ECTOTERME: CARACTERISTICI ȘI EXEMPLE - BIOLOGIE - 2025

Cele Ectotherms sunt animale a căror temperatura corpului și , în principal depinde direct de temperatura mediului. Acest lucru implică faptul că puțin sau nimic din temperatura corpului tău se datorează metabolismului. Prin urmare, pentru a-și menține temperatura într-un interval adecvat fiziologic, trebuie să obțină sau să disipeze căldura din mediu.

Condiția opusă de a fi ectotermic este aceea de a fi endotermică. Toate păsările și mamiferele sunt clasificate ca endoterme. Toți amfibienii și invertebratele acvatice, precum și marea majoritate a reptilelor (cu excepția păsărilor) și a peștilor și a nevertebratelor terestre sunt clasificate ca ectoterme.

Sursa: Graham Wise din Brisbane, Australia

Toate plantele ar putea fi, de asemenea, considerate ectoterme, deși această calificare este străină de botanică. Din perspectivă termică, plantele se numesc macroterme dacă trăiesc în medii calde (> 18 ° C în fiecare lună), mesoterme dacă trăiesc în medii temperate (> 22 ° C, luna cea mai caldă; 6-18 ° C, luna cea mai rece ), sau microtermice dacă trăiesc în medii reci.

Definiții

Endotermele sunt animale a căror temperatură corporală este reglată intern prin metabolismul lor și nu extern de mediu. În general, endotermele sunt homeotermice, adică au temperaturi ale corpului relativ constante, spre deosebire de poiquiloterme, care au temperaturi ale corpului extrem de variabile.

Ectotermele sunt adesea numite poikiloterme (din greacă: poikilos, schimbare; termos, căldură). Într-un caz, este accentuată dependența de temperatură a mediului. În cealaltă, variabilitatea temperaturii corpului. Primul termen este de preferat, deoarece ectotermele pot fi homeoterme dacă temperatura mediului este constantă.

Endoterme și ectoterme sunt, de asemenea, deseori numite, respectiv, animale cu sânge cald și cu sânge rece. Această utilizare nu este recomandată, deoarece există ectoterme care își mențin temperatura corpului la fel de ridicată ca cea a multor endoterme. Nu se poate spune despre aceste animale că sunt cu sânge rece.

Heterotermele sunt ectoterme care sunt parțial homeoterme. În perioadele de activitate, acestea pot genera căldură metabolică pentru a menține constantă temperatura corpului de cel puțin o parte a corpului. Cu toate acestea, în perioadele de inactivitate, ei își scad temperatura corpului în funcție de cea a mediului, la fel ca alte ectoterme.

Heterotermele regionale sunt endoterme a căror temperatură corporală variază substanțial între părțile corpului.

caracteristici

Starea endotermică face ca animalele să fie independente de temperatura mediului, permițându-le să ocupe medii terestre reci, să rămână permanent active pentru a profita de oportunitățile de hrănire și reproducere, precum și pentru a scăpa de prădători.

În regiunile circumpolare nu există reptile, iar amfibienii și insectele nu sunt foarte diverse și abundente. În aceste regiuni este avantajos și chiar necesar să fie endoterm.

Cu toate acestea, endotermele fac o investiție energetică foarte mare pentru a-și regla temperatura. Neefectuând această investiție, ectotermele au cerințe alimentare de până la 17 ori mai mici decât endotermele cu o masă corporală similară.

Din acest motiv, reptilele (cu excepția păsărilor), amfibienilor și peștilor pot exploata nișe ecologice, rezervate organismelor cu un consum redus de energie, care nu sunt disponibile pentru păsări și mamifere.

După ce au reușit să-și încălzească suficient corpul folosind surse exterioare de căldură, ectotermele pot dezvolta niveluri de activitate la nivelul păsărilor și mamiferelor.

Bugetul energetic redus al ectotermelor le permite: 1) să se specializeze în alimente rare, crescând diversitatea acestora; 2) să aibă succes în medii, cum ar fi deșerturile, în care nu există suficientă hrană pentru majoritatea endotermelor; 3) au o eficiență reproductivă ridicată în raport cu consumul de alimente.

Cum își reglează temperatura?

Ectotermele își ridică temperatura corpului expunându-se la lumina directă a soarelui (heliotermie) sau prin contactul cu substraturile (exemplu: roci) care au fost încălzite de soare. Își scad temperatura corpului prin refugiu la umbră sau prin intrarea în contact cu substraturi relativ reci.

Corpurile lor nu au izolare termică (exemplu: pene, blană), ceea ce facilitează schimbul de căldură cu mediul înconjurător.

Printre strategiile pe care le pot utiliza pentru reglarea încălzirii produse de lumina soarelui sunt: ​​1) direcționarea orientării (perpendiculare, paralele, oblice) a corpului în raport cu razele solare; 2) întuneca sau luminează culoarea pielii prin acțiunea cromatoforilor. Ambele strategii sunt deosebit de frecvente în reptile.

Peștii ectotermici nu se pot face singuri pentru a se încălzi, dar își pot regla temperatura corpului alegând mase sau straturi de apă care au o anumită temperatură. Acest lucru le permite adesea să mențină o temperatură constantă a corpului (homeotermie) pentru perioade lungi de timp.

De asemenea, ectotermele își pot regla temperatura prin ajustări vasculare (modificarea circulației periferice), expunând suprafața interioară a gurii la aer sau pierderea apei prin evaporare (tolerează o anumită deshidratare). Organele pineale ale ectotermelor par să acționeze ca doze ușoare pentru termoreglare.

Rezistență la frig

Ectotermele circumpolare și alpine se confruntă cu temperaturi ambiante sub îngheț în timpul iernii sau noaptea.

Pentru a supraviețui frigului extrem, aceste animale folosesc două strategii: 1) evitarea înghețării fluidelor extracelulare ale corpului, păstrând lichidele în stare lichidă la temperaturi de până la -58 ° C (care este cunoscută sub denumirea de supercooling); 2) tolerează înghețarea (până la -3 ° C) a acestor fluide.

În prima strategie, observată la pești și insecte, plasma sanguină nu îngheață, deoarece conține substanțe antigel (zaharuri, cum ar fi fructoza; derivați de zaharuri, cum ar fi glicerolul; glicoproteinele).

În cea de-a doua strategie, observată la amfibieni, plasma sanguină este înghețată, dar moartea celulelor nu are loc deoarece conțin soluții antigel (compuși cu greutate moleculară mică, glicerol). Deși există înghețarea fluidelor extracelulare, nu există înghețarea fluidelor intracelulare. Dacă există, mor.

Pradatorii marine ectotermici (rechini și alți pești) sunt rare la latitudini mari, unde sunt înlocuiți de prădători marini endotermi (mamifere marine, pinguini, vânătăi). În apele reci, prădătorii ectotermici nu pot corespunde nivelului de activitate al prădătorilor endotermici.

Heterotherms

Există în primul rând animale ectotermice care sunt heterotermice, adică manifestă un anumit grad de endoterm, fie că este temporar sau regional.

Unele insecte arctice sunt ectoterme stricte atunci când sunt pe pământ. Cu toate acestea, pentru a lua zborul, aceste insecte trebuie să încălzească anterior mușchii care mișcă aripile, pe care le obțin prin mișcarea lor în mod repetat. În timpul zborului, aceste insecte sunt în mod eficient endoterme. Au chiar nevoie de disiparea căldurii pentru a nu se supraîncălzi.

Când sunt încovoiați în jurul ouălor care le incubează, șerpii pitoni indieni își ridică temperatura corpului tremurând. În acest fel, încălzesc ouăle, facilitând dezvoltarea embrionilor și accelerând eclozarea.

Rechinii din familia Lamnidae, peștele sabie sau tonul sunt heteroterme regionale. Transferul de căldură generată de musculatură prin mecanisme de contracurent a sângelui le permite să crească temperatura creierului, viscerelor și a altor mușchi. Acest lucru îmbunătățește capacitatea lor de înot aerobic și îi face prădători mai eficienți.

Exemple de animale ectotermice

vertebrate

Crocodilii, cum ar fi Crocodylus porosus, sunt cele mai mari ectoterme terestre. Temperatura corporală optimă este de 30-33 ºC, care, ca și alte reptile, continuă să se miște între locuri însorite și umbroase. O strategie particulară pentru crocodili pentru a-și scădea temperatura corpului este de a menține gura larg deschisă ore întregi.

Vipera europeană, Viper berus, este un șarpe veninos a cărui distribuție atinge Cercul Arctic. Pentru a permite incubația ouălor la temperaturi scăzute, acest șarpe este viu. În timpul verii, pentru a menține temperaturi corporale adecvate pentru prădare și reproducere, acești șerpi se expun cât pot la lumina soarelui.

În Alaska, Rana sylvatica amfibiană supraviețuiește la temperaturi de până la -16 ° C. Acest lucru se datorează concentrațiilor mari de substanțe antigel prezente în sânge în timpul iernii. Aceste substanțe includ glucoză și uree. Pentru a reduce înghețarea, această broască se deshidratează și pe timpul iernii.

Peștii arctici din familia Gadidae și peștii antarctici ai Nototheniidae au evoluat independent substanțe esențial crioprotetice identice (glicoproteine). Aceasta reprezintă un caz remarcabil de convergență adaptivă pentru a face față condițiilor climatice similare.

nevertebrate

Albinele (Apis mellifera) și alte insecte sociale sunt păstrate homeotermice în cuiburile lor. În acest scop: 1) sunt așezate în locuri favorabile termic și structurate pentru a favoriza încălzirea și răcirea pasivă; 2) își bat aripile în coordonare pentru a le încălzi prin termogeneză musculară sau pentru a le răci prin circulația aerului și prin evaporare.

Tantarii (Aedes, Anopheles) sunt ectoterme adaptate climatelor calde. Sunt letale, deoarece transmit boli precum malaria, febra galbenă, chikungunya, dengue și Zika. Datorită schimbărilor climatice, până în 2050 și-au extins distribuția în zonele temperate, expunând 50% dintre oameni la aceste boli.

În Alaska, gândacul Cucujus clavipes, datorită soluțiilor antigel ale hemolimfei sale, rezistă la temperaturi de iarnă de -58 ° C. În laborator, s-a stabilit că acest gândac ar putea rezista la temperaturi sub -150 ºC, inexistent pe Pământ.

La aceste temperaturi, fluidele corporale ale acestei insecte ajung la starea de vitrificare.

În forma lor adultă, tenii, cum ar fi Taenia solium (vârf de vită) și Taeniarhynchus saginatus (tenă de porc), sunt paraziți intestinali care, lipsiți de un sistem digestiv, sunt total dependenți de gazda umană pentru nutriție.

În intestin, acești viermi își mențin temperatura constantă (37 ºC), motiv pentru care sunt homeoterme.

Referințe

1. Andersson, S. 2003. Hibernarea, habitatul și activitatea sezonieră în adăugător, Vipera berus, la nord de Cercul Arctic din Suedia. Amfibia-Reptilia, 24, 449–457.
2. Barrows, EM 2000. Referința biroului de comportament animal: un dicționar de comportament al animalelor, ecologie și evoluție. CRC Press, Boca Raton.
3. Brischoux, F., Bonnet, X., Cook, TR, Shine, R. 2008. Alometria capacităților de scufundare: ectotermie vs. endothermy. Journal of Evolutionary Biology, 21, 324–329.
4. Costanzo, JP, Lee, RE, Jr. 2013. Evitarea și toleranța la îngheț în vertebrele ectotermice. Journal of Experimental Biology, 216, 1961–1967.
5. David K. Cairns, DK, Gaston, AJ, Huettmann, F. 2008. Endotermie, ectotermie și structura globală a comunităților de vertebrate marine. Seria de progres ecologie marină, 356, 239-250.
6. Dickson, KA, Graham, JB 2004. Evoluția și consecințele endotermiei la pești. Zoologie fiziologică și biochimică, 77, 998-1018.
7. Evans, CW, Hellman, L., Middleditch, M., Wojnar, JM, Brimble, MA, Devries, AL 2012. Sinteza și reciclarea glicoproteinelor antigel la pești polari. Știința Antarctică, 24, 259-268.
8. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. 2012. Fiziologia animalelor. Sinauer, Sunderland.
9. Jones, JC, Oldroyd, BP 2007. Termoreglarea cuibului în insectele sociale. Progrese în fiziologia insectelor, 33, 153–191.
10. Kay, I. 1998. Introducere în fiziologia animalelor. Bios, Oxford.
11. Kearney, M. 2002. Rocile calde și rocile mult prea fierbinți: tiparele sezoniere ale selecției sitului de retragere de către un ectoterm nocturn. Journal of Thermal Biology, 27, 205–218.
12. Moyes, CD, Schulte, PM 2014. Principiile fiziologiei animale. Pearson, Essex.
13. Pough, FH, Janis, CM, Heiser, JB 2013. Viața pe verticală. Pearson, Boston.
14. Ralph, CL, Firth, BT, Turner, JS 1979. Rolul corpului pineal în termoreglarea ectotermului. Zoolog american, 19, 273–293.
15. Ramløv, H. 2000. Aspecte ale toleranței naturale la frig la animalele ectotermice. Reproducerea umană, 15, 26-46.
16. Randall, D., Burggren, W., franceză, K. 1998. Fiziologia animalelor: mecanisme și adaptări. McGraw-Hill, Madrid.
17. Sformo, T., Walters, K., Jeannet, K., Wowk, B., Fahy, GM, Barnes, BM, Duman, JG 2010. Supercooling profund, vitrificare și supraviețuire limitată la -100 ° C în gândacul Alaskan Cucujus larve clavipes puniceus (Coleoptera: Cucujidae). Journal of Experimental Biology, 213, 502–509.
18. Sherwood, L., Klandorf, H., Yancey, PH 2013. Fiziologia animalelor: de la gene la organisme. Brooks / Cole, Belmont.
19. Willmer, P., Stone, G., Johnston, I. 2005. Fiziologia mediului înconjurător a animalelor. Blackwell, Malden.