Définition de lectotherme
Un ectotherme est un organisme qui tire la chaleur dont il a besoin de lenvironnement. Cela contraste avec un endotherme, qui crée la chaleur dont il a besoin à partir de réactions chimiques internes. Une idée fausse courante est qu’un ectotherme est «à sang froid». Un ectotherme peut réguler sa température de manière comportementale, en se déplaçant dans des zones plus chaudes ou en se positionnant pour réduire la perte de chaleur. Par conséquent, bien que de nombreux ectothermes laissent chuter la température de leur corps pendant les périodes d’inactivité , ils maintiennent généralement la température corporelle dans des fourchettes similaires à celles des mammifères lorsquils sont actifs. Un ectotherme peut être un thermorégulateur ou un thermoconformateur, selon quil change activement sa température corporelle. Il y a aussi un certain nombre davantages et dinconvénients à être un ectotherme. Ces sujets seront abordés ci-dessous.
La thermorégulation dans un ectotherme
Lidée fausse courante sur les ectothermes à sang froid vient dun malentendu sur le fonctionnement de ces animaux. Tous les animaux ont besoin dune sorte de chaleur lénergie nécessaire aux réactions chimiques dans leur corps. Les endothermes tirent cette chaleur de la dégradation des tissus riches en énergie comme les graisses et par des contractions musculaires rapides, appelées s hivering. Ces processus libèrent de la chaleur, qui est ensuite distribuée à travers le corps via le système circulatoire. De même, un ectotherme utilise également le système circulatoire pour distribuer la chaleur dans tout son corps, mais la chaleur provient dune source différente.
À la place de dépendre presque uniquement de lénergie de leurs aliments pour se chauffer, les ectothermes utilisent la chaleur rayonnante fournie par lenvironnement. Cette chaleur peut être acquise de plusieurs manières. Le rayonnement solaire est le moyen le plus courant, car de nombreux ectothermes utilisent les rayons du soleil pour se réchauffer. Un autre moyen est la conduction. Les roches et le sol absorbent lénergie solaire et, au fil du temps, ils rayonnent cette énergie sous forme de rayonnement infrarouge. Un ectotherme peut également se positionner à proximité ou sur des objets qui rayonnent de la chaleur pour absorber cette chaleur. Les ectothermes thermorégulateurs en profitent et augmentent leur chaleur corporelle à des niveaux substantiels avant les périodes dactivité. Ensuite, généralement la nuit, un ectotherme laissera sa température corporelle baisser, car il na pas besoin de chaleur supplémentaire. Lévaporation de leau et la conduction de la chaleur loin de lorganisme provoquent une perte de chaleur. Un ectotherme thermorégulateur aura également des adaptations de comportement pour faire face à ces pertes, comme se cacher dans un terrier ou minimiser lévaporation par la posture du corps et la respiration.
Il existe également des ectothermes thermoconformants. Un thermoconformateur est un animal qui ne fait pratiquement rien pour changer sa température corporelle. Un ectotherme thermoconformant est également connu sous le nom de poikilotherme. Prenons par exemple la plupart des poissons. Leau a la capacité dextraire très rapidement la chaleur dun organisme. Lorsque les poissons respirent, leau passe directement sur leurs branchies et refroidit leur sang. En conséquence, la plupart des poissons ont la même température que leau qui les entoure. Ils ne frissonnent pas et ne se prélassent pas au soleil lorsquils ont froid, leur niveau dactivité maximal diminue simplement. Certains animaux ectothermiques vivent même dans des environnements glaciaux et utilisent des ions spécialisés et des molécules antigel pour empêcher leurs cellules de geler. Dautres, comme de nombreux invertébrés, gèlent simplement et attendent dêtre décongelés. À lautre extrémité du spectre, il y a aussi de gros poissons comme les thons et les requins qui maintiennent leur température corporelle plus élevée grâce à des schémas de circulation spécialisés et à des niveaux dactivité élevés. Certains ont même soutenu que ces poissons pourraient être endothermiques dans une certaine mesure.
Ainsi, la façon dont un ectotherme peut thermoréguler varie considérablement. Il existe un spectre entier dans la catégorie des ectothermes qui comprend toutes ces méthodes de régulation de la température. Cela étant dit, très peu dectothermes ont réellement du sang «froid». Par rapport aux humains et aux autres endothermes, ils laissent simplement la température de leur corps fluctuer beaucoup plus. Bien quil puisse sembler que les endothermes sont en quelque sorte «plus évolués» ou plus complexes, cest tout simplement pas le cas. Comme tous les organismes vivants aujourdhui évoluent depuis le même laps de temps, le fait quil existe à la fois des endothermes et des ectothermes signifie que les deux systèmes ont leurs avantages et leurs défauts. En fait, en nombre despèces et en biomasse globale, les ectothermes lemportent de loin sur les endothermes. Cest parce quêtre un ectotherme a un certain nombre davantages et seulement quelques inconvénients.
Avantages et inconvénients dêtre un ectotherme
Avantages
Les ectothermes ont un net avantage sur les endothermes en termes de consommation dénergie. Les mammifères utilisent généralement environ 98% de leur énergie pour maintenir leur température corporelle. Cela signifie quils peuvent maintenir des niveaux dactivité élevés presque tout le temps, mais cela signifie également quils ne peuvent utiliser quenviron 2% de lénergie de leur nourriture pour la croissance et la reproduction. Un ectotherme na pas ce problème.La plupart des ectothermes utilisent plus de 50% de lénergie de leur nourriture pour la croissance et la reproduction. Cela signifie que les ectothermes peuvent survivre avec beaucoup moins de nourriture que les endothermes de taille similaire. Un ectotherme peut simplement laisser son corps se refroidir la nuit, réduisant ainsi la quantité de nourriture nécessaire à sa survie. Le graphique ci-dessous montre la capacité dun ectotherme à survivre à une plus grande variété de températures internes.
La capacité de permettre au corps la température à fluctuer donne un certain nombre dautres avantages distincts. Une température corporelle réduite signifie que les processus cellulaires ralentissent, ce qui diminue le métabolisme total. Ceci est important pour les poissons et autres créatures qui vivent dans les eaux glaciales pendant lhiver. Dans lensemble, il a été constaté quun ectotherme utilise environ un dixième de lénergie quun endotherme utilise. Ces économies dénergie se traduisent directement par une croissance plus rapide et plus de reproduction. Lorsquun oiseau peut pondre plusieurs œufs, un reptile de taille similaire en pondra des centaines. Cependant, les ectothermes font également face à des limitations distinctes.
Inconvénients
Les mammifères et autres endothermes se sont développés pour une raison: il y avait un créneau à combler dans lequel les animaux ectothermiques ne pouvaient pas rivaliser. Parce que les ectothermes ont tendance à pour abaisser leur niveau dactivité périodiquement, ils sont vulnérables à la prédation. Que vous vous prélassiez au soleil ou que vous vous endormiez parce que la température de votre corps baisse, de nombreux comportements ectothermes sont risqués. Les endothermes nont pas cette baisse de niveau dénergie tous les jours, et sont donc plus prêts à réagir au danger. Notez que le graphique ci-dessus signifie également que les ectothermes ont un niveau dactivité global inférieur. Bien que ce soit un défaut majeur, il na pas arrêté des millions dectothermes.
Le deuxième problème majeur qui exclut les ectothermes de certains environnements est la température. De nombreux mammifères et oiseaux peuvent vivre là où les ectothermes ne le peuvent pas. Ces animaux utilisent des adaptations comme les poils et les plumes pour sisoler des températures extrêmes. Dautres ectothermes, comme ceux du désert, ont du mal à maintenir leur équilibre hydrique car il est directement lié à leur mécanisme de chauffage et de refroidissement. Comme on le voit dans les exemples ci-dessous, de nombreux ectothermes ont détranges adaptations comportementales qui leur permettent de compenser ces problèmes.
Exemples dectotherme
Iguanes des Galapagos
Liguane des Galapagos (Amblyrhynchus cristatus), également appelé iguane marin, est un parfait exemple dectotherme thermorégulateur. Au matin, liguane émerge de son terrier, et prend position sur une roche de lave noire. La température de liguane est vraiment basse, car liguane la laissé tomber pendant la nuit. Lorsque le soleil frappe liguane et les roches qui lentourent, liguane absorbe le rayonnement solaire et infrarouge frappant son corps. Il tournera même la plus grande surface de son corps vers le soleil, tout comme un panneau solaire, pour absorber le maximum de chaleur. Finalement, liguane est chaud et prêt à être actif, comme le montre limage ci-dessous. Les iguanes marins ont la particularité de chercher des algues sous leau.
Liguane sécoule des falaises et plonge dans le froid eau de mer. Leau commence rapidement à tirer la chaleur du corps de liguane. Il doit se dépêcher de se nourrir avant quil ne fasse trop froid pour bouger ses muscles. Alors que les iguanes peuvent retenir leur souffle pendant plus de 30 minutes, ils doivent retourner sur le rivage peu de temps après pour commencer à reprendre de la chaleur. Liguane revient à la surface après sêtre nourri et nage vers le rivage. Il doit maintenant remonter les falaises et commencer à réabsorber la chaleur. De cette façon, liguane régule activement sa température pour se fournir suffisamment de chaleur pour se nourrir efficacement. La nuit, liguane retournera dans son terrier et prendra une température corporelle beaucoup plus basse, proche de celle de lair.
Rainettes arborescentes
Les grenouilles arboricoles sont un ectotherme qui ont ensemble de problèmes. La forêt tropicale est un endroit très chaleureux, même la nuit. La plupart des grenouilles arboricoles nont pas nécessairement à baisser leur niveau dactivité la nuit. Leur cycle de température est généralement basé sur un phénomène différent: celui de lévaporation. Pendant la journée, les arbres absorbent leau du sol et la transfèrent dans lair au-dessus de la canopée. Laprès-midi, lair est saturé et il commence à pleuvoir. Ce cycle constant de leau affecte également les grenouilles arboricoles. Au fur et à mesure que lair sassèche dans la partie la plus chaude de la journée, leau de la grenouille commence à sévaporer. Cela assèche non seulement la grenouille, mais réduit également la température corporelle de la grenouille.
Mais les grenouilles arboricoles ne sont pas sans leurs astuces. Certaines grenouilles sautent dans les plans deau pendant cette partie de la journée, car leau stagnante est généralement assez chaude et elles ne perdront pas deau par évaporation. Dautres grenouilles ont adapté des poses étranges, qui protègent leurs zones les plus sensibles de la perte deau. Ensuite, lorsque les pluies de laprès-midi commencent à tomber, les grenouilles peuvent commencer à chasser et à se nourrir dinsectes.Cela se passe parfaitement avec larrivée de la nuit, lorsque de nombreux insectes émergent.
Congélation du poisson
Le dernier exemple est celui dun ectotherme non régulateur. Plusieurs espèces de poissons existent dans des eaux si froides que les poissons normaux gèleraient. Pour que leau devienne de la glace, il faut plusieurs facteurs pour exister. Premièrement, il doit faire assez froid. Deuxièmement, il doit y avoir une sorte de molécule qui agit comme une « graine » sur laquelle les cristaux de glace peuvent sétablir. Enfin, leau ne doit pas contenir de molécules qui empêchent la formation de glace. Les poissons qui existent dans ces conditions sont des poïkilothermes ou des ectothermes qui ne le sont pas. Bien que ces animaux naient pas besoin de beaucoup de chaleur pour maintenir leur niveau dactivité, ils sempêchent de geler.
Ces animaux filtrent activement les impuretés de leur sang et créent des protéines spéciales qui empêchent la formation de glace. permet aux animaux dexister à des températures bien en dessous de zéro, avec un gel. Leau salée ne gèle pas jusquà des températures beaucoup plus basses à cause des sels dissous, mais leau à lintérieur des cellules animales est beaucoup moins salée et devrait geler avant leau salée. les poissons gèleraient des branchies presque instantanément dans ces eaux. Ces poissons empêchent que cela se produise et sont capables de prospérer dans une niche que dautres ne peuvent atteindre.
Quiz
1. Lequel des fol est un ectotherme?
A. Zèbre
B. Autruche
C. Snake
2. Quel est lun des avantages dêtre un ectotherme?
A. Vous avez chaud tout le temps
B. Vous utilisez beaucoup moins dénergie pour réguler votre température
C. Vous pouvez ramasser de la nourriture à nimporte quelle température
3. Vous avez trouvé un nouvel animal. Vous le surveillez tout au long de la journée et constatez que sa température fluctue beaucoup. Vous voyez également quil se déplace activement vers différentes positions lorsque sa température atteint certains extrêmes. Cet animal est un:
A. Poikilotherm
B. Endotherme
C. Ectotherm