Ectotherm Definition
En ektoterm är en organism som hämtar den värme den behöver från miljön. Detta står i kontrast till en endoterm, som skapar värmen den behöver från interna kemiska reaktioner. En vanlig missuppfattning är att en ektoterm är ”kallblodig”. En ektoterm kan reglera temperaturen beteendemässigt genom att flytta in i varmare områden eller positionera sig för att minska värmeförlusten, medan många ektotermer tillåter att deras kroppstemperatur sjunker under perioder av inaktivitet. , de upprätthåller vanligtvis kroppstemperaturer i intervall som liknar däggdjur medan de är aktiva. En ektoterm kan vara en termoregulator eller en termokonformare, beroende på om den aktivt ändrar kroppstemperaturen. Det finns också ett antal fördelar och nackdelar med att vara en ektoterm. Dessa ämnen kommer att behandlas nedan.
Termoregulering i en ektoterm
Den vanliga missuppfattningen kring ektotermer som är kallblodiga kommer till en missförståelse av hur dessa djur fungerar. Alla djur behöver någon form av värme energi för att de kemiska reaktionerna i deras kroppar ska äga rum. Endotermer härleder denna värme från nedbrytningen av energirika vävnader som fetter och genom snabba muskelsammandragningar, så kallade s darrande. Dessa processer frigör värme, som sedan distribueras genom kroppen via cirkulationssystemet. På samma sätt använder en ektoterm också cirkulationssystemet för att fördela värmen genom hela kroppen, men värmen kommer från en annan källa.
Istället för att förlita sig nästan enbart på energin i maten för värme, använder ektotermi strålningsvärme från omgivningen. Denna värme kan vinnas på många sätt. Solstrålning är det vanligaste sättet, eftersom många ektotermer använder solens strålar för att värma upp. Ett annat sätt är genom ledning. Stenar och marken suger upp solenergi, och med tiden utstrålar de den energin i form av infraröd strålning. En ektoterm kan också placera sig nära eller på saker som strålar ut värme för att absorbera den värmen. Termoreglerande ektotermer utnyttjar detta och bygger sin kroppsvärme upp till betydande nivåer före perioder av aktivitet. Då, vanligtvis vid nattetid, låter en ektoterm kroppstemperaturen sjunka, eftersom den inte behöver extra värme. Avdunstning av vatten och ledning av värme bort från organismen orsakar värmeförlust. En termoreglerande ektoterm kommer också att anpassa sig för att hantera dessa förluster, som att gömma sig i ett hål eller minimera avdunstning genom kroppshållning och andning.
Det finns också termokonformande ektotermer. En termokonformare är ett djur som gör lite eller ingenting för att ändra kroppstemperaturen. En termokonformande ektoterm kallas också en poikiloterm. Tänk till exempel på de flesta fiskar. Vatten har förmågan att sap värme ur en organism mycket snabbt. När fisk andas passerar vatten direkt över deras gälar och svalnar blodet. Som en konsekvens har de flesta fiskar samma temperatur som vattnet runt dem. De skakar inte eller solar sig när de är kalla, deras maximala aktivitetsnivå minskar helt enkelt. Vissa ektotermiska djur lever till och med i frysande miljöer och använder specialiserade joner och frostskyddsmolekyler för att förhindra att cellerna fryser. Andra, som många ryggradslösa djur, fryser helt enkelt och väntar på att bli tinade. I andra änden av spektrumet finns det också stora fiskar som tonfisk och hajar som håller kroppstemperaturen högre genom specialiserade cirkulationsmönster och höga aktivitetsnivåer. Vissa har till och med hävdat att dessa fiskar kan vara endotermiska till en viss grad.
Således varierar hur en ektoterm kan termoregulera mycket. Det finns ett helt spektrum inom kategorin ektoterm som inkluderar alla dessa metoder för att reglera temperaturen. Med detta sagt har väldigt få ektotermer faktiskt ”kallt” blod. Jämfört med människor och andra endotermer tillåter de helt enkelt att deras kroppstemperaturer fluktuerar mycket mer. Även om det kan verka som endotermer på något sätt är ”mer utvecklade” eller mer komplexa, så är detta helt enkelt inte fallet. Eftersom alla organismer som lever idag har utvecklats under samma tid betyder det faktum att det finns både endotermi och ektotermi att båda systemen har sina fördelar och fel. Faktum är att antalet ektotermier överväger endotermierna efter antal arter och total biomassa. Det beror på att det att vara ektoterm har ett antal fördelar och bara några få nackdelar.
Fördelar och nackdelar med att vara en ektoterm
Fördelar
Ectotherms har en tydlig fördel jämfört med endotherms när det gäller energianvändning. Däggdjur använder vanligtvis cirka 98% av sin energi för att bibehålla sin kroppstemperatur. Detta innebär att de kan upprätthålla höga aktivitetsnivåer nästan hela tiden, men det betyder också att de bara kan använda cirka 2% av energin i maten för tillväxt och reproduktion. En ektoterm har inte detta problem.De flesta ektotermer använder över 50% av energin i maten för tillväxt och reproduktion. Detta innebär att ektotermer kan överleva på mycket mindre mat än endotermer av samma storlek. En ektoterm kan helt enkelt låta kroppen svalna på natten och minska mängden mat som behövs för att överleva. Diagrammet nedan visar förmågan hos en ektoterm att överleva över ett större antal interna temperaturer.
Förmågan att tillåta kropp temperaturen att fluktuera ger ett antal andra distinkta fördelar. En minskad kroppstemperatur innebär att cellulära processer går långsammare, vilket minskar den totala ämnesomsättningen. Detta är viktigt för fiskar och andra varelser som lever i iskallt vatten under vintern. Sammantaget har det visat sig att en ektoterm använder ungefär en tiondel av den energi som en endoterm använder. Dessa energibesparingar översätts direkt till snabbare tillväxt och mer reproduktion. Där en fågel kan lägga flera ägg kommer en reptil med samma storlek att lägga hundratals. Ektotermer möter emellertid också tydliga begränsningar.
Nackdelar
Däggdjur och andra endotermer som utvecklats av en anledning: det fanns en nisch att fylla som ektotermiska djur inte kunde tävla i. för att sänka sina aktivitetsnivåer med jämna mellanrum är de utsatta för predation. Oavsett om du badar i solen eller somnar för att din kroppstemperatur sjunker, är många ektoterma beteenden riskabla. Endotermer har inte denna minskade energinivå varje dag och är därför mer redo att reagera på fara. Notera i diagrammet ovan att detta också betyder att ektotermier har en lägre total aktivitetsnivå. Även om detta är en stor brist har det inte stoppat miljontals ektotermer.
Det andra stora problemet som utesluter ektotermi från vissa miljöer är temperaturen. Många däggdjur och fåglar kan leva där ektotermer inte kan. Dessa djur använder anpassningar som hår och fjädrar för att isolera sig från extrema temperaturer. Andra ektotermer, som de i öknen, har svårt att upprätthålla sin vattenbalans eftersom den är direkt bunden till deras uppvärmnings- och kylmekanism. Som framgår av exemplen nedan har många ektotermer konstiga beteendeanpassningar som gör det möjligt för dem att kompensera för dessa problem.
Exempel på en Ectotherm
Galapagos Iguanas
Galapagos iguana (Amblyrhynchus cristatus), även kallad marin leguan, är ett perfekt exempel på en termoreglerande ektoterm. På morgonen dyker leguanen upp från sin hål och tar ställning på en svart lavasten. Leguanens temperatur är riktigt låg, eftersom leguanen låter den falla över natten. När solen slår iguana och klipporna runt den, absorberar leguanen sol- och infraröd strålning som träffar kroppen. Det kommer till och med att vända kroppens största yta mot solen, ungefär som en solpanel, för att absorbera den maximala mängden värme. Så småningom är leguanen varm och redo att vara aktiv, vilket framgår av bilden nedan. Marina leguaner är speciella genom att de söker efter vatten för alger.
Leguanen rinner av klipporna och störtar sig i kylan havsvatten. Vattnet börjar snabbt dra upp värmen från leguanens kropp. Det måste skynda sig att mata innan det är för kallt för att flytta sina muskler. Medan leguanerna kan hålla andan i över 30 minuter, måste de återvända till stranden strax efter detta för att börja återta värmen. Leguanen återvänder till ytan efter utfodring och simmar till stranden. Den måste nu klättra uppför klipporna och börja återuppta värmen. På detta sätt reglerar iguana aktivt sin temperatur för att ge sig tillräckligt med värme för att effektivt matas. På natten kommer leguanen att återvända till sin grav och anta en mycket lägre kroppstemperatur, nära luftens.
Trädgrodor
Trädgrodor är en ektoterm som har en annan uppsättning problem. Regnskogen är en mycket varm plats, även på natten. De flesta trädgrodor behöver inte nödvändigtvis sänka sina aktivitetsnivåer på natten. Deras temperaturcykel baseras vanligtvis på ett annat fenomen: avdunstning. Under dagen absorberar träd vatten från marken och överför det till luften ovanför baldakinen. På eftermiddagen är luften mättad och det börjar regna. Denna ständiga vattencykel påverkar också trädgrodorna. När luften torkar ut den hetaste delen av dagen börjar grodans vatten att avdunsta. Detta torkar inte bara grodan utan minskar också grodans kroppstemperatur.
Men trädgrodor är inte utan sina knep. Vissa grodor hoppar i vattendrag under denna del av dagen, eftersom stående vatten vanligtvis är ganska varmt och de tappar inte vatten till avdunstning. Andra grodor har anpassat konstiga ställningar som skyddar deras mest känsliga områden från att förlora vatten. Sedan, när eftermiddagsregnen börjar sjunka, kan grodorna börja jaga och mata på insekter.Det här passar perfekt när natten kommer, när många insekter dyker upp.
Frysning av fisk
Det sista exemplet är en icke-reglerande ektoterm. Flera fiskarter finns i så kalla vatten att normal fisk skulle frysa. För att vatten ska bli is behöver det ett par faktorer att finnas. Först måste det vara tillräckligt kallt. För det andra måste det finnas någon form av molekyl som fungerar som ett ”frö” för iskristaller att etablera sig på. Slutligen får vattnet inte innehålla molekyler som förhindrar isbildning. Fisk som finns under dessa förhållanden är poikilotermer eller ektotermier som inte Även om dessa djur inte behöver mycket värme för att bibehålla sin aktivitetsnivå hindrar de sig från att frysa.
Dessa djur filtrerar båda aktivt föroreningar från blodet och skapar speciella proteiner som förhindrar att is bildas. låter djuren existera vid temperaturer långt under fryspunkten, med frysning. Saltvatten fryser inte förrän mycket lägre temperaturer på grund av de lösta salterna, men vattnet i djurcellerna är mycket mindre salt och bör frysa före saltvatten. En normal fisk skulle frysa från gälarna nästan direkt i dessa vatten. Dessa fiskar förhindrar att detta händer och kan frodas i en nisch som andra inte kan nå.
Quiz
1. Vilken av fol att sänka är en ektoterm?
A. Zebra
B. Struts
C. Orm
2. Vad är en fördel med att vara ektoterm?
A. Du är varm hela tiden
B. Du använder betydligt mindre energi för att reglera din temperatur
C. Du kan samla mat vid vilken temperatur som helst
3. Du hittade ett nytt djur. Du övervakar det hela dagen och ser att dess temperatur varierar mycket. Du ser också att den aktivt rör sig till olika positioner när temperaturen når vissa ytterligheter. Detta djur är:
A. Poikilotherm
B. Endoterm – C. Ectotherm