Energie
Teplota
Rychlost chemická reakce
Se vzrůstající teplotou roste rychlost chemické reakce. Rychlost je obecně dána rovnicí:
kde k je rychlostní konstanta a cA je koncentrace výchozí látky A. Rychlost reakce v závislosti na teplotě je dána Arrheniovou rovnicí:
,
kde k2 je rychlostní konstanta při teplotě T2, k1 je rychlostní konstanta při teplotě T2. EA je aktivační energie – která se musí dodat látkám vstupujícím do reakce, aby reakce proběhla. Chemici používají hrubý odhad: Zvýší–li se teplota o 10°C, rychlost reakce se zdvojnásobí.
Metabolismus organizmů představuje soubor enzymatických chemických reakcí. Enzymy jsou nejčastěji bílkovinné povahy obsahující často jako hlavní vazebné místo kofaktor (obecně často známý jako vitamín). Enzymy snižují aktivační energii reakcí a jsou pro ně charakteristické určité optimální teploty. Při teplotách 55°C - 60°C bývají obvykle již nefunkční. V závislosti na zdroji tepla rozeznáváme dvě skupiny organizmů využívající dvě různé strategie při adaptaci k různým teplotám:
Ektotermní organizmy
Snaží se optimální teplotu enzymů přizpůsobit okolní teplotě, kterou mohou využít díky dobré teplotní vodivosti povrchu těla. Jsou závislí především na vnějších zdrojích tepla a omezují svojí aktivitu na příznivé podmínky. Nepotřebují tak velké množství potravy.
Největší ektotermní živočichy najdeme v oblasti rovníku. Vysvětlení je jednoduché. Doba metabolické aktivity dostatečná na zajištění výživy většího těla je delší než v chladnějších oblastech, také intenzita metabolismu se s teplotou zvyšuje
Endotermní organizmy
Snaží se udržet optimální teplotu enzymů díky vnitřnímu zdroji tepla ve formě intenzivního metabolismu a díky izolační vrstvě na povrchu těla, která brání tepelným ztrátám. Intenzivní metabolismus však vyžaduje dostatečné množství zdrojů potravy.
Různé životní procesy jsou různou měrou náročné na teplotu. Zřetelné je to u ektotermních živočichů. Organizmus je obvykle schopen přežívat v širokém rozsahu teplot, přijímat potravu v užším teplotním intervalu a rozmnožovat se při optimální teplotě. Příkladem může být pohybová aktivita hmyzu. Hmyz je schopen běžné aktivity od 15°C, optimální teplota je kolem 26°C, a smrt horkem nastává v 46-52°C, kritická dolní teplota je dána teplotou tání tělních tekutin tj. -4 do -40 °C.
V následující tabulce je uvedena závislost životní aktivity mouchy domácí (Musca domestica):
Životní aktivita mouchy domácí
(Musca domestica)
|
|
Teplota (°C)
|
Stav
|
-5,0
|
po 40 min. mrtvá
|
6,0
|
tuhne
|
6,7
|
právě schopna letu
|
10,8
|
slabý pohyb
|
15 - 27
|
normální aktivita
|
28 - 35
|
rychlé pohyby
|
40,0
|
nadbytečná aktivita
|
44,6
|
tuhne
|
46,5
|
letální teplota
|
Teplota a zánět
Zvýšená teplota těla je jedním z příznaků zánětu. Působením některých látek, podukovaných bakteriemi, nebo leukocyty při zánětu (tzv. pyrogeny) na termoregulační centrum v mozku dochází k obranné hypertermii, nebo-li horečce. Vyšší teplota zvyšuje rychlost reakce bílkovin imunitního systémů, který tak lépe odolává infekci. S teplotou se zvyšuje produkce protilátek a vyšší teplota působí nepříznivě na metabolismus baktérií. Příliš vysoká teplota (individuálně, obecně nad 40°C) však může poškodit i vlastní organizmus.