Эктотерм Определение
Эктотерм это организм который получает тепло, которое требуется от окружающей среды. Это в отличие от эндотермы, которая создает тепло, необходимое для внутренних химических реакций. Распространенным заблуждением является то, что экзотерма «хладнокровна». Эктотерм может регулировать свою температуру поведенческим путем, перемещаясь в более теплые зоны или располагаясь для уменьшения потерь тепла. Следовательно, в то время как многие экзотермы допускают падение температуры их тела в периоды бездействия, они обычно поддерживают температуры тела в диапазонах, аналогичных млекопитающим, пока они активны. Эктотермой может быть терморегулятор или термоконформер, в зависимости от того, активно ли он изменяет температуру своего тела. Есть также много за и против того, чтобы быть экзотермой. Эти темы будут рассмотрены ниже.
Терморегуляция в Эктотерм
Распространенное заблуждение о том, что экзотермы хладнокровны, вызывает недопонимание того, как работают эти животные. Всем животным нужна какая-то тепловая энергия для химических реакций в их телах. Эндотермы получают это тепло от распада богатых энергией тканей, таких как жиры, и от быстрых мышечных сокращений, известных как дрожь. Эти процессы выделяют тепло, которое затем распределяется через тело через сердечно-сосудистая система, Аналогично, экзотерма также использует систему кровообращения для распределения тепла по всему телу, но тепло исходит из другого источника.
Вместо того, чтобы полагаться почти исключительно на энергию, получаемую в пище, для тепла, эктотермы используют излучение тепла, обеспечиваемое окружающей средой. Это тепло можно получить разными способами. Солнечное излучение является наиболее распространенным способом, так как многие экзотермы используют солнечные лучи, чтобы согреться. Другой способ – через проводимость. Скалы и земля поглощают солнечную энергию, и со временем они излучают эту энергию в виде инфракрасного излучения. Эктотерм может также располагаться рядом или на вещах, которые излучают тепло, чтобы поглотить это тепло. Терморегулирующие экзотермы пользуются этим преимуществом и накапливают тепло в своем теле до значительных уровней перед периодами активности. Затем, обычно в ночное время, экзотерма позволяет температуре своего тела понизиться, поскольку ей не требуется дополнительное тепло. Испарение воды и отвод тепла от организма вызывают потери тепла. Терморегулирующая экзотерма также будет адаптировать поведение, чтобы справиться с этими потерями, такими как прятание в норе или минимизация испарения через позу тела и дыхание.
Существуют также термосогласованные экзотермы. Термоконформер – это животное, которое практически ничего не делает для изменения температуры своего тела. Термосогласованная экзотерма также известна как пойкилотерм. Рассмотрим большинство рыб, например. Вода обладает способностью очень быстро выводить тепло из организма. Когда рыбы дышат, вода проходит через жабры и охлаждает их. кровь, Как следствие, большинство рыб имеют ту же температуру, что и вода вокруг них. Они не дрожат и не греются на солнце, когда им холодно, их максимальный уровень активности просто уменьшается. Некоторые экзотермические животные даже живут в условиях замерзания и используют специализированные ионы и молекулы антифриза для предотвращения замерзания своих клеток. Другие, как и многие беспозвоночные, просто замерзают и ждут, чтобы их разморозили. На другом конце спектра есть также крупные рыбы, такие как тунцы и акулы, которые поддерживают температуру своего тела выше благодаря специальным схемам циркуляции и высокому уровню активности. Некоторые даже утверждают, что эти рыбы могут быть эндотермическими в определенной степени.
Таким образом, как экзотерма может терморегулировать, широко варьируется. Существует целый спектр в категории экзотермы, который включает в себя все эти методы регулирования температуры. При этом очень немногие эктотермы действительно имеют «холодную» кровь. По сравнению с людьми и другими эндотермами, они просто позволяют колебаниям температуры их тела намного больше. Хотя может показаться, что эндотермы как-то «более развиты» или более сложны, это просто не тот случай. Поскольку все живые сегодня организмы развиваются в течение одного и того же периода времени, тот факт, что существуют как эндотермы, так и эктотермы, означает, что обе системы имеют свои преимущества и недостатки. На самом деле, по количеству вид и в общей биомассе экзотермы значительно перевешивают эндотермы. Это потому, что у экзотерии есть много плюсов и только несколько минусов.
Плюсы и минусы бытия Ectotherm
Pros
Эктотермы имеют явное преимущество перед эндотермами, когда речь идет об использовании энергии. Млекопитающие обычно используют около 98% своей энергии для поддержания температуры своего тела. Это означает, что они могут поддерживать высокий уровень активности почти все время, но это также означает, что они могут использовать только около 2% энергии в своей пище для роста и размножения. Эктотерм не имеет этой проблемы. Большинство эктотерм используют более 50% энергии в пище для роста и размножения. Это означает, что экзотермы могут выживать при гораздо меньшем количестве пищи, чем эндотермы аналогичного размера. Эктотерм может просто позволить своему телу остыть ночью, уменьшая количество пищи, необходимой для выживания. График ниже показывает способность экзотермы выживать при более широком разнообразии внутренних температур.
Способность позволять температуре тела колебаться дает ряд других явных преимуществ. Снижение температуры тела означает, что клеточные процессы идут медленнее, снижая общий обмен веществ. Это важно для рыб и других существ, которые зимой живут в замерзших водах. В целом было обнаружено, что экзотерма использует приблизительно одну десятую часть энергии, которую использует эндотерма. Эта экономия энергии напрямую влияет на быстрый рост и увеличение воспроизводства. Там, где птица может отложить несколько яиц, рептилия такого же размера откладывает сотни. Однако, экзотермы также сталкиваются с определенными ограничениями.
Cons
Млекопитающие и другие эндотермы развивались по причине: была ниша быть заполненным, что экзотермические животные не могли конкурировать. Поскольку экзотермы имеют тенденцию периодически понижать свои уровни активности, они уязвимы для хищничество, Независимо от того, греетесь ли вы на солнце или засыпаете из-за того, что температура вашего тела падает, многие виды экзотермического поведения рискованны. Эндотермы не имеют такого падения уровня энергии каждый день, и поэтому более готовы реагировать на опасность. Обратите внимание на график выше, что это также означает, что экзотермы имеют более низкий общий уровень активности. Хотя это серьезный недостаток, он не остановил миллионы эктотерм.
Вторая важная проблема, которая исключает экзотермы из определенных сред, – это температура. Многие млекопитающие и птицы могут жить там, где экзотермы не могут. Эти животные используют приспособления, такие как волосы и перья, чтобы изолировать себя от экстремальных температур. Другим эктотермам, как в пустыне, трудно поддерживать водный баланс, поскольку он напрямую связан с механизмом нагрева и охлаждения. Как видно из приведенных ниже примеров, многие экзотермы имеют странные поведенческие адаптации, которые позволяют им компенсировать эти проблемы.
Примеры Эктотермы
Галапагосские игуаны
Галапагосская игуана (Amblyrhynchus cristatus), также называемая морской игуаной, является прекрасным примером терморегулирующей экзотермы. Утром игуана выходит из своей норы и занимает позицию на черной лавовой скале. Температура игуаны очень низкая, так как игуана позволяет ей падать в одночасье. Когда солнце ударяет в игуану и камни вокруг нее, игуана поглощает солнечное и инфракрасное излучение, поражающее ее тело. Он даже повернет наибольшую площадь поверхности своего тела к солнцу, подобно солнечной панели, чтобы поглотить максимальное количество тепла. В конце концов, игуана горячая и готова к работе, как показано на рисунке ниже. Морские игуаны отличаются тем, что они кормятся под водой для водоросли.
Игуана сбегает со скал и погружается в холодную океанскую воду. Вода быстро начинает вытягивать тепло из тела игуаны. Он должен спешить кормить, пока не стало слишком холодно, чтобы двигать мышцами. Хотя игуаны могут задерживать дыхание более 30 минут, вскоре после этого они должны вернуться на берег, чтобы начать восстанавливать тепло. Игуана возвращается на поверхность после кормления и плывет к берегу. Теперь он должен взобраться обратно на скалы и начать поглощать тепло. Таким образом, игуана активно регулирует свою температуру, чтобы обеспечить себя достаточным количеством тепла для эффективного кормления. Ночью игуана вернется в свою нору и примет гораздо более низкую температуру тела, близкую к температуре воздуха.
Древесные лягушки
Древесные лягушки – это экзотермы, которые имеют другой набор проблем. Тропический лес очень теплое место даже ночью. Большинство древесных лягушек не обязательно должны понижать свои уровни активности ночью. Их температурный цикл обычно основан на другом явлении: испарении. В течение дня деревья поглощают воду из земли и переносят ее в воздух над пологом. К полудню воздух насыщается, и начинается дождь. Эта константа круговорот воды также влияет на древесных лягушек. Когда воздух высыхает в самую жаркую часть дня, вода из лягушки начинает испаряться. Это не только высушивает лягушку, но и снижает температуру тела лягушки.
Но древесные лягушки не без их уловок. Некоторые лягушки прыгнут в водоемы в течение этой части дня, так как стоячая вода обычно довольно теплая, и они не потеряют воду при испарении. Другие лягушки приспособили странные позы, которые защищают их самые чувствительные области от потери воды. Затем, когда начнутся полуденные дожди, лягушки могут начать охоту и питаться насекомыми. Это время прекрасно с наступлением ночи, когда появляется много насекомых.
Замораживание Рыбы
Последний пример – нерегулирующая экзотерма. Несколько видов рыб существуют в настолько холодных водах, что обычные рыбы замерзнут. Чтобы вода превратилась в лед, ей нужно несколько факторов. Во-первых, должно быть достаточно холодно. Во-вторых, должно быть какое-то молекула который действует как «семя» для кристаллов льда, чтобы установить на. Наконец, вода не должна содержать молекул, которые предотвращают образование льда. Рыбы, которые существуют в этих условиях, являются пойкилотермами, или экзотермами, которые не регулируют. В то время как этим животным не нужно много тепла для поддержания уровня активности, они предотвращают замерзание.
Эти животные активно отфильтровывают загрязнения из своей крови и создают специальные белки, которые препятствуют образованию льда. Это позволяет животным существовать при температурах намного ниже нуля, при этом они сами замерзают. Соленая вода не замерзает до гораздо более низких температур из-за растворенных солей, но вода в клетках животных гораздо менее соленая и должна замерзать до соленой воды. В этих водах нормальная рыба замерзнет с жабр почти мгновенно. Эти рыбы предотвращают это и способны процветать в нише, недоступной для других.
викторина
1. Что из перечисленного является экзотермой?A. зебраB. страусC. змея
Ответ на вопрос № 1
С верно. И зебра, и страус регулируют температуру своего тела, используя не поведенческие средства, такие как сжигание жира и АТФ. Змея должна полагаться на энергию из окружающей среды. Если холодно, змея не сможет охотиться или передвигаться, где зебра и страус могут работать в гораздо более различных температурных экстремальных условиях.
2. Каково одно из преимуществ экзотермы?A. Вы тепло все времяB. Вы используете значительно меньше энергии для регулирования вашей температурыC. Вы можете собирать еду при любой температуре
Ответ на вопрос № 2
В верно. Без необходимости поддерживать температуру тела, экзотермы могут использовать значительно меньше энергии. Это означает, что больше энергии может быть направлено на рост и воспроизводство на единицу пищи, которую получает животное.
3. Вы нашли новое животное. Вы наблюдаете за ним в течение дня и видите, что его температура сильно колеблется. Вы также видите, что он активно перемещается в разные положения, когда его температура достигает определенных крайностей. Это животное является:A. пойкилотермныхB. эндотермC. Ectotherm
Ответ на вопрос № 3
С верно. Это животное было бы терморегулирующей экзотермой. Он любит прогреваться в течение дня и активно контролирует свою температуру посредством поведенческих изменений.