Ectotherm-definitie
Een ectotherm is een organisme dat de warmte die het nodig heeft uit de omgeving haalt. Dit in tegenstelling tot een endotherm, die de warmte creëert die het nodig heeft uit interne chemische reacties. Een veel voorkomende misvatting is dat een ectotherm “koudbloedig” is. Een ectotherm kan zijn temperatuur gedragsmatig reguleren door naar warmere gebieden te gaan of door zichzelf te positioneren om warmteverlies te verminderen. Daarom, terwijl veel ectothermen hun lichaamstemperatuur laten dalen tijdens perioden van inactiviteit , houden ze de lichaamstemperatuur meestal op een niveau dat vergelijkbaar is met die van zoogdieren terwijl ze actief zijn. Een ectotherm kan een thermoregulator of een thermoconformer zijn, afhankelijk van of het actief zijn lichaamstemperatuur verandert. Er zijn ook een aantal voor- en nadelen aan het zijn van een ectotherm. Deze onderwerpen komen hieronder aan bod.
Thermoregulatie in een ectotherm
De veel voorkomende misvatting dat ectothermen koudbloedig zijn, is een misverstand over hoe deze dieren werken. Alle dieren hebben een soort van warmte nodig energie om de chemische reacties in hun lichaam te laten plaatsvinden. Endothermen halen deze warmte uit de afbraak van energierijke weefsels zoals vetten en door snelle spiersamentrekkingen, bekend als s huiveren. Deze processen geven warmte af, die vervolgens via de bloedsomloop door het lichaam wordt verspreid. Evenzo gebruikt een ectotherm ook de bloedsomloop om de warmte door zijn lichaam te verdelen, maar de warmte komt van een andere bron.
In plaats daarvan Omdat ze bijna uitsluitend afhankelijk zijn van de energie in hun voedsel voor warmte, gebruiken ectothermen stralingswarmte die door de omgeving wordt geleverd. Deze warmte kan op veel manieren worden gewonnen. Zonnestraling is de meest gebruikelijke manier, aangezien veel ectothermen de zonnestralen gebruiken om op te warmen. Een andere manier is door geleiding. Rotsen en de grond nemen zonne-energie op en na verloop van tijd stralen ze die energie uit in de vorm van infraroodstraling. Een ectotherm kan zichzelf ook positioneren in de buurt van of op dingen die warmte uitstralen om die warmte te absorberen. Thermoregulerende ectothermen profiteren hiervan en bouwen hun lichaamswarmte op tot aanzienlijke niveaus vóór perioden van activiteit. Dan, meestal s nachts, laat een ectotherm zijn lichaamstemperatuur dalen, omdat hij de extra warmte niet nodig heeft. Verdamping van water en geleiding van warmte weg van het organisme veroorzaken warmteverlies. Een thermoregulerende ectotherm zal ook gedragsaanpassingen ondergaan om met deze verliezen om te gaan, zoals verstoppen in een hol of het minimaliseren van verdamping door lichaamshouding en ademhaling.
Er zijn ook thermoconformerende ectothermen. Een thermoconformer is een dier dat weinig tot niets doet om zijn lichaamstemperatuur te veranderen. Een thermoconformerende ectotherm wordt ook wel poikilotherm genoemd. Beschouw bijvoorbeeld de meeste vissen. Water heeft het vermogen om zeer snel warmte uit een organisme te verwijderen. Terwijl vissen ademen, stroomt water direct over hun kieuwen en koelt hun bloed af. Als gevolg hiervan hebben de meeste vissen dezelfde temperatuur als het water om hen heen. Ze rillen niet en koesteren zich niet in de zon als ze het koud hebben, hun maximale activiteit neemt gewoon af. Sommige ectotherme dieren leven zelfs in een vrieskou en gebruiken gespecialiseerde ionen en antivriesmoleculen om te voorkomen dat hun cellen bevriezen. Anderen, zoals veel ongewervelde dieren, bevriezen gewoon en wachten tot ze worden ontdooid. Aan de andere kant van het spectrum bevinden zich ook grote vissen zoals tonijnen en haaien die hun lichaamstemperatuur hoger houden door gespecialiseerde circulatiepatronen en hoge activiteitsniveaus. Sommigen hebben zelfs beweerd dat deze vissen tot op zekere hoogte endotherm kunnen zijn.
De manier waarop een ectotherm kan thermoreguleren varieert dus sterk. Er bestaat een heel spectrum binnen de categorie van ectotherm dat al deze methoden voor temperatuurregeling omvat. Dat gezegd hebbende, maar heel weinig ectothermen hebben echt koud bloed. In vergelijking met mensen en andere endothermen laten ze hun lichaamstemperatuur gewoon veel meer fluctueren. Hoewel het lijkt alsof endothermen op de een of andere manier meer ontwikkeld of complexer zijn, is dit gewoon niet het geval. Aangezien alle organismen die vandaag de dag leven zich gedurende dezelfde tijd hebben ontwikkeld, betekent het feit dat er zowel endothermen als ectothermen zijn dat beide systemen hun voordelen en fouten hebben. In feite, qua aantal soorten en totale biomassa, wegen de ectothermen veel zwaarder dan de endothermen. Dit komt omdat ectotherm zijn een aantal voor- en slechts een paar nadelen heeft.
Voors en tegens van ectotherm zijn
Pros
Ectothermen hebben een duidelijk voordeel ten opzichte van endothermen als het gaat om energieverbruik. Zoogdieren gebruiken doorgaans ongeveer 98% van hun energie om hun lichaamstemperatuur op peil te houden. Dit betekent dat ze bijna altijd een hoog activiteitsniveau kunnen handhaven, maar het betekent ook dat ze slechts ongeveer 2% van de energie in hun voedsel kunnen gebruiken voor groei en voortplanting. Een ectotherm heeft dit probleem niet.De meeste ectothermen gebruiken meer dan 50% van de energie in hun voedsel voor groei en voortplanting. Dit betekent dat ectothermen kunnen overleven op veel minder voedsel dan endothermen van vergelijkbare grootte. Een ectotherm kan zijn lichaam s nachts gewoon laten afkoelen, waardoor er minder voedsel nodig is om te overleven. De onderstaande grafiek toont het vermogen van een ectotherm om te overleven bij een grotere verscheidenheid aan interne temperaturen.
Het vermogen om body temperatuurschommelingen geeft een aantal andere duidelijke voordelen. Een verlaagde lichaamstemperatuur betekent dat cellulaire processen langzamer gaan, waardoor de totale stofwisseling afneemt. Dit is belangrijk voor vissen en andere wezens die in de winter in ijskoud water leven. Al met al is gebleken dat een ectotherm ongeveer een tiende van de energie verbruikt die een endotherm gebruikt. Deze energiebesparing vertaalt zich direct in een snellere groei en meer reproductie. Waar een vogel meerdere eieren kan leggen, legt een reptiel van dezelfde grootte er honderden. Ectothermen hebben echter ook duidelijke beperkingen.
Nadelen
Zoogdieren en andere endothermen ontwikkelden zich met een reden: er moest een niche worden gevuld waarin ectotherme dieren niet konden concurreren. Omdat ectothermen de neiging hebben om hun activiteitsniveau periodiek te verlagen, zijn ze kwetsbaar voor predatie. Of u zich nu in de zon koestert of in slaap valt omdat uw lichaamstemperatuur daalt, veel ectothermisch gedrag is riskant. Endothermen hebben deze daling van het energieniveau niet elke dag en zijn daarom eerder bereid om op gevaar te reageren. Let op de bovenstaande grafiek dat dit ook betekent dat ectothermen een lager algemeen activiteitsniveau hebben. Hoewel dit een groot gebrek is, heeft het miljoenen ectothermen niet gestopt.
Het tweede grote probleem dat ectothermen uitsluit van bepaalde omgevingen is de temperatuur. Veel zoogdieren en vogels kunnen leven waar ectothermen dat niet kunnen. Deze dieren gebruiken aanpassingen zoals haar en veren om zichzelf te isoleren tegen extreme temperaturen. Andere ectothermen, zoals die in de woestijn, hebben moeite om hun waterbalans te behouden, omdat het rechtstreeks verband houdt met hun verwarmings- en koelingsmechanisme. Zoals te zien is in de onderstaande voorbeelden, hebben veel ectothermen vreemde gedragsaanpassingen waardoor ze deze problemen kunnen compenseren.
Voorbeelden van een ectotherm
Galapagos-leguanen
De Galapagos-leguaan (Amblyrhynchus cristatus), ook wel de zee-leguaan genoemd, is een perfect voorbeeld van een thermoregulerende ectotherm. S Morgens komt de leguaan uit zijn hol en neemt hij plaats op een zwarte lavasteen. De temperatuur van de leguaan is erg laag, omdat de leguaan hem een nacht laat vallen. Terwijl de zon de leguaan en de rotsen eromheen treft, absorbeert de leguaan de zonne- en infraroodstraling die op zijn lichaam valt. Het zal zelfs het grootste oppervlak van zijn lichaam naar de zon draaien, net als een zonnepaneel, om de maximale hoeveelheid warmte te absorberen. Uiteindelijk is de leguaan heet en klaar om actief te zijn, zoals te zien is in de onderstaande afbeelding. Zeeleguanen zijn bijzonder omdat ze onder water zoeken naar algen.
De leguaan rent van de kliffen af en stort zich in de kou oceaan water. Het water begint snel de warmte uit het lichaam van de leguaan te trekken. Hij moet zich haasten om te eten voordat het te koud is om zijn spieren te bewegen. Terwijl de leguanen hun adem meer dan 30 minuten kunnen inhouden, moeten ze kort daarna terugkeren naar de kust om warmte terug te winnen. De leguaan keert na het voeden terug naar de oppervlakte en zwemt naar de kust. Het moet nu weer de kliffen opklimmen en de warmte opnieuw gaan opnemen. Op deze manier reguleert de leguaan actief zijn temperatuur om zichzelf van voldoende warmte te voorzien om zich efficiënt te voeden. S Nachts zal de leguaan terugkeren naar zijn hol en een veel lagere lichaamstemperatuur aannemen, dicht bij die van de lucht.
Boomkikkers
Boomkikkers zijn een ectotherm die een andere reeks problemen. Het regenwoud is een erg warme plek, zelfs s nachts. De meeste boomkikkers hoeven s nachts niet per se hun activiteitsniveau te verlagen. Hun temperatuurcyclus is meestal gebaseerd op een ander fenomeen: dat van verdamping. Overdag nemen bomen water op uit de grond en brengen het over naar de lucht boven het bladerdak. Tegen de middag is de lucht verzadigd en begint het te regenen. Deze constante watercyclus heeft ook invloed op de boomkikkers. Terwijl de lucht op het heetste deel van de dag uitdroogt, begint het water van de kikker te verdampen. Dit droogt niet alleen de kikker uit, maar verlaagt ook de lichaamstemperatuur van de kikker.
Maar boomkikkers zijn niet zonder hun trucs. Sommige kikkers zullen tijdens dit deel van de dag in watermassas springen, omdat stilstaand water meestal redelijk warm is en ze geen water verliezen door verdamping. Andere kikkers hebben vreemde poses aangepast, die hun meest gevoelige gebieden beschermen tegen waterverlies. Als de middagregens beginnen te vallen, kunnen de kikkers gaan jagen en zich voeden met insecten.Dit gaat perfect samen met de komst van de nacht, wanneer veel insecten tevoorschijn komen.
Bevriezende vissen
Het laatste voorbeeld is van een niet-regulerende ectotherm. Er komen verschillende vissoorten voor in zo koude wateren dat normale vissen zouden bevriezen. Om water ijs te laten worden, heeft het een aantal factoren nodig. Ten eerste moet het koud genoeg zijn. Ten tweede moet er een soort molecuul zijn dat fungeert als een “zaadje” voor ijskristallen om zich op te vestigen. Ten slotte mag het water geen moleculen bevatten die ijsvorming voorkomen. Vissen die onder deze omstandigheden voorkomen, zijn poikilothermen of ectothermen die dat niet doen. Hoewel deze dieren niet veel warmte nodig hebben om hun activiteitsniveau op peil te houden, voorkomen ze dat ze bevriezen.
Deze dieren filteren actief onzuiverheden uit hun bloed en maken speciale eiwitten aan die ijsvorming voorkomen. laat de dieren bestaan in temperaturen ver onder het vriespunt, met zichzelf bevriezen. Zout water bevriest pas bij veel lagere temperaturen vanwege de opgeloste zouten, maar het water in de dierencellen is veel minder zout en zou eerder moeten bevriezen dan zout water. vissen zouden in deze wateren vrijwel onmiddellijk van de kieuwen bevriezen. Deze vissen voorkomen dat dit gebeurt en kunnen gedijen in een niche die anderen niet kunnen bereiken.
Quiz
1. Welke van de fol lowing is een ectotherm?
A. Zebra
B. Struisvogel
C. Snake
2. Wat is een voordeel van ectotherm zijn?
A. Je hebt het altijd warm
B. Je gebruikt aanzienlijk minder energie om je temperatuur te regelen
C. U kunt op elke temperatuur voedsel verzamelen.
3. Je hebt een nieuw dier gevonden. Je houdt hem de hele dag in de gaten en ziet dat zijn temperatuur veel fluctueert. Je ziet ook dat het zichzelf actief naar verschillende posities beweegt wanneer zijn temperatuur bepaalde extremen bereikt. Dit dier is een:
A. Poikilotherm
B. Endotherm
C. Ectotherm