Амьтны бодисын солилцоонд үзүүлэх хүрээлэн буй орчны нөлөө
Бодисын солилцоо гэдэг нь амьд биетүүдийн бие махбодид энерги үйлдвэрлэх, эд эсийг бий болгох, нөхөн сэргээх, амьдралыг хадгалах үүрэг гүйцэтгэдэг химийн процессуудын цуврал юм. Амьтдын хувьд бодисын солилцоо нь хоёр үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ: катаболизм (молекулуудын задрал нь энерги үйлдвэрлэх) ба анаболизм (өсөлт ба нөхөн сэргээх зорилгоор молекулуудын угсралт). Бодисын солилцоог ген, даавар, мэдрэлийн систем зэрэг дотоод хүчин зүйлс хянадаг боловч хүрээлэн буй орчин нь эдгээр үйл явцын хурдыг тодорхойлоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Температурын өөрчлөлт, хоол хүнсний хүртээмж, хүчилтөрөгчийн түвшин, чийгшил, гэрэл, тэр ч байтугай бохирдуулагч бодист өртөх нь амьтны эрчим хүчний хэрэгцээ болон түүний бие энергийг хэрхэн боловсруулдагт нөлөөлж болно.
1. Температур бол хамгийн давамгайлсан хүчин зүйл юм
Байгаль орчны температур нь бодисын солилцоонд нөлөөлдөг хамгийн тодорхой хүчин зүйл бөгөөд ялангуяа загас, хоёр нутагтан, мөлхөгчид болон ихэнх сээр нуруугүй амьтад зэрэг эктотермик (хүйтэн цуст) амьтдын хувьд юм. Эктотермийн үед биеийн температур нь орчны температураас хүчтэй хамаардаг. Температур нэмэгдэхийн хэрээр бие махбод дахь ферментийн урвал хурдасч, бодисын солилцооны хурд нэмэгддэг. Үүний эсрэгээр, бага температурт ферментийн идэвх буурч, бодисын солилцоо удааширдаг.
Энэ үзэгдлийг ихэвчлэн Q10 гэсэн ойлголтоор тайлбарладаг бөгөөд энэ нь температур 10°C-аар нэмэгдэхэд биологийн урвалын хурд хэр их нэмэгддэгийг хэмждэг. Олон эктотермийн хувьд 10°C-аар нэмэгдэх нь бодисын солилцоог хоёроос гурван дахин нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Үр нөлөө нь тодорхой: гүрвэл наранд шарах үед илүү идэвхтэй болдог бол хүйтэн усанд байгаа загас илүү удаан хөдөлж, бага хоол хүнс шаарддаг.
Шувуу, хөхтөн амьтан зэрэг эндотермик (дулаан цуст) амьтдын биеийн температур харьцангуй тогтмол байдаг, учир нь тэд бодисын солилцоогоор дамжуулан дулаан ялгаруулдаг. Гэсэн хэдий ч орчны температур нөлөөлсөөр байдаг . Цаг агаар хүйтэн үед эндотерм нь бодисын солилцоог нэмэгдүүлж, цөм температурыг хадгалахын тулд бодисын солилцоог нэмэгдүүлдэг, жишээлбэл, зарим хөхтөн амьтдын хувьд чичрэх эсвэл бор өөх шатаах нь ихэсдэг. Үүний эсрэгээр, цаг агаар халуун байхад бие нь хөлрөх, амьсгаадах, судас тэлэх зэрэг механизмаар дулаанаа алдах ёстой. Энэхүү хөргөлтийн үйл явц нь мөн энерги шаарддаг тул хэт халуун нь бодисын солилцооны зардлыг нэмэгдүүлдэг.
2. Хүнсний бэлэн байдал болон тэжээллэг чанар
Бодисын солилцоо нь эрчим хүчний хэрэглээтэй нягт холбоотой. Амьтад хоол хүнсээ хэр амархан олох, тэр хоол хүнс хэр тэжээллэг болохыг хүрээлэн буй орчин тодорхойлдог. Хоол хүнсний эх үүсвэр элбэг байдаг улиралд амьтад идэвхжил, өсөлт, нөхөн үржихүйгээ нэмэгдүүлэх хандлагатай байдаг бөгөөд энэ бүхэн нь бодисын солилцоог илүү өндөр байлгахыг шаарддаг. Үүний эсрэгээр, хоол хүнс хомсдох үед олон амьтан амьд үлдэхийн тулд бодисын солилцооны хурдаа бууруулдаг.
Түгээмэл дасан зохицох хэлбэр нь нойтон болон ичээнээс үүдэлтэй байдаг. Зарим жижиг шувууд болон сарьсан багваахайн адил нойтон үед амьтад биеийн температур болон бодисын солилцоогоо түр зуур бууруулдаг. Ичээнээс үүдэлтэй байдал нь өвлийн улиралд тохиолддог удаан хугацааны нойтон байдлын нэг хэлбэр юм; бодисын солилцоо огцом буурч, зүрхний цохилт удааширч, эрчим хүчний хэрэгцээ буурдаг. Халуун, хуурай орчинд зарим амьтад ган гачиг, хоол хүнсний хомсдолд хариу үйлдэл үзүүлэх "ичээнээс үүдэлтэй байдал"-ын зуны хувилбар болох нойтон байдалд ордог.
Хоол хүнсний чанар бас үүрэг гүйцэтгэдэг. Жишээлбэл, эслэг ихтэй хоол хүнс хэрэглэдэг өвсөн тэжээлт амьтад хоол боловсруулах тусгай систем (жишээлбэл, хивэгч амьтдын гүзээ) болон бичил биетний исгэлтийн нэмэлт энерги шаарддаг. Хэрэв хүрээлэн буй орчин нь зөвхөн шим тэжээл багатай тэжээлээр хангадаг бол амьтад илүү их идэх эсвэл өсөлтөөс бие махбодийг арчлахад энерги зарцуулах шаардлагатай болж магадгүй юм.
3. Хүчилтөрөгчийн хүртээмж ба өндөрлөг
Хүчилтөрөгч нь аэробик амьсгалын гол түлш бөгөөд АТФ үүсгэдэг. Тиймээс хүрээлэн буй орчны хүчилтөрөгчийн түвшин бодисын солилцоонд ихээхэн нөлөөлдөг . Өндөрлөг газарт агаарын даралт бага байдаг тул хүчилтөрөгч бага ялгардаг. Тэнд амьдардаг амьтад цусны улаан эсийн тоог нэмэгдүүлэх, гемоглобины хүчилтөрөгчтэй харьцах харьцааг өөрчлөх, уушгины багтаамж буюу амьсгалын тогтолцооны багтаамжийг нэмэгдүүлэх замаар дасан зохицдог.
Усны амьтдын хувьд усанд ууссан хүчилтөрөгчийн хэмжээ температур, урсгал эсвэл бохирдлоос шалтгаалан өөрчлөгдөж болно. Бүлээн ус нь ерөнхийдөө хүйтэн уснаас бага хүчилтөрөгчийн түвшинтэй байдаг. Үүний үр дүнд бүлээн усанд байгаа загас нь гипоксик стрессийг мэдэрч, бодисын солилцооны стратегиа өөрчилж болно - жишээлбэл, идэвхжил буурах эсвэл хүчилтөрөгчийн түвшин өндөр газар руу шилжих. Хэрэв гипокси үргэлжилбэл зарим зүйл түр зуур агааргүй бодисын солилцоонд шилждэг боловч энэ нь үр ашиг багатай бөгөөд сүүн хүчил зэрэг дайвар бүтээгдэхүүн үүсгэдэг.
4. Чийгшил ба усны хүртээмж
Ус бол химийн урвал, шим тэжээлийн тээвэрлэлт, биеийн температурыг зохицуулах чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Хуурай орчин нь шингэн алдалтын эрсдэлийг нэмэгдүүлдэг бөгөөд энэ нь бодисын солилцоог шууд алдагдуулдаг. Цөлийн олон амьтад өндөр концентрацитай шээс ялгаруулах, ууршилтыг бууруулах, шөнийн цагаар ажиллах зэрэг усны алдагдлыг бууруулахад дасан зохицдог.
Чийгшил нь мөн терморегуляцид нөлөөлдөг. Ууршилтаар (хөлрөх эсвэл амьсгаадах) биеэ хөргөдөг хөхтөн амьтдын хувьд өндөр чийгшил нь ууршилтыг дарангуйлж, дулааны тархалтыг үр ашиггүй болгодог. Үүний үр дүнд амьтад дулааны стрессийг мэдэрч, бие махбодь өөрийгөө хөргөх физиологийн хүчин чармайлтаа нэмэгдүүлж, эцэст нь эрчим хүчний зарцуулалт болон бодисын солилцоонд нөлөөлдөг.
5. Гэрэл, фотопериодизм ба биологийн хэмнэл
Гэрлийн эрчим ба өдөр шөнийн урт (фотопериод) нь циркадийн хэмнэл болон дааварт нөлөөлдөг. Олон амьтдад фотопериодын өөрчлөлт нь нүүдэл, үржил, хайлах эсвэл өөх хуримтлагдах үйл явцыг эхлүүлэх улирлын чанартай дохио болдог. Эдгээр бүх үйл ажиллагаа нь бодисын солилцооны тохируулга шаарддаг.
Жишээлбэл, нүүдлийн шувууд урт аялал хийхээсээ өмнө өөх тосыг эрчим хүчний нөөц болгон хадгалдаг. Энэхүү хуримтлал нь дааврын зохицуулалттай анаболик үйл явц бөгөөд фотопериод болон хоол хүнсний бэлэн байдал зэрэг хүрээлэн буй орчны өөрчлөлтөөс үүдэлтэй байдаг. Нүүдэл эхэлмэгц хол зайн нислэгийг дэмжихийн тулд бодисын солилцоо нэмэгддэг.
6. Бодисын солилцооны стресс үүсгэгч бодис болох бохирдуулагч ба химийн бодисууд
Орчин үеийн орчинд хүнд металл, пестицид, бичил хуванцар, удаан эдэлгээтэй органик нэгдлүүд зэрэг бохирдуулагч бодисууд ихэвчлэн агуулагддаг. Бохирдуулагч бодист өртөх нь эрхтний гэмтэл, дотоод шүүрлийн үйл ажиллагааны алдагдал эсвэл ферментийн үйл ажиллагааны өөрчлөлтөөр дамжуулан бодисын солилцоонд нөлөөлдөг. Жишээлбэл, зарим пестицид нь мэдрэлийн системийг тасалдуулж, булчингийн үйл ажиллагааг хэвийн бус нэмэгдүүлж, улмаар эрчим хүчний хэрэглээг нэмэгдүүлдэг. Хүнд металлууд нь элэг, бөөрийг гэмтээж, хоргүйжүүлэх үйл явцыг саатуулж, бодисын солилцооны үйл явцыг алдагдуулдаг.
Түүнчлэн, бохирдол нь архаг стрессийг өдөөж болно. Стрессийн үед бие махбодь нь кортизол (сээр нуруутан амьтдад) зэрэг даавруудыг ялгаруулдаг бөгөөд энэ нь цусан дахь сахарын хэмжээг нэмэгдүүлж, өсөлт, нөхөн үржихүйн энергийг амьд үлдэх механизм руу чиглүүлдэг. Хэрэв энэ нь тасралтгүй үргэлжилбэл бие бялдрын чийрэгжилт болон нөхөн үржихүйн амжилтыг бууруулж болзошгүй юм.
7. Байгаль орчны хүчин зүйлс ба дасан зохицох стратегийн харилцан үйлчлэл
Бодит байдал дээр хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлс ховор тохиолдолд тусдаа ажилладаг. Температур, хоол хүнс, хүчилтөрөгч, ус харилцан үйлчилдэг. Жишээлбэл, температурын өсөлт нь эктотермийн бодисын солилцоог нэмэгдүүлж, хоол хүнсний хэрэгцээг нэмэгдүүлдэг. Гэсэн хэдий ч ууссан хүчилтөрөгч буурч, хоол хүнсний хангамж нэгэн зэрэг буурвал амьтан эрчим хүчний дилемматай тулгардаг: бие махбодь илүү их энерги шаарддаг боловч хүрээлэн буй орчин үүнийг хангаж чадахгүй. Энэ бол зан үйлийн дасан зохицох (амьдрах орчныг өөрчлөх, үйл ажиллагааны хугацааг өөрчлөх) болон физиологийн дасан зохицох (ферментийн өөрчлөлт, амьсгалын үр ашиг) гол түлхүүр болдог газар юм.
Эдгээр дасан зохицол нь туйлын туйлын, цөлийн эсвэл өндөрлөг газрын эрс тэс орчинд амьдардаг амьтад яагаад өвөрмөц бодисын солилцооны шинж чанартай байдгийг тайлбарладаг. Жишээлбэл, туйлын амьтад дулаан ялгаруулахын тулд өөхний зузаан давхаргатай, бодисын солилцоо өндөртэй байдаг бол цөлийн амьтад ус, энергийг хэмнэхийн тулд өдрийн цагаар бодисын солилцоогоо дарангуйлдаг.
Дүгнэлт
Байгаль орчин нь амьтны бодисын солилцоонд өргөн нөлөө үзүүлдэг . Температур нь ферментийн урвалын хурд болон терморегуляцийн шаардлагыг өөрчилдөг; хоол хүнс нь эрчим хүчний хангамжийг тодорхойлдог; хүчилтөрөгч нь ATP үйлдвэрлэлийг хязгаарладаг; ус, чийгшил нь шингэний тэнцвэрт байдал болон биеийн хөргөлтөд нөлөөлдөг; гэрэл нь биологийн хэмнэлийг зохицуулдаг; бохирдуулагч бодисууд нь стресс болон дааврын тасалдалаар бодисын солилцооны системийг тасалдуулж болзошгүй. Байгаль орчин ба бодисын солилцооны хоорондын хамаарлыг ойлгосноор бид уур амьсгалын өөрчлөлт, амьдрах орчны сүйрэл, бохирдлын амьтдын амьд үлдэхэд үзүүлэх нөлөөллийг илүү сайн үнэлж чадна . Эцсийн эцэст бодисын солилцоо нь хүрээлэн буй орчны нөхцөл байдлыг амьтны өсөх, үржих, амьд үлдэх чадвартай холбодог гүүр юм.
