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.
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.
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.
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]
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.
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 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]
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]
{{cite journal}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )