Definice Ectothermu
Ectotherm je organismus, který získává teplo, které potřebuje, z prostředí. To je na rozdíl od endotermu, který vytváří teplo, které potřebuje, z vnitřních chemických reakcí. Běžná mylná představa je, že ectotherm je „chladnokrevný“. Ectotherm může regulovat svou teplotu behaviorálním pohybem do teplejších oblastí nebo umístěním tak, aby snižoval tepelné ztráty. Proto, zatímco mnoho ectotherms umožňuje jejich tělesné teploty klesat během období nečinnosti , obvykle udržují tělesnou teplotu v rozmezí podobném savcům, když jsou aktivní. Ektotermou může být termoregulátor nebo termokonformátor, v závislosti na tom, zda aktivně mění svou tělesnou teplotu. Existuje také řada výhod a nevýhod, které jsou ektotermou. Těmto tématům se budeme věnovat níže.
Termoregulace v Ectothermu
Běžná mylná představa o chladnokrevnosti ectothermů přichází s nepochopením toho, jak tato zvířata fungují. Všechna zvířata potřebují trochu tepla energie pro chemické reakce v jejich tělech. Endotermy odvozují toto teplo od rozpadu energeticky bohatých tkání, jako jsou tuky, a prostřednictvím rychlých svalových kontrakcí, známých jako s zimování. Tyto procesy uvolňují teplo, které je pak distribuováno tělem prostřednictvím oběhového systému. Podobně ectotherm také používá oběhový systém k distribuci tepla po celém těle, ale teplo pochází z jiného zdroje.
Místo toho spoléhat se téměř výhradně na energii v potravě na teplo, ektotermy využívají sálavé teplo poskytované prostředím. Toto teplo lze získat mnoha způsoby. Nejběžnějším způsobem je sluneční záření, protože mnoho ektoterm používá k zahřátí sluneční paprsky. Dalším způsobem je vedení. Skály a země nasávají sluneční energii a postupem času tuto energii vyzařují ve formě infračerveného záření. Ectotherm se také může umístit blízko nebo na věci, které vyzařují teplo, aby toto teplo absorbovalo. Termoregulační ektotermy to využívají a před obdobím aktivity budují své tělesné teplo na podstatnou úroveň. Potom, obvykle v noci, ectotherm nechá poklesnout tělesnou teplotu, protože nepotřebuje extra teplo. Odpařování vody a odvádění tepla od organismu způsobuje tepelné ztráty. Termoregulační ektoterma také přizpůsobí chování, aby se vypořádala s těmito ztrátami, jako je schovávání se v doupěti nebo minimalizace odpařování prostřednictvím držení těla a dýchání.
Existují také termokonformní ektotermy. Termokonformátor je zvíře, které neudělá nic pro změnu své tělesné teploty. Termokonformní ektoterma je také známá jako poikilotherm. Zvažte například většinu ryb. Voda má schopnost velmi rychle odvádět teplo z organismu. Když ryby dýchají, voda prochází přímo přes jejich žábry a ochlazuje jejich krev. V důsledku toho má většina ryb stejnou teplotu jako voda kolem nich. Když jsou chladní, netřásají se a nevyhřívají se na slunci, jejich maximální úroveň aktivity jednoduše klesá. Některá ektotermická zvířata dokonce žijí v mrazivém prostředí a používají speciální ionty a nemrznoucí molekuly, aby zabránily zmrznutí jejich buněk. Jiní, stejně jako mnoho bezobratlých, jednoduše zmrazí a čekají na rozmrazení. Na druhém konci spektra jsou také velké ryby, jako jsou tuňáci a žraloci, kteří udržují své tělesné teploty vyšší díky specializovaným cirkulačním vzorům a vysoké úrovni aktivity. Někteří dokonce tvrdili, že tyto ryby mohou být do určité míry endotermické.
To, jak může ectotherm termoregulovat, se tedy velmi liší. V kategorii ectotherm existuje celé spektrum, které zahrnuje všechny tyto metody regulace teploty. Jak již bylo řečeno, jen velmi málo ektotermů má ve skutečnosti „studenou“ krev. Ve srovnání s lidmi a jinými endotermami jednoduše umožňují mnohem více kolísat teploty svého těla. I když se může zdát, že endotermy jsou nějak „vyvinutější“ nebo složitější, je to tak prostě to tak není. Jelikož se všechny živé organismy dnes vyvíjejí stejně dlouho, skutečnost, že existují jak endotermy, tak ektotermy, znamená, že oba systémy mají své výhody i chyby. Ve skutečnosti podle počtu druhů a celkové biomasy ektotermy daleko převažují nad endotermami. Je to proto, že být ectotherm má řadu výhod a jen několik nevýhod.
Výhody a nevýhody bytí ectotherm
Pros
Ektotermy mají z hlediska spotřeby energie zřetelnou výhodu oproti endotermám. Savci obvykle používají přibližně 98% své energie k udržení své tělesné teploty. To znamená, že mohou udržovat vysokou úroveň aktivity téměř po celou dobu, ale také to znamená, že mohou použít pouze asi 2% energie v potravě pro růst a reprodukci. Ectotherm tento problém nemá.Většina ectotherms používá více než 50% energie v potravě pro růst a reprodukci. To znamená, že ektotermy mohou přežít na mnohem menším množství potravy než podobně velké endotermy. Ectotherm může jednoduše nechat své tělo v noci vychladnout, čímž sníží množství potravy potřebné k přežití. Níže uvedený graf ukazuje schopnost ectothermu přežít v širším spektru vnitřních teplot.
Schopnost umožnit tělu kolísání teploty poskytuje řadu dalších zřetelných výhod. Snížená tělesná teplota znamená, že buněčné procesy probíhají pomaleji, což snižuje celkový metabolismus. To je důležité pro ryby a další tvory, které přes zimu žijí v mrazivých vodách. Celkově bylo zjištěno, že ectotherm využívá přibližně jednu desetinu energie, kterou využívá endoterma. Tyto úspory energie se přímo promítnou do rychlejšího růstu a lepší reprodukce. Tam, kde pták může položit několik vajec, položí podobně velký plaz stovky. Ektotermy však také čelí zřetelným omezením.
Nevýhody
Savci a další endotermy se vyvinuli z nějakého důvodu: bylo třeba vyplnit mezeru, do které ektotermická zvířata nemohla soutěžit. aby pravidelně snižovali úroveň své aktivity, jsou náchylní k predaci. Ať už se vyhříváte na slunci nebo usínáte, protože vaše tělesná teplota klesá, mnoho ectotherm chování je riskantní. Endotermy nemají tento pokles energetické hladiny každý den, a proto jsou připravenější reagovat na nebezpečí. Všimněte si výše uvedeného grafu, že to také znamená, že ektotermy mají nižší celkovou úroveň aktivity. I když se jedná o hlavní chybu, nezastavila miliony ectotherms.
Druhým hlavním problémem, který vylučuje ectotherms z určitých prostředí, je teplota. Mnoho savců a ptáků je schopno žít tam, kde ektotermy nemohou. Tato zvířata používají adaptace jako vlasy a peří, aby se izolovala od teplotních extrémů. Jiné ektotermy, jako jsou ty v poušti, si těžko udržují vodní bilanci, protože je přímo spojena s jejich ohřívacím a chladicím mechanismem. Jak je vidět v níže uvedených příkladech, mnoho ektoterm má neobvyklé úpravy chování, které jim umožňují tyto problémy kompenzovat.
Příklady ectothermu
Iguanas Galapagos
Leguán galapágský (Amblyrhynchus cristatus), nazývaný také mořský leguán, je dokonalým příkladem termoregulační ektotermy. Ráno se leguán vynořil ze své nory a zaujal pozici na černém lávovém kameni. Teplota leguána je opravdu nízká, protože jej nechal přes noc spadnout. Když slunce narazí na leguána a na skály kolem něj, leguán absorbuje sluneční a infračervené záření dopadající na jeho tělo. Dokonce otočí největší povrch svého těla směrem ke slunci, podobně jako solární panel, aby absorboval maximální množství tepla. Nakonec je leguán horký a připravený k aktivitě, jak je vidět na obrázku níže. Mořské leguány jsou zvláštní tím, že se pasou pod vodou pro řasy.
Leguán uteče z útesů a vrhá se do chladu oceánská voda. Voda rychle začne odtahovat teplo z těla leguána. Musí spěchat s krmením, než bude příliš chladno, aby pohnulo svaly. Zatímco leguáni mohou zadržet dech na více než 30 minut, musí se krátce poté vrátit na břeh, aby začali znovu získávat teplo. Leguán se po krmení vrací na povrch a plave na břeh. Nyní musí vylézt zpět na útesy a začít znovu absorbovat teplo. Tímto způsobem leguán aktivně reguluje svoji teplotu, aby si zajistil dostatek tepla pro efektivní krmení. V noci se leguán vrátí do své nory a předpokládá mnohem nižší tělesnou teplotu, blízkou teplotě vzduchu.
Rosničky
Rosničky jsou ectotherm, které mají odlišný soubor problémů. Deštný prales je velmi teplé místo, dokonce i v noci. Většina rosniček nemusí nutně v noci snižovat úroveň aktivity. Jejich teplotní cyklus je obvykle založen na jiném jevu: odpařování. Během dne stromy absorbují vodu ze země a přenášejí ji do vzduchu nad baldachýnem. Odpoledne je vzduch nasycený a začíná pršet. Tento konstantní vodní cyklus ovlivňuje také rosničky. Jak vzduch vysychá v nejteplejší části dne, voda ze žáby se začíná odpařovat. Žába to nejen vysuší, ale také sníží její tělesnou teplotu.
Ale rosničky nejsou bez jejich triků. Některé žáby během této části dne skočí do vodních ploch, protože stojatá voda je obvykle docela teplá a neztrácí vodu odpařováním. Jiné žáby si přizpůsobily podivné pózy, které chrání jejich nejcitlivější oblasti před ztrátou vody. Poté, když začnou klesat odpolední deště, mohou žáby začít lovit a živit se hmyzem.Tentokrát dokonale s příchodem noci, kdy se objeví mnoho hmyzu.
Mrazící ryby
Posledním příkladem je neregulující ectotherm. Několik druhů ryb existuje ve vodách tak chladných, že by normální ryby zmrzly. Aby se voda stala ledem, musí existovat několik faktorů. Nejprve musí být dostatečně chladno. Zadruhé, musí existovat nějaký druh molekuly, která funguje jako „semeno“, aby se na ní krystaly ledu usadily. A konečně, voda nesmí obsahovat molekuly, které brání tvorbě ledu. Ryby, které za těchto podmínek existují, jsou poikilotermy nebo ektotermy, které i když tato zvířata nepotřebují mnoho tepla k udržení úrovně aktivity, brání zamrznutí.
Tato zvířata aktivně filtrují nečistoty z krve a vytvářejí speciální proteiny, které zabraňují tvorbě ledu. umožňuje zvířatům existovat při teplotách hluboko pod bodem mrazu a mrznout samy. Slaná voda nezamrzá až do mnohem nižších teplot kvůli rozpuštěným solím, ale voda uvnitř zvířecích buněk je mnohem méně slaná a měla by zmrznout před slanou vodou. ryby by v těchto vodách téměř okamžitě zamrzly ze žábry. Tyto ryby tomu brání a jsou schopné prospívat ve výklenku, na který ostatní nedosahují.
Kvíz
1. Který z fol ponoření je ectotherm?
A. Zebra
B. Pštros
C. Snake
2. Co je jednou z výhod ectothermu?
A. Po celou dobu vám je teplo
B. K regulaci své teploty spotřebujete podstatně méně energie
C. Jídlo můžete sbírat při jakékoli teplotě
3. Našli jste nové zvíře. Sledujete jej po celý den a vidíte, že jeho teplota velmi kolísá. Také vidíte, že se aktivně pohybuje do různých pozic, když jeho teplota dosáhne určitých extrémů. Toto zvíře je:
A. Poikilotherm
B. Endotherm
C. Ectotherm