EKTOTERMER: EGENSKABER OG EKSEMPLER - BIOLOGI - 2025

De ectotherms er dyr, hvis kropstemperatur og hovedsagelig afhænger direkte af den omgivende temperatur. Dette indebærer, at ringe eller ingen af ​​din kropstemperatur skyldes stofskifte. For at opretholde deres temperatur inden for et fysiologisk passende område skal de derfor vinde eller sprede varme fra miljøet.

Den modsatte betingelse af at være ektotermisk er at være endotermisk. Alle fugle og pattedyr er kategoriseret som endotermer. Alle vandlevende amfibier og hvirvelløse dyr samt langt størstedelen af ​​krybdyr (ekskl. Fugle) og landfisk og hvirvelløse dyr kategoriseres som ektotermer.

Kilde: Graham Wise fra Brisbane, Australien

Alle planter kan også betragtes som ectotherms, selvom denne kvalifikation er fremmed for botanik. Set fra et termisk perspektiv kaldes planter makrotermer, hvis de lever i varme miljøer (> 18 ° C hver måned), mesoterme, hvis de lever i tempererede miljøer (> 22 ° C, varmeste måned; 6-18 ° C, koldeste måned) eller mikrootermer, hvis de bor i kolde omgivelser.

Definitioner

Endotermer er dyr, hvis kropstemperatur reguleres internt af deres stofskifte og ikke eksternt af miljøet. I almindelighed er endoterme homeotermiske, det vil sige, de har relativt konstant kropstemperatur i modsætning til poikilotermer, der har meget variabel kropstemperatur.

Ektotermer kaldes også ofte poikilotermer (fra det græske: poikilos, skiftende; termos, varme). I et tilfælde fremhæves mediets temperaturafhængighed. I den anden, variationen i kropstemperatur. Den første betegnelse foretrækkes, fordi ektotermer kan være hjemmekilder, hvis temperaturen på mediet er konstant.

Endotermer og ektotermer kaldes også ofte henholdsvis varme og koldblodede dyr. Denne brug anbefales ikke, fordi der er ectotermier, der holder deres kropstemperatur så høj som for mange endotermer. Disse dyr kan ikke siges at være koldblodige.

Heterotermer er ektotermer, der delvis er hjemmeboende. I perioder med aktivitet kan de generere metabolisk varme for at holde kropstemperaturen i mindst en del af din krop konstant. I perioder med inaktivitet falder de imidlertid deres kropstemperatur som en funktion af miljøets, ligesom andre ektotermer.

Regionale heterotermer er endoterme, hvis kropstemperatur varierer væsentligt mellem dele af kroppen.

egenskaber

Den endotermiske tilstand gør dyr uafhængige af omgivelsestemperaturen, hvilket giver dem mulighed for at besætte kolde landlige miljøer, at forblive permanent aktive for at drage fordel af fodring og reproduktionsmuligheder samt at undslippe rovdyr.

I de cirkumpolare regioner er der ingen krybdyr, og padder og insekter er ikke særlig forskellige og rigelige. I disse regioner er det fordelagtigt og endda nødvendigt at være endotermisk.

Endotermer foretager imidlertid en meget høj energiinvestering for at regulere deres temperatur. Ved ikke at foretage denne investering har ektotermer fødevarebehov op til 17 gange lavere end endotermer med lignende kropsmasse.

Af denne grund kan krybdyr (ekskl. Fugle), amfibier og fisk udnytte økologiske nicher, der er forbeholdt organismer med lavt energiforbrug, ikke tilgængelige for fugle og pattedyr.

Når de først har været i stand til at varme deres kroppe tilstrækkeligt ved hjælp af eksterne varmekilder, kan ektotermer udvikle aktivitetsniveauer lige så høje som hos fugle og pattedyr.

Ektotermers lavenergibudget giver dem mulighed for: 1) at specialisere sig i knappe fødevarer og øge deres mangfoldighed; 2) have succes i miljøer, såsom ørkener, hvor der ikke er nok mad til de fleste endotermer; 3) har en høj reproduktionseffektivitet i forhold til madforbrug.

Hvordan regulerer de deres temperatur?

Ektotermer hæver deres kropstemperatur ved at udsætte sig for direkte sollys (heliothermi) eller ved at komme i kontakt med underlag (eksempel: klipper), der er blevet opvarmet af solen. De sænker deres kropstemperatur ved at søge tilflugt i skyggen eller ved at komme i kontakt med relativt kolde underlag.

Deres kroppe mangler termisk isolering (eksempel: fjer, pels), hvilket letter varmeudveksling med miljøet.

Blandt de strategier, de kan bruge til at regulere opvarmningen produceret af sollys, er: 1) direkte orientering (vinkelret, parallelt, skråt) af kroppen i forhold til solens stråler; 2) mørkere eller lysere farven på din hud ved hjælp af kromatoforer. Begge strategier er især almindelige i krybdyr.

Ektotermiske fisk kan ikke sole sig for at varme sig selv, men de kan regulere deres kropstemperatur ved at vælge masser eller lag vand, der har en bestemt temperatur. Dette giver dem ofte mulighed for at opretholde en konstant kropstemperatur (homotermi) i lange perioder.

Ektotermer kan også regulere deres temperatur gennem vaskulære justeringer (ændre perifer cirkulation), udsætte mundens indre overflade for luft eller miste vand gennem fordampning (tolererer en vis dehydrering). Pinealorganerne hos ectotermer ser ud til at virke som lette dosimetre til termoregulering.

Kold modstand

Cirkumpolære og alpine ektotermer står over for henholdsvis omgivende temperaturer under frysning om vinteren eller om natten.

For at overleve ekstrem kulde anvender disse dyr to strategier: 1) undgå at fryse deres ekstracellulære kropsvæsker, idet væskerne holdes i en flydende tilstand ved temperaturer ned til -58 ° C (hvilket er kendt som superkøling); 2) tolerere frysning (ned til -3 ° C) af disse væsker.

I den første strategi, der observeres hos fisk og insekter, fryser blodplasmaet ikke, fordi det indeholder frostvæskeopløsninger (sukkerarter, såsom fruktose; derivater af sukkerarter, såsom glycerol; glycoproteiner).

I den anden strategi, der er observeret hos amfibier, fryses blodplasmaet, men cellernes død forekommer ikke, fordi de indeholder frostvæskeopløsninger (forbindelser med lav molekylvægt, glycerol). Selvom der er frysning af ekstracellulære væsker, er der ingen frysning af intracellulære væsker. Hvis der er, dør de.

Ektotermiske marine rovdyr (hajer og andre fisk) er sjældne ved høje breddegrader, hvor de erstattes af endoterme marine rovdyr (havpattedyr, pingviner, auker). I kolde farvande kan ektotermiske rovdyr ikke matche aktivitetsniveauerne for endotermiske rovdyr.

Heterotherms

Der er primært ektotermiske dyr, der er heteroterme, det vil sige at de udviser en vis grad af endoterm, hvad enten det er midlertidigt eller regionalt.

Nogle arktiske insekter er strenge ectotherms, når de er på jorden. For at tage flugt skal disse insekter imidlertid tidligere varme op de muskler, der bevæger vingerne, hvilket de opnår ved at bevæge dem gentagne gange. Under flyvningen er disse insekter effektivt endotermer. De har endda brug for at sprede varmen, så de ikke overophedes.

Når de er krøllet rundt om deres æg, der inkuberer dem, hæver kvindiske indiske pythonslanger deres kropstemperatur ved at ryste. På denne måde opvarmer de æggene, hvilket letter udviklingen af ​​embryoner og fremskynder ruge.

Hajer fra Lamnidae-familien, sværdfisk eller tunfisk er regionale heterotermer. Overførslen af ​​varme, der genereres af muskulaturen gennem modstrømsmekanismer i blodet, giver dem mulighed for at hæve temperaturen i hjernen, indvollene og andre muskler. Dette forbedrer deres aerobe svømningsevne og gør dem mere effektive rovdyr.

Eksempler på ektotermiske dyr

hvirveldyr

Krokodiller, såsom Crocodylus porosus, er de største terrestriske ektotermer. Dens optimale kropstemperatur er 30-33 ºC, som ligesom andre krybdyr bevæger sig mellem solrige og skyggefulde steder. En særlig strategi for krokodiller til at sænke deres kropstemperatur er at holde munden åben i timer.

Den europæiske huggorm, Viper berus, er en giftig slange, hvis distribution når Arctic Circle. For at muliggøre inkubation af æg ved lave temperaturer er denne slange livlig. I løbet af sommeren udsætter disse slanger sig så meget som de kan for sollys for at opretholde tilstrækkelige kropstemperaturer til predation og reproduktion.

I Alaska overlever den amfibiske Rana sylvatica temperaturer ned til -16 ° C. Dette skyldes høje koncentrationer af frostvæskestoffer, der findes i dit blod om vinteren. Disse stoffer inkluderer glukose og urinstof. For at reducere glasur dehydrerer denne frø også i løbet af vinteren.

Arktiske fisk fra Gadidae-familien og Antarktisfisk af Nototheniidae har uafhængigt udviklet sig i det væsentlige identiske kryobeskyttelsesstoffer (glycoproteiner). Dette repræsenterer et bemærkelsesværdigt tilfælde af adaptiv konvergens til lignende klimatiske forhold.

hvirvelløse

Honningbien (Apis mellifera) og andre sociale insekter holdes hjemmeboende i deres rede. Med henblik herpå: 1) de anbringes på termisk gunstige steder og struktureres til at favorisere passiv opvarmning og afkøling; 2) de klapper deres vinger i koordination for at varme dem gennem muskeltermogenese, eller for at afkøle dem gennem luftcirkulation og fordampning.

Myg (Aedes, Anopheles) er ektotermer tilpasset varmt klima. De er dødelige, fordi de overfører sygdomme som malaria, gul feber, chikungunya, dengue og Zika. På grund af klimaændringer vil de i 2050 have udvidet deres distribution i tempererede zoner og udsat 50% af mennesker for disse sygdomme.

I Alaska modstår Cucujus clavipes-billen takket være frostvæsken, der er opløst i dens hemolymfe, vintertemperaturer på -58 ° C. På laboratoriet er det blevet konstateret, at denne bille kunne modstå temperaturer under -150 ºC, ikke-eksisterende på Jorden.

Ved disse temperaturer når dette insekts kropsvæsker status som forglasning.

I deres voksne form er bændelorme, såsom Taenia solium (oksekød bendelorm) og Taeniarhynchus saginatus (svinebandvind), tarmparasitter, der mangler et fordøjelsessystem er helt afhængige af den menneskelige vært til ernæring.

Inde i tarmen opretholder disse bændelorme deres konstante temperatur (37 ºC), og det er grunden til, at de er hjemmeboende.

Referencer

1. Andersson, S. 2003. Dvaletilstand, habitat og sæsonbestemt aktivitet i adder, Vipera berus, nord for polarscirklen i Sverige. Amfibia-Reptilia, 24, 449-457.
2. Barrows, EM 2000. Dyreadfærdskontorreference: en ordbog over dyrs adfærd, økologi og evolution. CRC Press, Boca Raton.
3. Brischoux, F., Bonnet, X., Cook, TR, Shine, R. 2008. Allometri af dykkekapaciteter: ektotermi vs. endothermy. Journal of Evolutionary Biology, 21, 324–329.
4. Costanzo, JP, Lee, RE, Jr. 2013. Undgåelse og tolerance af frysning i ektotermiske hvirveldyr. Journal of Experimental Biology, 216, 1961–1967.
5. David K. Cairns, DK, Gaston, AJ, Huettmann, F. 2008. Endotermi, ektotermi og den globale struktur i marine hvirveldyrssamfund. Marine Ecology Progress Series, 356, 239-250.
6. Dickson, KA, Graham, JB 2004. Evolution og konsekvenser af endotermi hos fisk. Fysiologisk og biokemisk zoologi, 77, 998-1018.
7. Evans, CW, Hellman, L., Middleditch, M., Wojnar, JM, Brimble, MA, Devries, AL 2012. Syntese og genanvendelse af frostvæske glycoproteiner i polære fisk. Antarctic Science, 24, 259-268.
8. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. 2012. Dyrefysiologi. Sinauer, Sunderland.
9. Jones, JC, Oldroyd, BP 2007. Termisk regulering af reden i sociale insekter. Fremskridt inden for insektfysiologi, 33, 153–191.
10. Kay, I. 1998. Introduktion til dyrefysiologi. Bios, Oxford.
11. Kearney, M. 2002. Varme klipper og meget for varme klipper: sæsonbestemte mønstre for valg af tilbagetog-sted ved en natlig ektoterm. Journal of Thermal Biology, 27, 205–218.
12. Moyes, CD, Schulte, PM 2014. Principper for dyrefysiologi. Pearson, Essex.
13. Pough, FH, Janis, CM, Heiser, JB 2013. Virveldyr. Pearson, Boston.
14. Ralph, CL, Firth, BT, Turner, JS 1979. Pineallegemets rolle i ektoterm termoregulering. Amerikansk zoolog, 19, 273–293.
15. Ramløv, H. 2000. Aspekter af naturlig koldtolerance hos ectotermiske dyr. Menneskelig reproduktion, 15, 26–46.
16. Randall, D., Burggren, W., French, K. 1998. Dyrefysiologi: mekanismer og tilpasninger. McGraw-Hill, Madrid.
17. Sformo, T., Walters, K., Jeannet, K., Wowk, B., Fahy, GM, Barnes, BM, Duman, JG 2010. Dyb superafkøling, forglasning og begrænset overlevelse til -100 ° C i Alaskan beetle Cucujus clavipes puniceus (Coleoptera: Cucujidae) larver. Journal of Experimental Biology, 213, 502–509.
18. Sherwood, L., Klandorf, H., Yancey, PH 2013. Dyrefysiologi: fra gener til organismer. Brooks / Cole, Belmont.
19. Willmer, P., Stone, G., Johnston, I. 2005. Dyrs miljøfysiologi. Blackwell, Malden.