Vlastnosti a příklady ectotherms

4441
Basil Manning

The ectotherms Jsou to zvířata, jejichž tělesná teplota závisí přímo a hlavně na teplotě okolí. To znamená, že málo nebo žádná z vašich tělesných teplot není způsobena metabolismem. Proto, aby udrželi svoji teplotu ve fyziologicky vhodném rozmezí, musí získávat nebo odvádět teplo z média..

Opačnou podmínkou ektotermie je endotermie. Všichni ptáci a savci jsou kategorizováni jako endotermy. Všichni vodní obojživelníci a bezobratlí, stejně jako drtivá většina plazů (kromě ptáků) a suchozemské ryby a bezobratlí, jsou zařazeni do kategorie ectotherms..

Zdroj: Graham Wise z Brisbane, Austrálie [CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)]

Všechny rostliny lze také považovat za ectotherms, ačkoli tato kvalifikace je botanice cizí. Z tepelného hlediska se rostlinám říká makrotermy, pokud žijí v teplém prostředí (> 18 ° C každý měsíc), mezotermy, pokud žijí v mírném prostředí (> 22 ° C, nejteplejší měsíc; 6-18 ° C, nejchladnější měsíc), nebo mikrotermy, pokud žijí v chladném prostředí.

Rejstřík článků

  • 1 Definice
  • 2 Funkce
  • 3 Jak regulují svou teplotu?
  • 4 Odolnost proti chladu
  • 5 Heterotermy
  • 6 Příklady ectothermic zvířat
    • 6.1 Obratlovci
    • 6.2 Bezobratlí
  • 7 Reference

Definice

Endotermy jsou zvířata, jejichž tělesná teplota je regulována interně jejich metabolismem, nikoli externě prostředím. Obecně jsou endotermy homeotermické, to znamená, že mají relativně konstantní tělesnou teplotu, na rozdíl od poikilotermů, které mají velmi proměnlivou tělesnou teplotu.

Ectotherms jsou také často nazývány poikilotherms (z řečtiny: poikilos, měnící se; termoska, teplo). V jednom případě je zdůrazněna teplotní závislost média. Na druhé straně variabilita tělesné teploty. První termín je vhodnější, protože ectotherms mohou být homeotherms, pokud je teplota média konstantní..

Endotermy a ektotermy se také často nazývají teplo a chladnokrevná zvířata. Toto použití se nedoporučuje, protože existují ektotermy, které udržují jejich tělesnou teplotu tak vysokou jako u mnoha endoterm. O těchto zvířatech nelze říci, že jsou chladnokrevní.

Heterotermy jsou ektotermy, které jsou částečně homeotermy. Během období aktivity mohou generovat metabolické teplo, aby udržovaly tělesnou teplotu alespoň části vašeho těla konstantní. Během období nečinnosti však stejně jako ostatní ektotermy snižují svoji tělesnou teplotu v závislosti na okolní teplotě..

Regionální heterotermy jsou endotermy, jejichž tělesná teplota se mezi částmi těla podstatně liší..

Vlastnosti

Endotermický stav činí zvířata nezávislými na teplotě prostředí, což jim umožňuje zabírat chladné suchozemské prostředí, zůstat trvale aktivní, aby mohli využívat výhod krmení a rozmnožování, stejně jako uniknout predátorům.

V cirkumpolárních oblastech nejsou žádní plazi a obojživelníci a hmyz nejsou příliš rozmanití a hojní. V těchto oblastech je výhodné a dokonce nutné být endotermní.

Endotermy však vynakládají velmi vysoké energetické náklady na regulaci jejich teploty. Pokud tuto investici neprovedete, mají ektotermy požadavky na potravu až 17krát nižší než endotermy podobné tělesné hmotnosti.

Z tohoto důvodu mohou plazi (kromě ptáků), obojživelníci a ryby využívat ekologické výklenky vyhrazené pro organismy s nízkou spotřebou energie, které nejsou k dispozici pro ptáky a savce..

Jakmile byli schopni dostatečně zahřát své tělo pomocí externích zdrojů tepla, mohou ektotermy vyvinout úroveň aktivity tak vysokou jako u ptáků a savců..

Nízký energetický rozpočet ectotherms jim umožňuje: 1) specializovat se na vzácné potraviny, zvyšovat jejich rozmanitost; 2) být úspěšný v prostředích, jako jsou pouště, kde není dostatek jídla pro většinu endotermů; 3) mají vysokou reprodukční účinnost ve vztahu ke spotřebě potravin.

Jak regulují svou teplotu?

Ektotermy zvyšují svoji tělesnou teplotu tím, že se vystavují přímému slunečnímu záření (heliotermii) nebo přicházejí do styku se substráty (například kameny), které byly zahřáté sluncem. Snižují svou tělesnou teplotu útočištěm ve stínu nebo kontaktem s relativně chladnými substráty.

Jejich těla nemají tepelnou izolaci (například peří, srst), což usnadňuje výměnu tepla s okolním prostředím.

Mezi strategie, které mohou použít k regulaci ohřevu produkovaného slunečním zářením, patří: 1) nasměrování orientace (kolmé, rovnoběžné, šikmé) těla na sluneční paprsky; 2) ztmavte nebo zesvětlete barvu pokožky působením chromatoforů. Obě strategie jsou obzvláště běžné u plazů..

Ektotermní ryby se nemohou slunit, aby se zahřály, ale mohou regulovat svou tělesnou teplotu výběrem mas nebo vrstev vody, které mají určitou teplotu. To jim často umožňuje po dlouhou dobu udržovat konstantní tělesnou teplotu (homeotermie)..

Ektotermy mohou také regulovat svou teplotu pomocí cévních úprav (změnou periferní cirkulace), vystavením vnitřního povrchu úst vzduchu nebo ztrátou vody odpařováním (tolerováním určité dehydratace). Zdá se, že epifýzové orgány ectotherms fungují jako lehké dozimetry pro termoregulaci.

Odolnost proti chladu

Circumpolar a alpine ectotherms čelit, respektive, okolní teploty pod bodem mrazu v zimě nebo v noci.

K přežití extrémního chladu používají tato zvířata dvě strategie: 1) vyvarujte se zmrazování svých extracelulárních tělesných tekutin a udržujte tyto tekutiny v kapalném stavu při teplotách až do -58 ° C (což se označuje jako podchlazení); 2) tolerovat zmrazení (až do -3 ° C) těchto tekutin.

V první strategii pozorované u ryb a hmyzu krevní plazma nezmrazuje, protože obsahuje nemrznoucí směsi (cukry, jako je fruktóza; deriváty cukrů, jako je glycerol; glykoproteiny).

Ve druhé strategii, pozorované u obojživelníků, je krevní plazma zmrzlá, ale nedochází k odumírání buněk, protože obsahují nemrznoucí směsi (sloučeniny s nízkou molekulovou hmotností, glycerol). Ačkoli dochází ke zmrazení extracelulárních tekutin, nedochází ke zmrazení intracelulárních tekutin. Pokud ano, zemřou.

Ectothermic mořští predátoři (žraloci a jiné ryby) jsou vzácní ve vysokých zeměpisných šířkách, kde jsou nahrazeni endotermními mořskými predátory (mořští savci, tučňáci, auks). Ve studených vodách nemohou ektotermní predátoři odpovídat úrovním aktivity endotermních predátorů.

Heterotermické

Primárně existují ektotermní zvířata, která jsou heterotermní, to znamená, že vykazují určitý stupeň endotermie, ať už dočasné nebo regionální..

Některé arktické druhy hmyzu jsou na zemi přísné ektotermy. Aby však mohl vzlétnout, musí tento hmyz předtím zahřát svaly, které pohybují křídly, čehož dosáhnou opakovaným pohybem. Během letu jsou tyto druhy hmyzu účinně endotermy. Dokonce potřebují odvádět teplo, aby se nepřehřáli.

Když jsou stočeny kolem svých vajec a inkubují je, samice indických pythonů zvyšují tělesnou teplotu třesem. Tímto způsobem zahřívají vajíčka, usnadňují vývoj embryí a urychlují líhnutí..

Žraloci z čeledi Lamnidae, mečouni nebo tuňáci jsou regionální heterotermy. Přenos tepla generovaného svalstvem prostřednictvím krevních protiproudých mechanismů jim umožňuje zvyšovat teplotu mozku, vnitřností a dalších svalů. To zlepšuje jejich aerobní plaveckou kapacitu a činí je účinnějšími predátory..

Příklady ectothermic zvířat

Obratlovci

Krokodýli, jako např Crocodylus porosus, jsou to největší suchozemské ektotermy. Jeho optimální tělesná teplota je 30–33 ° C, což se stejně jako ostatní plazi neustále pohybuje mezi slunnými a stinnými místy. Zvláštní strategií pro krokodýly, jak snížit svou tělesnou teplotu, je držet ústa dokořán po celé hodiny..

Evropská zmije, Viper berus, Je to jedovatý had, jehož distribuce dosahuje k polárnímu kruhu. Aby bylo možné inkubovat vejce při nízkých teplotách, je tento had viviparous. Během léta se tito hadi, aby udrželi přiměřenou tělesnou teplotu pro predaci a reprodukci, vystavovali slunečnímu záření co nejvíce..

Na Aljašce, obojživelník Žába Sylvatica přežije teploty až do -16 ° C Je to způsobeno vysokými koncentracemi nemrznoucích látek přítomných ve vaší krvi během zimy. Mezi tyto látky patří glukóza a močovina. Aby se snížila námraza, tato žába také během zimy dehydratuje.

Arktické ryby z čeledi Gadidae a antarktické ryby z Nototheniidae si nezávisle vyvinuly v podstatě identické kryoprotektivní látky (glykoproteiny). To představuje pozoruhodný případ adaptivní konvergence k podobným klimatickým podmínkám..

Bezobratlí

Včela (Apis mellifera) a další sociální hmyz jsou ve svých hnízdech homeotermický. Za tímto účelem: 1) jsou umístěny na tepelně příznivých místech a strukturovány tak, aby upřednostňovaly pasivní vytápění a chlazení; 2) mávají křídly v koordinaci, aby je zahřály pomocí termogeneze svalů nebo aby je ochladili cirkulací vzduchu a odpařováním.

Komáři (Aedes, Anopheles) Jsou ectotherms přizpůsobené horkému podnebí. Jsou smrtelné, protože přenášejí nemoci, jako je malárie, žlutá zimnice, chikungunya, dengue a Zika. Kvůli změně klimatu rozšíří do roku 2050 svou distribuci v mírných pásmech a vystaví těmto chorobám 50% lidí.

Na Aljašce, broukovi Cucujus clavipes, Díky nemrznoucí směsi jeho hemolymfy odolává zimním teplotám -58 ° C. V laboratoři bylo zjištěno, že tento brouk vydrží teploty pod –150 ° C, které na Zemi neexistují..

Při těchto teplotách dosáhnou tělesné tekutiny tohoto hmyzu stavu vitrifikace.

Ve své dospělé formě jsou tasemnice, jako např Taenia solium (měl hovězí maso) a Taeniarhynchus saginatus (vepřová tasemnice), jsou střevní paraziti, kteří, protože nemají zažívací systém, jsou ve své výživě zcela závislí na lidském hostiteli.

Uvnitř střeva si tyto tasemnice udržují konstantní teplotu (37 ° C), a proto jsou homeotermy..

Reference

  1. Andersson, S. 2003. Hibernace, stanoviště a sezónní aktivita ve zmije, Vipera berus, severně od polárního kruhu ve Švédsku. Amphibia-Reptilia, 24, 449-457.
  2. Barrows, E. M. 2000. Reference týkající se chování zvířat: slovník chování zvířat, ekologie a evoluce. CRC Press, Boca Raton.
  3. Brischoux, F., Bonnet, X., Cook, T. R., Shine, R. 2008. Alometrie potápěčských kapacit: ectothermy vs. endotermie. Journal of Evolutionary Biology, 21, 324-329.
  4. Costanzo, J. P., Lee, R. E., Jr. 2013. Zamezení a tolerance zmrazení u ectothermic obratlovců. Journal of Experimental Biology, 216, 1961-1967.
  5. David K. Cairns, D. K., Gaston, A. J., Huettmann, F. 2008. Endotermie, ektotermie a globální struktura komunit mořských obratlovců. Marine Ecology Progress Series, 356, 239-250.
  6. Dickson, K. A., Graham, J. B. 2004. Vývoj a důsledky endotermie u ryb. Fyziologická a biochemická zoologie, 77, 998-1018.
  7. Evans, C. W., Hellman, L., Middleditch, M., Wojnar, J. M., Brimble, M. A., Devries, A. L. 2012. Syntéza a recyklace nemrznoucích glykoproteinů v polárních rybách. Antarctic Science, 24, 259-268.
  8. Hill, R. W., Wyse, G. A., Anderson, M. 2012. Fyziologie zvířat. Sinauer, Sunderland.
  9. Jones, J. C., Oldroyd, B. P. 2007. Termoregulace hnízda u sociálního hmyzu. Advances in Insect Physiology, 33, 153-191.
  10. Kay, I. 1998. Úvod do fyziologie zvířat. Bios, Oxford.
  11. Kearney, M. 2002. Horké horniny a příliš horké horniny: sezónní vzorce výběru místa ústupu noční ectotherm. Journal of Thermal Biology, 27, 205-218.
  12. Moyes, C. D., Schulte, P. M. 2014. Principy živočišné fyziologie. Pearson, Essex.
  13. Pough, F. H., Janis, C. M., Heiser, J. B. 2013. Život obratlovců. Pearson, Boston.
  14. Ralph, C. L., Firth, B. T., Turner, J. S. 1979. Role epifýzového těla v termoregulaci ectotherm. Americký zoolog, 19, 273-293.
  15. Ramløv, H. 2000. Aspekty přirozené tolerance vůči chladu u ektotermních zvířat. Lidská reprodukce, 15, 26-46.
  16. Randall, D., Burggren, W., French, K. 1998. Fyziologie zvířat: mechanismy a adaptace. McGraw-Hill, Madrid.
  17. Sformo, T., Walters, K., Jeannet, K., Wowk, B., Fahy, G. M., Barnes, B. M., Duman, J. G. 2010. Hluboké podchlazení, vitrifikace a omezené přežití na -100 ° C u aljašského brouka Cucujus clavipes puniceus (Coleoptera: Cucujidae) larvy. Journal of Experimental Biology, 213, 502-509.
  18. Sherwood, L., Klandorf, H., Yancey, P. H. 2013. Fyziologie zvířat: od genů k organismům. Brooks / Cole, Belmont.
  19. Willmer, P., Stone, G., Johnston, I. 2005. Environmentální fyziologie zvířat. Blackwell, Malden.

Zatím žádné komentáře