и соответствующие глаголы акклиматизировать и акклиматизировать ) широко считаются синонимами . [2] [3] [4] [5] [6] [7] оба в общем словаре [2] [3] [4] [5] и в медицинской лексике. [6] [7] Синоним акклиматизация [4] [6] встречается реже, и в него входит меньше словарей.
Методы
[ редактировать ]Биохимический
[ редактировать ]Чтобы поддерживать работоспособность в различных условиях окружающей среды, организмы используют несколько стратегий акклиматизации. В ответ на изменения температуры организмы могут изменять биохимию клеточных мембран, делая их более текучими при низких температурах и менее текучими при высоких температурах за счет увеличения количества мембранных белков . [8] В ответ на определенные стрессоры некоторые организмы экспрессируют так называемые белки теплового шока , которые действуют как молекулярные шапероны и уменьшают денатурацию , управляя сворачиванием и рефолдингом белков. Было показано, что организмы, акклиматизированные к высоким или низким температурам, демонстрируют относительно высокие уровни белков теплового шока в состоянии покоя, поэтому при воздействии еще более экстремальных температур белки становятся легко доступными. Экспрессия белков теплового шока и регуляция текучести мембран — лишь два из многих биохимических методов, которые организмы используют для адаптации к новой среде.
Морфологический
[ редактировать ]Организмы способны изменять некоторые характеристики, относящиеся к их морфологии , чтобы поддерживать работоспособность в новых условиях. Например, птицы часто увеличивают размер своих органов, чтобы улучшить метаболизм. Это может принимать форму увеличения массы органов питания или органов, вырабатывающих тепло, например грудных (последние более постоянны у разных видов). [9] ). [10]
Теория
[ редактировать ]Хотя способность к акклиматизации документально подтверждена у тысяч видов, исследователи до сих пор очень мало знают о том, как и почему организмы акклиматизируются таким образом. С тех пор, как исследователи впервые начали изучать акклиматизацию, подавляющая гипотеза заключалась в том, что любая акклиматизация способствует повышению работоспособности организма. Эта идея стала известна как гипотеза полезной акклиматизации . Несмотря на столь широкую поддержку гипотезы полезной акклиматизации, не все исследования показывают, что акклиматизация всегда способствует повышению производительности ( см. Гипотезу полезной акклиматизации ). Одним из основных возражений против гипотезы полезной акклиматизации является то, что она предполагает отсутствие затрат, связанных с акклиматизацией. [11] Однако, вероятно, будут затраты, связанные с акклиматизацией. К ним относятся затраты на восприятие условий окружающей среды и регулирование реакций, создание структур, необходимых для пластичности (например, энергетические затраты на экспрессию белков теплового шока ) и генетические затраты (например, связывание генов, связанных с пластичностью, с вредными генами). [12]
Учитывая недостатки гипотезы полезной акклиматизации, исследователи продолжают поиск теории, которая будет подкреплена эмпирическими данными.
Степень способности организмов к акклиматизации определяется их фенотипической пластичностью или способностью организма изменять определенные черты. Недавние исследования по изучению способности к акклиматизации были в большей степени сосредоточены на эволюции фенотипической пластичности, а не на реакциях на акклиматизацию. Ученые полагают, что когда они поймут больше о том, как организмы развили способность к акклиматизации, они лучше поймут акклиматизацию.
Примеры
[ редактировать ]Растения
[ редактировать ]Многие растения, такие как клены , ирисы и помидоры , могут пережить отрицательные температуры, если температура постепенно падает все ниже и ниже каждую ночь в течение нескольких дней или недель. То же самое падение могло бы убить их, если бы оно произошло внезапно. Исследования показали, что растения томата, которые были акклиматизированы к более высокой температуре в течение нескольких дней, были более эффективны в фотосинтезе при относительно высоких температурах, чем растения, которым не разрешили акклиматизироваться. [13]
У орхидеи Фаленопсис фенилпропаноидные ферменты усиливаются в процессе акклиматизации растения при разных уровнях потока фотосинтетических фотонов. [14]
Животные
[ редактировать ] | этого раздела Фактическая точность оспаривается . ( Август 2011 г. ) |
Животные акклиматизируются разными способами. у овец очень густая шерсть В холодном и влажном климате . Рыбы способны лишь постепенно приспосабливаться к изменениям температуры и качества воды. Тропических рыбок, продаваемых в зоомагазинах, часто держат в акклиматизирующих пакетах до завершения этого процесса. [15] Лоу и Вэнс (1995) смогли показать, что ящерицы, акклиматизированные к теплым температурам, могут поддерживать более высокую скорость бега при более высоких температурах, чем ящерицы, которые не были акклиматизированы к теплым условиям. [16] Плодовые мухи, которые развиваются при относительно более низких или более высоких температурах, во взрослом состоянии имеют повышенную толерантность к холоду или жаре соответственно ( см. «Пластичность развития »). [17]
Люди
[ редактировать ]Содержание соли в поте и моче снижается по мере того, как люди акклиматизируются к жарким условиям. [18] Также влияют объем плазмы, частота сердечных сокращений и активация капилляров. [19]
Акклиматизация на большую высоту продолжается в течение месяцев или даже лет после первоначального восхождения и в конечном итоге позволяет людям выжить в среде, которая без акклиматизации могла бы их убить. Люди, которые постоянно мигрируют на большую высоту, естественным образом акклиматизируются к новой среде обитания, развивая увеличение количества эритроцитов для увеличения кислородной способности крови , чтобы компенсировать более низкие уровни потребления кислорода . [20] [21]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ (2009) «Акклиматизация» (nd) Полная энциклопедия Хатчинсона. Получено 5 ноября 2009 г. с сайта http://encyclepedia.farlex.com/acclimatization.
- ^ Jump up to: а б Оксфордские словари , Oxford Dictionaries Online , Oxford University Press, заархивировано из оригинала 16 мая 2001 г.
- ^ Jump up to: а б Merriam-Webster , Университетский словарь Merriam-Webster , Merriam-Webster, заархивировано из оригинала 10 октября 2020 г. , получено 31 января 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с Merriam-Webster , Полный словарь Merriam-Webster , Merriam-Webster, заархивировано из оригинала 25 мая 2020 г. , получено 31 января 2017 г.
- ^ Jump up to: а б Houghton Mifflin Harcourt, Словарь английского языка американского наследия , Houghton Mifflin Harcourt, заархивировано из оригинала 25 сентября 2015 г. , получено 31 января 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с Elsevier , Иллюстрированный медицинский словарь Дорланда , Elsevier.
- ^ Jump up to: а б Вольтерс Клювер , Медицинский словарь Стедмана , Вольтерс Клювер.
- ^ Лос Д.А., Мурата Н. (2004). «Текучесть мембраны и ее роль в восприятии сигналов окружающей среды». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Биомембраны . 0666 (1–2): 142–157. дои : 10.1016/j.bbamem.2004.08.002 . ПМИД 15519313 .
- ^ Ликнес, Эрик Т.; Суонсон, Дэвид Л. (2011). «Фенотипическая гибкость состава тела, связанная с сезонной акклиматизацией воробьиных птиц». Журнал термической биологии . 36 (6): 363–370. дои : 10.1016/j.jtherbio.2011.06.010 . ISSN 0306-4565 .
- ^ МакКечни, Эндрю Э. (2008). «Фенотипическая гибкость основного обмена веществ и меняющийся взгляд на физиологическое разнообразие птиц: обзор». Журнал сравнительной физиологии Б. 178 (3): 235–247. дои : 10.1007/s00360-007-0218-8 . ISSN 0174-1578 . ПМИД 17957373 . S2CID 28481792 .
- ^ Анджилетта, MJ (2009). Термическая адаптация: теоретический и эмпирический синтез. Издательство Оксфордского университета, Оксфорд.
- ^ ДеВитт, Томас Дж.; Сих, Эндрю; Уилсон, Дэвид Слоан (1 февраля 1998 г.). «Цена и пределы фенотипической пластичности». Тенденции в экологии и эволюции . 13 (2): 77–81. дои : 10.1016/S0169-5347(97)01274-3 . ПМИД 21238209 .
- ^ Камехо, Дайми; Марти, Мария дель К.; Николас, Эмилио; Аларкон, Хуан Х.; Хименес, Ана; Севилья, Франциска (2007). «Реакция изоферментов супероксиддисмутазы в растениях томата (Lycopersicon esculentum) во время термоакклиматизации фотосинтетического аппарата». Физиология плантарума . 131 (3). Уайли: 367–377. дои : 10.1111/j.1399-3054.2007.00953.x . ISSN 0031-9317 . ПМИД 18251876 .
- ^ Али, Мохаммад Бабар; Хатун, Серида; Хан, Ын Джу; Пэк, Ки-Ёп (29 сентября 2006 г.). «Усиление фенилпропаноидных ферментов и лигнина у орхидеи фаленопсис и их влияние на акклиматизацию растений при разных уровнях фотосинтетического потока фотонов». Регулирование роста растений . 49 (2–3). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 137–146. дои : 10.1007/s10725-006-9003-z . ISSN 0167-6903 . S2CID 26821483 .
- ^ «Акклиматизация вашей рыбы» .
- ^ Лоу CH, Вэнс VJ (1955). «Акклиматизация критического термического максимума рептилии Urosaurus ornatus ». Наука . 122 (3158): 73–74. Бибкод : 1955Sci...122...73L . дои : 10.1126/science.122.3158.73 . PMID 17748800 .
- ^ Слотсбо, Стайн; Шу, Мэдс Ф.; Кристенсен, Торстен Н.; Лешке, Фолькер; Соренсен, Йеспер Г. (1 сентября 2016 г.). «Обратимость развития тепло- и холодо-пластичности асимметрична и имеет долгосрочные последствия для термической толерантности взрослых» . Журнал экспериментальной биологии . 219 (17): 2726–2732. дои : 10.1242/jeb.143750 . ISSN 0022-0949 . ПМИД 27353229 .
- ^ «Руководство по акклиматизации к жаре» (PDF) . Армия США. Архивировано из оригинала (PDF) 2 июля 2007 г. Проверено 2 июля 2009 г.
- ^ «Тепловая акклиматизация» . www.sportsci.org . Проверено 3 декабря 2017 г.
- ^ Муза, СР; Фулко, CS; Саймерман, А (2004). «Руководство по высотной акклиматизации» . Исследовательский институт армии США. Технический отчет отдела экологической медицины, термальной и горной медицины (USARIEM–TN–04–05). Архивировано из оригинала 23 апреля 2009 года . Проверено 5 марта 2009 г.
{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ Кеннет Бэйли; Алистер Симпсон. «Высотный кислородный калькулятор» . Apex (Экспедиции по высотной физиологии). Архивировано из оригинала 11 июня 2017 года . Проверено 10 августа 2006 г. - Модель высотной физиологии
| Международный | |
|---|---|
| Национальный | |
| Другой | |
