ЕКТОТЕРМИ: КАРАКТЕРИСТИКЕ И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЈА - 2025

У Ецтотхермс су животиње чији телесна температура и углавном зависи директно на температуре околине. То значи да је мало или ништа од телесне температуре последица метаболизма. Стога, да би одржали своју температуру у физиолошки погодном опсегу, они морају да добијају или расипају топлоту из окружења.

Супротно стање ектотермичности је ендотермичност. Све птице и сисари категорисани су као ендотерми. Сви водени водоземци и бескраљежњаци, као и велика већина гмизаваца (изузев птица), те копнене рибе и бескраљежњаци, категоризирани су као ектотерми.

Извор: Грахам Висе из Брисбанеа у Аустралији

Све биљке би се такође могле сматрати ектотермима, мада је та ботаника туђа квалификација. Из термичке перспективе, биљке се називају макротерме ако живе у топлим срединама (> 18 ° Ц сваког месеца), мезотерме ако живе у умереним срединама (> 22 ° Ц, најтоплији месец; 6–18 ° Ц, најхладнији месец ), или микротерми ако живе у хладном окружењу.

Дефиниције

Ендотерме су животиње чија је телесна температура унутрашње регулисана њиховим метаболизмом, а не спољашњошћу из околине. Генерално, ендотерми су хомеотермични, то јест имају релативно константну телесну температуру, за разлику од поикилотерме, која има високо променљиву телесну температуру.

Ектотерми се такође називају поикилотерми (од грчког: поикилос, променљив; термос, топлота). У једном случају је наглашена температурна зависност медијума. У другом, променљивост телесне температуре. Први термин је пожељнији јер ектотерми могу бити хомеотерми ако је температура медијума константна.

Ендотерме и ектотерми се такође често називају топло и хладнокрвне животиње. Ова употреба се не препоручује, јер постоје ектотерми који одржавају телесну температуру тако високом као и код многих ендотерми. За ове животиње се не може рећи да су хладнокрвни.

Хетеротерми су ектотерми који су делимично хомеотерме. Током периода активности, они могу да стварају метаболичку топлоту ради одржавања телесне температуре барем дела тела константном. Међутим, током периода неактивности, они снижавају телесну температуру као функцију животне средине, баш као и други ектотерми.

Регионални хетеротерми су ендотерми чија телесна температура значајно варира између делова тела.

карактеристике

Ендотермичко стање чини животиње независним од температуре околине, омогућавајући им да заузимају хладно земаљско окружење, да остану трајно активне како би искористиле могућности храњења и репродуктивне могућности, као и избегле предаторе.

У ободним регионима нема гмизаваца, а водоземци и инсекти нису веома разнолики и обилни. У овим регионима је корисно, па чак и неопходно, да буду ендотермични.

Међутим, ендотерми улажу веома велику енергију у регулисање своје температуре. Не улажући ове инвестиције, ектотерми имају потребу за храном до 17 пута нижим од ендотерми сличне телесне масе.

Из овог разлога, гмизавци (осим птица), водоземци и рибе могу да користе еколошке нише, резервисане за организме са ниском потрошњом енергије, које нису доступне за птице и сисаре.

Једном када су у стању да довољно загреју своје тело користећи спољне изворе топлоте, ектотерме могу развити ниво активности тако висок као и код птица и сисара.

Низак енергетски буџет ектотерми омогућава им: 1) специјализацију у оскудној храни, повећавајући њихову разноликост; 2) бити успешан у окружењима, као што су пустиње, у којима нема довољно хране за већину ендотерми; 3) имају високу репродуктивну ефикасност у односу на потрошњу хране.

Како регулишу температуру?

Ектотерми подижу телесну температуру излажући се изравној сунчевој светлости (хелиотермији) или доводећи у контакт са супстратима (пример: стене) које је сунце загрејало. Снижавају телесну температуру уточиште у сенци или доводећи у контакт са релативно хладним подлогама.

Њиховим телима недостаје топлотна изолација (пример: перје, крзно), што олакшава размену топлоте са околином.

Међу стратегијама које могу да користе за регулисање грејања произведеног сунчевом светлошћу јесу: 1) усмеравање оријентације (окомито, паралелно, косо) тела у односу на сунчеве зраке; 2) потамните или посветлите боју ваше коже дејством хроматофора. Обе стратегије су нарочито честе код гмазова.

Ектотермне рибе се не могу сунчати да се загреју, али могу да регулишу телесну температуру избором маса или слојева воде који имају одређену температуру. То им често омогућава да одржавају константну телесну температуру (хомеотермија) током дужег временског периода.

Ектотерми могу да регулишу своју температуру и путем васкуларних подешавања (мењајући периферну циркулацију), излажући унутрашњу површину уста ваздуху или губећи воду испаравањем (толеришући неку дехидрацију). Пинеални органи ектотерми делују као лагани дозиметри за терморегулацију.

Отпорност на хладноћу

Циркумполарне и алпске ектотерме суочавају се са околном температуром испод смрзавања зими или ноћу.

Да би преживеле екстремну хладноћу, ове животиње користе две стратегије: 1) избегавају замрзавање течних изванстаничних телесних течности, држећи наведене течности у течном стању на температурама до -58 ° Ц (што је познато и као прехлађивање); 2) толеришу замрзавање ових течности (до -3 ° Ц).

У првој стратегији, примећено код риба и инсеката, крвна плазма се не смрзава, јер садржи растворе против смрзавања (шећере, попут фруктозе; деривате шећера, као што су глицерол; гликопротеини).

У другој стратегији, примећеној код водоземаца, крвна плазма је замрзнута, али смрт ћелија не настаје зато што садржи растворе против смрзавања (једињења ниске молекулске масе, глицерол). Иако постоји замрзавање ванћелијских течности, не постоји замрзавање унутарћелијских течности. Ако их има, они умиру.

Ектотермни морски грабежљивци (морске псе и друге рибе) су ретки на великим географским ширинама, где их замењују ендотермични морски предатори (морски сисари, пингвини, аукс). У хладним водама ектотермични грабежљивци не могу да се подударају са нивоима активности ендотермичких предатора.

Хетеротерми

Постоје примарно ектотермне животиње које су хетеротермичне, односно оне манифестују одређени степен ендотерме, било привременог или регионалног.

Неки арктички инсекти су строги ектотерми када су на земљи. Међутим, да би могли да полете, ови инсекти морају претходно загрејати мишиће који померају крила, што постижу поновним померањем. Током лета, ови инсекти су заправо ендотерми. Чак им је потребно да расипају топлоту како се не би прегревали.

Када се увијају око својих јајашаца која их инкубирају, женке индијских питонских змија подижу телесну температуру дрхтањем. На тај начин греју јајашца, олакшавајући развој ембриона и убрзавајући излежавање.

Морски пси породице Ламнидае, риба сабљарке или туне су регионалне хетеротерме. Пренос топлоте коју мускулатура ствара кроз проточне механизме крви омогућава им да подижу температуру мозга, унутрашњих органа и других мишића. Ово побољшава њихову способност аеробног пливања и чини их ефикаснијим грабежљивцима.

Примери ектотермичних животиња

Вертебратес

Крокодили, попут Цроцодилус поросус, су највећи земаљски ектотерми. Оптимална телесна температура му је 30-33 ºЦ, која се, попут осталих гмизаваца, креће између сунчаних и сјеновитих мјеста. Посебна стратегија крокодила за снижавање телесне температуре јесте да држе уста широм отворена сатима.

Европска змија, Випер берус, отровна је змија чија дистрибуција достиже Арктички круг. Да би се омогућила инкубација јаја на ниским температурама, ова змија је живахна. Током лета, како би одржале адекватну телесну температуру за предаторско размножавање, ове се змије излажу онолико колико могу сунцу.

На Аљасци, водоземац Рана силватица преживљава температуре до -16 ° Ц. То се дешава због високе концентрације антифризних супстанци присутних у крви зими. У те материје спадају глукоза и уреа. Да би смањио леденост, ова жаба такође дехидрира током зиме.

Арктичка риба породице Гадидае и антарктичка риба Нототхениидае независно су еволуирале у основи идентичне криопротективне супстанце (гликопротеини). Ово представља изванредан случај адаптивне конвергенције за суочавање са сличним климатским условима.

Бескраљежњаци

Пчела (Апис меллифера) и други друштвени инсекти држе се хомеотермички у својим гнијездима. У ту сврху: 1) се постављају на термички повољна места и структуирају да фаворизују пасивно загревање и хлађење; 2) лепршају крилима у координацији да би их загревали помоћу мишићне термогенезе или хладили помоћу циркулације и испаравања ваздуха.

Комарци (Аедес, Анопхелес) су ектотерми прилагођени топлим климама. Смртоносни су јер преносе болести попут маларије, жуте грознице, чикунгуње, денге и Зика. Због климатских промена, до 2050. године они ће проширити своју дистрибуцију у умереним зонама, излажући 50% људи тим болестима.

На Аљасци цвећа Цуцујус, захваљујући раствореним хемолимама антифриза, одолева зимским температурама од -58 ° Ц. У лабораторији је утврђено да је ова буба могла да издржи температуре испод -150 ºЦ, на Земљи непостојеће.

На овим температурама телесне течности овог инсекта достижу стање витрификације.

У свом одраслом облику, тракавице, попут Таениа солиум (говеђи врпца) и Таениархинцхус сагинатус (свињска врба), су цревни паразити који, недостајући пробавном систему, у потпуности зависе од људског домаћина за исхрану.

Унутар црева, ови тракавице одржавају своју сталну температуру (37 ºЦ), због чега су хомеотерме.

Референце

1. Андерссон, С. 2003. Хибернација, станиште и сезонске активности у зависности, випера берус, северно од Арктичког круга у Шведској. Ампхибиа-Рептилиа, 24, 449–457.
2. Барровс, ЕМ 2000. Референца стола о понашању животиња: рјечник понашања животиња, екологије и еволуције. ЦРЦ Пресс, Боца Ратон.
3. Брисцхоук, Ф., Боннет, Кс., Цоок, ТР, Схине, Р. 2008. Аллометрија ронилачких капацитета: ектотермија вс. ендотермија. Часопис за еволуцијску биологију, 21, 324–329.
4. Цостанзо, ЈП, Лее, РЕ, Јр. 2013. Избегавање и толеранција смрзавања код ектотермичних кичмењака. Часопис за експерименталну биологију, 216, 1961–1967.
5. Давид К. Цаирнс, ДК, Гастон, АЈ, Хуеттманн, Ф. 2008. Ендотромија, ектотермија и глобална структура заједница морских краљежњака. Серија напретка морске екологије, 356, 239–250.
6. Дицксон, КА, Грахам, ЈБ 2004. Еволуција и последице ендотермије у рибама. Физиолошка и биохемијска зоологија, 77, 998-1018.
7. Еванс, ЦВ, Хеллман, Л., Миддледитцх, М., Војнар, ЈМ, Бримбле, МА, Девриес, АЛ 2012. Синтеза и рециклирање гликопротеина антифриза у поларним рибама. Антарктичка наука, 24, 259-268.
8. Хилл, РВ, Висе, ГА, Андерсон, М. 2012. Физиологија животиња. Синауер, Сандерланд.
9. Јонес, ЈЦ, Олдроид, БП 2007. Гнездана терморегулација код социјалних инсеката. Напредак у физиологији инсеката, 33, 153–191.
10. Каи, И. 1998. Увод у физиологију животиња. Биос, Окфорд.
11. Кеарнеи, М. 2002. Вруће стијене и превише вруће стијене: сезонски обрасци селекције мјеста повлачења у ноћним ектотермама. Часопис за топлотну биологију, 27, 205–218.
12. Моиес, ЦД, Сцхулте, ПМ 2014. Принципи физиологије животиња. Пеарсон, Ессек.
13. Поугх, ФХ, Јанис, ЦМ, Хеисер, ЈБ 2013. Живот краљежњака. Пеарсон, Бостон.
14. Ралпх, ЦЛ, Фиртх, БТ, Турнер, ЈС 1979. Улога пинеалног тијела у терморегулацији ектотерми. Амерички зоолог, 19, 273–293.
15. Рамлøв, Х. 2000. Аспекти природне толеранције на хладноћу код ектотермичних животиња. Репродукција човека, 15, 26–46.
16. Рандалл, Д., Бурггрен, В., Френцх, К. 1998. Физиологија животиња: механизми и прилагодбе. МцГрав-Хилл, Мадрид.
17. Сформо, Т., Валтерс, К., Јеаннет, К., Вовк, Б., Фахи, ГМ, Барнес, БМ, Думан, ЈГ 2010. Дубоко прекомерно хлађење, витрификација и ограничени опстанак на -100 ° Ц у аласканском буку Цуцујус ларве цлавипес пуницеус (Цолеоптера: Цуцујидае). Часопис за експерименталну биологију, 213, 502–509.
18. Схервоод, Л., Кландорф, Х., Ианцеи, ПХ 2013. Физиологија животиња: од гена до организама. Броокс / Цоле, Белмонт.
19. Виллмер, П., Стоне, Г., Јохнстон, И. 2005. Еколошка физиологија животиња. Блацквелл, Малден.