ECTOTHERMS: CHARAKTERISTIKY A PRÍKLADY - BIOLÓGIE - 2026

Tieto ectotherms sú zvieratá, ktorých telesná teplota a hlavne je priamo závislá na teplote prostredia. To znamená, že nízka alebo žiadna telesná teplota je spôsobená metabolizmom. Preto, aby si udržali svoju teplotu vo fyziologicky vhodnom rozmedzí, musia získavať alebo odvádzať teplo z okolitého prostredia.

Opačným predpokladom, že je ektotermický, je endotermický. Všetky vtáky a cicavce sú kategorizované ako endotermy. Všetky vodné obojživelníky a bezstavovce, ako aj veľká väčšina plazov (okrem vtákov), suchozemské ryby a bezstavovce, sa zaraďujú do kategórie ekto -ermermov.

Zdroj: Graham Wise z Brisbane v Austrálii

Všetky rastliny by sa tiež mohli považovať za ektotermy, hoci táto kvalifikácia nie je botanike cudzia. Z tepelného hľadiska sa rastliny nazývajú makrotermy, ak žijú v teplom prostredí (> 18 ° C každý mesiac), mezotermy, ak žijú v miernom prostredí (> 22 ° C, najteplejší mesiac; 6–18 ° C, najchladnejší mesiac) ) alebo mikrotermy, ak žijú v chladnom prostredí.

definícia

Endotermy sú zvieratá, ktorých telesná teplota je regulovaná interne ich metabolizmom a nie externe prostredím. Endotermy sú vo všeobecnosti homeotermické, to znamená, že majú relatívne konštantnú telesnú teplotu, na rozdiel od poikilotermov, ktoré majú veľmi premenlivé telesné teploty.

Ektotermy sa tiež často nazývajú poikilotermy (z gréčtiny: poikilos, striedanie; termoska, teplo). V jednom prípade je zdôraznená teplotná závislosť média. Na druhej strane variabilita telesnej teploty. Prvý termín je výhodný, pretože ektotermami môžu byť homeotermy, ak je teplota média konštantná.

Endotermy a ektotermy sa tiež často nazývajú teplokrvné a chladnokrvné zvieratá. Toto použitie sa neodporúča, pretože existujú ektotermy, ktoré udržiavajú svoju telesnú teplotu tak vysokú ako pri mnohých endotermách. O týchto zvieratách sa nedá hovoriť, že sú chladnokrvné.

Heterotermy sú ekterermy, ktoré sú čiastočne homeotermami. Počas obdobia aktivity môžu vytvárať metabolické teplo, aby udržali telesnú teplotu aspoň časti tela konštantnú. Počas obdobia nečinnosti však znižujú svoju telesnú teplotu ako funkciu teploty okolia, podobne ako iné ekto -ermermy.

Regionálne heterotermy sú endotermy, ktorých telesná teplota sa medzi časťami tela podstatne líši.

vlastnosti

Endotermický stav robí zvieratá nezávislými na teplote prostredia, čo im umožňuje obsadiť chladné suchozemské prostredie, zostať trvalo aktívnymi, aby využili možnosti kŕmenia a reprodukcie, ako aj aby unikli predátorom.

V cirkumpolárnych oblastiach sa nenachádzajú plazy a obojživelníci a hmyz nie sú veľmi rôznorodí a hojní. V týchto oblastiach je výhodné a dokonca potrebné endotermické.

Endotermy však robia veľmi vysoké energetické investície, aby regulovali svoju teplotu. Tým, že sa táto investícia neuskutoční, majú ectotermy až 17-krát nižšie požiadavky na potraviny ako endotermy podobnej telesnej hmotnosti.

Z tohto dôvodu môžu plazy (okrem vtákov), obojživelníky a ryby využívať ekologické výklenky vyhradené pre organizmy s nízkou spotrebou energie, ktoré nie sú dostupné pre vtáky a cicavce.

Akonáhle sa dokážu dostatočne zahriať svoje telo pomocou vonkajších zdrojov tepla, môžu sa v ectotermách vyvinúť také úrovne aktivity ako u vtákov a cicavcov.

Nízky energetický rozpočet ectotermov im umožňuje: 1) špecializovať sa na vzácne potraviny, čím sa zvyšuje ich rozmanitosť; 2) byť úspešný v prostrediach, ako sú púšte, v ktorých nie je dostatok potravy pre väčšinu endoterm; 3) majú vysokú reprodukčnú účinnosť vo vzťahu k spotrebe potravín.

Ako regulujú teplotu?

Ectotermy zvyšujú teplotu tela vystavením sa priamemu slnečnému žiareniu (heliotermia) alebo kontaktom so substrátmi (napríklad horninami), ktoré boli zahriate na slnko. Znižujú svoju telesnú teplotu útočiskom v tieni alebo kontaktom s relatívne studenými substrátmi.

Ich telám chýba tepelná izolácia (napríklad: perie, kožušina), ktorá uľahčuje výmenu tepla s okolím.

Medzi stratégie, ktoré môžu použiť na reguláciu zahrievania produkovaného slnečným žiarením, sú: 1) smerovanie orientácie (kolmá, rovnobežná, šikmá) tela vzhľadom na slnečné lúče; 2) stmavnutie alebo zosvetlenie farby pleti pôsobením chromatofórov. Obe stratégie sa vyskytujú najmä u plazov.

Ekotermické ryby sa nemôžu slnko zohriať, môžu však regulovať teplotu tela výberom masy alebo vrstvy vody, ktoré majú určitú teplotu. To im často umožňuje udržiavať konštantnú telesnú teplotu (homeotermia) po dlhú dobu.

Ectotermy môžu tiež regulovať svoju teplotu pomocou vaskulárnych úprav (zmena periférnej cirkulácie), vystavením vnútorného povrchu úst vzduchu alebo stratou vody odparovaním (tolerujúc určitú dehydratáciu). Zdá sa, že epifermálne orgány epineálnych telies pôsobia ako termodegulácie ako ľahké dozimetre.

Odolnosť proti chladu

Cirkumpolárne a vysokohorské ektotermy čelia okolitým teplotám pod bodom mrazu v zime alebo v noci.

Na prežitie extrémneho chladu tieto zvieratá používajú dve stratégie: 1) vyhnúť sa zamrznutiu ich extracelulárnych telesných tekutín, udržiavanie uvedených tekutín v tekutom stave pri teplotách až do -58 ° C (čo je známe ako podchladenie); 2) tolerovať zmrazenie (až do -3 ° C) týchto tekutín.

V prvej stratégii pozorovanej u rýb a hmyzu krvná plazma nemrzne, pretože obsahuje nemrznúce látky (cukry, ako je fruktóza; deriváty cukrov, ako je glycerol; glykoproteíny).

V druhej stratégii pozorovanej u obojživelníkov je krvná plazma zmrazená, ale smrť buniek nenastáva, pretože obsahujú nemrznúce látky (zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou, glycerol). Aj keď dochádza k zamrznutiu extracelulárnych tekutín, nedochádza k zamrznutiu intracelulárnych tekutín. Ak existuje, zomrú.

Ectotermické morské predátory (žraloky a iné ryby) sú zriedkavé vo veľkých zemepisných šírkach, kde sú nahradené endotermickými morskými predátormi (morské cicavce, tučniaky, aukce). V studenej vode ektotermické predátory nemôžu zodpovedať hladinám aktivity endotermických predátorov.

Heterotherms

Existujú predovšetkým ekotermické zvieratá, ktoré sú heterotermické, to znamená, že vykazujú určitý stupeň endotermy, dočasný alebo regionálny.

Niektoré arktické hmyzy sú prísnymi ektotermami, keď sú na zemi. Aby však tento let mohol letieť, musí tento hmyz predtým zahriať svaly, ktoré pohybujú krídlami, čo sa dosahuje opakovaným pohybom. Počas letu sú týmto hmyzom účinne endotermy. Potrebujú dokonca rozptýliť teplo, aby sa neprehriali.

Keď sa skrútia okolo svojich vajíčok a inkubujú ich, ženské indické pythónové hady zvyšujú svoju telesnú teplotu chvením. Týmto spôsobom zahrejú vajíčka, uľahčujú vývoj embryí a urýchľujú liahnutie.

Žraloky čeľade Lamnidae, mečúni alebo tuniaky sú regionálne heterotermy. Prenos tepla generovaného svalstvom prostredníctvom krvných protiprúdových mechanizmov im umožňuje zvyšovať teplotu mozgu, vnútorností a iných svalov. To zlepšuje ich aeróbne plávanie a zvyšuje ich efektívnosť predátorov.

Príklady ektotermických zvierat

stavovce

Krokodíly, ako napríklad Crocodylus porosus, sú najväčšími suchozemskými ektotermami. Jeho optimálna telesná teplota je 30 - 33 ° C, ktorá sa rovnako ako ostatné plazy neustále pohybuje medzi slnečnými a tienistými miestami. Osobitnou stratégiou krokodílov na zníženie telesnej teploty je udržať ústa dokorán otvorené celé hodiny.

Viper berus je jedovatý had, ktorého šírenie dosahuje arktický kruh. Tento had je živý, aby umožnil inkubáciu vajíčok pri nízkych teplotách. V lete sa títo hadi vystavujú čo najviac slnečnému žiareniu, aby si udržali primeranú telesnú teplotu na predátorstvo a rozmnožovanie.

Na Aljaške prežíva obojživelník Rana sylvatica teploty až do -16 ° C. Je to z dôvodu vysokých koncentrácií nemrznúcich látok prítomných vo vašej krvi počas zimy. Medzi tieto látky patrí glukóza a močovina. Na zníženie námrazy sa táto žaba počas zimy dehydratuje.

Arktické ryby z čeľade Gadidae a antarktické ryby z Nototheniidae sa nezávisle vyvinuli v podstate identické kryoprotektívne látky (glykoproteíny). To predstavuje pozoruhodný prípad adaptívnej konvergencie, ktorá čelí podobným klimatickým podmienkam.

bezstavovce

Včelí medonosný (Apis mellifera) a ďalší sociálny hmyz sa vo svojich hniezdach udržiavajú homeotermicky. Na tento účel: 1) sú umiestnené na tepelne výhodných miestach a sú usporiadané tak, aby uprednostňovali pasívne vykurovanie a chladenie; 2) koordinujú krídla tak, aby ich zohrievali svalovou termogenézou alebo ich ochladzovali cirkuláciou vzduchu a odparovaním.

Komáre (Aedes, Anopheles) sú ektotermy prispôsobené horúcim podnebiam. Sú smrteľní, pretože prenášajú choroby, ako je malária, žltá zimnica, chikungunya, horúčka dengue a Zika. V dôsledku zmeny klímy do roku 2050 rozšíria svoje rozšírenie v miernych pásmach a vystavia 50% ľudí týmto chorobám.

Cucujus clavipes chrobák na Aljaške vďaka nemrznúcim solutom hemolymfy odoláva zimným teplotám -58 ° C. V laboratóriu sa zistilo, že tento chrobák vydržal teploty pod -150 ° C, ktoré na Zemi neexistovali.

Pri týchto teplotách telesné tekutiny tohto hmyzu dosahujú stav vitrifikácie.

Vo svojej dospelej forme sú tasemnice, ako je napríklad Taenia solium (pásomnica z hovädzieho dobytka) a Taeniarhynchus saginatus (pásomnica z ošípaných), črevnými parazitmi, ktoré bez tráviaceho systému sú úplne závislé od ľudského hostiteľa na výžive.

V čreve si tieto pásomnice udržiavajú svoju konštantnú teplotu (37 ° C), pre ktorú sú homeotermami.

Referencie

1. Andersson, S. 2003. Hibernácia, lokalita a sezónna aktivita v kadere Vipera berus, severne od polárneho kruhu vo Švédsku. Amphibia-Reptilia, 24, 449 - 457.
2. Barrows, EM 2000. Odkaz na tabuľku správania zvierat: slovník správania zvierat, ekológie a evolúcie. CRC Press, Boca Raton.
3. Brischoux, F., Bonnet, X., Cook, TR, Shine, R. 2008. Allometria potápačských kapacít: ectothermy vs. endotermie. Journal of Evolutionary Biology, 21, 324 - 329.
4. Costanzo, JP, Lee, RE, Jr. 2013. Predchádzanie a tolerancia zamŕzania v ektotermických stavovcoch. Journal of Experimental Biology, 216, 1961-1967.
5. David K. Cairns, DK, Gaston, AJ, Huettmann, F. 2008. Endotermia, ektotermia a globálna štruktúra spoločenstiev morských stavovcov. Séria progresie mořské ekologie, 356, 239-250.
6. Dickson, KA, Graham, JB 2004. Vývoj a dôsledky endotermie u rýb. Physiology and Biochemical Zoology, 77, 998-1018.
7. Evans, CW, Hellman, L., Middleditch, M., Wojnar, JM, Brimble, MA, Devries, AL 2012. Syntéza a recyklácia nemrznúcich glykoproteínov v polárnych rybách. Antarctic Science, 24, 259-268.
8. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. 2012. Fyziológia zvierat. Sinauer, Sunderland.
9. Jones, JC, Oldroyd, BP 2007. Termoregulácia hniezda v sociálnom hmyze. Pokroky vo fyziológii hmyzu, 33, 153–191.
10. Kay, I. 1998. Úvod do fyziologie zvierat. Bios, Oxford.
11. Kearney, M. 2002. Horúce horniny a príliš horúce horniny: sezónne vzorce výberu miest na ústup prostredníctvom nočnej ektotermy. Journal of Thermal Biology, 27, 205 - 2118.
12. Moyes, CD, Schulte, PM 2014. Zásady fyziologie zvierat. Pearson, Essex.
13. Pough, FH, Janis, CM, Heiser, JB 2013. Život stavovcov. Pearson, Boston.
14. Ralph, CL, Firth, BT, Turner, JS 1979. Úloha tela epifýzy v ectothermovej termoregulácii. American Zoologist, 19, 273 - 293.
15. Ramløv, H. 2000. Aspekty prirodzenej tolerancie chladu u ektoermických zvierat. Human Reproduction, 15, 26–46.
16. Randall, D., Burggren, W., French, K. 1998. Fyziológia zvierat: mechanizmy a úpravy. McGraw-Hill, Madrid.
17. Sformo, T., Walters, K., Jeannet, K., Wowk, B., Fahy, GM, Barnes, BM, Duman, JG 2010. Hlboké podchladenie, vitrifikácia a obmedzené prežitie na -100 ° C v aljašskom chrobáku Cucujus larvy clavipes puniceus (Coleoptera: Cucujidae). Journal of Experimental Biology, 213, 502 - 509.
18. Sherwood, L., Klandorf, H., Yancey, PH 2013. Fyziológia zvierat: z génov na organizmy. Brooks / Cole, Belmont.
19. Willmer, P., Stone, G., Johnston, I. 2005. Environmentálna fyziológia zvierat. Blackwell, Malden.