POIKILOTHERMS: EWOLUCJA, REGULACJA, KORZYŚCI - BIOLOGIA - 2026

Poikilothermo ( poikilos , wielokrotne lub zróżnicowane) odnosi się do tych zwierząt, które nie mogą regulować swojej temperatury wewnętrznej, więc temperatura ich ciała zmienia się wraz z temperaturą pokojową.

Historycznie rzecz biorąc, zoologowie używali innych, szerzej używanych terminów, takich jak „zimnokrwista”, w odniesieniu do zróżnicowanej grupy zwierząt. Jest to jednak termin, który w ścisłym sensie jest nieefektywny do rozdzielenia dwóch grup zwierząt.

Źródło: Bjørn Christian Tørrissen

Innym szeroko stosowanym terminem odnoszącym się wyłącznie do źródła ciepła ciała jest „ektoterma”, podobnie jak te grupy zwierząt, które są niemal całkowicie zależne od środowiskowych źródeł ciepła. Zatem połączenie tych terminów dostarcza cennych informacji na temat sposobu, w jaki zwierzęta regulują temperaturę ciała.

Regulacja temperatury u organizmów poikilotermicznych

Zwierzęta podczas swojej ewolucji stosowały strategie zachowania swojego środowiska wewnętrznego w optymalnych warunkach i utrzymania normalnego funkcjonowania komórek, a także optymalizacji wydatkowania lub oszczędzania energii metabolicznej.

Zwierzęta poikilotermiczne wytwarzają stosunkowo mniej ciepła metabolicznego niż zwierzęta endotermiczne. Dlatego wymiana energii kalorycznej z otoczeniem ma ogromne znaczenie dla określenia temperatury ciała.

W tym sensie zwierzę poikilotermiczne absorbuje ciepło z otoczenia, jeśli musi podnieść temperaturę ciała, zachowując się jak konformista termiczny, ponieważ jest on zależny od temperatury otoczenia. Pod względem energetycznym stanowią zwierzęta słabo izolowane.

Przede wszystkim mają niskie tempo metabolicznej produkcji ciepła, które szybko rozprasza się w otaczającym środowisku i nie przyczynia się znacząco do wzrostu temperatury ciała. Z drugiej strony mają wysoką przewodność cieplną, co pozwala ektotermom na łatwe wchłanianie ciepła.

W większości przypadków organizmy ektotermiczne mają behawioralną regulację temperatury ciała. Na przykład węże i jaszczurki wygrzewają się, dopóki nie osiągną temperatury odpowiedniej do wydajnego funkcjonowania mięśni, łagodząc wpływ środowiska poprzez zachowanie.

Metabolizm u zwierząt poikilotermicznych

Powszechnie wiadomo, że reakcje biochemiczne są wrażliwe na temperaturę, ponieważ aktywność wielu enzymów ma optymalną temperaturę. Każda zmiana temperatury zmienia wydajność mechanizmu enzymatycznego, stanowiąc przeszkodę dla zwierząt.

Jeśli temperatura spadnie do poziomu krytycznego, prędkość procesów metabolicznych jest zagrożona, zmniejszając produkcję energii i ilość, którą zwierzęta mogą wykorzystać na swoją działalność i rozmnażanie.

W przeciwieństwie do tego, jeśli temperatura wzrośnie zbyt mocno, aktywność metaboliczna jest niestabilna, a nawet zniszczona. Pozwoliło to ustalić optymalne zakresy rozwoju życia od 0 ° C do 40 ° C.

Temperatura ciała organizmów poikilotermicznych nie jest stała, jak w przypadku organizmów homeotermicznych (endotermicznych).

W tym przypadku, chociaż ciepło jest wytwarzane jako produkt aktywności metabolicznej, to ostatnie jest tracone tak szybko, jak jest wytwarzane. Temperatura wewnętrzna nie zależy od mechanizmu spalania pokarmu jak w przypadku homeoterm.

Generalnie zwierzęta poikilotermiczne są związane z metabolizmem typu bradymetabolicznego. Jest to jednak warunek, że spotykają się tylko organizmy ścisłe ektotermiczne, przy czym metabolizm bradymetabolizmu jest metabolizmem w stanie spoczynku.

Poikilotermia w przyrodzie

Poikilotermia to najpowszechniejszy rodzaj termoregulacji w królestwie zwierząt. W tej grupie znajdują się grupy niższych kręgowców, takich jak ryby, płazy i gady oraz zdecydowana większość bezkręgowców lądowych i wodnych (z nielicznymi wyjątkami).

W poikilotermach wodnych temperatura ciała jest zasadniczo taka sama jak wody ze względu na jej właściwości kaloryczne. Z drugiej strony organizmy lądowe mogą mieć temperaturę wyższą niż temperatura powietrza ze względu na wpływ promieniowania.

Zwierzęta ektotermiczne swoim zachowaniem wykorzystują miejsca o korzystniejszych temperaturach, jednak jak wcześniej wskazano, źródło energii do podwyższenia temperatury ciała pochodzi z otoczenia, a nie z wnętrza organizmu.

Na obszarach tropikalnych ektotermy, takie jak gady, skutecznie konkurują ze ssakami, w wielu przypadkach przewyższając je liczebnością gatunków i osobników. Dzieje się tak, ponieważ stała temperatura tropików umożliwia aktywność przez cały dzień, a także poświęca energię zaoszczędzoną na czynnościach reprodukcyjnych i przetrwaniu.

Ta zaleta ma tendencję do zmniejszania się w umiarkowanych środowiskach, gdzie ze względu na niekorzystne warunki dla ektotermii preferowane są organizmy endotermiczne.

Korzyści i koszty poikilotermii

Ponieważ temperatura ciała wielu ektoterm zależy w znacznym stopniu od środowiska, gatunki ektoterm żyjące w miejscach o temperaturach poniżej zera mogą mieć problemy.

Jednak opracowali reakcje jako substancje zapobiegające zarodkowaniu kryształków lodu w płynach zewnątrzkomórkowych, a tym samym chroniące płyn cytoplazmatyczny, przechłodzenie i substancje zapobiegające zamarzaniu w płynach ustrojowych.

W środowiskach gorących funkcje tkanek większości ektotermów są utrudnione. Ze względu na mniejsze powinowactwo hemoglobiny do tlenu w wyższych temperaturach ciała, zapobiega wykonywaniu przez zwierzęta wymagających czynności, ze względu na niskie tempo metabolizmu tlenowego.

To ostatnie pociąga za sobą rozwój deficytu tlenu podczas oddychania beztlenowego i ograniczenia w osiągnięciu dużych rozmiarów.

Ektotermia to powolna forma życia z małymi przepływami energii, to znaczy o niewielkich wymaganiach energetycznych. To ostatnie pozwala im zajmować niewykorzystane nisze lądowe przez homeotermiczne kręgowce, inwestując mniej energii w produkcję ciepła, a więcej w działania związane ze wzrostem i reprodukcją.

Ewolucja ektotermii u dinozaurów

Od czasu powstania pierwszych skamieniałości toczy się dyskusja, czy dinozaury były homeotermiczne czy poikilotermiczne. Jak już wiemy, ektotermia wiąże się z niską inwestycją metaboliczną w wytwarzanie ciepła, a zamiast tego energia dostępna ze środowiska jest wykorzystywana do regulacji temperatury ciała.

To oczywiście pociąga za sobą szereg problemów, takich jak brak promieniowania lub energii słonecznej w nocy lub fakt, że siedlisko jest ciepłe i zimne. Tradycyjnie, biorąc pod uwagę związki między dinozaurami a obecnymi gadami, dinozaury klasyfikowano jako ektotermy.

Jednak ze względu na styl życia, który został wydedukowany o dinozaurach, kilka argumentów przemawia za tym, że były zwierzętami endotermicznymi.

Po pierwsze, miały powierzchowną izolację (pióra w Archeopteryxie), która stanowiłaby barierę dla pochłaniania energii z promieniowania i dla endotermy, zakładając sposób na utrzymanie ciepła metabolicznego.

Wiele znalezisk skamieniałości wystąpiło w strefach umiarkowanych, dlatego uważa się, że przetrwanie w klimacie z ciepłem metabolicznym jest endotermiczne. Inne dowody sugerują, że związek między drapieżnikiem a ofiarą jest charakterystyczny dla zwierząt endotermicznych i nieektotermicznych.

Bibliografia

1. Campbell, NA i Reece, JB (2007). Biologia. Panamerican Medical Ed.
2. de Quiroga, GB (1993). Animal Physiology and Evolution (tom 160). Wydania AKAL.
3. Fanjul, ML i Hiriart, M. (red.). (1998). Biologia funkcjonalna zwierząt. XXI wiek.
4. Fastovsky, DE i Weishampel, DB (2005). Ewolucja i wyginięcie dinozaurów. Cambridge University Press.
5. Hill, RW (2002). Fizjologia porównawcza zwierząt: podejście środowiskowe. Odwróciłem się.
6. Hill, RW, Wyse, GA i Anderson, M. (2012). Fizjologia zwierząt. Wydanie trzecie Wydawcy Sinauer Associates, Inc.
7. McNab, BK (2002). Fizjologiczna ekologia kręgowców: spojrzenie z energetyki. Cornell University Press.
8. Willmer, P., Stone, G. i Johnston, I. (2009). Fizjologia środowiska zwierząt. John Wiley & Sons.