ПОЙКІЛОТЕРМИ: ЕВОЛЮЦІЯ, РЕГУЛЯЦІЯ, ПЕРЕВАГИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Пойкілотермо (poikilos, багаторазовий або різноманітний) відноситься до тих тварин, які не можуть регулювати свою внутрішню температуру, тому їх температура тіла коливається з кімнатною температурою.

Історично зоологи використовували інші більш широко використовувані терміни, такі як "холодна кров" для позначення різноманітної групи тварин. Однак це термін, який у строгому сенсі неефективний для розділення двох груп тварин.

Джерело: Bjørn Christian Tørrissen

Інший термін, що широко використовується для позначення виключно джерела тепла тіла, - це "ектотерма", як і ті групи тварин, які майже повністю залежать від екологічних джерел тепла. Таким чином, поєднання цих термінів надає цінну інформацію про спосіб, яким тварини регулюють свою температуру тіла.

Регулювання температури в поікілотермічних організмах

Тварини протягом усієї еволюції використовували стратегії збереження свого внутрішнього середовища в оптимальних умовах та підтримання нормального функціонування клітин, крім оптимізації витрат або економії метаболічної енергії.

Пойкілотермічні тварини виробляють порівняно менше метаболічного тепла, ніж ендотермічні тварини. Тому обмін калорійної енергії з навколишнім середовищем має велике значення для визначення температури тіла.

У цьому сенсі пойкілотермічна тварина поглинає тепло з навколишнього середовища, якщо йому потрібно підвищувати температуру тіла, поводячись як термоконформісти, оскільки вони залежать від температури навколишнього середовища. В енергетичному плані вони складають погано ізольовані тварини.

Перш за все, вони мають низькі темпи метаболічного виробництва тепла, що швидко розсіюється в навколишнє середовище і не сприяє суттєвому підвищенню температури тіла. З іншого боку, вони мають високу теплопровідність, що дозволяє ектотермам легко поглинати тепло.

У більшості випадків ектотермічні організми мають поведінкову регуляцію температури тіла. Наприклад, змії та ящірки гріються, поки не досягнуть відповідної температури для ефективної роботи м’язів, пом’якшуючи вплив навколишнього середовища за допомогою поведінки.

Метаболізм у пойкілотермічних тварин

Добре відомо, що біохімічні реакції чутливі до температури, оскільки активність багатьох ферментів має оптимальну температуру. Будь-яка зміна температури змінює працездатність ферментативного апарату, створюючи перешкоди для тварин.

Якщо температура опуститься до критичного рівня, швидкість обмінних процесів порушується, знижуючи вироблення енергії та кількість, яку можуть використовувати тварини для своєї діяльності та розмноження.

На відміну від цього, якщо температура занадто підвищується, метаболічна активність нестабільна і навіть руйнується. Це дозволило встановити оптимальні інтервали для розвитку життя від 0 ° C до 40 ° C.

Температура тіла у поікілотермічних організмів не є постійною, як у випадку з гомеотермічними (ендотермічними) організмами.

У цьому випадку, хоча тепло виробляється як продукт метаболічної активності, остання втрачається так само швидко, як і виробляється. Внутрішня температура не залежить від механізму горіння їжі, як у випадку з гомеотермами.

Як правило, пойкілотермічні тварини пов'язані з метаболізмом брадиметаболічного типу. Однак це умова, що зустрічаються лише суворі ектотермічні організми, при цьому брадиметаболізм є метаболізмом у стані спокою.

Пойкілотермія в природі

Пойкілотермія - найпоширеніший вид терморегуляції в тваринництві. У межах цієї групи знаходяться групи нижчих хребетних тварин, такі як риби, земноводні та плазуни та переважна більшість наземних та водних безхребетних (за деякими винятковими випадками).

У водних пойкілотерм температура тіла в основному така ж, як і у води через свої калорійності. З іншого боку, наземні організми могли мати температуру вищу, ніж температура повітря через вплив радіації.

Ектотермічні тварини своєю поведінкою експлуатують місця з більш сприятливими температурами, однак, як було зазначено раніше, джерело енергії, що використовується для підвищення температури тіла, надходить із навколишнього середовища, а не зсередини тіла.

У тропічних районах ектотерми, такі як плазуни, ефективно конкурують із ссавцями, у багатьох випадках переважаючи їх за величиною видів та особин. Це пояснюється тим, що постійна температура тропіків дозволяє здійснювати активність протягом усього дня, а також виділяє енергію, заощаджену на відтворенні та виживанні.

Ця перевага має тенденцію до зменшення в помірних умовах, де через несприятливі умови для ектотермії надаються переваги ендотермічним організмам.

Переваги та витрати пойкілотермії

Оскільки температура тіла багатьох ектотерм сильно залежить від навколишнього середовища, види ектотерм, які мешкають у місцях з температурою нижче замерзання, можуть мати проблеми.

Однак вони розробили відповіді як речовини, що запобігають зародженню кристалів льоду в позаклітинних рідинах і таким чином захищають цитоплазматичну рідину, переохолодження та антифризи в рідинах організму.

У жарких умовах тканинні функції більшості ектотермів утруднені. Завдяки меншій спорідненості гемоглобіну до кисню в межах більш високих температур тіла, він заважає тваринам виконувати вимогливі дії через низькі показники аеробного обміну.

Останнє приносить із собою розвиток дефіциту кисню під час анаеробного дихання та обмеження досягнення великих розмірів.

Ектотермія - це повільна життєва форма з невеликими енергетичними потоками, тобто зі скромними енергетичними потребами. Останнє дозволяє їм займати невикористані наземні ніші гомеотермічними хребетними, вкладаючи менше енергії для виробництва тепла і більше в ріст і репродукційну діяльність.

Еволюція ектотермії у динозаврів

З часу вирощування перших скам'янілостей ведуться дискусії щодо того, чи були динозаври гомеотермічними чи поікілотермічними. Як ми вже знаємо, ектотермія передбачає низькі метаболічні інвестиції для отримання тепла, а натомість енергія, наявна з навколишнього середовища, використовується для регулювання температури тіла.

Це, очевидно, приносить із собою ряд проблем, таких як відсутність радіації або сонячної енергії вночі або те, що в середовищі існування тепло і холодно. Традиційно, зважаючи на зв’язки між динозаврами та поточними рептиліями, динозаврів класифікували як ектотерми.

Однак через спосіб життя, який виводили про динозаврів, кілька аргументів підтверджують, що вони були ендотермічними тваринами.

Перший полягає в тому, що вони мали поверхневу ізоляцію (пір’я в Археоптериксе), яка склала б бар'єр для поглинання енергії випромінюванням та для ендотерми, передбачаючи спосіб збереження метаболічного тепла.

Багато знахідки викопних явищ траплялися в помірних зонах, саме тому його вважають ендотермічним для виживання клімату метаболічним теплом. Інші дані свідчать про те, що зв’язок між хижаком та здобиччю характерний для ендотермічних та неектотермічних тварин.

Список літератури

1. Кемпбелл, штат NA, І Різ, JB (2007). Біологія. Panamerican Medical Ed.
2. де Кірога, ГБ (1993). Фізіологія та еволюція тварин (т. 160). Видання AKAL.
3. Fanjul, ML, Hiriart, M. (ред.). (1998). Функціональна біологія тварин. XXI століття.
4. Фастовський, DE, & Weishampel, DB (2005). Еволюція та вимирання динозаврів. Cambridge University Press.
5. Hill, RW (2002). Порівняльна фізіологія тварин: екологічний підхід. Я перевернувся.
6. Hill, RW, Wyse, GA, & Anderson, M. (2012). Фізіологія тварин. Третє видання Sinauer Associates, Inc. Видавці.
7. McNab, BK (2002). Фізіологічна екологія хребетних: погляд з енергетики. Cornell University Press.
8. Вілмер, П., Стоун, Дж. Та Джонстон, І. (2009). Екологічна фізіологія тварин. Джон Вілі та сини.