POIKILOTERMY: EVOLUCE, REGULACE, PŘÍNOSY - BIOLOGIE - 2025

Poikilothermo (poikilos, více nebo se může měnit), se týká těch zvířat, která nelze regulovat svou vnitřní teplotu, takže jejich tělesná teplota kolísá s teplotou místnosti.

Historicky, zoologové používali jiné více široce používané termíny takový jak “chladnokrevný” se odkazovat na rozmanitou skupinu zvířat. Je to však termín, který je v přísném slova smyslu neúčinný k oddělení dvou skupin zvířat.

Zdroj: Bjørn Christian Tørrissen

Jiný termín široce používaný se odkazovat výhradně na zdroj tělesného tepla je “ectotherm”, jako ty skupiny zvířat, které téměř úplně závisejí na zdrojích tepla v okolí. Kombinace těchto výrazů tak poskytuje cenné informace o způsobu, jakým zvířata regulují svou tělesnou teplotu.

Regulace teploty v poikilotermických organismech

Zvířata po celou dobu jejich vývoje použila kromě optimalizace výdajů nebo úspory metabolické energie také strategie k zachování svého vnitřního prostředí v optimálních podmínkách a zachování normálního fungování buněk.

Poikilotermická zvířata produkují relativně méně metabolického tepla než endotermická zvířata. Výměna kalorické energie s prostředím je proto velmi důležitá pro stanovení tělesné teploty.

V tomto smyslu poikilotermické zvíře absorbuje teplo z okolního prostředí, pokud potřebuje zvýšit svou tělesnou teplotu, chovat se jako teplotní konformisté, protože závisí na teplotě prostředí. Z energetického hlediska představují špatně izolovaná zvířata.

Především mají nízkou rychlost produkce metabolického tepla, která se rychle rozptyluje do okolního prostředí a významně nepřispívá ke zvýšení tělesné teploty. Na druhé straně mají vysokou tepelnou vodivost, která umožňuje ectothermům snadno absorbovat teplo.

Ve většině případů mají ekto-termické organismy behaviorální regulaci tělesné teploty. Například hadi a ještěrky se vyhřívají, dokud nedosáhnou vhodné teploty pro efektivní fungování svalů, čímž zmírňují účinky životního prostředí prostřednictvím chování.

Metabolismus u poikilotermických zvířat

Je dobře známo, že biochemické reakce jsou citlivé na teplotu, protože aktivita mnoha enzymů má optimální teplotu. Jakákoli změna teploty mění účinnost enzymatického aparátu a představuje překážku pro zvířata.

Pokud teplota klesne na kritickou úroveň, rychlost metabolických procesů je snížena, což snižuje produkci energie a množství, které mohou zvířata použít pro svou činnost a reprodukci.

Naopak, pokud teplota příliš stoupne, metabolická aktivita je nestabilní a dokonce zničena. To umožnilo stanovit optimální rozmezí pro vývoj života mezi 0 ° C a 40 ° C.

Tělesná teplota v poikilotermických organismech není konstantní jako v případě homeotermických (endotermních) organismů.

V tomto případě, i když je teplo vytvářeno jako produkt metabolické aktivity, dochází ke ztrátě tak rychle, jak je vytvářena. Vnitřní teplota nezávisí na mechanismu spalování potravin jako v případě homeoterm.

Obecně jsou poikilotermická zvířata spojována s metabolismem bradymetabolického typu. Je však podmínkou, že se setkávají pouze přísné ektotermické organismy, přičemž bradymetabolismus je metabolismus ve stavu klidu.

Poikilothermia v přírodě

Poikilothermia je nejběžnějším typem termoregulace v říši zvířat. Do této skupiny patří skupiny nižších obratlovců, jako jsou ryby, obojživelníci a plazi a převážná většina suchozemských a vodních bezobratlých (s některými výjimečnými případy).

U vodních poikilotermů je tělesná teplota v podstatě stejná jako teplota vody díky svým kalorickým vlastnostem. Na druhou stranu by pozemské organismy mohly mít vlivem záření vyšší teplotu než je teplota vzduchu.

Ectotermická zvířata svým chováním využívají místa s příznivějšími teplotami, jak již bylo uvedeno, zdroj energie použitý ke zvýšení jejich tělesné teploty pochází z prostředí a nikoli z těla.

V tropických oblastech ektotermy, jako jsou plazi, účinně konkurují savcům, v mnoha případech je překonávají v množství druhů a jedinců. Je to proto, že konstantní teplota tropů umožňuje aktivitu během dne a také věnuje energii ušetřenou při reprodukčních činnostech a přežití.

Tato výhoda má tendenci se zmenšovat v mírných prostředích, kde jsou v důsledku nepříznivých podmínek pro ektotermii výhodné endotermní organismy.

Přínosy a náklady poikilotermie

Protože tělesná teplota mnoha ectothermů závisí do značné míry na životním prostředí, mohou mít ectothermní druhy, které žijí v místech s teplotou pod bodem mrazu, problémy.

Vyvinuli však reakce jako látky, které zabraňují nukleace ledových krystalů v extracelulárních tekutinách a chrání tak cytoplazmatickou tekutinu, podchlazující a nemrznoucí látky v tělesných tekutinách.

V horkém prostředí jsou tkáňové funkce většiny ectothermů narušeny. Vzhledem k nízké afinitě hemoglobinu k kyslíku při vyšších teplotách tělesné teploty brání zvířatům provádět náročné činnosti v důsledku nízkých hodnot aerobního metabolismu.

Ten s sebou přináší vývoj nedostatku kyslíku během anaerobního dýchání a omezení dosažení velkých rozměrů.

Ectotermie je pomalá forma života s malými toky energie, tj. Se skromnými energetickými požadavky. Ta jim umožňuje obsadit nevyužité pozemské výklenky homeotermickými obratlovci, kteří investují méně energie do výroby tepla a více do růstu a reprodukce.

Vývoj ectotermie u dinosaurů

Od vychovávání prvních fosilií probíhala debata o tom, zda byli dinosauři homeotermičtí nebo poikilotermičtí. Jak již víme, ektotermie zahrnuje nízké metabolické investice k výrobě tepla a místo toho se k regulaci tělesné teploty používá energie dostupná z prostředí.

To očividně přináší řadu problémů, jako je nedostatek záření nebo sluneční energie v noci nebo skutečnost, že lokalita je teplá a studená. Tradičně, s ohledem na vztahy mezi dinosaury a současnými plazy, byli dinosauři klasifikováni jako ectothermové.

Nicméně kvůli životnímu stylu, který byl odvozen od dinosaurů, několik argumentů podporuje, že se jednalo o endotermická zvířata.

První je, že měli povrchovou izolaci (peří v Archeopteryxu), což by představovalo bariéru pro absorpci energie z záření a pro endotermu, a předpokládalo by způsob, jak udržovat metabolické teplo.

Mnoho fosilních nálezů se vyskytlo v mírných pásmech, proto je považováno za endotermické přežít klima metabolickým teplem. Další důkazy naznačují, že vztah mezi dravcem a kořistí je charakteristický pro endotermická a neekotermická zvířata.

Reference

1. Campbell, NA, a Reece, JB (2007). Biologie. Panamerican Medical Ed.
2. de Quiroga, GB (1993). Animal Physiology and Evolution (svazek 160). Vydání AKAL.
3. Fanjul, ML, a Hiriart, M. (Eds.). (1998). Funkční biologie zvířat. XXI století.
4. Fastovsky, DE, a Weishampel, DB (2005). Evoluce a zánik dinosaurů. Cambridge University Press.
5. Hill, RW (2002). Srovnávací fyziologie zvířat: environmentální přístup. Obrátil jsem se.
6. Hill, RW, Wyse, GA a Anderson, M. (2012). Fyziologie zvířat. Vydavatelé Sinauer Associates, Inc., třetí vydání.
7. McNab, BK (2002). Fyziologická ekologie obratlovců: pohled z energetiky. Cornell University Press.
8. Willmer, P., Stone, G. a Johnston, I. (2009). Environmentální fyziologie zvířat. John Wiley a synové.