POIKILOTERMOK: EVOLÚCIÓ, SZABÁLYOZÁS, ELŐNYÖK - BIOLÓGIA - 2025

A Poikilothermo (poikilók, többszörös vagy változatos) azokra az állatokra vonatkozik, amelyek nem tudják szabályozni belső hőmérsékleteiket, tehát testhőmérséklete ingadozik a szobahőmérséklettel.

A történelem során az állatorvosok más, szélesebb körben használt kifejezéseket, például a „hideg vért” használták az állatok sokféleségére utalva. Ugyanakkor ez egy olyan kifejezés, amely szigorú értelemben nem hatékony az állatok két csoportjának szétválasztására.

Forrás: Bjørn Christian Tørrissen

Egy másik kifejezés, amelyet kizárólag a testhőforrásra utalnak, az "ectotherm", hasonlóan azokhoz az állatcsoportokhoz, amelyek szinte teljes egészében a környezeti hőforrásoktól függenek. Ezért ezeknek a kifejezéseknek a kombinációja értékes információt nyújt az állatok testhőmérsékletének szabályozásáról.

Hőmérséklet-szabályozás poikilotermikus szervezetekben

Az állatok evolúciójuk során stratégiákat alkalmaztak a belső környezet optimális körülmények között történő megőrzésére és a sejtek normál működésének fenntartására, a költségcsökkentés optimalizálása vagy a metabolikus energia megtakarítása mellett.

A poikilotermikus állatok viszonylag kevesebb anyagcsere-hőt termelnek, mint az endotermikus állatok. Ezért a testhőmérséklet meghatározásához a kalória-energia cseréje a környezettel nagyon fontos.

Ebben az értelemben egy poikilotermikus állat elnyeli a környezet hőjét, ha testhőmérsékletének emelésére van szüksége, hőkonformistákként viselkedve, mivel ezek a környezet hőmérsékletétől függenek. Energia szempontjából rosszul izolált állatokat képeznek.

Először is, alacsony metabolikus hőtermelési sebességük van, amely gyorsan eloszlik a környező környezetben, és nem járul hozzá jelentősen a testhőmérséklet növekedéséhez. Másrészt, magas hővezető képességgel rendelkeznek, amely lehetővé teszi az ektotermák számára, hogy a hőt könnyen felvegyék.

Az esetek többségében az ektotermikus organizmusok a testhőmérsékletet viselkedésbeli módon szabályozzák. Például a kígyók és a gyíkok addig sürgetnek, amíg el nem érik a megfelelő hőmérsékletet a hatékony izomműködéshez, és viselkedésük révén enyhítik a környezet hatásait.

Metabolizmus poikilotermikus állatokban

Jól ismert, hogy a biokémiai reakciók érzékenyek a hőmérsékletre, mivel sok enzim aktivitása optimális hőmérsékletet mutat. A hőmérséklet változása megváltoztatja az enzimatikus gépek hatékonyságát, akadályozva az állatokat.

Ha a hőmérséklet kritikus szintre esik, akkor veszélyezteti az anyagcserét és csökkenti az energiatermelést, valamint azt az mennyiséget, amelyet az állatok felhasználhatnak tevékenységükhöz és szaporodásukhoz.

Ezzel szemben, ha a hőmérséklet túl magasra emelkedik, a metabolikus aktivitás instabil, sőt pusztul el. Ez lehetővé tette az optimális tartományok meghatározását az élet kialakulásához 0 ° C és 40 ° C között.

A testhőmérséklet a poikilotermikus szervezetekben nem állandó, mint a homeoterm (endoterm) organizmusok esetében.

Ebben az esetben, bár a hő képződik anyagcsere-aktivitás eredményeként, ez utóbbi elveszik, amint keletkezik. A belső hőmérséklet nem függ az égetés mechanizmusától, mint a homeotermák esetében.

Általában a poikilotermikus állatok a bradymetabolikus típusú metabolizmushoz kapcsolódnak. Feltétel azonban, hogy csak szigorú ektotermikus organizmusok találkozzanak, a bradymetabolizmus az anyagcserét jelenti nyugalmi állapotban.

Poikilotermia a természetben

A poikilotermia a termoreguláció leggyakoribb típusa az állatvilágban. Ezen a csoporton belül vannak az alsó gerincesek csoportjai, például halak, kétéltűek és hüllők, valamint a szárazföldi és vízi gerinctelenek túlnyomó többsége (néhány kivételes esettel).

A vízi poikilotermákban a testhőmérséklet kalóriajellemzői miatt alapvetően megegyezik a víz hőmérsékletével. Másrészt a szárazföldi szervezetek hőmérséklete a sugárzás hatására magasabb lehet, mint a levegő hőmérséklete.

Az ektotermikus állatok viselkedésük révén kihasználják a kedvezőbb hőmérsékletű helyeket, azonban - amint azt korábban jeleztük - a testhőmérséklet növelésére használt energiaforrás a környezetből származik, nem pedig a test belsejéből.

Trópusi területeken az olyan ektotermák, mint a hüllők, hatékonyan versenyeznek az emlősökkel, sok esetben túllépve őket fajok és egyedek számában. Ennek oka az, hogy a trópusok állandó hőmérséklete egész nap lehetővé teszi az aktivitást, és a szaporodási és túlélési tevékenységek során megtakarított energiát is szenteli.

Ez az előnye hajlamos csökkenni mérsékelt környezetben, ahol az ektotermia kedvezőtlen feltételei miatt az endoterm organizmusok részesülnek előnyben.

A poikilotermia előnyei és költségei

Mivel sok ektoterma testhőmérséklete nagymértékben függ a környezettől, az ektoterm fajok, amelyek fagyás alatti hőmérsékleti helyeken élnek, problémákat okozhatnak.

Anyagként olyan reakciókat fejlesztettek ki, amelyek megakadályozzák a jégkristályok nukleáris képződését az extracelluláris folyadékokban, és ezzel védik a citoplazmatikus folyadékokat, a túlhűtéses és fagyálló anyagokat a testfolyadékokban.

Forró környezetben a legtöbb ectoterma szöveti funkciói akadályozottak. Mivel a hemoglobin alacsonyabb affinitása van az oxigén mellett a testhőmérséklet magasabb hőmérsékletein belül, megakadályozza az állatokat igényes tevékenységek elvégzésében, mivel alacsony az aerob metabolizmusa.

Ez utóbbi magában foglalja az oxigénhiány kialakulását az anaerob légzés során és a nagy méretek elérésének korlátozásait.

Az ektotermia lassú életforma, kis energiaáramlásokkal, azaz szerény energiaigényekkel. Ez utóbbi lehetővé teszi számukra a homeotermikus gerincesek által fel nem használt földi rések elfoglalását, kevesebb energiát fektetve a hőtermelésre és többet a növekedési és szaporodási tevékenységekbe.

Az ektotermia evolúciója a dinoszauruszokban

Az első kövületek felvétele óta vita folyik arról, hogy a dinoszauruszok homeotermikusak vagy poikilotermikusak voltak-e. Mint már tudjuk, az ektotermia alacsony anyagcsere-beruházásokkal jár a hő előállításához, ehelyett a környezetből rendelkezésre álló energiát használják a testhőmérséklet szabályozására.

Ez nyilvánvalóan számos olyan problémát magában foglal, mint például a sugárzás vagy a napenergia hiánya éjjel, vagy az, hogy az élőhely meleg és hideg. Hagyományosan, tekintettel a dinoszauruszok és a jelenlegi hüllők közötti kapcsolatokra, a dinoszauruszokat ektotermákként soroltuk be.

A dinoszauruszokról levont életmód miatt azonban számos érv alátámasztja, hogy endoterm állatok.

Az első az, hogy felületes szigeteléssel rendelkeznek (tollak az Archeopteryxben), ami akadályt képezhet a sugárzásból származó energia abszorpciójában és az endotermában, feltételezve, hogy a metabolikus hő fenntartható.

A fosszilis leletek nagy része mérsékelt térségekben fordult elő, ezért endotermikusnak tekintik az éghajlat anyagcsere-hővel történő túlélését. Más bizonyítékok arra utalnak, hogy a ragadozó és a ragadozó közötti kapcsolat jellemző az endoterm és nem ektoterm állatokra.

Irodalom

1. Campbell, NA, és Reece, JB (2007). Biológia. Panamerican Medical Ed.
2. de Quiroga, GB (1993). Állat-élettan és evolúció (160. kötet). AKAL kiadások.
3. Fanjul, ML, és Hiriart, M. (szerk.). (1998). Az állatok funkcionális biológiája. XXI. Század.
4. Fastovsky, DE és Weishampel, DB (2005). A dinoszauruszok evolúciója és kihalása. Cambridge University Press.
5. Hill, RW (2002). Összehasonlító állati élettan: környezetvédelmi megközelítés. Megfordítottam.
6. Hill, RW, Wyse, GA és Anderson, M. (2012). Állatok élettana. Harmadik kiadás: Sinauer Associates, Inc. kiadók.
7. McNab, BK (2002). A gerincesek élettani ökológiája: kilátás az energetikából. Cornell University Press.
8. Willmer, P., Stone, G., és Johnston, I. (2009). Az állatok környezeti fiziológiája. John Wiley & Sons.