EKTOTERMOS: CHARAKTERISTIKOS IR PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Į Ectotherms yra gyvūnai, kurių kūno temperatūra ir daugiausia tiesiogiai priklauso nuo aplinkos temperatūros. Tai reiškia, kad mažai jūsų kūno temperatūros arba jos nėra dėl metabolizmo. Todėl norėdami išlaikyti savo fiziologiškai tinkamą diapazoną, jie turi įgyti arba išsklaidyti šilumą iš aplinkos.

Priešinga ektoterminės būklės būsena yra endoterminė. Visi paukščiai ir žinduoliai priskiriami endotermoms. Visi vandens varliagyviai ir bestuburiai, taip pat didžioji dauguma roplių (išskyrus paukščius) ir sausumos žuvys bei bestuburiai yra priskiriami ektotermoms.

Šaltinis: Graham Wise iš Brisbeno, Australijos

Visus augalus taip pat galima laikyti ektotermomis, nors ši kvalifikacija botanikai yra svetima. Šiluminėje aplinkoje augalai vadinami makrotermomis, jei jie gyvena šiltoje aplinkoje (> 18 ° C kiekvieną mėnesį), mezotermomis, jei gyvena vidutinio klimato (> 22 ° C, šilčiausias mėnuo; 6–18 ° C, šalčiausias mėnuo). ) arba mikrotermos, jei gyvena šaltoje aplinkoje.

Apibrėžimai

Endotermos yra gyvūnai, kurių kūno temperatūrą reguliuoja jų metabolizmas, o ne išorė. Apskritai, endotermos yra homeoterminės, tai yra, jos turi gana pastovią kūno temperatūrą, priešingai nei poikilotermos, kurių kūno temperatūra labai kinta.

Ektotermos taip pat dažnai vadinamos poikilotermomis (iš graikų kalbos: poikilos, kintančios; termosas, šiluma). Vienu atveju pabrėžiama terpės priklausomybė nuo temperatūros. Kita vertus, kūno temperatūros kintamumas. Pirmasis terminas yra geriau, nes ektotermos gali būti homeotermos, jei terpės temperatūra yra pastovi.

Endotermos ir ektotermos taip pat dažnai vadinamos šiltaisiais ir šaltakraujais gyvūnais. Šis naudojimas nerekomenduojamas, nes yra ektotermų, kurios palaiko tokią pat kūno temperatūrą, kaip daugelio endotermų. Negalima sakyti, kad šie gyvūnai yra šaltakraujiški.

Heterotermos yra ektotermos, kurios iš dalies yra homeotermos. Veiklos laikotarpiais jie gali generuoti medžiagų apykaitos šilumą, kad bent dalies kūno kūno temperatūra būtų pastovi. Tačiau neveiklumo laikotarpiais, kaip ir kitose ektotermose, kūno temperatūra kinta kaip aplinkos funkcija.

Regioninės heterotermos yra endotermos, kurių kūno temperatūra skirtingose ​​kūno dalyse labai skiriasi.

charakteristikos

Dėl endoterminės būklės gyvūnai tampa nepriklausomi nuo aplinkos temperatūros, leisdami jiems užimti šaltą sausumos aplinką, išlikti nuolat aktyviems, kad galėtų naudotis šėrimo ir dauginimosi galimybėmis, taip pat pabėgti nuo plėšrūnų.

Aplinkiniuose regionuose nėra roplių, o varliagyviai ir vabzdžiai nėra labai įvairūs ir gausūs. Šiuose regionuose yra naudinga ir netgi būtina būti endotermine.

Tačiau endotermos labai daug investuoja į energiją, kad sureguliuotų jų temperatūrą. Neatlikdami šios investicijos, ektotermoms maisto poreikis yra iki 17 kartų mažesnis nei panašios kūno masės endotermoms.

Dėl šios priežasties ropliai (išskyrus paukščius), varliagyviai ir žuvys gali naudotis ekologinėmis nišomis, skirtomis mažai energijos sunaudojantiems organizmams, kurių nėra paukščiams ir žinduoliams.

Kai jie sugebės pakankamai sušildyti savo kūną, naudodamiesi išoriniais šilumos šaltiniais, ektotermos gali išvystyti tokį patį aktyvumą kaip paukščiai ir žinduoliai.

Mažas ektotermų energijos biudžetas leidžia jiems: 1) specializuotis negausiuose maisto produktuose, didinant jų įvairovę; 2) būti sėkmingas tokiose aplinkose, kaip dykumos, kuriose nėra pakankamai maisto daugumai endotermų; 3) turi didelį reprodukcinį efektyvumą, palyginti su maistu.

Kaip jie reguliuoja savo temperatūrą?

Ektotermos padidina savo kūno temperatūrą veikdamos tiesioginius saulės spindulius (heliotermiją) arba liesdamiesi su substratais (pavyzdžiui: uolienomis), kuriuos kaitina saulė. Jie sumažina savo kūno temperatūrą prieglobstyje šešėlyje arba liesdamiesi su palyginti šaltais substratais.

Jų kūnams trūksta šilumos izoliacijos (pavyzdys: plunksnos, kailis), o tai palengvina šilumos mainus su aplinka.

Tarp strategijų, kuriomis jos gali reguliuoti saulės spinduliuotės kaitinimą, yra: 1) nukreipti kūno orientaciją (statmeną, lygiagrečią, įstrižą) saulės spindulių atžvilgiu; 2) patamsinti ar pašviesinti jūsų odos spalvą veikiant chromatophores. Abi strategijos yra ypač paplitusios ropliams.

Ektoterminės žuvys negali pačios saulės sušilti, tačiau jos gali reguliuoti savo kūno temperatūrą pasirinkdamos mases ar vandens sluoksnius, turinčius tam tikrą temperatūrą. Tai dažnai leidžia ilgą laiką palaikyti pastovią kūno temperatūrą (homeotermiją).

Ektotermos taip pat gali reguliuoti jų temperatūrą koreguodamos kraujagysles (pakeisdamos periferinę kraujotaką), vidinį burnos paviršių veikdamos oru arba prarasdamos vandenį išgarindamos (toleruodamos tam tikrą dehidrataciją). Atrodo, kad kankorėžiniai ektotermų organai veikia kaip lengvi termoreguliacijos dozimetrai.

Atsparumas šalčiui

Cirkuliarinės ir alpinės ektotermos atitinkamai veikia aplinkos temperatūrą žemiau užšalimo žiemą arba naktį.

Norėdami išgyventi nepaprastą šaltį, šie gyvūnai naudojasi dviem būdais: 1) vengia tarpląstelinių kūno skysčių užšalimo, palaikydami skysčius skystoje būsenoje iki -58 ° C temperatūroje (tai vadinama peršaldymu); 2) toleruokite šių skysčių užšalimą (iki –3 ° C).

Pagal pirmąją strategiją, stebėtą žuvyse ir vabzdžiuose, kraujo plazma neužšąla, nes joje yra antifrizo tirpių medžiagų (cukrų, pavyzdžiui, fruktozės; cukraus darinių, tokių kaip glicerolis; glikoproteinai).

Pagal antrąją strategiją, stebimą varliagyviams, kraujo plazma yra užšaldyta, tačiau ląstelės nenumirė, nes jose yra antifrizo tirpiklių (mažos molekulinės masės junginių, glicerolio). Nors tarpląsteliniai skysčiai yra užšaldomi, tarpląsteliniai skysčiai neužšaldomi. Jei yra, jie miršta.

Ektoterminiai jūriniai plėšrūnai (rykliai ir kitos žuvys) yra reti didelėse platumose, kur juos keičia endoterminiai jūriniai plėšrūnai (jūros žinduoliai, pingvinai, auksai). Šaltuose vandenyse ektoterminiai plėšrūnai negali atitikti endoterminių plėšrūnų aktyvumo lygio.

Heterotermos

Pirmiausia yra ektoterminiai gyvūnai, kurie yra heteroterminiai, tai yra, jie pasireiškia tam tikru laipsniu endotermija, laikina ar regionine.

Kai kurie arktiniai vabzdžiai yra griežtos ektotermos, kai yra ant žemės. Tačiau, norėdami skristi, šie vabzdžiai prieš tai turi sušildyti sparnus judinančius raumenis, kuriuos jie pasiekia judindami juos pakartotinai. Skrydžio metu šie vabzdžiai efektyviai veikia endotermą. Jie net turi išsklaidyti šilumą, kad neperkaistų.

Susukusios aplink kiaušinius, inkubuojančios juos, Indijos python'o gyvatės drebuliu padidina savo kūno temperatūrą. Tokiu būdu jie šildo kiaušinius, palengvindami embrionų vystymąsi ir pagreitindami perėjimą.

Lamnidae šeimos rykliai, kardžuvės ar tunai yra regioninės heterotermos. Raumenų generuojamos šilumos perdavimas priešpriešiniais kraujo srauto mechanizmais leidžia jiems pakelti smegenų, vidaus organų ir kitų raumenų temperatūrą. Tai pagerina jų aerobinį plaukimą ir daro juos veiksmingesnius plėšrūnus.

Ektoterminių gyvūnų pavyzdžiai

Stuburiniai

Krokodilai, tokie kaip Crocodylus porosus, yra didžiausi sausumos ektotermai. Jo optimali kūno temperatūra yra 30–33 ºC, kuri, kaip ir kiti ropliai, nuolat juda tarp saulėtų ir šešėlinių vietų. Ypatinga krokodilų kūno temperatūros mažinimo strategija yra valandų valandas plačiai atverti burną.

Europinis angis, Viper berus, yra nuodinga gyvatė, kurios paplitimas pasiekia poliarinį ratą. Kad būtų galima inkubuoti kiaušinius žemoje temperatūroje, ši gyvatė yra gyvybinga. Vasarą, siekdamos palaikyti tinkamą kūno temperatūrą plėšrūnams ir reprodukcijai, šios gyvatės kuo labiau apsaugo nuo saulės spindulių.

Aliaskoje varliagyvis Rana sylvatica išgyvena iki –16 ° C temperatūrą. Taip yra dėl aukštos antifrizo koncentracijos jūsų kraujyje žiemą. Šios medžiagos apima gliukozę ir karbamidą. Norėdami sumažinti apledėjimą, ši varlė žiemą taip pat dehidratuoja.

Gadidae šeimos arktinės žuvys ir Nototheniidae Antarkties žuvys nepriklausomai išsivystė iš esmės identiškomis apsauginėmis medžiagomis (glikoproteinais). Tai yra puikus adaptacinio konvergencijos atvejis, kai susiduriama su panašiomis klimato sąlygomis.

Bestuburiai

Medausniai (Apis mellifera) ir kiti socialiniai vabzdžiai lizduose laikomi homeotermiškai. Šiuo tikslu: 1) jie dedami į šilumai palankias vietas ir sukonstruoti taip, kad būtų palanki pasyviam šildymui ir vėsinimui; 2) jie aplenkia sparnus koordinuodami, kad juos sušildytų per raumenų termogenezę arba atvėsintų per oro cirkuliaciją ir garinimą.

Uodai (Aedes, Anopheles) yra ektotermos, pritaikytos karštam klimatui. Jie yra mirtini, nes perduoda tokias ligas kaip maliarija, geltonoji karštinė, chikungunya, dengės karštligė ir Zika. Dėl klimato pokyčių iki 2050 m. Jie išplės savo paplitimą vidutinio klimato zonose ir 50% žmonių sukels šias ligas.

Aliaskoje Cucujus clavipes vabalas dėl savo hemolimfos antifrizo tirpiklio atsparus žiemai -58 ° C temperatūrai. Laboratorijoje buvo nustatyta, kad šis vabalas gali atlaikyti žemesnę nei –150 ºC temperatūrą, jo Žemėje nėra.

Esant tokiai temperatūrai, šio vabzdžio kūno skysčiai pasiekia stiklėjimo būseną.

Suaugusiųjų formos kaspinuočiai, tokie kaip Taenia solium (jautienos kaspinuočiai) ir Taeniarhynchus saginatus (kiaulės kaspinuočiai), yra žarnyno parazitai, kurie, neturėdami virškinimo sistemos, yra visiškai priklausomi nuo žmogaus šeimininko mitybos.

Žarnyne šie kaspinuočiai palaiko pastovią temperatūrą (37 ºC), todėl jie yra homeotermos.

Nuorodos

1. Andersson, S. 2003. Hibernacija, buveinės ir sezoninis aktyvumas priedugnyje Vipera berus, į šiaurę nuo Arkties rato, Švedijoje. Amphibia-Reptilia, 24, 449–457.
2. Barrows, EM 2000. Gyvūnų elgesio stalo nuoroda: gyvūnų elgesio, ekologiškumo ir evoliucijos žodynas. „CRC Press“, Boca Raton.
3. Brischoux, F., Bonnet, X., Cook, TR, Shine, R. 2008. Nardymo pajėgumų alometrija: ektotermija vs. endotermija. Journal of Evolutionary Biology, 21, 324–329.
4. Costanzo, JP, Lee, RE, Jr. 2013. Vengimas ir tolerancija šaldant ektoterminius stuburinius gyvūnus. Žurnalas „Experimental Biology“, 216, 1961–1967.
5. Davidas K. Cairnsas, DK, Gastonas, AJ, Huettmann, F. 2008. Endotermija, ektotermija ir jūrinių stuburinių bendrijų pasaulinė struktūra. Jūrų ekologijos pažangos serija, 356, 239–250.
6. Dickson, KA, Graham, JB 2004. Endotermijos raida ir pasekmės žuvims. Fiziologinė ir biocheminė zoologija, 77, 998-1018.
7. Evans, CW, Hellman, L., Middleditch, M., Wojnar, JM, Brimble, MA, Devries, AL 2012. Antifrizinių glikoproteinų sintezė ir perdirbimas poliarinėse žuvyse. Antarkties mokslas, 24, 259–268.
8. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. 2012. Gyvūnų fiziologija. Sinaueris, Sunderland.
9. Jones, JC, Oldroyd, BP 2007. Ligų termoreguliacija socialiniuose vabzdžiuose. Vabzdžių fiziologijos pažanga, 33, 153–191.
10. Kay, I. 1998. Įvadas į gyvūnų fiziologiją. Biosas, Oksfordas.
11. Kearney, M. 2002. Karštos uolos ir per karštos uolienos: sezoniniai rekolekcijų vietos modeliai pagal naktinę ektotermą. Žurnalas apie šiluminę biologiją, 27, 205–218.
12. Moyes, CD, Schulte, PM 2014. Gyvūnų fiziologijos principai. Pearsonas, Eseksas.
13. Pough, FH, Janis, CM, Heiser, JB 2013. Stuburo gyvenimas. Pearsonas, Bostonas.
14. Ralph, CL, Firth, BT, Turner, JS 1979. Kankorėžinio kūno vaidmuo ektoterminės termoreguliacijos metu. Amerikos zoologas, 19, 273–293.
15. Ramløv, H. 2000. Natūralaus šalčio tolerancijos ektoterminiams gyvūnams aspektai. Žmogaus reprodukcija, 15, 26–46.
16. Randall, D., Burggren, W., French, K. 1998. Gyvūnų fiziologija: mechanizmai ir adaptacijos. „McGraw-Hill“, Madridas.
17. Sformo, T., Walters, K., Jeannet, K., Wowk, B., Fahy, GM, Barnes, BM, Duman, JG 2010. Aliaskos vabalas Cucujus gilus super aušinimas, stiklinimas ir ribotas išgyvenimas iki –100 ° C. clavipes puniceus (Coleoptera: Cucujidae) lervos. Žurnalas „Experimental Biology“, 213, 502–509.
18. Sherwood, L., Klandorf, H., Yancey, PH 2013. Gyvūnų fiziologija: nuo genų iki organizmų. Brooks / Cole, Belmontas.
19. Willmer, P., Stone, G., Johnston, I. 2005. Gyvūnų aplinkos fiziologija. Blackwellas, Maldenas.