EKTOTERMAS: RAKSTURLIELUMI UN PIEMĒRI - BIOLOĢIJA - 2025

Par Ectotherms ir dzīvnieki, kuru ķermeņa temperatūra un galvenokārt ir tieši atkarīga no apkārtējās vides temperatūras. Tas nozīmē, ka metabolisma dēļ jūsu ķermeņa temperatūra ir maza vai tā nav vispār. Tāpēc, lai uzturētu temperatūru fizioloģiski atbilstošā diapazonā, viņiem jāiegūst vai jāizkliedē siltums no apkārtējās vides.

Pretstats ektotermiskajam stāvoklim ir endotermiskais stāvoklis. Visi putni un zīdītāji tiek klasificēti kā endotermi. Visi ūdens abinieki un bezmugurkaulnieki, kā arī vairums rāpuļu (izņemot putnus), kā arī sauszemes zivis un bezmugurkaulnieki ir klasificēti kā ektotermas.

Avots: Graham Wise no Brisbenas, Austrālijas

Visus augus var uzskatīt arī par ektotermām, lai gan šī kvalifikācija ir sveša botānikai. No termiskā viedokļa augus sauc par makrotermām, ja tie dzīvo siltā vidē (> 18 ° C katru mēnesi), par mezotermām, ja viņi dzīvo mērenā vidē (> 22 ° C, siltākais mēnesis; 6–18 ° C, aukstākais mēnesis) ) vai mikrotermām, ja tās dzīvo aukstā vidē.

Definīcijas

Endotermas ir dzīvnieki, kuru ķermeņa temperatūru iekšēji regulē viņu metabolisms, nevis apkārtējā vide. Parasti endotermas ir homeotermiskas, tas ir, tām ir relatīvi nemainīgas ķermeņa temperatūras atšķirībā no poikilotermām, kurām ir ļoti mainīga ķermeņa temperatūra.

Ektotermas bieži sauc arī par poikilotermām (no grieķu valodas: poikilos, mainīgas; termoss, siltums). Vienā gadījumā tiek uzsvērta barotnes atkarība no temperatūras. Otrā - ķermeņa temperatūras mainīgums. Pirmais termins ir vēlams, jo ektotermas var būt homeotermas, ja barotnes temperatūra ir nemainīga.

Endotermas un ektotermas arī bieži sauc attiecīgi par siltas un aukstasiņu dzīvniekiem. Šī lietošana nav ieteicama, jo ir ektotermas, kuru ķermeņa temperatūra ir tikpat augsta kā daudzu endotermu. Nevar teikt, ka šie dzīvnieki ir aukstasinīgi.

Heterotermas ir ektotermas, kas daļēji ir homeotermas. Darbības periodos viņi var radīt metabolisma siltumu, lai vismaz vienas ķermeņa daļas ķermeņa temperatūra būtu nemainīga. Tomēr neaktivitātes periodos viņi pazemina ķermeņa temperatūru kā vides funkciju, tāpat kā citas ektotermas.

Reģionālās heterotermas ir endotermas, kuru ķermeņa temperatūra dažādās ķermeņa daļās ievērojami atšķiras.

raksturojums

Endotermiskais apstāklis ​​padara dzīvniekus neatkarīgus no apkārtējās vides temperatūras, ļaujot tiem atrasties sausā sauszemes vidē, palikt pastāvīgi aktīviem, lai izmantotu barošanas un vairošanās iespējas, kā arī izvairītos no plēsējiem.

Apkārtpolārajos reģionos nav rāpuļu, un abinieki un kukaiņi nav īpaši daudzveidīgi un bagātīgi. Šajos reģionos ir izdevīgi un pat nepieciešami endotermiski.

Tomēr endotermas veic ļoti lielus enerģijas ieguldījumus, lai regulētu to temperatūru. Neveicot šo ieguldījumu, ektotermām ir vajadzība pēc pārtikas līdz 17 reizēm zemāka nekā līdzīgas ķermeņa masas endotermām.

Šī iemesla dēļ rāpuļi (izņemot putnus), abinieki un zivis var izmantot ekoloģiskās nišas, kas paredzētas organismiem ar mazu enerģijas patēriņu un nav pieejamas putniem un zīdītājiem.

Kad viņi ir spējuši pietiekami sasildīt savu ķermeni, izmantojot ārējos siltuma avotus, ektotermas var sasniegt tikpat augstu aktivitāti kā putniem un zīdītājiem.

Zemais ektotermu enerģijas budžets ļauj viņiem: 1) specializēties uz ierobežotiem pārtikas produktiem, palielinot to daudzveidību; 2) gūt panākumus vidēs, piemēram, tuksnešos, kur vairumam endotermu nav pietiekami daudz pārtikas; 3) ir augsta reproduktīvā efektivitāte attiecībā uz pārtikas patēriņu.

Kā viņi regulē savu temperatūru?

Ektotermas paaugstina ķermeņa temperatūru, pakļaujot sevi tiešiem saules stariem (heliotermijai) vai nonākot saskarē ar substrātiem (piemērs: klintis), ko karsē saule. Viņi pazemina ķermeņa temperatūru, dodoties ēnā vai nonākot saskarē ar samērā aukstiem substrātiem.

Viņu ķermenim trūkst siltumizolācijas (piemērs: spalvas, kažokādas), kas atvieglo siltuma apmaiņu ar apkārtējo vidi.

Starp stratēģijām, ko viņi var izmantot, lai regulētu saules gaismas radīto sildīšanu, ir: 1) tieša ķermeņa orientācija (perpendikulāra, paralēla, slīpa) attiecībā pret saules stariem; 2) tumšāka vai gaišāka ir jūsu ādas krāsa, izmantojot hromoforus. Abas stratēģijas ir īpaši izplatītas rāpuļiem.

Ektotermiskās zivis nevar sevi sildīt, bet tās var regulēt ķermeņa temperatūru, izvēloties masas vai ūdens slāņus, kuriem ir noteikta temperatūra. Tas viņiem bieži ļauj ilgstoši uzturēt nemainīgu ķermeņa temperatūru (homeotermiju).

Ektotermas var arī regulēt savu temperatūru, veicot asinsvadu pielāgošanu (mainot perifērisko asinsriti), pakļaujot mutes iekšējo virsmu gaisam vai iztvaikojot zaudēt ūdeni (pieļaujams, ka notiek dehidratācija). Ektotermu čiekurveidīgie orgāni, iespējams, darbojas kā gaismas dozimetri termoregulācijai.

Aukstuma pretestība

Cirkulārās un kalnu ektotermas attiecīgi saskaras ar apkārtējās vides temperatūru zem sasalšanas ziemā vai naktī.

Lai izdzīvotu ārkārtīgi aukstā stāvoklī, šie dzīvnieki izmanto divas stratēģijas: 1) izvairās no savu ārpusšūnu ķermeņa šķidrumu sasalšanas, šos šķidrumus turot šķidrā stāvoklī temperatūrā līdz -58 ° C (kas ir pazīstams kā pārdzesēšana); 2) panesiet šo šķidrumu sasalšanu (līdz -3 ° C).

Pirmajā stratēģijā, ko novēro zivīs un kukaiņos, asins plazma nesasalst, jo tajā ir antifrīzu izšķīdināti materiāli (cukuri, piemēram, fruktoze; cukuru atvasinājumi, piemēram, glicerīns; glikoproteīni).

Otrajā stratēģijā, kas novērota abiniekiem, asins plazma ir sasalusi, bet šūnu nāve nenotiek, jo tie satur antifrīzu izšķīdinātus savienojumus (mazmolekulārus savienojumus, glicerīnu). Kaut arī notiek ārpusšūnu šķidrumu sasalšana, starpšūnu šķidrumi netiek sasaldēti. Ja ir, viņi mirst.

Ektotermiskie jūras plēsēji (haizivis un citas zivis) ir reti sastopami augstos platuma grādos, kur tos aizstāj ar endotermiskiem jūras plēsējiem (jūras zīdītājiem, pingvīniem, auksiem). Aukstajos ūdeņos ektotermiskie plēsēji nevar sakrist ar endotermisko plēsoņu aktivitātes līmeņiem.

Heterotermas

Pirmkārt, ir ektotermiski dzīvnieki, kas ir heterotermiski, tas ir, tie izrāda zināmu endotermas pakāpi - pagaidu vai reģionālu.

Daži arktiski kukaiņi ir stingri ektotermi, atrodoties uz zemes. Tomēr, lai varētu veikt lidojumu, šiem kukaiņiem iepriekš jāsasilda muskuļi, kas pārvieto spārnus, ko viņi panāk, atkārtoti pārvietojot tos. Lidojuma laikā šie kukaiņi faktiski ir endotermi. Viņiem pat nepieciešams izkliedēt siltumu, lai tie nepārkarst.

Kad tās ir salocītas ap olām, inkubējot tās, indiešu pitona čūskas palielina ķermeņa temperatūru, nodrebējot. Tādā veidā viņi silda olas, atvieglojot embriju attīstību un paātrinot inkubāciju.

Lamnidae dzimtas haizivis, zobenzivis vai tunzivis ir reģionālās heterotermas. Siltuma nodošana, ko muskuļi rada, izmantojot asins pretstraumes mehānismus, ļauj viņiem paaugstināt smadzeņu, iekšējo orgānu un citu muskuļu temperatūru. Tas uzlabo viņu aerobās peldēšanas spējas un padara tos efektīvākus plēsoņus.

Ektotermisko dzīvnieku piemēri

Mugurkaulnieki

Krokodili, piemēram, Crocodylus porosus, ir lielākie sauszemes ektotermi. Tā optimālā ķermeņa temperatūra ir 30-33 ºC, kas, tāpat kā citi rāpuļi, turpina pārvietoties starp saulainām un ēnainām vietām. Īpaša krokodilu stratēģija ķermeņa temperatūras pazemināšanai ir stundu ilgi turēt muti vaļā.

Eiropas viperis Viper berus ir indīga čūska, kuras izplatība sasniedz ziemeļu polu. Lai ļautu olām inkubēt zemā temperatūrā, šī čūska ir ļoti dzīva. Vasaras laikā, lai uzturētu pienācīgu ķermeņa temperatūru plēsējiem un reprodukcijai, šīs čūskas sevi, cik vien iespējams, pakļauj saules gaismai.

Aļaskā abinieku Rana sylvatica izdzīvo temperatūra līdz -16 ° C. Tas ir saistīts ar augstu antifrīzu koncentrāciju asinīs ziemā. Šīs vielas ietver glikozi un urīnvielu. Lai samazinātu apledojumu, šī varde arī ziemā dehidrējas.

Gadidae dzimtas arktiskās zivis un Nototheniidae Antarktikas zivis neatkarīgi ir izstrādājušas būtībā identiskas krioaizsardzības vielas (glikoproteīnus). Tas ir ievērojams adaptīvās konverģences gadījums, kad jāsaskaras ar līdzīgiem klimatiskajiem apstākļiem.

Bezmugurkaulnieki

Medus bites (Apis mellifera) un citi sociālie kukaiņi ligzdās tiek turēti homeotermiski. Šajā nolūkā: 1) tie tiek novietoti termiski labvēlīgās vietās un strukturēti tā, lai tie veicinātu pasīvo sildīšanu un dzesēšanu; 2) tie saliek spārnus koordinācijā, lai tos sildītu caur muskuļu termoģenēzi vai atdzesētu caur gaisa cirkulāciju un iztvaikošanu.

Odi (Aedes, Anopheles) ir ektotermas, kas pielāgotas karstam klimatam. Tie ir nāvējoši, jo pārnēsā tādas slimības kā malārija, dzeltenais drudzis, chikungunya, tropu drudzis un Zika. Klimata pārmaiņu dēļ līdz 2050. gadam tie būs paplašinājuši izplatību mērenās joslās, pakļaujot šīm slimībām 50% cilvēku.

Aļaskā Cucujus clavipes vabole, pateicoties sava hemolimfa antifrīziem, iztur ziemas temperatūru -58 ° C. Laboratorijā ir noskaidrots, ka šī vabole varētu izturēt temperatūru zem -150 ºC, kuras uz Zemes nav.

Šajās temperatūrās šī kukaiņa ķermeņa šķidrumi sasniedz stiklveida stāvokli.

Pieaugušā formā plakantārpi, piemēram, Taenia solium (liellopu lentenis) un Taeniarhynchus saginatus (cūku lentenis), ir zarnu parazīti, kuriem, ja nav gremošanas sistēmas, uzturs ir pilnībā atkarīgs no cilvēka saimnieka.

Zarnās šie lenteņi uztur nemainīgu temperatūru (37 ºC), tāpēc tie ir homeotermi.

Atsauces

1. Anderssons, S. 2003. Pārziemošana, biotops un sezonālā aktivitāte papildinātājā Vipera berus, uz ziemeļiem no Ziemeļu polārā loka Zviedrijā. Amphibia-Reptilia, 24, 449. – 457.
2. Barrows, EM 2000. Dzīvnieku uzvedības galda atsauce: dzīvnieku uzvedības, ekoloģijas un evolūcijas vārdnīca. CRC Press, Boca Raton.
3. Brischoux, F., Bonnet, X., Cook, TR, Shine, R. 2008. Niršanas spēju allometrija: ektotermija vs. endotermija. Journal of Evolutionary Biology, 21, 324. – 329.
4. Costanzo, JP, Lee, RE, Jr. 2013. Izvairīšanās un panesamība pret sasalšanu ektotermiskajos mugurkaulniekos. Journal of Experimental Biology, 216, 1961. – 1967.
5. Deivids K. Kerns, DK, Gastons, AJ, Huettmans, F. 2008. Endotermija, ektotermija un jūras mugurkaulnieku kopienu globālā struktūra. Jūras ekoloģijas progresa sērija, 356., 239. – 250.
6. Diksons, KA, Graham, JB 2004. Endotermijas evolūcija un sekas zivīs. Fizioloģiskā un bioķīmiskā zooloģija, 77, 998-1018.
7. Evanss, CW, Hellman, L., Middleditch, M., Wojnar, JM, Brimble, MA, Devries, AL 2012. Antifrīza glikoproteīnu sintēze un pārstrāde polārajās zivīs. Antarctic Science, 24, 259–268.
8. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. 2012. Dzīvnieku fizioloģija. Sinauer, Sunderland.
9. Jones, JC, Oldroyd, BP 2007. Ligzdas termoregulācija sociālajos kukaiņos. Jauninājumi kukaiņu fizioloģijā, 33., 153. – 191.
10. Kay, I. 1998. Ievads dzīvnieku fizioloģijā. Biosa, Oksforda.
11. Kearney, M. 2002. Karstie ieži un pārāk karstie ieži: atkāpšanās vietas sezonas sezonālie modeļi ar nakts ektotermu. Journal of Thermal Biology, 27, 205–218.
12. Moyes, CD, Schulte, PM 2014. Dzīvnieku fizioloģijas principi. Pīrsons, Esekss.
13. Pough, FH, Jānis, CM, Heiser, JB 2013. Mugurkaulnieku dzīve. Pīrsons, Bostona.
14. Ralfs, CL, Fērts, BT, Tērners, JS 1979. Čiekurveidīgā ķermeņa loma ektotermas termoregulācijā. Amerikāņu zoologs, 19, 273–293.
15. Ramløv, H. 2000. Dabiskās aukstuma tolerances aspekti ektotermiskajos dzīvniekos. Cilvēka reprodukcija, 15., 26. – 46.
16. Randall, D., Burggren, W., French, K. 1998. Dzīvnieku fizioloģija: mehānismi un pielāgojumi. McGraw-Hill, Madride.
17. Sformo, T., Walters, K., Jeannet, K., Wowk, B., Fahy, GM, Barnes, BM, Duman, JG 2010. Aļaskas vaboles Cucujus dziļa pārdzesēšana, stiklināšana un ierobežota izdzīvošana līdz -100 ° C clavipes puniceus (Coleoptera: Cucujidae) kāpuri. Journal of Experimental Biology, 213, 502. – 509.
18. Sherwood, L., Klandorf, H., Yancey, PH 2013. Dzīvnieku fizioloģija: no gēniem līdz organismiem. Brūka / Kola, Belmonta.
19. Willmer, P., Stone, G., Johnston, I. 2005. Dzīvnieku vides fizioloģija. Blekvels, Maldens.