POIKILOTERMY: VÝVOJ, REGULÁCIA, VÝHODY - BIOLÓGIE - 2026

Poikilothermo (poikilos, viacnásobné alebo rôznorodé) sa vzťahuje na zvieratá, ktoré nedokážu regulovať svoju vnútornú teplotu, takže ich telesná teplota kolíše s teplotou miestnosti.

Historici zoológovia používali iné najbežnejšie používané výrazy, ako napríklad „chladnokrvní“, na označenie rôznorodej skupiny zvierat. Je to však termín, ktorý je v prísnom slova zmysle neúčinný na oddelenie dvoch skupín zvierat.

Zdroj: Bjørn Christian Tørrissen

Ďalším výrazom, ktorý sa často používa výlučne v súvislosti s zdrojom telesného tepla, je „ektoerm“, podobne ako skupiny zvierat, ktoré takmer úplne závisia od zdrojov tepla v okolí. Kombinácia týchto výrazov tak poskytuje cenné informácie o spôsobe, akým zvieratá regulujú svoju telesnú teplotu.

Regulácia teploty v poikilotermických organizmoch

Zvieratá počas svojej evolúcie okrem optimalizácie výdavkov alebo úspory metabolickej energie používajú stratégie na zachovanie svojho vnútorného prostredia v optimálnych podmienkach a na zachovanie normálneho fungovania buniek.

Poikilotermické zvieratá produkujú porovnateľne menej metabolického tepla ako endotermické zvieratá. Výmena kalórií s prostredím je preto veľmi dôležitá pre stanovenie telesnej teploty.

V tomto zmysle poikilotermické zviera absorbuje teplo z okolitého prostredia, ak potrebuje zvýšiť svoju telesnú teplotu a správa sa ako teplotné konformisti, pretože závisí od teploty prostredia. Z energetického hľadiska predstavujú zle izolované zvieratá.

Po prvé, majú nízku mieru tvorby metabolického tepla, ktoré sa rýchlo rozptýli do okolitého prostredia a významne neprispieva k zvýšeniu telesnej teploty. Na druhej strane majú vysokú tepelnú vodivosť, ktorá umožňuje ectotermám ľahko absorbovať teplo.

Vo väčšine prípadov majú ekto-termické organizmy reguláciu telesnej teploty. Napríklad hady a jašterice sa vyhrievajú, kým nedosiahnu vhodnú teplotu pre efektívnu funkciu svalov, čím zmierňujú účinky životného prostredia prostredníctvom správania.

Metabolizmus u poikilotermických zvierat

Je dobre známe, že biochemické reakcie sú citlivé na teplotu, pretože aktivita mnohých enzýmov má optimálnu teplotu. Akákoľvek zmena teploty mení účinnosť enzymatického aparátu a predstavuje prekážku pre zvieratá.

Ak teplota klesne na kritickú úroveň, rýchlosť metabolických procesov sa zníži, čím sa zníži produkcia energie a množstvo, ktoré môžu zvieratá použiť na svoju činnosť a reprodukciu.

Naopak, ak teplota príliš stúpa, metabolická aktivita je nestabilná a dokonca zničená. To umožnilo stanoviť optimálne rozsahy pre vývoj života medzi 0 ° C až 40 ° C.

Telesná teplota v poikilotermických organizmoch nie je konštantná ako v prípade homeotermických (endotermických) organizmov.

V tomto prípade, hoci sa teplo produkuje ako produkt metabolickej aktivity, tento sa stráca tak rýchlo, ako sa vytvára. Vnútorná teplota nezávisí od mechanizmu spaľovania potravín, ako je tomu v prípade domácich teplom.

Vo všeobecnosti sú poikilotermické zvieratá spojené s metabolizmom bradymetabolického typu. Je to však podmienka, že sa stretávajú iba prísne ekto-termické organizmy, pričom bradymetabolizmus je metabolizmus v stave pokoja.

Poikilotermia v prírode

Poikilotermia je najbežnejším typom termoregulácie v živočíšnej ríši. Do tejto skupiny patria skupiny nižších stavovcov, ako sú ryby, obojživelníky a plazy a veľká väčšina suchozemských a vodných bezstavovcov (s niektorými výnimočnými prípadmi).

Vo vodných poikilotermoch je telesná teplota v podstate rovnaká ako teplota vody kvôli jej kalorickým vlastnostiam. Na druhej strane by mohli mať pozemské organizmy v dôsledku žiarenia vyššiu teplotu ako je teplota vzduchu.

Ekotermické zvieratá svojím chovaním využívajú miesta s priaznivejšími teplotami, avšak, ako už bolo uvedené, zdroj energie použitý na zvýšenie telesnej teploty pochádza z prostredia a nie z tela.

V tropických oblastiach ektotermy, ako sú plazy, účinne konkurujú cicavcom, v mnohých prípadoch ich prekonávajú v množstve druhov a jednotlivcov. Je to tak preto, že konštantná teplota trópov umožňuje činnosť počas celého dňa a tiež venuje energiu ušetrenú pri reprodukčných činnostiach a prežití.

Táto výhoda má tendenciu klesať v miernom prostredí, kde sú v dôsledku nepriaznivých podmienok pre ektotermiu výhodné endotermické organizmy.

Výhody a náklady poikilotermie

Pretože telesná teplota mnohých ektotermov závisí do značnej miery od životného prostredia, môžu mať problémy s ectotermami, ktoré žijú na miestach s teplotou pod bodom mrazu.

Vyvinuli sa však reakcie ako látky na zabránenie tvorby kryštálov ľadu v extracelulárnych tekutinách, čím chránia cytoplazmatickú tekutinu, podchladzujúce a nemrznúce látky v telových tekutinách.

V horúcom prostredí sú tkanivové funkcie väčšiny ektotermov brzdené. Kvôli nízkej afinite hemoglobínu k kyslíku pri vyšších teplotách telesnej teploty bráni zvieratám vykonávať náročné činnosti v dôsledku nízkej rýchlosti aeróbneho metabolizmu.

To so sebou prináša vývoj nedostatku kyslíka počas anaeróbneho dýchania a obmedzenia dosiahnutia veľkých rozmerov.

Ectotermia je pomalá životná forma s malými tokmi energie, to znamená so skromnými energetickými požiadavkami. Tieto im umožňujú obsadiť nevyužité terestriálne výklenky homeotermickými stavovcami, pričom investujú menej energie do výroby tepla a viac do rastu a reprodukcie.

Vývoj ektotermie u dinosaurov

Od vzniku prvých fosílií sa diskutovalo o tom, či boli dinosaury homeotermické alebo poikilotermické. Ako už vieme, ektotermia zahŕňa nízke metabolické investície na výrobu tepla a namiesto toho sa na reguláciu telesnej teploty využíva energia z prostredia.

To očividne prináša množstvo problémov, ako je nedostatok žiarenia alebo slnečnej energie v noci alebo skutočnosť, že biotop je teplý a studený. Tradične, vzhľadom na vzťahy medzi dinosaurami a súčasnými plazmi, boli dinosaury klasifikovaní ako ektotermy.

Avšak kvôli životnému štýlu, ktorý sa odvodzuje od dinosaurov, niekoľko argumentov podporuje, že išlo o endotermické zvieratá.

Prvá je, že mali povrchovú izoláciu (perie v Archeopteryxe), čo by predstavovalo bariéru pre absorpciu energie z žiarenia a pre endotermu, čím by sa predpokladal spôsob udržiavania metabolického tepla.

Mnohé fosílne nálezy sa vyskytli v miernych pásmach, preto sa považuje za endotermické prežiť klímu metabolickým teplom. Ďalšie dôkazy naznačujú, že vzťah medzi dravcom a korisťou je charakteristický pre endotermické a neekotermické zvieratá.

Referencie

1. Campbell, NA, a Reece, JB (2007). Biology. Panamerican Medical Ed.
2. de Quiroga, GB (1993). Animal Physiology and Evolution (Zv. 160). Vydania AKAL.
3. Fanjul, ML, a Hiriart, M. (Eds.). (1998). Funkčná biológia zvierat. XXI storočia.
4. Fastovsky, DE, a Weishampel, DB (2005). Vývoj a zánik dinosaurov. Cambridge University Press.
5. Hill, RW (2002). Porovnávacia fyziológia zvierat: environmentálny prístup. Obrátil som sa.
6. Hill, RW, Wyse, GA, a Anderson, M. (2012). Fyziológia zvierat. Vydavatelia Sinauer Associates, Inc., tretie vydanie.
7. McNab, BK (2002). Fyziologická ekológia stavovcov: pohľad z energetiky. Cornell University Press.
8. Willmer, P., Stone, G. a Johnston, I. (2009). Environmentálna fyziológia zvierat. John Wiley a synovia.