EKTOTERMIT: OMINAISUUDET JA ESIMERKIT - BIOLOGIA - 2026

Ectotherms ovat eläimiä, joiden ruumiinlämpö ja riippuu pääasiassa suoraan ympäristön lämpötilasta. Tämä tarkoittaa, että vain vähän tai ei ollenkaan kehon lämpötilasta johtuu aineenvaihdunnasta. Siksi lämpötilan ylläpitämiseksi fysiologisesti sopivalla alueella niiden on saatava lämpöä tai hajotettava se ympäristöstä.

Ektotermisen olosuhteiden päinvastainen tila on endoterminen. Kaikki linnut ja nisäkkäät luokitellaan endotermiksi. Kaikki vesikieliset sammakkoeläimet ja selkärangattomat, samoin kuin suurin osa matelijoista (lukuun ottamatta lintuja), ja maakalat ja selkärangattomat, luokitellaan ektotermiksi.

Lähde: Graham Wise Brisbanesta, Australia

Kaikkia kasveja voidaan pitää myös ektotermoina, vaikka tämä pätevyys on vieras kasvitiedelle. Lämpötilanteesta kasveja kutsutaan makrotermiksi, jos ne elävät lämpimässä ympäristössä (> 18 ° C joka kuukausi), mesotermiksi, jos ne elävät maltillisessa ympäristössä (> 22 ° C, lämpimin kuukausi; 6–18 ° C, kylminä kuukausina).) tai mikrotermit, jos ne elävät kylmässä ympäristössä.

Määritelmät

Endotermit ovat eläimiä, joiden kehon lämpötilaa säätelee sisäisesti niiden aineenvaihdunta, ei ulkoisesti ympäristö. Yleensä endotermit ovat homeotermisiä, ts. Niillä on suhteellisen vakio ruumiinlämpö, ​​toisin kuin poikilotermissä, joissa ruumiinlämpötila on hyvin vaihteleva.

Ektotermejä kutsutaan usein myös poikilotermiksi (kreikasta: poikilos, muuttuva; termos, lämpö). Yhdessä tapauksessa väliaineen lämpötilariippuvuus korostuu. Toisaalta kehon lämpötilan vaihteltavuus. Ensimmäinen termi on edullinen, koska ektotermit voivat olla kototermejä, jos väliaineen lämpötila on vakio.

Endotermejä ja ektotermejä kutsutaan myös vastaavasti lämmin- ja kylmäverisiksi eläimiksi. Tätä käyttöä ei suositella, koska on olemassa ektotermejä, jotka pitävät kehon lämpötilan yhtä korkeana kuin monien endotermien. Näiden eläinten ei voida sanoa olevan kylmäverisiä.

Heterotermit ovat ektotermejä, jotka ovat osittain homeotermejä. Aktiivisuuskausien aikana ne voivat tuottaa metabolista lämpöä pitämään ainakin osan kehon lämpötilasta vakiona. Passiivisuuden aikana he laskevat ruumiinlämpötilansa ympäristön funktiona, kuten muutkin ektotermit.

Alueelliset heterotermit ovat endotermejä, joiden kehon lämpötila vaihtelee olennaisesti kehon osien välillä.

ominaisuudet

Endoterminen tila tekee eläimistä riippumattoman ympäristön lämpötilasta, jolloin ne voivat olla kylmässä maaympäristössä, pysyä pysyvästi aktiivisina hyödyntääkseen ruokinta- ja lisääntymismahdollisuuksia sekä pelastaakseen petoeläimet.

Ympäröivillä alueilla ei ole matelijoita, ja sammakkoeläimet ja hyönteiset eivät ole kovin erilaisia ​​ja runsaasti. Näillä alueilla on edullista ja jopa välttämätöntä olla endoterminen.

Endotermit tekevät kuitenkin erittäin suuren energiainvestoinnin lämpötilan säätelemiseksi. Koska ektotermit eivät tee tätä sijoitusta, niiden ruokavaatimukset ovat jopa 17 kertaa alhaisemmat kuin vastaavan kehon massan endotermillä.

Tästä syystä matelijat (pois lukien linnut), sammakkoeläimet ja kalat voivat hyödyntää ekologisia markkinarakoja, jotka on varattu organismeille, joiden energiankulutus on alhainen, mutta joita ei ole saatavana lintuille ja nisäkkäille.

Kun ectotermit ovat pystyneet lämmittämään ruumiinsa riittävästi ulkoisilla lämmönlähteillä, ne voivat kehittää aktiivisuustasoaan yhtä paljon kuin lintujen ja nisäkkäiden.

Ektotermien alhainen energiabudjetti antaa heille mahdollisuuden: 1) erikoistua niukkoihin ruokia lisäämällä niiden monimuotoisuutta; 2) menestyä ympäristöissä, kuten aavikoissa, joissa ei ole tarpeeksi ruokaa useimmille endotermille; 3) on korkea lisääntymiskyky suhteessa ruoan kulutukseen.

Kuinka he säätelevät lämpötilaa?

Ektotermit nostavat kehon lämpötilaa altistamalla itsensä suoralle auringonvalolle (heliotermia) tai joutuessaan kosketuksiin auringon lämmittämien substraattien (esimerkiksi kivien) kanssa. Ne alentavat kehon lämpötilaa turvautumalla varjoon tai joutuessaan kosketuksiin suhteellisen kylmien alustojen kanssa.

Heidän vartaloistaan ​​puuttuu lämpöeristys (esimerkki: höyhenet, turkikset), mikä helpottaa lämmönvaihtoa ympäristön kanssa.

Niitä strategioita, joita he voivat käyttää auringonvalon tuottaman lämmityksen säätelemiseen, ovat: 1) suunnattava kehon suunta (kohtisuora, yhdensuuntainen, vino) auringonsäteiden suhteen; 2) tummenna tai vaalenna ihosi väriä kromatoforeiden vaikutuksesta. Molemmat strategiat ovat erityisen yleisiä matelijoissa.

Ektotermiset kalat eivät voi itse aurinkoa lämmetä, mutta ne voivat säädellä kehon lämpötilaa valitsemalla elimiä tai vesikerroksia, joilla on tietty lämpötila. Tämä antaa heille usein mahdollisuuden ylläpitää jatkuvaa kehon lämpötilaa (homeotermia) pitkään.

Ektotermit voivat myös säätää lämpötilaaan verisuonia säätelemällä (muuttamalla perifeeristä verenkiertoa), altistamalla suun sisäpinta ilmalle tai menettämällä vettä haihtumalla (sietämällä hiukan kuivumista). Ektotermien käpymäelimet näyttävät toimivan kevyinä annosmittareina lämmön säätelyyn.

Kylmäkestävyys

Ympyräpolaariset ja alppien ektotermit kohtaavat vastaavasti ympäristön lämpötilan jäätymisen alapuolella talvella tai yöllä.

Äärimmäisen kylmän selviytymiseksi nämä eläimet käyttävät kahta strategiaa: 1) välttää solunulkoisten kehon nesteiden jäätymistä pitämällä mainitut nesteet nestemäisessä tilassa lämpötilaan -58 ° C asti (jota kutsutaan superjäähdytykseksi); 2) siedettävä näiden nesteiden jäätyminen (alle -3 ° C).

Ensimmäisessä strategiassa, jota havaittiin kaloissa ja hyönteisissä, veriplasma ei jäätynyt, koska se sisältää jäätymisenestoaineita (sokereita, kuten fruktoosia; sokerien johdannaisia, kuten glyserolia; glykoproteiineja).

Toisessa strategiassa, jota havaitaan sammakkoeläimillä, veriplasma jäätyy, mutta solujen kuolemaa ei tapahdu, koska ne sisältävät jäätymisenestoaineita (pienimolekyylipainoisia yhdisteitä, glyserolia). Vaikka solunulkoisia nesteitä on jäädytetty, solunsisäisiä nesteitä ei ole jäädytetty. Jos on, he kuolevat.

Ektotermiset merisaalistajat (hait ja muut kalat) ovat harvinaisia ​​korkeilla leveysasteilla, missä ne korvataan endotermisillä merisatolaisilla (merinisäkkäät, pingviinit, auksit). Kylmissä vesissä ektoterminen saalistaja ei pysty vastaamaan endotermisen saalistajan aktiivustasoa.

Heterotherms

On pääasiassa ektotermisiä eläimiä, jotka ovat heterotermisiä, ts. Heillä on tietty endoterminen aste, olipa kyse väliaikaisesta tai alueellisesta.

Jotkut arktiset hyönteiset ovat tiukkoja ektotermejä ollessaan maassa. Lennon suorittamiseksi näiden hyönteisten on kuitenkin aikaisemmin lämmitettävä siipiä liikuttavia lihaksia, jotka saavutetaan liikuttamalla niitä toistuvasti. Lennon aikana nämä hyönteiset ovat tehokkaasti endotermiä. Niiden on jopa hajotettava lämpö, ​​jotta ne eivät ylikuumene.

Kun he ovat käpristyneet muniensa ympärille, inkuboivat niitä, intialaiset python-käärmeet nostavat kehon lämpötilaa värisemään. Tällä tavalla ne kuumentavat munat, helpottaen alkioiden kehitystä ja nopeuttamalla kuoriutumista.

Lamnidae-perheen hait, miekkakalat tai tonnikalat ovat alueellisia heterotermejä. Lihasten tuottaman lämmön siirto veren vastavirtamekanismien avulla antaa heille mahdollisuuden nostaa aivojen, sisäelinten ja muiden lihasten lämpötilaa. Tämä parantaa heidän aerobista uimakykyä ja tekee heistä tehokkaampia saalistajia.

Esimerkkejä ektotermisistä eläimistä

selkärankaiset

Krokotiilit, kuten Crocodylus porosus, ovat suurimmat maanpäälliset ektotermit. Sen optimaalinen kehon lämpötila on 30-33 ºC, joka, kuten muutkin matelijat, liikkuu jatkuvasti aurinkoisen ja varjoisan paikan välillä. Krokodiileille erityinen strategia kehon lämpötilan alentamiseksi on pitää suu auki tuntikausia.

Eurooppalainen vipera, viper berus, on myrkyllinen käärme, jonka levinneisyys saavuttaa napapiirin. Munien inkuboinnin sallimiseksi alhaisissa lämpötiloissa tämä käärme on elinvoimainen. Jotta ylläpitäisivät riittävät kehon lämpötilat saalistamiseen ja lisääntymiseen, kesällä nämä käärmeet altistavat itsensä niin paljon kuin mahdollista auringonvalolle.

Alaskassa sammakkoeläin Rana sylvatica säilyy lämpötiloissa -16 ° C. Tämä johtuu veren korkeista pitoisuuksista jäätymisenestoaineita talvella. Näihin aineisiin kuuluvat glukoosi ja urea. Jäätymisen vähentämiseksi sammakko kuivaa myös talvella.

Gadidae-perheen arktiset kalat ja Nototheniidae-alueen antarktiset kalat ovat itsenäisesti kehittäneet olennaisesti identtisiä kryosuojaavia aineita (glykoproteiineja). Tämä edustaa huomattavaa tapaa, jolla mukautuva lähentyminen kohtaa samanlaiset ilmasto-olosuhteet.

selkärangattomat

Mehiläinen (Apis mellifera) ja muut sosiaaliset hyönteiset pidetään homeotermisinä pesissään. Tätä varten: 1) ne sijoitetaan termisesti suotuisiin paikkoihin ja rakennetaan niin, että ne edistävät passiivista lämmitystä ja jäähdytystä; 2) ne läpäisevät siipiään koordinoidusti lämmittääkseen niitä lihaksen termogeneesin kautta tai jäähdyttämään niitä ilmankierron ja haihtumisen kautta.

Hyttyset (Aedes, Anopheles) ovat ektotermiä, jotka on mukautettu kuumaan ilmastoon. Ne ovat tappavia, koska ne leviävät sellaisiin sairauksiin, kuten malaria, keltakuume, chikungunya, dengue ja Zika. Ilmastomuutoksen vuoksi vuoteen 2050 mennessä niiden laajentuminen leutoalueilla on altistettu 50 prosentille ihmisiä näille sairauksille.

Alaskassa Cucujus clavipes -kuoriainen kestää hemolymfan jäätymisenestoaineiden ansiosta -58 ° C talvisia lämpötiloja. Laboratoriossa on todettu, että tämä kovakuoriaiset kestävät alle -150 ºC lämpötiloja, joita ei ole maapallolla.

Näissä lämpötiloissa tämän hyönteisen kehon nesteet saavuttavat lasittumisen tilan.

Aikuismuodossaan nauhat, kuten Taenia solium (naudan nauhamato) ja Taeniarhynchus saginatus (sian nauha) ovat suolistoparasiitteja, joilta puuttuu ruuansulatusjärjestelmä, ja ovat ravinnossaan täysin riippuvaisia ​​ihmisen isännästä.

Suoliston sisällä nämä nauhamatot pitävät vakion lämpötilansa (37 ºC), minkä vuoksi ne ovat homeotermiä.

Viitteet

1. Andersson, S. 2003. Hibernaatio, elinympäristö ja kausittainen aktiviteetti lisäosassa, Vipera berus, napapiirin pohjoispuolella Ruotsissa. Amphibia-Reptilia, 24, 449–457.
2. Barrows, EM 2000. Eläinten käyttäytymispöydän viite: sanakirja eläinten käyttäytymisestä, ekologiasta ja evoluutiosta. CRC Press, Boca Raton.
3. Brischoux, F., Bonnet, X., Cook, TR, Shine, R. 2008. Sukelluskapasiteetin Allometry: ectothermy vs. endothermy. Journal of Evolutionary Biology, 21, 324–329.
4. Costanzo, JP, Lee, RE, Jr 2013. Jäätymisen välttäminen ja toleranssi ektotermisissä selkärankaisissa. Journal of Experimental Biology, 216, 1961–1967.
5. David K. Cairns, DK, Gaston, AJ, Huettmann, F. 2008. Endotermia, ektotermia ja meren selkärankaisten yhteisöjen globaali rakenne. Marine Ecology Progress Series, 356, 239–250.
6. Dickson, KA, Graham, JB 2004. Endotermian kehitys ja seuraukset kaloissa. Fysiologinen ja biokemiallinen eläintiede, 77, 998-1018.
7. Evans, CW, Hellman, L., Middleditch, M., Wojnar, JM, Brimble, MA, Devries, AL 2012. Jäätymisen vastaisten glykoproteiinien synteesi ja kierrätys polaarisissa kaloissa. Antarctic Science, 24, 259 - 268.
8. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. 2012. Eläinten fysiologia. Sinauer, Sunderland.
9. Jones, JC, Oldroyd, BP 2007. Pesän termoregulaatio sosiaalisissa hyönteisissä. Hyönteisten fysiologian kehitys, 33, 153–191.
10. Kay, I. 1998. Johdanto eläinten fysiologiaan. Bios, Oxford.
11. Kearney, M. 2002. Kuumat kivet ja aivan liian kuumat kivet: kausivaihtelut retriittipaikan valinnasta yöllisen ectotermin avulla. Journal of Thermal Biology, 27, 205–218.
12. Moyes, CD, Schulte, PM 2014. Eläinten fysiologian periaatteet. Pearson, Essex.
13. Pough, FH, Janis, CM, Heiser, JB 2013. Selkärankaisten elämä. Pearson, Boston.
14. Ralph, CL, Firth, BT, Turner, JS 1979. Käpymäisen rungon rooli ektotermisessä termoregulaatiossa. American Zoologist, 19, 273–293.
15. Ramløv, H. 2000. Luonnollisen kylmätoleranssin näkökulmat ektotermisissä eläimissä. Ihmisen lisääntyminen, 15, 26–46.
16. Randall, D., Burggren, W., ranska, K. 1998. Eläinten fysiologia: mekanismit ja mukautukset. McGraw-Hill, Madrid.
17. Sformo, T., Walters, K., Jeannet, K., Wowk, B., Fahy, GM, Barnes, BM, Duman, JG 2010. Syvä ylijäähdytys, lasitus ja rajoitettu eloonjääminen -100 ° C: seen Alaskan kovakuoriaisessa Cucujus clavipes puniceus (Coleoptera: Cucujidae) toukat. Journal of Experimental Biology, 213, 502–509.
18. Sherwood, L., Klandorf, H., Yancey, PH 2013. Eläinten fysiologia: geeneistä organismeille. Brooks / Cole, Belmont.
19. Willmer, P., Stone, G., Johnston, I. 2005. Eläinten ympäristöfysiologia. Blackwell, Malden.