Ectotherm-määritelmä
Ektermi on organismi, joka saa tarvitsemansa lämmön ympäristöstä. Tämä on toisin kuin endotermi, joka luo tarvittavan lämmön sisäisistä kemiallisista reaktioista. Yleinen väärinkäsitys on, että ektotermi on ”kylmäverinen”. Ektermi voi säätää lämpötilaa käyttäytymällä siirtymällä lämpimämmille alueille tai asettamalla itsensä vähentämään lämpöhäviöitä. Siksi, vaikka monet ektotermit antavat kehon lämpötilan laskea käyttämättömyyden aikana , ne pitävät kehon lämpötilat yleensä aktiivisina nisäkkäiden kaltaisissa rajoissa. Ektermi voi olla lämpösäädin tai lämpömuuntaja, riippuen siitä, muuttaakö se aktiivisesti ruumiinlämpöä. Ektotermi on myös useita etuja ja haittoja. Näitä aiheita käsitellään alla.
Lämpösääntely ektotermissä
Yleinen väärinkäsitys ekotermien kylmäverisestä on väärinkäsitys näiden eläinten toiminnasta. Kaikki eläimet tarvitsevat jonkinlaista lämpöä energia kehossa tapahtuvien kemiallisten reaktioiden tapahtumiseksi. Endotermit saavat tämän lämmön energiapitoisten kudosten, kuten rasvojen, hajoamisesta ja nopeiden lihassupistusten kautta, viheltävä. Nämä prosessit vapauttavat lämpöä, joka sitten jakautuu kehon läpi verenkiertoelimistön kautta. Samoin ektotermi käyttää verenkiertoelimistöä lämmön jakamiseen koko kehoonsa, mutta lämpö tulee eri lähteestä.
Sen sijaan Luottaen melkein yksinomaan elintarvikkeissaan olevaan energiaan lämpöä varten, ektermit käyttävät ympäristön tuottamaa säteilylämpöä. Tätä lämpöä voidaan saada monin tavoin. Aurinkosäteily on yleisin tapa, koska monet ektotermit käyttävät auringon säteitä lämmittäessään. Toinen tapa on johtuminen. Kivet ja maa imevät aurinkoenergiaa, ja ajan mittaan ne säteilevät tätä energiaa infrapunasäteilyn muodossa. Ektermi voi myös sijoittua lähellä lämpöä säteileviä asioita tai niiden päälle absorboimaan sitä. Lämpöä säätelevät ekotermit hyödyntävät tätä ja rakentavat kehon lämmön huomattavalle tasolle ennen aktiivisuusjaksoja. Sitten, yleensä yöllä, ektotermi antaa kehon lämpötilan laskea, koska se ei tarvitse ylimääräistä lämpöä. Veden haihtuminen ja lämmön johtuminen pois organismista aiheuttavat lämpöhäviöitä. Lämpöä säätelevä ektotermi mukautuu myös käyttäytymiseen näiden menetysten käsittelemiseksi, kuten piiloutuminen syvennykseen tai haihtumisen minimointi vartalon asennon ja hengityksen kautta.
On myös lämpöä muuntavia ektotermeja. Lämpömuodostaja on eläin, joka ei tee juurikaan muutosta kehon lämpötilassa. Lämpömuodostava ektotermi tunnetaan myös poikilotermina. Harkitse esimerkiksi useimpia kaloja. Vedellä on kyky imeä lämpöä organismista hyvin nopeasti. Kun kalat hengittävät, vesi kulkee suoraan niiden kidusten yli ja jäähdyttää verta. Tämän seurauksena useimmilla kaloilla on sama lämpötila kuin niiden ympärillä olevalla vedellä. He eivät värise tai aurinkoa auringonvalossa kylmänä, heidän suurin aktiivisuustaso yksinkertaisesti laskee. Jotkut ekotermiset eläimet elävät jopa pakkasympäristöissä ja käyttävät erikoistuneita ioneja ja jäätymisenestomolekyylejä estääkseen solujaan jäätymästä. Toiset, kuten monet selkärangattomat, yksinkertaisesti jäätyvät ja odottavat sulatusta. Spektrin toisessa päässä on myös suuria kaloja, kuten tonnikalat ja hait, jotka pitävät kehon lämpötilat korkeammalla erikoistuneiden verenkierron ja korkean aktiivisuustason kautta. Jotkut ovat jopa väittäneet, että nämä kalat voisivat olla tietyssä määrin endotermisiä.
Siten miten ektotermi voi termoreguloida, vaihtelee suuresti. Ektermisen luokan sisällä on koko spektri, joka sisältää kaikki nämä lämpötilan säätämismenetelmät. Tästä huolimatta hyvin harvoilla ekotermeillä on todella ”kylmää” verta. Ihmisiin ja muihin endotermeihin verrattuna ne yksinkertaisesti antavat kehon lämpötilojen vaihtelevan paljon enemmän. Vaikka saattaa tuntua siltä, että endotermit ovat jotenkin ”kehittyneempiä” tai monimutkaisempia, tämä on yksinkertaisesti ei ole kyse. Koska kaikki elossa olevat organismit ovat kehittyneet yhtä kauan, se, että on sekä endotermeja että ektotermeja, tarkoittaa, että molemmilla järjestelmillä on etuja ja vikoja. Itse asiassa lajien lukumäärän ja kokonaisbiomassan mukaan ekotermit ovat paljon suuremmat kuin endotermit. Tämä johtuu siitä, että ektotermillä on useita etuja ja vain vähän haittoja.
Ectotermin olemisen edut ja haitat
Plussat
Ektotermeillä on selkeä etu endotermeihin verrattuna energiankäytössä. Nisäkkäät käyttävät yleensä noin 98% energiastaan kehon lämpötilan ylläpitoon. Tämä tarkoittaa, että he voivat ylläpitää korkeaa aktiivisuustasoa melkein koko ajan, mutta se tarkoittaa myös sitä, että he voivat käyttää vain noin 2% ruoassaan olevasta energiasta kasvuun ja lisääntymiseen. Ektermillä ei ole tätä ongelmaa.Suurin osa ektotermeistä käyttää yli 50% ravinnossaan olevasta energiasta kasvuun ja lisääntymiseen. Tämä tarkoittaa, että ektotermit voivat selviytyä paljon vähemmän ruoasta kuin vastaavan kokoiset endotermit. Ektermi voi yksinkertaisesti antaa kehonsa jäähtyä yöllä, mikä vähentää eloonjäämiseen tarvittavaa ruokamäärää. Alla oleva kaavio näyttää ektotermin kyvyn selviytyä monenlaisissa sisäisissä lämpötiloissa.
Kyky sallia kehon lämpötila vaihtelee antaa useita muita selkeitä etuja. Alennettu ruumiinlämpö tarkoittaa, että soluprosessit menevät hitaammin, mikä vähentää kokonaismetaboliaa. Tämä on tärkeää kaloille ja muille olennoille, jotka elävät talvella pakkasvesissä. Kaiken kaikkiaan on havaittu, että ektotermi käyttää noin kymmenesosaa energiasta, jota endotermi käyttää. Nämä energiansäästöt johtavat suoraan nopeampaan kasvuun ja lisääntymiseen. Missä lintu saattaa munia useita munia, samankokoinen matelija munii satoja. Ektermeillä on kuitenkin myös erillisiä rajoituksia.
Haitat
Nisäkkäät ja muut endotermit kehittyivät syystä: täytettiin aukko, jossa ektotermiset eläimet eivät voineet kilpailla. Koska ektotermit pyrkivät alentamaan aktiivisuustasoaan säännöllisesti, he ovat alttiita saalistukselle. Olitpa aurinkoa auringossa tai nukahtamalla, koska kehosi lämpötila laskee, monet ektotermiset käyttäytymismuodot ovat riskialttiita. Endotermeillä ei ole tätä energiatason laskua joka päivä, ja siksi ne ovat valmiita reagoimaan vaaroihin. Huomaa yllä olevasta kaaviosta, että tämä tarkoittaa myös ektotermien yleistä aktiivisuustasoa. Vaikka tämä on suuri puute, se ei ole pysäyttänyt miljoonia ektotermejä.
Toinen suuri ongelma, joka sulkee ektotermit pois tietyistä ympäristöistä, on lämpötila. Monet nisäkkäät ja linnut pystyvät elämään siellä, missä ektotermit eivät voi. Nämä eläimet käyttävät mukautuksia, kuten hiuksia ja höyheniä, eristääkseen itsensä äärimmäisistä lämpötiloista. Muilla ektotermeillä, kuten autiomaassa olevilla, on vaikea ylläpitää vesitasapainoa, koska se on suoraan sidoksissa niiden lämmitys- ja jäähdytysmekanismiin. Kuten alla olevista esimerkeistä nähdään, monilla ektotermeillä on outoja käyttäytymissovituksia, joiden avulla ne voivat kompensoida nämä ongelmat.
Esimerkkejä ektotermistä
Galapagos Iguanas
Galapagoksen iguana (Amblyrhynchus cristatus), jota kutsutaan myös meren iguaanaksi, on täydellinen esimerkki lämpösäätelystä riippuvasta ektermasta. Aamulla iguana tulee esiin urastaan ja ottaa aseman mustalla laavakivellä. Iguaanin lämpötila on todella matala, koska iguana antaa sen pudota yön yli. Kun aurinko osuu iguaanaan ja sen ympärillä oleviin kiviin, iguana absorboi sen kehoon osuvaa aurinko- ja infrapunasäteilyä. Se jopa kääntää kehonsa suurimman pinnan kohti aurinkoa, aivan kuten aurinkopaneeli, absorboimaan enimmäislämpöä. Lopulta iguana on kuuma ja valmis olemaan aktiivinen, kuten alla olevasta kuvasta näkyy. Meren iguanat ovat erityisiä siinä mielessä, että he etsivät veden alla levää.
Iguaani juoksee kallioilta ja syöksyy kylmään. valtameren vettä. Vesi alkaa nopeasti vetää lämpöä iguaanin kehosta. Sen on kiire ruokkia, ennen kuin se on liian kylmä liikuttamaan lihaksiaan. Vaikka iguaanit voivat pidättää hengitystään yli 30 minuutin ajan, heidän on palattava rantaan pian tämän jälkeen alkamaan palauttaa lämpöä. Iguaani palaa pinnalle ruokinnan jälkeen ja ui rannalle. Sen täytyy nyt kiivetä takaisin kallioille ja alkaa absorboida lämpöä. Tällä tavoin iguana säätelee aktiivisesti lämpötilaa antaakseen itselleen riittävästi lämpöä tehokkaaseen ruokintaan. Yöllä iguana palaa koloonsa ja saavuttaa huomattavasti alhaisemman ruumiinlämpötilan, lähellä ilman lämpötilaa.
Puusammakot
Puusammakot ovat ektotermi, jolla on erilainen joukko ongelmia. Sademetsä on erittäin lämmin paikka jopa yöllä. Useimpien puusammakoiden ei tarvitse välttämättä laskea aktiivisuustasojaan yöllä. Niiden lämpötilakierto perustuu yleensä toiseen ilmiöön: haihtumiseen. Päivän aikana puut imevät vettä maasta ja siirtävät sen katoksen yläpuolelle ilmaan. Iltapäivällä ilma on kyllästynyt, ja se alkaa sataa. Tämä jatkuva vedenkierto vaikuttaa myös puusammakkoihin. Kun ilma kuivuu päivän kuumimpana aikana, sammakon vesi alkaa haihtua. Tämä ei vain kuivaa sammakkoa, vaan vähentää myös sammakon ruumiinlämpöä.
Puun sammakot eivät kuitenkaan ole ilman temppujaan. Jotkut sammakot hyppäävät vesistöihin tänä päivän aikana, koska seisova vesi on yleensä melko lämmin eikä heitä menetä vettä haihtumiseen. Muut sammakot ovat mukauttaneet outoja poseja, jotka suojaavat herkempiä alueitaan veden menetykseltä. Sitten, kun iltapäivän sateet alkavat laskea, sammakot voivat alkaa metsästää ja ruokkia hyönteisiä.Tämä tapahtuu täydellisesti yön tullessa, jolloin monia hyönteisiä ilmestyy.
Kalojen jäätyminen
Viimeinen esimerkki on säätelemätön ekotermi. Useat kalalajit ovat niin kylmissä vesissä, että normaalit kalat jäätyvät. Jotta vedestä tulisi jäätä, sen on oltava olemassa muutama tekijä. Ensinnäkin sen on oltava tarpeeksi kylmä. Toiseksi on oltava jonkinlainen molekyyli, joka toimii ”siemenenä” jään kiteiden muodostumiselle. Lopuksi vesi ei saa sisältää molekyylejä, jotka estävät jään muodostumisen. Näissä olosuhteissa esiintyvät kalat ovat poikilotermeja tai ektotermeja, jotka eivät Vaikka nämä eläimet eivät tarvitse paljon lämpöä aktiivisuustasonsa ylläpitämiseksi, ne estävät itseään jäätymästä.
Nämä eläimet suodattavat aktiivisesti verestä epäpuhtaudet ja luovat erityisiä proteiineja, jotka estävät jään muodostumisen. Antaa eläinten elää lämpötiloissa, jotka ovat huomattavasti pakkasen alapuolella ja itse jäätyvät. Suolavesi jäätyy vasta paljon alhaisemmissa lämpötiloissa liuenneiden suolojen takia, mutta vesi eläinsolujen sisällä on paljon vähemmän suolaista ja sen tulisi jäätyä ennen suolavettä. kalat jäätyvät kiduksista melkein välittömästi näillä vesillä. Nämä kalat estävät tämän tapahtumasta ja kykenevät menestymään kapealla, johon muut eivät pääse.
Tietokilpailu
1. Mikä fol matala on ektotermi?
A. Seepra
B. Strutsi – C. Käärme
2. Mikä on yksi ektotermin etu?
A. Olet lämmin koko ajan
B. Käytät huomattavasti vähemmän energiaa lämpötilan säätämiseen
C. Voit kerätä ruokaa missä tahansa lämpötilassa
3. Löysit uuden eläimen. Valvot sitä koko päivän ja huomaat, että sen lämpötila vaihtelee paljon. Näet myös, että se siirtyy aktiivisesti eri asentoihin, kun sen lämpötila saavuttaa tietyt ääripäät. Tämä eläin on:
A. Poikilotherm
B. Endotermi – C. Ectotherm