EKTOTERMÁK: JELLEMZŐK ÉS PÉLDÁK - BIOLÓGIA - 2026

Az ektotermák olyan állatok, amelyek testhőmérséklete és főleg közvetlenül a környezeti hőmérséklettől függ. Ez azt jelenti, hogy a testhőmérséklete csak csekély vagy egyáltalán nem az anyagcserének köszönhető. Ezért ahhoz, hogy hőmérséklete fiziológiai szempontból megfelelő tartományban maradjon, hővel kell nyerniük vagy elosztaniuk a környezetet.

Az ektotermikus állapot ellentétes feltétele az endoterm. Az összes madár és emlős endotermikus kategóriába tartozik. Minden vízi kétéltűt és gerinctelen állatot, valamint a hüllők (a madarak kivételével), valamint a szárazföldi halak és gerinctelenek túlnyomó többségét ektotermikus kategóriákba soroljuk.

Forrás: Graham Wise, Brisbane, Ausztrália

Valamennyi növényt ektotermáknak is lehet tekinteni, bár ez a képesítés idegen a növénytan számára. Termikus szempontból a növényeket makrotermáknak nevezzük, ha meleg környezetben (havonta> 18 ° C) élnek, mezotermnek, ha mérsékelt környezetben élnek (> 22 ° C, legmelegebb hónap; 6–18 ° C, leghidegebb hónapok).) vagy mikrotermékek, ha hideg környezetben élnek.

Definíciók

Az endotermák olyan állatok, amelyek testhőmérsékletét belsőleg az anyagcseréjük szabályozza, és nem a külső. Az endotermák általában homeotermikusak, vagyis viszonylag állandó testhőmérsékletűek, ellentétben a poikilotermákkal, amelyek testhőmérséklete nagyon változó.

Az ektotermákat gyakran poikilotermáknak is hívják (a görögül: poikilos, változó; termosz, hő). Egy esetben a közeg hőmérsékleti függését hangsúlyozták. Másrészt a testhőmérséklet változékonysága. Az első kifejezés előnyösebb, mivel az ektotermák homeotermiák lehetnek, ha a közeg hőmérséklete állandó.

Az endotermákat és az ektotermákat gyakran meleg és hidegvérű állatoknak is nevezik. Ez a használat nem ajánlott, mivel vannak olyan ektotermák, amelyek testhőmérsékleteik olyan magasan tartják, mint sok endoterm. Nem mondhatjuk, hogy ezek az állatok hidegvérűek.

A heterotermák olyan ektotermák, amelyek részben homeotermák. A tevékenység időszaka alatt metabolikus hőt képesek generálni, hogy a test legalább egy részének hőmérséklete állandó maradjon. Az inaktivitás időszaka alatt azonban a környezeti hőmérséklettől függően csökken a testhőmérséklete, akárcsak más ektotermák.

A regionális heterotermák olyan endotermák, amelyek testhőmérséklete lényegesen változik a testrészek között.

jellemzők

Az endotermikus állapot az állatokat függetleníti a környezeti hőmérséklettől, lehetővé téve számukra a hideg földi környezet elfoglalását, állandó aktív maradást, hogy kihasználják a táplálkozási és szaporodási lehetőségeket, valamint hogy elkerüljék a ragadozókat.

A kerületi régiókban nincsenek hüllők, a kétéltűek és a rovarok nem nagyon változatosak és bőségesek. Ezekben a régiókban előnyös és sőt szükségszerű is endoterm hatás.

Az endotermák azonban nagyon magas energiabefektetést tesznek hőmérsékletük szabályozására. Ha ezt a beruházást nem hajtja végre, az ektotermák élelmezési igénye akár 17-szer alacsonyabb is, mint a hasonló testtömegű endotermák esetén.

Ezért a hüllők (a madarak kivételével), kétéltűek és halak kihasználhatják az alacsony energiafelhasználású szervezetek számára fenntartott ökológiai réseket, amelyek nem állnak rendelkezésre a madarak és emlősök számára.

Miután képesek voltak melegíteni testüket a külső hőforrások felhasználásával, az ektotermák olyan magas szintű aktivitást fejlesztenek ki, mint a madarak és emlősök.

Az ektotermák alacsony energiaköltsége lehetővé teszi számukra: 1) hogy specializálódjanak a szűkös ételekre, növelve azok sokszínűségét; 2) sikeres legyen olyan környezetben, mint például sivatag, ahol a legtöbb endotermához nincs elegendő élelmiszer; 3) magas reprodukciós hatékonyságúak az élelmiszer-fogyasztás szempontjából.

Hogyan szabályozzák a hőmérsékletet?

Az ektotermák növelik a testhőmérsékletet úgy, hogy közvetlen napfénynek vannak kitéve (heliotermia), vagy érintkezésbe kerülnek olyan szubsztrátumokkal (például: sziklák), amelyeket a nap melegített. Csökkentik a testhőmérsékletet az árnyékban való menedékkel vagy viszonylag hideg anyagokkal való érintkezés során.

Testükben nincs hőszigetelés (példa: tollak, szőrme), ami megkönnyíti a hőcserét a környezettel.

A napfény által generált fűtés szabályozására felhasználható stratégiák között szerepel a következők: 1) a test irányát (merőleges, párhuzamos, ferde) irányítani a nap sugaraihoz képest; 2) sötétítse vagy világosabbá tegye a bőr színét a kromatoforok hatására. Mindkét stratégia különösen gyakori a hüllőknél.

Az ektotermikus halak nem melegíthetik magukat, hogy felmelegedjenek, de testhőmérsékleteiket úgy választhatják meg, hogy kiválasztják a tömegeket vagy egy bizonyos hőmérsékletű vízrétegeket. Ez gyakran lehetővé teszi számukra, hogy hosszú ideig állandó hőmérsékletet tartsanak fenn (homeotermia).

Az ektotermák szintén érrendszeri beállításokkal (a perifériás keringés megváltoztatásával) szabályozzák a hőmérsékletet, kiteszik a száj belső felületét a levegőnek, vagy elpárologtatva veszítik a vizet (tolerálva a dehidrációt). Az ektotermák pineális szervei úgy tűnik, hogy könnyű doziméterekként működnek a hőszabályozáshoz.

Hideg ellenállás

A körkörös és az alpesi ektotermák környezeti hőmérséklete a fagypont alatt télen vagy éjszaka.

A szélsőséges hideg túlélése érdekében ezek az állatok két stratégiát alkalmaznak: 1) kerüljék az extracelluláris testfolyadékaik fagyasztását, miközben ezeket a folyadékokat folyékony állapotban tartják -58 ° C-ig (ezt superhűtésnek nevezik); 2) tolerálják ezen folyadékok fagyasztását (-3 ° C-ig).

Az első stratégiában, amelyet a halakban és a rovarokban megfigyeltünk, a vérplazma nem fagyos le, mert fagyálló oldott anyagokat (cukrokat, például fruktózt; cukrok származékait, például glicerint; glikoproteineket) tartalmaz.

A kétéltűeknél megfigyelt második stratégiában a vérplazma fagyasztva van, de a sejtek elpusztulása nem következik be, mert fagyálló oldatot (kis molekulatömegű vegyületek, glicerin) tartalmaznak. Noha az extracelluláris folyadékok fagyasztódnak, az intracelluláris folyadékok nem fagynak. Ha van, meghalnak.

Az ektotermikus tengeri ragadozók (cápák és más halak) ritkán fordulnak elő a magas szélességi területeken, ahol endoterm tengeri ragadozók helyettesítik őket (tengeri emlősök, pingvinek, arany). Hideg vizekben az ektotermikus ragadozók nem képesek megegyezni az endotermikus ragadozók aktivitási szintjével.

Heterotherms

Elsősorban olyan ektotermikus állatok vannak, amelyek heterotermikusak, vagyis bizonyos fokú endotermiát mutatnak, akár átmenetileg, akár regionálisan.

Néhány sarki rovar a földön szigorú ektotermák. Ahhoz azonban, hogy repülni tudjanak, ezeknek a rovaroknak korábban fel kell melegíteniük a szárnyak mozgatására szolgáló izmokat, amelyeket el is érnek többszöri mozgatással. Repülés közben ezek a rovarok endotermikus hatást gyakorolnak. Még a hőt is el kell szétoszlatniuk, hogy ne melegedjenek túl.

Amikor a tojásuk körül göndörödnek és inkubálják őket, a nőstény indiai python kígyók remegéssel növelik a testhőmérsékletet. Ily módon felmelegítik a tojásokat, megkönnyítve az embriók fejlődését és felgyorsítva a keltetést.

A Lamnidae család cápái, a kardhal vagy a tonhal regionális heterotermák. Az izomzat által termelt hő átadása a vér ellenáramú mechanizmusokon keresztül lehetővé teszi számukra az agy, a zsigerek és más izmok hőmérsékletének emelését. Ez javítja aerob úszási képességüket és hatékonyabb ragadozókvá teszi őket.

Példák ektotermikus állatokra

Gerincesek

A krokodilok, mint például a Crocodylus porosus, a legnagyobb földi ektotermák. Optimális testhőmérséklete 30-33 ºC, amely a többi hüllőhöz hasonlóan folyamatosan mozog a napos és az árnyékos helyek között. A krokodilok testhőmérsékletének csökkentésére az egyik legfontosabb stratégiája az, hogy szájukat órákig nyitva tartják.

Az európai vipera, a Viper berus egy mérgező kígyó, amelynek elterjedése a sarkkört érinti. Annak érdekében, hogy a tojás alacsony hőmérsékleten inkubálódjon, ez a kígyó életképes. Nyár folyamán, hogy fenntartsa a megfelelő testhőmérsékletet az elárasztáshoz és a szaporodáshoz, ezek a kígyók annyira ki vannak téve maguknak a napfénynek.

Alaszkában a kétéltű Rana sylvatica -16 ° C hőmérsékleten marad át. Ennek oka a fagyálló anyagok magas koncentrációja a vérben télen. Ezen anyagok közé tartozik a glükóz és karbamid. A jegesedés csökkentése érdekében ez a béka télen is kiszárad.

A Gadidae család sarkvidéki halai és a Nototheniidae antarktiszi halai egymástól függetlenül lényegében azonos krioprotektív anyagokkal (glikoproteinek) fejlődtek ki. Ez a hasonló éghajlati viszonyokhoz való adaptív konvergencia figyelemre méltó esete.

A gerinctelenek

A mézelő méheket (Apis mellifera) és más társadalmi rovarokat homeotermikusan tartják fészekben. E célból: 1) termikusan kedvező helyekre helyezik őket, és úgy vannak kialakítva, hogy elősegítsék a passzív fűtést és hűtést; 2) összehangoltan szárnyalják a szárnyukat, hogy melegítsék őket az izmok termogenezisén keresztül, vagy lehűtsék levegő keringés és párologtatás útján.

A szúnyogok (Aedes, Anopheles) a meleg éghajlathoz igazított ektotermák. Halálosak, mert olyan betegségeket terjesztnek, mint a malária, a sárgaláz, a chikungunya, a dengue és a Zika. Az éghajlatváltozás miatt 2050-re kibővülnek a mérsékelt övezetekben való elterjedése, és az emberek 50% -át ki fogják terelni ezeknek a betegségeknek.

Alaszkában a Cucujus clavipes bogár hemolimfájának fagyálló oldatának köszönhetően ellenáll -58 ° C téli hőmérsékletnek. A laboratóriumban megállapították, hogy ez a bogár képes elviselni -150 ºC alatti hőmérsékleteket, amelyek a Földön nem léteznek.

Ezen a hőmérsékleten ennek a rovarnak a testfolyadékai elérik a üvegedés állapotát.

Felnőttkori formájukban a szalagosférgek, mint például a Taenia solium (marhahúsfenyő) és a Taeniarhynchus saginatus (sertésfenyő), bélparaziták, amelyek hiánya az emésztőrendszerben táplálkozás szempontjából teljesen függ az emberi gazdaszervezettől.

A bélben ezek a szalagféregek fenntartják állandó hőmérsékleten (37 ºC), ezért homeotermák.

Irodalom

1. Andersson, S. 2003. Hibernáció, élőhely és szezonális aktivitás a svédországi sarkvidéki körzet északi részén, a Vipera berusban, a mellékhelyen. Amphibia-Reptilia, 24, 449–457.
2. Barrows, EM 2000. Állati magatartási hivatkozás: az állatok viselkedésének, ökológiájának és evolúciójának szótára. CRC Press, Boca Raton.
3. Brischoux, F., Bonnet, X., Cook, TR, Shine, R. 2008. A búvárkapacitások Allometry: ectothermy vs. endothermy. Journal of Evolutionary Biology, 21, 324–329.
4. Costanzo, JP, Lee, RE, Jr. 2013. A fagyasztás elkerülése és toleranciája ektotermikus gerinceseken. Journal of Experimental Biology, 216, 1961–1967.
5. David K. Cairns, DK, Gaston, AJ, Huettmann, F. 2008. Endotermia, ektotermia és a tengeri gerinces közösségek globális szerkezete. Tengeri ökológiai fejlődés sorozat, 356, 239–250.
6. Dickson, KA, Graham, JB 2004. Az endotermia evolúciója és következményei a halakban. Physiological and Biochemical Zoology, 77, 998-1018.
7. Evans, CW, Hellman, L., Middleditch, M., Wojnar, JM, Brimble, MA, Devries, AL 2012. Fagyálló glikoproteinek szintézise és újrahasznosítása a sarki halakban. Antarctic Science, 24, 259-268.
8. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. 2012. Állatok fiziológiája. Sinauer, Sunderland.
9. Jones, JC, Oldroyd, BP 2007. Fészek hőszabályozása társadalmi rovarokban. A rovar-élettani előrelépések, 33, 153–191.
10. Kay, I. 1998. Bevezetés az állati fiziológiába. Bios, Oxford.
11. Kearney, M. 2002. Forró kőzetek és túl meleg kőzetek: a visszavonulási hely kiválasztásának szezonális mintái éjszakai ectoterm segítségével. Journal of Thermal Biology, 27, 205–218.
12. Moyes, CD, Schulte, PM 2014. Az állati fiziológia alapelvei. Pearson, Essex.
13. Pough, FH, Janis, CM, Heiser, JB 2013. gerinces élet. Pearson, Boston.
14. Ralph, CL, Firth, BT, Turner, JS, 1979. A gerinctest szerepe az ectotherm hőszabályozásban. American Zoologist, 19, 273–293.
15. Ramløv, H. 2000. A természetes hidegtűrés szempontjai ektotermikus állatokban. Emberi reprodukció, 15, 26–46.
16. Randall, D., Burggren, W., French, K. 1998. Állatok fiziológiája: mechanizmusok és alkalmazkodás. McGraw-Hill, Madrid.
17. Sformo, T., Walters, K., Jeannet, K., Wowk, B., Fahy, GM, Barnes, BM, Duman, JG 2010. Mély szuperhűtés, üvegesítés és korlátozott túlélés -100 ° C-ig az alaszkai bogár Cucujus-ban. clavipes puniceus (Coleoptera: Cucujidae) lárvák. Journal of Experimental Biology, 213, 502–509.
18. Sherwood, L., Klandorf, H., Yancey, PH 2013. Állatok fiziológiája: génektől organizmusokig. Brooks / Cole, Belmont.
19. Willmer, P., Stone, G., Johnston, I. 2005. Az állatok környezeti fiziológiája. Blackwell, Malden.