ECTOTHERMS: ลักษณะและตัวอย่าง - ชีววิทยา

ectothermsเป็นสัตว์ที่มีอุณหภูมิของร่างกายและส่วนใหญ่ขึ้นอยู่โดยตรงกับอุณหภูมิสิ่งแวดล้อม นี่หมายความว่าอุณหภูมิร่างกายของคุณเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยเกิดจากการเผาผลาญ ดังนั้นเพื่อรักษาอุณหภูมิให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสมทางสรีรวิทยาจึงต้องได้รับหรือกระจายความร้อนจากสิ่งแวดล้อม

สภาวะตรงกันข้ามของการเป็น ectothermic คือการถูกดูดความร้อน นกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งหมดถูกจัดอยู่ในประเภท endotherm สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังทุกชนิดตลอดจนสัตว์เลื้อยคลานส่วนใหญ่ (ไม่รวมนก) ปลาบกและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังถูกจัดประเภทเป็น ectotherms

ที่มา: Graham Wise จากบริสเบนออสเตรเลีย

พืชทุกชนิดอาจถือได้ว่าเป็น ectotherms แม้ว่าคุณสมบัตินี้จะต่างจากพฤกษศาสตร์ก็ตาม จากมุมมองด้านความร้อนพืชจะถูกเรียกว่า macrotherms หากอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่อบอุ่น (> 18 ° C ทุกเดือน) mesotherms ถ้าพวกมันอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่อบอุ่น (> 22 ° C เดือนที่อบอุ่นที่สุด 6–18 ° C เดือนที่หนาวที่สุด ) หรือไมโครเทอร์มินัลหากอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เย็น

คำนิยาม

Endotherms เป็นสัตว์ที่อุณหภูมิของร่างกายถูกควบคุมภายในโดยการเผาผลาญของมันและไม่ได้ถูกควบคุมโดยสิ่งแวดล้อมภายนอก โดยทั่วไปแล้ว endotherms เป็น homeothermic กล่าวคือมีอุณหภูมิของร่างกายค่อนข้างคงที่ตรงกันข้ามกับ poikilotherms ซึ่งมีอุณหภูมิร่างกายแปรปรวนสูง

Ectotherms มักเรียกว่า poikilotherms (จากภาษากรีก: poikilos, การเปลี่ยนแปลง; กระติกน้ำร้อน, ความร้อน) ในกรณีหนึ่งจะเน้นการพึ่งพาอุณหภูมิของตัวกลาง ในอีกด้านหนึ่งความแปรปรวนของอุณหภูมิร่างกาย คำแรกเป็นที่ต้องการมากกว่าเนื่องจาก ectotherms สามารถเป็น homeotherms ได้หากอุณหภูมิของตัวกลางคงที่

Endotherms และ ectotherms มักเรียกตามลำดับว่าสัตว์ที่อบอุ่นและเลือดเย็น ไม่แนะนำให้ใช้งานนี้เนื่องจากมี ectotherms ที่รักษาอุณหภูมิของร่างกายให้สูงเท่ากับอุณหภูมิของ endotherm จำนวนมาก สัตว์เหล่านี้ไม่สามารถกล่าวได้ว่าเลือดเย็น

Heterotherms คือ ectotherms ที่เป็น homeotherm บางส่วน ในช่วงเวลาของกิจกรรมพวกเขาสามารถสร้างความร้อนจากการเผาผลาญเพื่อรักษาอุณหภูมิของร่างกายอย่างน้อยส่วนหนึ่งของร่างกายให้คงที่ อย่างไรก็ตามในช่วงที่ไม่มีการใช้งานอุณหภูมิของร่างกายจะลดลงตามการทำงานของสิ่งแวดล้อมเช่นเดียวกับ ectotherms อื่น ๆ

heterotherms ในภูมิภาคคือ endotherms ที่มีอุณหภูมิของร่างกายแตกต่างกันอย่างมากระหว่างส่วนต่างๆของร่างกาย

ลักษณะเฉพาะ

สภาพการดูดความร้อนทำให้สัตว์ไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมทำให้พวกมันสามารถอยู่ในสภาพแวดล้อมบนบกที่เย็นและยังคงเคลื่อนไหวอย่างถาวรเพื่อใช้ประโยชน์จากการกินอาหารและโอกาสในการสืบพันธุ์รวมทั้งเพื่อหลบหนีผู้ล่า

ในบริเวณ circumpolar ไม่มีสัตว์เลื้อยคลานและสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำและแมลงไม่มีความหลากหลายและอุดมสมบูรณ์ ในภูมิภาคเหล่านี้มีข้อได้เปรียบและจำเป็นที่จะต้องดูดความร้อนด้วย

อย่างไรก็ตาม endotherms ลงทุนพลังงานสูงมากเพื่อควบคุมอุณหภูมิ ectotherms มีความต้องการอาหารต่ำกว่า endotherms ที่มีมวลกายใกล้เคียงกันถึง 17 เท่า

ด้วยเหตุนี้สัตว์เลื้อยคลาน (ไม่รวมนก) สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำและปลาจึงสามารถใช้ประโยชน์จากสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศซึ่งสงวนไว้สำหรับสิ่งมีชีวิตที่ใช้พลังงานต่ำไม่สามารถใช้ได้กับนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

เมื่อพวกเขาสามารถทำให้ร่างกายอบอุ่นได้อย่างเพียงพอโดยใช้แหล่งความร้อนภายนอกแล้ว ectotherms สามารถพัฒนาระดับกิจกรรมได้สูงพอ ๆ กับนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

งบประมาณพลังงานต่ำของ ectotherms ช่วยให้พวกเขา: 1) เชี่ยวชาญในอาหารที่หายากเพิ่มความหลากหลาย 2) ประสบความสำเร็จในสภาพแวดล้อมเช่นทะเลทรายซึ่งมีอาหารไม่เพียงพอสำหรับ endotherms ส่วนใหญ่ 3) มีประสิทธิภาพในการสืบพันธุ์สูงเมื่อเทียบกับการบริโภคอาหาร

พวกเขาควบคุมอุณหภูมิได้อย่างไร?

Ectotherms จะเพิ่มอุณหภูมิของร่างกายโดยการให้ตัวเองโดนแสงแดดโดยตรง (heliothermia) หรือสัมผัสกับพื้นผิว (ตัวอย่าง: หิน) ที่ได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์ พวกเขาลดอุณหภูมิของร่างกายโดยการหลบในที่ร่มหรือสัมผัสกับพื้นผิวที่ค่อนข้างเย็น

ร่างกายของพวกเขาขาดฉนวนกันความร้อน (เช่นขนนกขน) ซึ่งอำนวยความสะดวกในการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสิ่งแวดล้อม

ในบรรดากลยุทธ์ที่พวกเขาสามารถใช้เพื่อควบคุมความร้อนที่เกิดจากแสงแดด ได้แก่ 1) กำหนดทิศทาง (ตั้งฉากขนานเฉียง) ของร่างกายที่เกี่ยวข้องกับรังสีดวงอาทิตย์ 2) ทำให้สีผิวของคุณเข้มขึ้นหรืออ่อนลงโดยการกระทำของโครมาโตเฟอเรส กลยุทธ์ทั้งสองนี้พบได้บ่อยในสัตว์เลื้อยคลาน

ปลา Ectothermic ไม่สามารถตากแดดเพื่อให้ร่างกายอบอุ่นได้ แต่สามารถควบคุมอุณหภูมิร่างกายได้โดยเลือกมวลหรือชั้นของน้ำที่มีอุณหภูมิที่แน่นอน ซึ่งมักจะช่วยให้อุณหภูมิของร่างกายคงที่ (homeothermia) เป็นเวลานาน

ectotherms ยังสามารถควบคุมอุณหภูมิของมันได้โดยการปรับเปลี่ยนหลอดเลือด (การเปลี่ยนแปลงการไหลเวียนของอุปกรณ์ต่อพ่วง) การทำให้พื้นผิวด้านในของปากสัมผัสกับอากาศหรือการสูญเสียน้ำจากการระเหย (ทนต่อการคายน้ำได้บ้าง) อวัยวะไพเนียลของ ectotherms ดูเหมือนจะทำหน้าที่เป็นเครื่องวัดปริมาณแสงสำหรับการควบคุมอุณหภูมิ

ต้านทานความเย็น

Circumpolar และ alpine ectotherms เผชิญตามลำดับอุณหภูมิโดยรอบต่ำกว่าจุดเยือกแข็งในช่วงฤดูหนาวหรือตอนกลางคืน

เพื่อความอยู่รอดที่หนาวจัดสัตว์เหล่านี้ใช้กลยุทธ์สองประการ: 1) หลีกเลี่ยงการแช่แข็งของเหลวในร่างกายนอกเซลล์โดยรักษาของเหลวดังกล่าวให้อยู่ในสถานะของเหลวที่อุณหภูมิต่ำถึง -58 ° C (ซึ่งเรียกว่า supercooling) 2) ทนต่อการแช่แข็ง (ต่ำถึง -3 ° C) ของของเหลวเหล่านี้

ในกลยุทธ์แรกพบในปลาและแมลงพลาสม่าในเลือดไม่แข็งตัวเนื่องจากมีตัวทำละลายป้องกันการแข็งตัว (น้ำตาลเช่นฟรุกโตสอนุพันธ์ของน้ำตาลเช่นกลีเซอรอลไกลโคโปรตีน)

ในกลยุทธ์ที่สองพบในสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำพลาสม่าในเลือดจะแข็งตัว แต่การตายของเซลล์จะไม่เกิดขึ้นเนื่องจากมีตัวทำละลายที่เป็นสารป้องกันการแข็งตัว (สารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำกลีเซอรอล) แม้ว่าจะมีการแช่แข็งของของเหลวนอกเซลล์ แต่ก็ไม่มีการแช่แข็งของของเหลวภายในเซลล์ ถ้ามีพวกเขาตาย

นักล่าทางทะเลแบบ Ectothermic (ฉลามและปลาอื่น ๆ ) เป็นสัตว์หายากในละติจูดสูงซึ่งพวกมันจะถูกแทนที่ด้วยนักล่าทางทะเลที่มีความร้อน (สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลนกเพนกวินออคส์) ในน้ำเย็นนักล่านอกความร้อนไม่สามารถจับคู่กับระดับกิจกรรมของนักล่าที่มีความร้อน

Heterotherms

มีสัตว์นอกความร้อนเป็นหลักที่มีความร้อนต่างกันกล่าวคือพวกมันแสดงระดับความร้อนในระดับหนึ่งไม่ว่าจะเป็นชั่วคราวหรือในระดับภูมิภาค

แมลงอาร์กติกบางชนิดเป็น ectotherm ที่เข้มงวดเมื่ออยู่บนพื้นดิน อย่างไรก็ตามในการบินแมลงเหล่านี้ก่อนหน้านี้จะต้องอุ่นกล้ามเนื้อที่ขยับปีกซึ่งพวกมันทำได้โดยการขยับซ้ำ ๆ ในระหว่างการบินแมลงเหล่านี้เป็น endotherms ที่มีประสิทธิภาพ พวกเขายังต้องกระจายความร้อนเพื่อไม่ให้ร้อนเกินไป

เมื่อพวกมันขดรอบไข่เพื่อฟักไข่งูหลามอินเดียตัวเมียจะเพิ่มอุณหภูมิร่างกายด้วยการตัวสั่น ด้วยวิธีนี้พวกเขาให้ความร้อนไข่ช่วยให้การพัฒนาของตัวอ่อนและเร่งการฟักไข่

ฉลามในวงศ์ Lamnidae นากหรือปลาทูน่าเป็นสัตว์ต่างถิ่นในภูมิภาค การถ่ายเทความร้อนที่เกิดจากกล้ามเนื้อผ่านกลไกกระแสเลือดช่วยให้อุณหภูมิของสมองอวัยวะภายในและกล้ามเนื้ออื่น ๆ สูงขึ้น สิ่งนี้ช่วยเพิ่มความสามารถในการว่ายน้ำแบบแอโรบิคและทำให้นักล่ามีประสิทธิภาพมากขึ้น

ตัวอย่างสัตว์ที่มีอุณหภูมิสูง

สัตว์มีกระดูกสันหลัง

จระเข้เช่น Crocodylus porosus เป็น ectotherms บนบกที่ใหญ่ที่สุด อุณหภูมิของร่างกายที่เหมาะสมคือ 30-33 ºCซึ่งเช่นเดียวกับสัตว์เลื้อยคลานชนิดอื่น ๆ จะเคลื่อนไหวไปมาระหว่างที่ที่มีแดดและร่มเงา กลยุทธ์เฉพาะสำหรับจระเข้ในการลดอุณหภูมิของร่างกายคือการเปิดปากให้กว้างเป็นเวลาหลายชั่วโมง

งูพิษยุโรป Viper berus เป็นงูพิษที่มีการแพร่กระจายไปถึงอาร์กติกเซอร์เคิล เพื่อให้ไข่ฟักที่อุณหภูมิต่ำงูชนิดนี้จึงมีชีวิต ในช่วงฤดูร้อนเพื่อรักษาอุณหภูมิของร่างกายให้เพียงพอสำหรับการล่าและการสืบพันธุ์งูเหล่านี้จะเปิดเผยตัวเองให้ได้รับแสงแดดมากที่สุด

ในอลาสก้าสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก Rana sylvatica มีชีวิตรอดจากอุณหภูมิต่ำถึง -16 ° C เนื่องจากสารป้องกันการแข็งตัวที่มีความเข้มข้นสูงในเลือดของคุณในช่วงฤดูหนาว สารเหล่านี้ ได้แก่ กลูโคสและยูเรีย เพื่อลดไอซิ่งกบตัวนี้จะคายน้ำในช่วงฤดูหนาวด้วย

ปลาอาร์กติกในวงศ์ Gadidae และปลาแอนตาร์กติกของ Nototheniidae มีวิวัฒนาการของสารป้องกันการแช่แข็งที่เหมือนกันอย่างอิสระ (ไกลโคโปรตีน) นี่เป็นกรณีที่น่าทึ่งของการบรรจบกันแบบปรับตัวเพื่อเผชิญกับสภาพภูมิอากาศที่คล้ายคลึงกัน

สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง

ผึ้ง (Apis mellifera) และแมลงสังคมอื่น ๆ จะถูกกักเก็บความร้อนไว้ในรังของพวกมัน ด้วยเหตุนี้: 1) วางไว้ในสถานที่ที่ร้อนและมีโครงสร้างเพื่อรองรับการทำความร้อนและความเย็นแบบพาสซีฟ 2) กระพือปีกอย่างประสานกันเพื่อให้ความร้อนผ่านการสร้างความร้อนของกล้ามเนื้อหรือทำให้เย็นลงโดยการไหลเวียนของอากาศและการระเหย

ยุง (Aedes, Anopheles) เป็น ectotherms ที่ปรับให้เข้ากับสภาพอากาศร้อน พวกเขาเป็นอันตรายถึงชีวิตเนื่องจากเป็นพาหะของโรคเช่นมาลาเรียไข้เหลืองชิคุนกุนยาไข้เลือดออกและซิกา เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศภายในปี 2593 พวกเขาจะขยายการกระจายพันธุ์ไปในเขตอบอุ่นทำให้มนุษย์ 50% เป็นโรคเหล่านี้

ในอลาสก้าด้วง Cucujus clavipes ต้องขอบคุณสารป้องกันการแข็งตัวของ hemolymph ทนต่ออุณหภูมิในฤดูหนาวที่ -58 ° C ในห้องปฏิบัติการพบว่าด้วงชนิดนี้สามารถทนต่ออุณหภูมิที่ต่ำกว่า -150 ºCไม่มีอยู่จริงบนโลก

ที่อุณหภูมิเหล่านี้ของเหลวในร่างกายของแมลงชนิดนี้จะเข้าสู่สภาวะการทำให้เป็นกรด

พยาธิตัวตืดในรูปแบบตัวเต็มวัยเช่น Taenia solium (พยาธิตัวตืดเนื้อ) และ Taeniarhynchus saginatus (พยาธิตัวตืดของหมู) เป็นปรสิตในลำไส้ที่ไม่มีระบบย่อยอาหารขึ้นอยู่กับโฮสต์ของมนุษย์ในด้านโภชนาการ

ภายในลำไส้พยาธิตัวตืดเหล่านี้จะรักษาอุณหภูมิให้คงที่ (37 ºC) ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้พวกมันเป็นที่อยู่อาศัย

อ้างอิง

Andersson, S. 2003. การจำศีลถิ่นที่อยู่และกิจกรรมตามฤดูกาลในแอดเดอร์ Vipera berus ทางตอนเหนือของ Arctic Circle ในสวีเดน Amphibia-Reptilia, 24, 449–457
Barrows, EM 2000 เอกสารอ้างอิงเกี่ยวกับพฤติกรรมสัตว์: พจนานุกรมพฤติกรรมสัตว์นิเวศวิทยาและวิวัฒนาการ CRC Press, โบคาเรตัน
Brischoux, F. , Bonnet, X. , Cook, TR, Shine, R. 2008. Allometry ของความสามารถในการดำน้ำ: ectothermy เทียบกับ endothermy Journal of Evolutionary Biology, 21, 324–329
Costanzo, JP, Lee, RE, Jr. 2013 การหลีกเลี่ยงและความทนทานต่อการแช่แข็งในสัตว์มีกระดูกสันหลังนอกโลก วารสารชีววิทยาเชิงทดลอง, 216, 2504-2510
David K. Cairns, DK, Gaston, AJ, Huettmann, F. 2008. Endothermy, ectothermy และโครงสร้างระดับโลกของชุมชนสัตว์มีกระดูกสันหลังในทะเล ชุดความก้าวหน้าของนิเวศวิทยาทางทะเล, 356, 239–250
Dickson, KA, Graham, JB 2004. วิวัฒนาการและผลที่ตามมาของความร้อนในปลา สัตววิทยาทางสรีรวิทยาและชีวเคมี, 77, 998-1018.
Evans, CW, Hellman, L. , Middleditch, M. , Wojnar, JM, Brimble, MA, Devries, AL 2012 การสังเคราะห์และการรีไซเคิลไกลโคโปรตีนที่ป้องกันการแข็งตัวในปลาขั้วโลก Antarctic Science, 24, 259-268
Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. 2012. สรีรวิทยาของสัตว์. ซิเนาเออร์ซันเดอร์แลนด์.
Jones, JC, Oldroyd, BP 2007. Nest thermoregulation ในแมลงสังคม. ความก้าวหน้าทางสรีรวิทยาของแมลง, 33, 153–191
Kay, I. 1998. สรีรวิทยาของสัตว์เบื้องต้น. Bios, Oxford
Kearney, M. 2002. หินร้อนและหินร้อนมากเกินไป: รูปแบบตามฤดูกาลของการเลือกสถานที่หลบหนีโดย ectotherm ออกหากินเวลากลางคืน วารสาร Thermal Biology, 27, 205–218
Moyes, CD, Schulte, PM 2014. หลักสรีรวิทยาของสัตว์. เพียร์สันเอสเซ็กซ์
Pough, FH, Janis, CM, Heiser, JB 2013. ชีวิตที่มีกระดูกสันหลัง. เพียร์สันบอสตัน
Ralph, CL, Firth, BT, Turner, JS 1979 บทบาทของไพเนียลในการควบคุมอุณหภูมิแบบ ectotherm นักสัตววิทยาชาวอเมริกัน, 19, 273–293
Ramløv, H. 2000. แง่มุมของการทนต่อความหนาวเย็นตามธรรมชาติในสัตว์ต่างขั้ว การสืบพันธุ์ของมนุษย์, 15, 26–46
Randall, D. , Burggren, W. , French, K. 1998. สรีรวิทยาของสัตว์: กลไกและการปรับตัว. McGraw-Hill, มาดริด
Sformo, T. , Walters, K. , Jeannet, K. , Wowk, B. , Fahy, GM, Barnes, BM, Duman, JG 2010. clavipes puniceus (Coleoptera: Cucujidae) ตัวอ่อน Journal of Experimental Biology, 213, 502–509
Sherwood, L. , Klandorf, H. , Yancey, PH 2013. สรีรวิทยาของสัตว์: จากยีนสู่สิ่งมีชีวิต. บรูคส์ / โคลเบลมอนต์
Willmer, P. , Stone, G. , Johnston, I. 2005. สรีรวิทยาสิ่งแวดล้อมของสัตว์. Blackwell, Malden

ECTOTHERMS: ลักษณะและตัวอย่าง - ชีววิทยา - 2026