Evoluce, regulace, výhody poikilotermů

1788
Robert Johnston

Poikilotherm (poikilos, vícečetná nebo různorodá) označuje zvířata, která nemohou regulovat svou vnitřní teplotu, takže jejich tělesná teplota kolísá s pokojovou teplotou.

Historicky zoologové používali jiné obecněji používané výrazy jako „chladnokrevný“ pro označení rozmanité skupiny zvířat. Jde však o pojem, který je v přísném slova smyslu neefektivní oddělit dvě skupiny zvířat..

Zdroj: Bjørn Christian Tørrissen [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Další termín široce používaný k označení výlučně zdroje tělesného tepla je „ectotherm“, podobně jako skupiny zvířat, které téměř úplně závisí na zdrojích tepla v prostředí. Kombinace těchto pojmů tedy poskytuje cenné informace o způsobu, jakým zvířata regulují svou tělesnou teplotu.

Rejstřík článků

  • 1 Regulace teploty v poikilotermních organismech
  • 2 Metabolismus u poikilotermních zvířat
  • 3 Poikilothermia v přírodě
  • 4 Přínosy a náklady poikilotermie
  • 5 Vývoj ektotermie u dinosaurů
  • 6 Reference

Regulace teploty v poikilotermních organismech

Zvířata během svého vývoje používala strategie k zachování svého vnitřního prostředí v optimálních podmínkách a k udržení normálního fungování buněk, kromě optimalizace výdeje nebo úspory metabolické energie.

Poikilotermní zvířata produkují srovnatelně méně metabolického tepla než endotermická zvířata. Proto je pro stanovení vaší tělesné teploty velmi důležitá výměna kalorické energie s okolním prostředím..

V tomto smyslu poikilotermní zvíře absorbuje teplo z prostředí, pokud potřebuje zvýšit svoji tělesnou teplotu, a chová se jako tepelní konformisté, protože závisí na teplotě prostředí. Z energetického hlediska představují špatně izolovaná zvířata.

Zaprvé, mají nízkou rychlost produkce metabolického tepla, které se rychle rozptýlí do okolního prostředí a významně nepřispívá ke zvýšení tělesné teploty. Na druhou stranu mají vysokou tepelnou vodivost, která umožňuje ektotermám snadno absorbovat teplo..

Ve většině případů mají ektotermní organismy behaviorální regulaci tělesné teploty. Například hadi a ještěrky se vyhřívají, dokud nedosáhnou vhodné teploty pro efektivní funkci svalů a zmírňují účinky prostředí prostřednictvím chování..

Metabolismus u poikilotermních zvířat

Je dobře známo, že biochemické reakce jsou citlivé na teplotu, protože aktivita mnoha enzymů má optimální teplotu. Jakákoli změna teploty mění účinnost enzymatického aparátu a představuje pro zvířata překážku.

Pokud teplota klesne na kritickou úroveň, dojde k narušení rychlosti metabolických procesů, což sníží produkci energie a množství, které mohou zvířata použít pro svou činnost a reprodukci..

Naopak, pokud teplota příliš stoupne, metabolická aktivita je nestabilní a dokonce zničená. To umožnilo stanovit optimální rozmezí pro vývoj života mezi 0 ° C až 40 ° C.

Tělesná teplota v poikilotermních organismech není konstantní jako v případě homeotermních (endotermních) organismů.

V tomto případě, i když je teplo generováno jako produkt metabolické aktivity, tato se ztrácí tak rychle, jak je generována. Vnitřní teplota nezávisí na mechanismu spalování potravin jako v případě homeotermů.

Poikilotermická zvířata jsou obecně spojována s metabolizmem bradymetabolického typu. Je to však podmínka, kterou splňují pouze přísné ektotermní organismy, přičemž bradymetabolismus je metabolismus v klidovém stavu..

Poikilothermia v přírodě

Poikilothermia je nejběžnějším typem termoregulace v živočišné říši. V rámci této skupiny jsou skupiny nižších obratlovců, jako jsou ryby, obojživelníci a plazi, a převážná většina suchozemských a vodních bezobratlých (s některými výjimečnými případy).

Ve vodních poikilotermech je tělesná teplota díky svým kalorickým vlastnostem v zásadě stejná jako teplota vody. Na druhé straně by suchozemské organismy mohly mít vlivem radiace vyšší teplotu než je teplota vzduchu..

Ektotermní zvířata svým chováním využívají místa s příznivějšími teplotami, avšak, jak již bylo uvedeno, zdroj energie používaný ke zvýšení jejich tělesné teploty pochází z prostředí a nikoli z těla..

V tropických oblastech ektotermy, jako jsou plazi, účinně konkurují savcům, v mnoha případech je převyšuje počet druhů a jedinců. Je to proto, že konstantní teplota tropů umožňuje aktivitu po celý den a také věnuje energii ušetřenou při reprodukčních činnostech a přežití..

Tato výhoda má tendenci klesat v mírném prostředí, kde jsou kvůli nepříznivým podmínkám pro ektotermii upřednostňovány endotermní organismy..

Přínosy a náklady poikilotermie

Jelikož tělesná teplota mnoha ektoterm závisí do značné míry na životním prostředí, mohou mít ektotermní druhy, které žijí v místech s teplotami pod bodem mrazu, problémy.

Vyvinuli však reakce jako látky, které zabraňují nukleaci ledových krystalů v extracelulárních tekutinách a chrání tak cytoplazmatickou tekutinu, podchlazení a nemrznoucí látky v tělních tekutinách..

V horkém prostředí jsou tkáňové funkce většiny ectothermů omezeny. Díky nižší afinitě hemoglobinu ke kyslíku při vyšších teplotách těla brání zvířatům v provádění náročných činností kvůli nízké rychlosti aerobního metabolismu.

To s sebou přináší vývoj deficitu kyslíku během anaerobního dýchání a omezení dosahování velkých rozměrů..

Ectothermy je pomalá forma života s malými energetickými toky, tj. Se skromnými energetickými potřebami. Ten jim umožňuje obsadit nevyužité pozemské výklenky homeotermickými obratlovci, investovat méně energie na výrobu tepla a více do růstových a reprodukčních činností..

Vývoj ektotermie u dinosaurů

Od doby, kdy byly vzneseny první fosilie, se vedla debata o tom, zda byli dinosauři homeotermní nebo poikilotermní. Jak již víme, ektotermie zahrnuje nízké metabolické investice k výrobě tepla a místo toho se k regulaci tělesné teploty používá energie dostupná v prostředí..

To zjevně přináší řadu problémů, jako je nedostatek radiace nebo sluneční energie v noci nebo to, že je stanoviště mírné a chladné. Tradičně, vzhledem ke vztahům mezi dinosaury a současnými plazy, byli dinosauři klasifikováni jako ektotermy.

Vzhledem k životnímu stylu, který byl odvozen od dinosaurů, však několik argumentů podporuje, že šlo o endotermická zvířata..

První je, že měli povrchovou izolaci (peří v Archeopteryx), který by představoval bariéru pro absorpci energie z záření a pro endotermu, pokud by existoval způsob udržování metabolického tepla.

Mnoho fosilních nálezů se vyskytlo v mírných pásmech, a proto je považováno za endotermické přežít klima metabolickým teplem. Další důkazy naznačují, že vztah mezi predátorem a kořistí je charakteristický pro endotermická a neektotermická zvířata..

Reference

  1. Campbell, N.A., & Reece, J. B. (2007). Biologie. Panamerican Medical Ed..
  2. de Quiroga, G. B. (1993). Fyziologie a evoluce zvířat (sv. 160). AKAL vydání.
  3. Fanjul, M.L., a Hiriart, M. (ed.). (1998). Funkční biologie zvířat. XXI století.
  4. Fastovsky, D. E., & Weishampel, D. B. (2005). Vývoj a zánik dinosaurů. Cambridge University Press.
  5. Hill, R. W. (2002). Srovnávací fyziologie zvířat: přístup k životnímu prostředí. Obráceně.
  6. Hill, R. W., Wyse, G. A. a Anderson, M. (2012). Fyziologie zvířat. Třetí vydání vydavatelů Sinauer Associates, Inc..
  7. McNab, B. K. (2002). Fyziologická ekologie obratlovců: pohled z energetiky. Cornell University Press.
  8. Willmer, P., Stone, G. a Johnston, I. (2009). Fyziologie prostředí zvířat. John Wiley & Sons.

Zatím žádné komentáře