stringtranslate.com

Акклиматизация

Акклиматизация или акклиматизация (также называемая акклиматизацией или акклиматизацией ) — это процесс, в котором отдельный организм приспосабливается к изменениям в окружающей среде (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 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

Существительные акклиматизация и акклиматизация (и соответствующие глаголы акклиматизировать и акклиматизировать ) широко считаются синонимами , [2] [3] [4] [5] [6] [7] как в общем словаре, так и 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

Биохимический

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

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 согласованы между видами [9] ). [10]

Теория

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, связь 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

Растения

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

Животные акклиматизируются разными способами. В холодном и влажном климате у овец очень густая шерсть . 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

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 , чтобы увеличить кислородную способность крови , чтобы компенсировать более низкие уровни потребления кислорода . [20] [21]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ (2009) «Акклиматизация» (nd) Полная энциклопедия Хатчинсона. Получено 5 ноября 2009 г. с сайта http://encyclepedia.farlex.com/acclimatization.
  2. ^ ab Oxford Dictionaries , Oxford Dictionaries Online, Oxford University Press, заархивировано из оригинала 16 мая 2001 г.
  3. ^ ab Merriam-Webster , Университетский словарь Merriam-Webster, Merriam-Webster, заархивировано из оригинала 10 октября 2020 года , получено 31 января 2017 года .
  4. ^ abc Merriam-Webster , Полный словарь Merriam-Webster, Merriam-Webster, заархивировано из оригинала 25 мая 2020 г. , получено 31 января 2017 г. .
  5. ^ ab Houghton Mifflin Harcourt, Словарь английского языка американского наследия, Houghton Mifflin Harcourt, заархивировано из оригинала 25 сентября 2015 г. , получено 31 января 2017 г. .
  6. ^ abc Elsevier , Иллюстрированный медицинский словарь Дорланда, Elsevier.
  7. ^ ab Wolters Kluwer , Медицинский словарь Стедмана, Wolters Kluwer.
  8. ^ 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.
  9. ^ Ликнес, Эрик Т.; Суонсон, Дэвид Л. (2011). «Фенотипическая гибкость состава тела, связанная с сезонной акклиматизацией воробьиных птиц». Журнал термической биологии . 36 (6): 363–370. doi : 10.1016/j.jtherbio.2011.06.010. ISSN  0306-4565.
  10. ^ 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. PMID  17957373. S2CID  28481792.
  11. ^ Анджилетта, MJ (2009). Термическая адаптация: теоретический и эмпирический синтез. Издательство Оксфордского университета, Оксфорд.
  12. ^ 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.
  13. ^ 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 Плантарум . 131 (3). Уайли: 367–377. дои : 10.1111/j.1399-3054.2007.00953.x. ISSN  0031-9317. ПМИД  18251876.
  14. ^ 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 потока фотосинтетических фотонов». Регулирование роста растений . 49 (2–3). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 137–146. doi : 10.1007/s10725-006-9003-z. ISSN  0167-6903. S2CID  26821483.
  15. ^ «Акклиматизация вашей рыбы» .
  16. ^ 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. ПМИД  17748800.
  17. ^ Слотсбо, Стайн; Шу, Мэдс Ф.; Кристенсен, Торстен Н.; Лешке, Фолькер; Соренсен, Йеспер Г. (1 сентября 2016 г.). «Обратимость развития тепловой и холодовой пластичности асимметрична и имеет долгосрочные последствия для термоустойчивости взрослых». Журнал экспериментальной биологии . 219 (17): 2726–2732. дои : 10.1242/jeb.143750 . ISSN  0022-0949. ПМИД  27353229.
  18. ^ «Руководство по акклиматизации к жаре» (PDF) . Армия США. Архивировано из оригинала (PDF) 2 июля 2007 года . Проверено 2 июля 2009 г.
  19. ^ «Тепловая акклиматизация». www.sportsci.org . Проверено 3 декабря 2017 г.
  20. ^ 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 )
  21. ^ 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