ЕКТОТЕРМИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЯ - 2025

На ектотермните са животни, чиято телесна температура и основно зависи пряко от температурата на околната среда. Това означава, че малко или нищо на вашата телесна температура се дължи на метаболизма. Следователно, за да поддържат температурата си във физиологично подходящ диапазон, те трябва да получават или разсейват топлината от околната среда.

Обратното условие да бъдете ектотермични е да бъдете ендотермични. Всички птици и бозайници са категоризирани като ендотерми. Всички водни земноводни и безгръбначни, както и по-голямата част от влечугите (с изключение на птиците), както и сухоземните риби и безгръбначните животни са категоризирани като ектотерми.

Източник: Греъм Уайз от Бризбейн, Австралия

Всички растения също могат да се считат за ектотерми, въпреки че тази квалификация е чужда на ботаниката. От термична гледна точка растенията се наричат ​​макротерми, ако живеят в топла среда (> 18 ° C всеки месец), мезотерми, ако живеят в умерена среда (> 22 ° C, най-топъл месец; 6–18 ° C, най-студен месец), или микротерми, ако живеят в студена среда.

Определения

Ендотермите са животни, чиято телесна температура се регулира вътрешно от метаболизма им, а не от околната среда. По принцип ендотермите са хомеотермични, тоест имат относително постоянна телесна температура, за разлика от пойкилотермите, които имат силно променлива телесна температура.

Ектотермите също често се наричат ​​poikilotherms (от гръцки: poikilos, променящ се; термос, топлина). В един случай се подчертава температурната зависимост на средата. В другия - променливостта на телесната температура. Първият термин е за предпочитане, тъй като ектотермите могат да бъдат хомеотерми, ако температурата на средата е постоянна.

Ендотермите и ектотермите също често се наричат ​​съответно топли и студенокръвни животни. Тази употреба не се препоръчва, тъй като има ектотерми, които поддържат телесната си температура толкова висока, колкото тази на много ендотерми. Не може да се каже, че за тези животни са хладнокръвни.

Хетеротермите са ектотерми, които са частично хомеотерми. По време на периоди на активност те могат да генерират метаболитна топлина, за да поддържат температурата на тялото поне на част от тялото ви постоянна. По време на периоди на бездействие те намаляват телесната си температура като функция на тази на околната среда, подобно на други ектотерми.

Регионалните хетеротерми са ендотерми, чиято телесна температура варира значително между части от тялото.

характеристики

Ендотермичното състояние прави животните независими от температурата на околната среда, което им позволява да заемат студена земна среда, да останат постоянно активни, за да се възползват от възможностите за хранене и репродуктивност, както и да избягат от хищници.

В циркумполярните райони няма влечуги, а земноводните и насекомите не са много разнообразни и в изобилие. В тези региони е изгодно и дори необходимо да бъдете ендотермични.

Ендотермите обаче правят много висока инвестиция на енергия, за да регулират температурата си. Като не правят тази инвестиция, ектотермите имат хранителни нужди до 17 пъти по-ниски от ендотермите с подобна телесна маса.

Поради тази причина влечугите (с изключение на птиците), земноводните и рибите могат да експлоатират екологични ниши, запазени за организми с ниска консумация на енергия, които не са достъпни за птици и бозайници.

След като успеят да затоплят телата си достатъчно, използвайки външни източници на топлина, ектотермите могат да развият нивата на активност толкова високи, колкото тези на птиците и бозайниците.

Ниският енергиен бюджет на ектотермите им позволява: 1) да се специализират в оскъдни храни, увеличавайки тяхното разнообразие; 2) бъдете успешни в среда, като пустини, в които няма достатъчно храна за повечето ендотерми; 3) имат висока репродуктивна ефективност по отношение на консумацията на храна.

Как регулират температурата си?

Ектотермите повишават телесната си температура, излагайки се на пряка слънчева светлина (хелиотермия) или чрез контакт с субстрати (например: скали), които са били нагряти от слънцето. Те понижават телесната си температура чрез убежище на сянка или влизайки в контакт със сравнително студени субстрати.

Телата им нямат топлоизолация (пример: пера, козина), което улеснява топлообмена с околната среда.

Сред стратегиите, които могат да използват за регулиране на отоплението, произведено от слънчевата светлина, са: 1) насочване на ориентацията (перпендикулярна, успоредна, наклонена) на тялото по отношение на слънчевите лъчи; 2) потъмнявате или изсветлявате цвета на кожата си чрез действието на хроматофорите. И двете стратегии са особено често срещани при влечугите.

Ектотермичните риби не могат да се нагреят, за да се затоплят, но могат да регулират телесната си температура, като избират маси или слоеве вода, които имат определена температура. Това често им позволява да поддържат постоянна телесна температура (хомеотермия) за дълги периоди от време.

Ектотермите също могат да регулират температурата си чрез съдови корекции (променяйки периферната циркулация), излагайки вътрешната повърхност на устата на въздух или губейки вода чрез изпаряване (толерирайки известно обезводняване). Пинеалните органи на ектотермите изглежда са леки дозиметри за терморегулация.

Студоустойчивост

Циркумполарните и алпийските ектотерми са изправени, съответно, на околната температура под замръзване през зимата или през нощта.

За да преживеят силен студ, тези животни използват две стратегии: 1) избягвайте замразяването на извънклетъчните си телесни течности, поддържайки споменатите течности в течно състояние при температури до -58 ° C (което е известно като преохлаждане); 2) толерира замръзване (до -3 ° C) на тези течности.

В първата стратегия, наблюдавана при риба и насекоми, кръвната плазма не замръзва, тъй като съдържа разтвори на антифриз (захари, като фруктоза; производни на захари, като глицерол; гликопротеини).

Във втората стратегия, наблюдавана при земноводни, кръвната плазма е замразена, но смъртта на клетките не настъпва, защото съдържат разтворители против замръзване (съединения с ниско молекулно тегло, глицерол). Въпреки че има замразяване на извънклетъчните течности, няма замръзване на вътреклетъчните течности. Ако има, те умират.

Ектотермичните морски хищници (акули и други риби) са рядко срещани по високите ширини, където са заменени от ендотермични морски хищници (морски бозайници, пингвини, аукси). В студените води ектотермичните хищници не могат да съответстват на нивата на активност на ендотермичните хищници.

Heterotherms

Има предимно ектотермични животни, които са хетеротермични, тоест проявяват определена степен на ендотермия, независимо дали са временни или регионални.

Някои арктически насекоми са строги ектотерми, когато са на земята. Въпреки това, за да излетят, тези насекоми трябва предварително да затоплят мускулите, които движат крилата, което постигат, като ги движат многократно. По време на полет тези насекоми са ефективно ендотерми. Те дори трябва да разсейват топлината, за да не прегряват.

Когато се извиват около яйцата си, инкубирайки ги, женските индийски питонови змии повишават телесната си температура чрез треперене. По този начин загряват яйцата, улеснявайки развитието на ембрионите и ускорявайки излюпването.

Акулите от семейство Lamnidae, риба меч или риба тон са регионални хетеротерми. Прехвърлянето на топлина, генерирана от мускулатурата чрез механизми за протичане на кръвта, им позволява да повишат температурата на мозъка, вътрешностите и други мускули. Това подобрява способността им за аеробно плуване и ги прави по-ефективни хищници.

Примери за ектотермични животни

Гръбначни

Крокодили, като Crocodylus porosus, са най-големите сухоземни ектотерми. Оптималната му телесна температура е 30-33 ºC, която подобно на други влечуги продължава да се движи между слънчеви и сенчести места. Специална стратегия за крокодили да понижават телесната си температура е да поддържат устата си широко отворена с часове.

Европейската пепелянка, пепелянката, е отровна змия, чието разпространение достига до Арктическия кръг. За да позволи инкубацията на яйца при ниски температури, тази змия е жива. През лятото, за да поддържат адекватни телесни температури за хищничество и възпроизводство, тези змии се излагат колкото се може повече на слънчева светлина.

В Аляска амфибията Rana sylvatica преживява температури до -16 ° C. Това се дължи на високите концентрации на антифризни вещества, присъстващи в кръвта ви през зимата. Тези вещества включват глюкоза и урея. За да намали обледеняването, тази жаба също дехидратира през зимата.

Арктическите риби от семейство Gadidae и антарктическите риби от Nototheniidae независимо са еволюирали по същество идентични криопротективни вещества (гликопротеини). Това представлява забележителен случай на адаптивно сближаване към подобни климатични условия.

Безгръбначни

Пчелната пчела (Apis mellifera) и други социални насекоми се държат хомеотермични в гнездата си. За тази цел: 1) те са поставени на термично благоприятни места и са структурирани така, че да благоприятстват пасивното отопление и охлаждане; 2) клатят крилата си в координация, за да ги нагреят чрез мускулна термогенеза или да ги охлаждат чрез циркулация на въздуха и изпаряване.

Комарите (Aedes, Anopheles) са ектотерми, пригодени за горещ климат. Те са смъртоносни, защото предават заболявания като малария, жълта треска, чикунгуня, денга и Зика. Поради изменението на климата до 2050 г. те ще разширят разпространението си в умерени зони, излагайки 50% от хората на тези заболявания.

На Аляска бръмбарът Cucujus, благодарение на разтворителите на антифриз от своята хемолимфа, издържа на зимните температури от -58 ° C. В лабораторията е установено, че този бръмбар може да издържа на температури под -150 ° C, които не съществуват на Земята.

При тези температури телесните течности на това насекомо достигат състоянието на витрификация.

В своята възрастна форма тения, като Taenia solium (говеждо тения) и Taeniarhynchus saginatus (свински тения), са чревни паразити, които, липсвайки на храносмилателна система, са изцяло зависими от човешкия гостоприемник за хранене.

Вътре в червата тези тения поддържат постоянната си температура (37 ºC), поради което са хомеотерми.

Препратки

1. Andersson, S. 2003. Хибернация, местообитание и сезонна активност в пристрастието, Vipera berus, северно от Арктическия кръг в Швеция. Амфибия-Рептилия, 24, 449–457.
2. Barrow, EM 2000. Справка на бюрото за поведение на животните: речник на поведението, екологията и еволюцията на животните. CRC Press, Бока Ратон.
3. Brischoux, F., Bonnet, X., Cook, TR, Shine, R. 2008. Алометрия на капацитета за гмуркане: ектотермия vs. ендотермията. Journal of Evolutionary Biology, 21, 324–329.
4. Costanzo, JP, Lee, RE, Jr. 2013. Избягване и поносимост от замръзване в ектотермични гръбначни животни. Journal of Experimental Biology, 216, 1961-1967.
5. David K. Cairns, DK, Gaston, AJ, Huettmann, F. 2008. Ендотермия, ектотермия и глобалната структура на морските гръбначни общности. Серия „Морска екология“, 356, 239–250.
6. Dickson, KA, Graham, JB 2004. Еволюция и последици от ендотермията при рибите. Физиологична и биохимична зоология, 77, 998-1018.
7. Evans, CW, Hellman, L., Middleditch, M., Wojnar, JM, Brimble, MA, Devries, AL 2012. Синтез и рециклиране на антифризни гликопротеини в полярни риби. Антарктическа наука, 24, 259-268.
8. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. 2012. Физиология на животните. Синауер, Съндърланд.
9. Jones, JC, Oldroyd, BP 2007. Гнездова терморегулация при социални насекоми. Напредък във физиологията на насекомите, 33, 153–191.
10. Kay, I. 1998. Въведение в физиологията на животните. Биос, Оксфорд.
11. Kearney, M. 2002. Горещи скали и твърде горещи скали: сезонни модели на избор на място за оттегляне чрез нощна ектотерма. Journal of Thermal Biology, 27, 205–218.
12. Moyes, CD, Schulte, PM 2014. Принципи на физиологията на животните. Пиърсън, Есекс.
13. Pough, FH, Janis, CM, Heiser, JB 2013. Живот на гръбначни животни. Пиърсън, Бостън.
14. Ralph, CL, Firth, BT, Turner, JS 1979. Ролята на епифизното тяло в терморегулацията на ектотерма. Американски зоолог, 19, 273–293.
15. Ramløv, H. 2000. Аспекти на естествената толерантност към студ при ектотермични животни. Човешка репродукция, 15, 26–46.
16. Randall, D., Burggren, W., French, K. 1998. Физиология на животните: механизми и адаптации. McGraw-Hill, Мадрид.
17. Sformo, T., Walters, K., Jeannet, K., Wowk, B., Fahy, GM, Barnes, BM, Duman, JG 2010. Дълбоко преохлаждане, витрификация и ограничена преживяемост до -100 ° C в Аляски бръмбар Cucujus ларви на clavipes puniceus (Coleoptera: Cucujidae). Journal of Experimental Biology, 213, 502–509.
18. Sherwood, L., Klandorf, H., Yancey, PH 2013. Физиология на животните: от гени до организми. Брукс / Коул, Белмонт.
19. Willmer, P., Stone, G., Johnston, I. 2005. Физиологията на околната среда на животните. Блакуел, Малдън.