POIKILOTERMI: EVOLUCIJA, REGULACIJA, KORISTI - BIOLOGIJA - 2025

Poikilothermo (poikilos, višestruki ili raznoliki) odnosi se na one životinje koje ne mogu regulirati svoju unutarnju temperaturu, pa njihova tjelesna temperatura varira sa sobnom temperaturom.

Povijesno gledano, zoolozi su koristili druge široko korištene izraze kao što su "hladnokrvni" da bi se odnosili na raznoliku skupinu životinja. Međutim, to je izraz koji je u strogom smislu neučinkovit za odvajanje dviju skupina životinja.

Izvor: Bjørn Christian Tørrissen

Drugi izraz koji se široko koristi da se odnosi isključivo na izvor tjelesne topline je "ektoterma", poput onih životinjskih grupa koje gotovo u potpunosti ovise o izvorima topline u okolišu. Dakle, kombinacija ovih pojmova daje vrijedne podatke o načinu na koji životinje reguliraju tjelesnu temperaturu.

Regulacija temperature u poikilotermnim organizmima

Životinje su tijekom cijele evolucije koristile strategije za očuvanje svog unutarnjeg okruženja u optimalnim uvjetima i održavanje normalnog staničnog funkcioniranja, uz optimiziranje potrošnje ili uštedu metaboličke energije.

Poikilotermne životinje proizvode relativno manje metaboličke topline od endotermičkih životinja. Stoga je razmjena kalorijske energije s okolinom od velike važnosti za određivanje tjelesne temperature.

U tom smislu, poikilotermna životinja apsorbira toplinu iz okoliša ako treba podići tjelesnu temperaturu, ponašajući se kao toplinski konformisti, jer oni ovise o temperaturi okoliša. U energetskom smislu čine slabo izolirane životinje.

Prije svega, imaju nisku stopu metaboličke proizvodnje topline koja se brzo raspršuje u okolno okruženje i ne doprinosi značajno povećanju tjelesne temperature. S druge strane, oni imaju visoku toplinsku vodljivost, što omogućuje ektotermi da lako apsorbira toplinu.

U većini slučajeva ektotermični organizmi imaju regulaciju ponašanja u tjelesnoj temperaturi. Na primjer, zmije i gušteri grickaju se dok ne postignu odgovarajuću temperaturu za učinkovito funkcioniranje mišića, ublažujući učinke okoline ponašanjem.

Metabolizam u poikilotermnim životinjama

Poznato je da su biokemijske reakcije osjetljive na temperaturu, jer aktivnost mnogih enzima ima optimalnu temperaturu. Svaka promjena temperature mijenja učinkovitost enzimske mehanizacije, što predstavlja prepreku za životinje.

Ako temperatura padne na kritičnu razinu, ugrožava se brzina metaboličkih procesa, smanjujući proizvodnju energije i količinu koju životinje mogu iskoristiti za svoje aktivnosti i razmnožavanje.

Suprotno tome, ako se temperatura previše povisi, metabolička aktivnost je nestabilna, pa čak i uništena. To je omogućilo uspostavljanje optimalnih raspona za razvoj života između 0 ° C i 40 ° C.

Tjelesna temperatura u poikilotermnim organizmima nije konstantna kao u slučaju homeotermičkih (endotermičkih) organizama.

U ovom se slučaju, iako se toplina stvara kao produkt metaboličke aktivnosti, potonja gubi jednako brzo koliko i nastaje. Unutarnja temperatura ne ovisi o mehanizmu izgaranja hrane kao u slučaju homeotermi.

Općenito, poikilotermne životinje povezane su s metabolizmom bradimetaboličkog tipa. Međutim, uvjet je da se susreću samo strogi ektotermični organizmi, a bradimetabolizam je metabolizam u stanju mirovanja.

Poikilotermija u prirodi

Poikilotermija je najčešća vrsta termoregulacije u životinjskom carstvu. Unutar ove skupine nalaze se skupine nižih kralježnjaka poput riba, vodozemaca i gmizavaca i velika većina kopnenih i vodenih beskralješnjaka (s nekim iznimnim slučajevima).

U vodenim poikilotermama tjelesna je temperatura zbog svojih kalorijskih karakteristika u osnovi ista kao i kod vode. S druge strane, zemaljski organizmi bi mogli imati temperaturu višu od temperature zraka zbog djelovanja zračenja.

Ektotermne životinje svojim ponašanjem eksploatiraju mjesta s povoljnijim temperaturama, međutim, kao što je ranije naznačeno, izvor energije koja se koristi za povećanje tjelesne temperature dolazi iz okoliša, a ne iz unutrašnjosti tijela.

U tropskim područjima ektotermi poput gmazova učinkovito se natječu s sisarima, u mnogim slučajevima ih premašivaju u obilju vrsta i jedinki. To je zato što stalna temperatura tropa omogućava aktivnost tijekom dana, a također posvećuje energiju spremljenu u reprodukcijskim aktivnostima i preživljavanju.

Ova prednost ima tendenciju smanjenja u umjerenim sredinama u kojima su, zbog nepovoljnih uvjeta za ektotermiju, pogodovani endotermički organizmi.

Prednosti i troškovi poikilotermije

Budući da tjelesna temperatura mnogih ektotermi u znatnoj mjeri ovisi o okolišu, ektotermne vrste koje žive na mjestima s temperaturom ispod smrzavanja mogu imati problema.

Međutim, oni su razvili reakcije kao tvari koje sprečavaju nukleaciju kristala leda u izvanstanične tekućine i na taj način štite citoplazmatsku tekućinu, supstance za hlađenje i antifriz u tjelesnim tekućinama.

U vrućim okruženjima tkivne funkcije većine ektotermi su ometene. Zbog nižeg afiniteta hemoglobina prema kisiku u okviru viših tjelesnih temperatura, životinjama onemogućava obavljanje zahtjevnih aktivnosti, zbog niske stope aerobnog metabolizma.

Potonje sa sobom donosi i razvoj manjka kisika tijekom anaerobnog disanja i ograničenja postizanja velikih veličina.

Ektotermija je spor životni oblik s malim protocima energije, odnosno sa skromnim energetskim potrebama. Potonji im omogućuje da zauzmu neiskorištene zemaljske niše homeotermičkim kralježnjacima, ulažući manje energije za proizvodnju topline, a više u aktivnosti rasta i reprodukcije.

Evolucija ektotermije u dinosaurima

Od uzgoja prvih fosila vodila se rasprava o tome jesu li dinosauri homeotermični ili poikilotermični. Kao što već znamo, ektotermija uključuje mala metabolička ulaganja za stvaranje topline, a umjesto toga energija dostupna iz okoliša koristi se za regulaciju tjelesne temperature.

To očito sa sobom donosi niz problema poput nedostatka zračenja ili solarne energije noću ili činjenice da je stanište toplo i hladno. Tradicionalno, s obzirom na odnose između dinosaura i trenutnih gmazova, dinosauri su klasificirani kao ektotermi.

Međutim, zbog životnog stila koji se vodio o dinosaurima, nekoliko argumenata potvrđuje da su to endotermične životinje.

Prvi je da su imali površinsku izolaciju (perje u Archeopteryxu), koja bi predstavljala barijeru za apsorpciju energije iz zračenja i za endotermu, pretpostavljajući način za održavanje metaboličke topline.

Mnogi nalazi fosila dogodili su se u umjerenim zonama, zbog čega se smatra endometrijskim za preživljavanje klime metaboličkom toplinom. Drugi dokazi upućuju na to da je odnos između predatora i plijena karakterističan za endotermičke i neektrotermične životinje.

Reference

1. Campbell, NA, & ​​Reece, JB (2007). Biologija. Panamerican Medical Ed.
2. de Quiroga, GB (1993). Fiziologija i evolucija životinja (svezak 160). Izdanja AKAL-a.
3. Fanjul, ML i Hiriart, M. (ur.). (1998). Funkcionalna biologija životinja. XXI stoljeće.
4. Fastovsky, DE, i Weishampel, DB (2005). Evolucija i izumiranje dinosaura. Cambridge University Press.
5. Hill, RW (2002). Usporedna fiziologija životinja: pristup okolišu. Preokrenuo sam se.
6. Hill, RW, Wyse, GA, i Anderson, M. (2012). Fiziologija životinja. Treće izdanje Sinauer Associates, Inc. Publishers.
7. McNab, BK (2002). Fiziološka ekologija kralježnjaka: pogled iz energije. Cornell University Press.
8. Willmer, P., Stone, G., i Johnston, I. (2009). Ekološka fiziologija životinja. John Wiley & Sinovi.