Пойкилотерм
 | Эта статья требует внимания эксперта в области биологии . Конкретная проблема такова: статья могла бы содержать гораздо больше информации. ( июль 2016 г. ) |
| Терморегуляция у животных |
|---|
 |
Пойкилотерм ˈ ( / ˈ p ɔɪ k ə l ə ˌ θ ɜːr m , p ɔɪ k (греч. poikilos – «различный, пятнистый» и therme – «тепло » ɪ l ə ˌ θ ɜːr m / ) — животное ), внутренние органы которого температура значительно варьируется. Пойкилотермам приходится выживать и адаптироваться к стрессу окружающей среды. [1] Одним из наиболее важных факторов стресса является изменение температуры, которое может привести к изменению порядка липидов в мембранах и вызвать разворачивание и денатурацию белка при повышенных температурах. [1] 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. [2] Однако некоторые эктотермные животные остаются в среде с постоянной температурой до такой степени, что они фактически способны поддерживать постоянную внутреннюю температуру и считаются гомеотермными . [3] 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 [4] [5] и ленивец [6] являются одними из редких млекопитающих, которые являются пойкилотермными.
Этимология
[ редактировать ]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
[ редактировать ]
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. [7] 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. [8]
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 не под силу пойкилотермным животным. [9] Метаболизм пойкилотермных животных отдает предпочтение таким стратегиям, как охота «сиди и ожидай», а не преследование добычи 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 . [10]
Адаптации у пойкилотермных животных
[ редактировать ]- 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. [11]
Экология
[ редактировать ]Пойкилотермам сравнительно легко накопить достаточно энергии для размножения. Пойкилотермные животные на том же трофическом уровне часто имеют гораздо более короткие поколения, чем гомойотермные: недели, а не годы. [ нужна ссылка ] 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. [12] 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
[ редактировать ]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 . [ нужна ссылка ] Быстрый сон у человека считается пойкилотермным состоянием. [13] Пойкилотермия — один из признаков острой ишемии конечностей . [ нужна ссылка ]
Примечания
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Гущина Ирина А.; Харвуд, Джон Л. (2006). «Механизмы температурной адаптации у пойкилотермных животных». Письма ФЭБС . 580 (23): 5477–5483. дои : 10.1016/j.febslet.2006.06.066 . ISSN 1873-3468 . ПМИД 16824520 . S2CID 25197515 .
- ^ Милтон Хильдебранд; Дж. Э. Гослоу младший (2001). Анализ строения позвоночных . Главный больной. Виола Хильдебранд. Нью-Йорк: Уайли. п. 429. ИСБН 0-471-29505-1 .
- ^ «Изменение размеров тела влияет на влияние повышения температуры на метаболизм экзотерм». Глобальная экология и биогеография .
- ^ Дейли, TJM, Уильямс, Лос-Анджелес и Баффенштейн, Р. (1997). Катехоламинергическая иннервация межлопаточной бурой жировой ткани голого землекопа (Heterocephalus glaber). Журнал анатомии, 190: 321–326. дои : 10.1046/j.1469-7580.1997.19030321.x
- ^ Шервин, CM (2010). Содержание и благополучие нетрадиционных лабораторных грызунов. В «Справочнике UFAW по уходу и содержанию лабораторных животных», Р. Хубрехт и Дж. Кирквуд (ред.). Уайли-Блэквелл. Глава 25, стр. 359-369.
- ^ Бриттон, Юго-Запад; Аткинсон, МЫ (1938). «Пойкилотермизм у ленивца». Журнал маммологии . 19 (1): 94. дои : 10.2307/1374287 . JSTOR 1374287 .
- ^ Кавалер-Смит, Т. (1991). «Коэволюция размеров генома, клеток и ядер позвоночных». Симпозиум по эволюции наземных позвоночных : 51–86.
- ^ Райан Грегори, Т. (1 января 2002 г.). «Размер генома и сложность развития». Генетика . 115 (1): 131–146. дои : 10.1023/А:1016032400147 . ПМИД 12188045 . S2CID 24565842 .
- ^ Уиллмер П., Стоун Г. и Джонстон И.А. (2000): Экологическая физиология животных. Блэквелл Сайенс , Лондон. 644 страницы, ISBN 0-632-03517-X .
- ^ Кэмпбелл, Н.А., Рис, Дж.Б. и др. (2002). Биология. 6-е издание. Бенджамин / Издательство Каммингс.
- ^ Хилл, Ричард (2016). Физиология животных . Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. п. 270. ИСБН 978-1605354712 .
- ^ Стин, Дж. Б., Стин, Х. и Стенсет, Северная Каролина (1991): Динамика популяции пойкилотермных и гомойотермных позвоночных: последствия нехватки продовольствия. ОИКОС Том. 60, № 2 (март 1991 г.), стр. 269-272. краткое содержание
- ^ Леон Розенталь (2009). «3». В Теофило Ли-Чионге (ред.). Основы медицины сна . Уайли-Блэквелл. п. 12.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
Словарное определение пойкилотерма в Викисловаре.
