Пойкилотерм

Обыкновенная лягушка является пойкилотермным существом и способна функционировать в широком диапазоне температур тела.

Пойкилотерм (греч. poikilos – «различный, пятнистый» и therme – «тепло») , ( / ˈ p ɔɪ k ə l ə ˌ θ ɜːr m , p ɔɪ ˈ k ɪ l ə ˌ θ ɜːr m / ) — животное внутренние органы которого температура значительно варьируется. Пойкилотермам приходится выживать и адаптироваться к стрессу окружающей среды. Одним из наиболее важных стрессоров является изменение температуры, которое может привести к изменениям в порядке липидов в мембранах и вызвать разворачивание и денатурацию белка при повышенных температурах. Это противоположность гомеотермам , животным, которые поддерживают тепловой гомеостаз . Хотя этот термин в принципе может применяться ко всем организмам , обычно он применяется только к животным и в основном к позвоночным . Обычно колебания являются следствием изменения температуры окружающей среды . Многие наземные эктотермные животные пойкилотермны. Однако некоторые эктотермные животные остаются в среде с постоянной температурой до такой степени, что они фактически способны поддерживать постоянную внутреннюю температуру и считаются гомеотермными . Именно это различие часто делает термин «пойкилотермный» более полезным, чем просторечий «хладнокровный», который иногда используется для обозначения эктотермных животных в более общем смысле.

К пойкилотермным животным относятся виды позвоночных животных, в частности некоторые рыбы, амфибии и рептилии, а также многие беспозвоночные животные. Голый землекоп и ленивец являются одними из редких млекопитающих, которые являются пойкилотермными.

Этимология

Этот термин происходит от греческого poikilos ( ποικίλος ), что означает «разнообразный», в конечном итоге от корня, означающего «пятнистый» или «окрашенный», и термоса ( θερμός ), означающего «тепло».

Физиология

Устойчивый выход энергии у пойкилотермных животных (ящерица ) и гомойотермных животных ( мышь ) в зависимости от внутренней температуры тела. Гомеотерм имеет гораздо более высокую производительность, но может функционировать только в очень узком диапазоне температур тела.

Пойкилотермные животные должны быть способны функционировать в более широком диапазоне температур, чем гомеотермные животные. Скорость большинства химических реакций зависит от температуры, и для функционирования пойкилотермных животных может потребоваться от четырех до десяти ферментных систем, которые работают при разных температурах для важной химической реакции. В результате пойкилотермные животные часто имеют более крупные и сложные геномы , чем гомойотермные животные в той же экологической нише . Лягушки являются ярким примером этого эффекта, хотя их сложное развитие также является важным фактором их большого генома.

Поскольку их метаболизм изменчив и обычно ниже, чем у гомойотермных животных , устойчивая высокоэнергетическая деятельность, такая как полет с электроприводом у крупных животных или поддержание большого мозга , обычно недоступна пойкилотермным животным. Метаболизм пойкилотермных животных отдает предпочтение таким стратегиям, как охота с ожиданием, а не погоне за добычей более крупных животных с высокими затратами на передвижение. Поскольку они не используют свой метаболизм для обогрева или охлаждения, общая потребность в энергии с течением времени невелика. Для той же массы тела пойкилотермным необходимо всего лишь от 5 до 10% энергии гомеотермных животных .

Адаптации у пойкилотермных животных

• Некоторые адаптации носят поведенческий характер. Ящерицы и змеи греются на солнце ранним утром и поздним вечером, а около полудня ищут укрытие.
• Яйца желтолицого шмеля не способны регулировать тепло. Поведенческой адаптацией для борьбы с этим является инкубация, при которой для поддержания внутренней температуры яиц королева и ее рабочие почти постоянно насиживают выводок, согревая свои брюшки и прикасаясь ими к яйцам. Шмель вырабатывает тепло за счет дрожи летательных мышц, даже если они не летают.
• Термитники обычно ориентированы в направлении север-юг, чтобы они поглощали как можно больше тепла на рассвете и в сумерках и минимизировали поглощение тепла около полудня.
• Тунец способен согревать все свое тело с помощью механизма теплообмена, называемого rete mirabile , который помогает удерживать тепло внутри тела и сводит к минимуму потерю тепла через жабры . Плавательные мышцы у них также расположены ближе к центру тела, а не у поверхности, что сводит к минимуму потерю тепла.
• Гигантотермия означает рост до больших размеров с целью уменьшения потерь тепла, как, например, у морских черепах и ледникового периода мегафауны . Объем тела увеличивается пропорционально быстрее, чем поверхность тела, с увеличением размера; а меньшая площадь поверхности тела на единицу объема тела способствует минимизации потерь тепла.
• Верблюды , хотя и являются гомойотермами, для сохранения энергии осуществляют терморегуляцию с помощью метода, называемого «циклированием температуры». В жарких пустынях они позволяют температуре своего тела повышаться в течение дня и падать ночью, регулируя температуру тела до уровня примерно 6 °C.

Экология

Пойкилотермам сравнительно легко накопить достаточно энергии для размножения. Пойкилотермные животные на том же трофическом уровне часто имеют гораздо более короткие поколения, чем гомеотермные животные: недели, а не годы. Это относится даже к животным со сходной экологической ролью, таким как кошки и змеи .

Эта разница в потребностях в энергии также означает, что данный источник пищи может поддерживать большую плотность пойкилотермных животных, чем гомеотермных животных. Это отражается на соотношении хищник-жертва, которое обычно выше у пойкилотермной фауны по сравнению с гомойотермной. Однако когда гомеотермы и пойкилотермы занимают схожие ниши и конкурируют, гомеотермы часто могут привести к вымиранию пойкилотермных конкурентов, поскольку гомеотермы могут собирать пищу большую часть каждого дня и более эффективными специализированными способами (например, шимпанзе активно ищут и собирают пищу). армейские муравьи с палками по сравнению с типичной стратегией пойкилотермного сидения и ожидания).

В медицине

В медицине утрату нормальной терморегуляции называют пойкилотермией . Это можно наблюдать при компартмент-синдроме и при использовании седативных и снотворных средств, таких как барбитураты , этанол и хлоралгидрат . Быстрый сон у человека считается пойкилотермным состоянием. Пойкилотермия — один из признаков острой ишемии конечностей .

Внешние ссылки

• Словарное определение пойкилотерма в Викисловаре.