Теплокровный

Теплокровные — неофициальный термин, обозначающий животных виды , температура тела которых превышает температуру окружающей среды. В частности, гомойотермные виды (в том числе птицы и млекопитающие ) поддерживают стабильную температуру тела за счет регулирования обменных процессов. Остальные виды имеют различную степень терморегуляции .

Поскольку животные используют более двух категорий контроля температуры, термины «теплокровные» и «хладнокровные» в научной сфере устарели.

Терминология

В целом теплокровность относится к трем отдельным категориям терморегуляции .

Эндотермия ^[а] Это способность некоторых существ контролировать температуру своего тела с помощью внутренних средств, таких как мышечная дрожь или усиление метаболизма . Противоположностью эндотермии является эктотермия .
Гомеотермия ^[б] поддерживает стабильную внутреннюю температуру тела независимо от внешнего воздействия и температур. Стабильная внутренняя температура часто выше температуры окружающей среды. Противоположностью является пойкилотермия . Единственными известными живыми гомеотермами являются млекопитающие и птицы , а также одна ящерица, аргентинский черно-белый тегу . Считается, что некоторые вымершие рептилии, такие как ихтиозавры , птерозавры , плезиозавры и некоторые нептичьи динозавры, были гомеотермными животными.
Тахиметаболизм ^[с] поддерживает высокий «покоящийся» обмен веществ. По сути, существа с тахиметаболизмом все время «включены». Хотя их метаболизм в состоянии покоя по-прежнему во много раз медленнее, чем активный метаболизм, разница зачастую не такая большая, как у существ с брадиметаболизмом . Существам с тахиметаболизмом труднее справляться с нехваткой пищи. ^{[ нужна ссылка ]}

Разновидности терморегуляции

Значительная часть существ, обычно называемых «теплокровными», таких как птицы и млекопитающие, обладают всеми тремя этими категориями (т. е. они являются эндотермными, гомеотермными и тахиметаболическими). Однако за последние три десятилетия исследования в области термофизиологии животных выявили множество видов внутри этих двух групп, которые не соответствуют всем этим критериям. Например, многие летучие мыши и мелкие птицы становятся пойкилотермными и брадиметаболическими во время сна (или, у ночных видов, в течение дня). термин гетеротермия Для таких существ был введен .

Дальнейшие исследования животных, традиционно классифицируемых как хладнокровные, показали, что у большинства существ проявляются различные комбинации трех вышеупомянутых терминов вместе с их аналогами (эктотермия, пойкилотермия и брадиметаболизм), что создает широкий спектр типов температуры тела. Некоторые рыбы обладают теплокровными характеристиками, например опа . Рыба-меч и некоторые акулы имеют кровообращения механизмы , которые поддерживают температуру их мозга и глаз выше температуры окружающей среды и, таким образом, повышают их способность обнаруживать добычу и реагировать на нее . ^[1]^[2]^[3] У тунца и некоторых акул в мышцах имеются схожие механизмы, улучшающие их выносливость при плавании на высокой скорости. ^[4]

Выработка тепла

Тепло тела вырабатывается в результате обмена веществ . ^[5] Это связано с химической реакцией в клетках , которая расщепляет глюкозу на воду и углекислый газ , тем самым производя аденозинтрифосфат (АТФ), высокоэнергетическое соединение, используемое для питания других клеточных процессов. Сокращение мышц является одним из таких метаболических процессов, генерирующих тепловую энергию. ^[6] дополнительное тепло возникает в результате трения, когда кровь циркулирует по сосудистой системе.

Все организмы метаболизируют пищу и другие ресурсы, но некоторые используют их лучше, чем другие. Как и все преобразования энергии, метаболизм довольно неэффективен, и около 60% доступной энергии преобразуется в тепло, а не в АТФ. ^[7] У большинства организмов это тепло рассеивается в окружающую среду. Однако эндотермические гомеотермы (обычно называемые «теплокровными» животными) не только производят больше тепла, но и обладают лучшими средствами его сохранения и регулирования по сравнению с другими животными. Они демонстрируют более высокую скорость основного обмена и могут еще больше увеличивать скорость метаболизма во время напряженной деятельности. Они обычно имеют хорошо развитую изоляцию для сохранения тепла тела: мех и жир у млекопитающих и перья у птиц. Когда этой изоляции недостаточно для поддержания температуры тела, они могут прибегнуть к дрожи — быстрым сокращениям мышц, которые быстро расходуют АТФ, тем самым стимулируя клеточный метаболизм для его замены и, следовательно, для производства большего количества тепла. Кроме того, почти у всех плацентарных млекопитающих имеется бурая жировая ткань которой , митохондрии способны к несократительному термогенезу . Этот процесс включает прямое рассеивание митохондриального градиента в виде тепла через разобщающий белок , тем самым «отсоединяя» градиент от его обычной функции управления выработкой АТФ через АТФ-синтаза .

В теплой среде эти животные используют испарительное охлаждение для отвода избыточного тепла либо за счет потоотделения (некоторые млекопитающие), либо за счет дыхания (многие млекопитающие и все птицы) - механизмы, обычно отсутствующие у пойкилотермных животных.

Защита от грибков

Было высказано предположение, что теплокровность развилась у млекопитающих и птиц как защита от грибковых инфекций . Очень немногие грибы могут пережить температуру тела теплокровных животных. Для сравнения: насекомые, рептилии и земноводные страдают от грибковых инфекций. ^[8]^[9]^[10]^[11] Теплокровные животные обладают защитой от патогенов, заразившихся из окружающей среды, поскольку патогены окружающей среды не адаптированы к их более высокой внутренней температуре. ^[12]

См. также

Ссылки

Сноски

^ Греческий : ἔνδον endon «внутри» θέρμη thermē «тепло»
^ Греческий: ὅμοιος homoios «похожий», θέρμη thermē «тепло».
^ Греческий: ταχις tachys или tachus «быстрый, стремительный», метабаллеин метабаллеин «быстро поворачиваться».

Цитаты

^ Горячие глаза для холодной рыбы - Вонг 2005 (110): 2 - ScienceNOW
^ Блок, бакалавр искусств, и Кэри, ФГ (март 1985 г.). «Теплая температура мозга и глаз у акул». Журнал сравнительной физиологии Б. 156 (2): 229–36. дои : 10.1007/BF00695777 . ПМИД 3836233 . S2CID 33962038 .
^ «Теплые глаза дают глубоководным хищникам сверхзрение» . Университет Квинсленда. 11 января 2005 г.
^ Макфарлейн, П. (январь 1999 г.). «Теплокровная рыба» . Ежемесячный бюллетень Гамильтонского и окружного общества аквариумистов . Архивировано из оригинала 15 мая 2013 года . Проверено 31 мая 2008 г.
^ Юсеф, Хани; Рамезанпур Ахангар, Эдрис; Варакалло, Мэтью (2024), «Физиология, терморегуляция» , StatPearls , Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing, PMID 29763018 , получено 28 февраля 2024 г.
^ Периасами, Мутху; Эррера, Хосе Луис; Рейс, Фелипе К.Г. (24 октября 2017 г.). «Термогенез скелетных мышц и его роль в энергетическом обмене всего тела» . Журнал диабета и метаболизма . 41 (5): 327–336. дои : 10.4093/dmj.2017.41.5.327 . ПМЦ 5663671 . ПМИД 29086530 .
^ Машерел, Дэвид; Харо, Фрэнсис; Гийу, Эрве; Буржуа, Оливье (1 февраля 2021 г.). «Загадка горячих митохондрий» (PDF) . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1862 (2): 148348. doi : 10.1016/j.bbabio.2020.148348 . ISSN 0005-2728 . ПМИД 33248118 .
^ Данн, Роб (2011). «Грибки-убийцы сделали нас горячими» . Новый учёный . Проверено 27 апреля 2016 г. (требуется подписка)
^ Авив Бергман, Артуро Касадеваль. 2010. Эндотермия млекопитающих оптимально ограничивает грибки и метаболические затраты . mBio, ноябрь 2010 г., 1 (5) e00212-10. дои : 10.1128/mBio.00212-10
^ Винсент А. Роберт, Артуро Касадевалл. 2009. Эндотермия позвоночных ограничивает большинство грибов как потенциальных патогенов . Журнал инфекционных заболеваний , том 200, выпуск 10, 15 ноября 2009 г., страницы 1623–1626. дои : 10.1086/644642
^ Casadevall A (2012) Грибы и рост млекопитающих . PLoS Pathog 8(8): e1002808. дои : 10.1371/journal.ppat.1002808
^ Роберт, Винсент А.; Касадеваль, Артуро (15 ноября 2009 г.). «Энотермия позвоночных ограничивает большинство грибов как потенциальных патогенов» . Журнал инфекционных болезней . 200 (10): 1623–1626. дои : 10.1086/644642 . ISSN 0022-1899 . ПМИД 19827944 .

Внешние ссылки

[1] Греческий : ἔνδον endon «внутри» θέρμη thermē «тепло»

[2] Греческий: ὅμοιος homoios «похожий», θέρμη thermē «тепло».

[3] Греческий: ταχις tachys или tachus «быстрый, стремительный», метабаллеин метабаллеин «быстро поворачиваться».

[4] Горячие глаза для холодной рыбы - Вонг 2005 (110): 2 - ScienceNOW

[5] Блок, бакалавр искусств, и Кэри, ФГ (март 1985 г.). «Теплая температура мозга и глаз у акул». Журнал сравнительной физиологии Б. 156 (2): 229–36. дои : 10.1007/BF00695777 . ПМИД 3836233 . S2CID 33962038 .

[6] «Теплые глаза дают глубоководным хищникам сверхзрение» . Университет Квинсленда. 11 января 2005 г.

[7] Макфарлейн, П. (январь 1999 г.). «Теплокровная рыба» . Ежемесячный бюллетень Гамильтонского и окружного общества аквариумистов . Архивировано из оригинала 15 мая 2013 года . Проверено 31 мая 2008 г.

[8] Юсеф, Хани; Рамезанпур Ахангар, Эдрис; Варакалло, Мэтью (2024), «Физиология, терморегуляция» , StatPearls , Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing, PMID 29763018 , получено 28 февраля 2024 г.

[9] Периасами, Мутху; Эррера, Хосе Луис; Рейс, Фелипе К.Г. (24 октября 2017 г.). «Термогенез скелетных мышц и его роль в энергетическом обмене всего тела» . Журнал диабета и метаболизма . 41 (5): 327–336. дои : 10.4093/dmj.2017.41.5.327 . ПМЦ 5663671 . ПМИД 29086530 .

[10] Машерел, Дэвид; Харо, Фрэнсис; Гийу, Эрве; Буржуа, Оливье (1 февраля 2021 г.). «Загадка горячих митохондрий» (PDF) . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1862 (2): 148348. doi : 10.1016/j.bbabio.2020.148348 . ISSN 0005-2728 . ПМИД 33248118 .

[11] Данн, Роб (2011). «Грибки-убийцы сделали нас горячими» . Новый учёный . Проверено 27 апреля 2016 г. (требуется подписка)

[12] Авив Бергман, Артуро Касадеваль. 2010. Эндотермия млекопитающих оптимально ограничивает грибки и метаболические затраты . mBio, ноябрь 2010 г., 1 (5) e00212-10. дои : 10.1128/mBio.00212-10

[13] Винсент А. Роберт, Артуро Касадевалл. 2009. Эндотермия позвоночных ограничивает большинство грибов как потенциальных патогенов . Журнал инфекционных заболеваний , том 200, выпуск 10, 15 ноября 2009 г., страницы 1623–1626. дои : 10.1086/644642

[14] Casadevall A (2012) Грибы и рост млекопитающих . PLoS Pathog 8(8): e1002808. дои : 10.1371/journal.ppat.1002808

[15] Роберт, Винсент А.; Касадеваль, Артуро (15 ноября 2009 г.). «Энотермия позвоночных ограничивает большинство грибов как потенциальных патогенов» . Журнал инфекционных болезней . 200 (10): 1623–1626. дои : 10.1086/644642 . ISSN 0022-1899 . ПМИД 19827944 .

[а]

[б]

[с]

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]