Т

Теплокровность

Теплокровность или Гомойотермия — в ​​классическом и обычном понимании, это способность организмов поддерживать постоянную температуру тела (термический гомеостаз) независимо от температуры окружающей среды. Эта способность включает в себя возможность охлаждения или нагрева тела. Теплокровные животные преимущественно контролируют температуру своего тела за счет регулирования скорости обмена веществ.

Однако, термин «теплокровность» (как и «хладнокровие») сейчас определенный очень нечетко и существуют несколько возможных определений термина, приводит к недоразумениям. Невозможно разделить все организмы на две категории при любом определении. Поддержание температуры тела привлекает большое количество механизмов, дающих в результате почти непрерывный спектр температур тела и степени воздействия окружающей среды, с идеальными классическими определениями противоположных углах этого спектра.

Определение термина «теплокровность»

Обычно термин «теплокровность» ссылается на три отдельные аспекты терморегуляции:

1. Ендотермия (от греч. Endo — «в пределах» и therm — «тепло») — способность некоторых организмов контролировать температурами своих тел с помощью внутренних средств, например, дрожание мышц или внутриклеточных средств. Некоторые авторы ограничивают значение термина конкретными механизмами повышения скорости метаболизма животных для получения тепла. Противоположность ендотермии — экзотермии.

2. Гомойотермия (от греч. Homoios — «похожий» и therm — «тепло») — терморегуляция, что позволяет поддерживать постоянную внутреннюю температуру тела, несмотря на внешнее воздействие. Эта температура обычно выше, чем температура непосредственного окружения. Противоположность гомойотермии — пойкилотермия.

3. Тахиметаболизм (от греч. Tachy — «быстро» и metabol — «меняться») — вид терморегуляции, характерный для организмов с высоким уровнем основного обмена, то есть скорости метаболизма в состоянии покоя. Тахиметаболични организмы, по сути, сохраняют высокую активность в течение всего времени. Хотя их основной обмен и медленнее их скорость основного обмена в активном состоянии, разница не так велика, как в брадиметаболичних организмах. Тахиметаболични организмы, как правило, требуют больше пищи и хуже переносят ее нехватку.

Подавляющее большинство организмов, как традиционно называются «теплокровными» (млекопитающие и птицы), соответствуют всем трем определению. Однако, в течение второй половиниы 20-го века, исследования животных обнаружили много видов, принадлежащих к одной из этих групп, но не отвечают всем трем определением теплокровности. Например, многие летучих мышей и малых птиц — пойкилотермични и брадиметаболични во время сна. Для этих организмов используется другой термин — гетеротермия.

С другой стороны, исследования животных, которые традиционно считались хладнокровными, показали, что большинство организмов имеют различные комбинации свойств, характерных для теплокровных животных, вместе со свойствами, характерными для холоднокровных (ектотермия, пойкилотермия и брадиметаболизм), создавая широкий спектр типов терморегуляции тела .

Механизмы терморегуляции традиционно теплокровных животных

Создание и сохранение тепла

Организмы, которые традиционно считаются теплокровными, имеют большое число митохондрий на клетку, что дает им возможность производить тепло, увеличивая скорость "сжигания" жиров и сахаров. Это требует гораздо большего количества пищи, чем количество, потребляющих хладнокровные животные, для восстановления жировых и сахарной резервов.

Многие эндотермических животных дополняют клеточный механизм дрожью в холодных условиях, с целью преобразования жиров и сахаров на тепло с помощью мускульной активности. Зимой, когда часто не хватает пищи для поддержания высокой скорости обмена веществ в течение всего дня, некоторые организмы переходят в гипотермический состояние, известное как спячка или глубокий сон. В таком состоянии энергия сохраняется за счет снижения температуры тела. Многие птицы и маленьких млекопитающих (например тенреки) также позволяют температуре тела снижаться ночью, сокращая потребление энергии, необходимой для поддержания температуры тела. Даже человек несколько снижает скорость метаболизма в течение сна.

Потеря тепла больше угрожает небольшим организмам, поскольку они имеют большее соотношение внешней площади к объему. Наименьшие теплокровные животные имеют теплоизоляцию в виде меха или перьев. Водные теплокровные животные вообще используют глубокие слои жира под кожей для изоляции, потому что мех или перья неефективни в их окружениях. Пингвины используют как перья, так и жир, потому что их полуводный образ жизни ограничивает степень изоляции, которую может предоставить перьев. Птицы, особенно болотные, имеют кровеносные сосуды на нижних частях ног, служат теплообменниками — вены расположены рядом с артериями и поэтому забирают их тепло и переносят его обратно в кровоток. Многие теплокровных животных белые или светлые, сокращая потери тепла за счет излучения и из-за сокращения потока крови через кожу.

Охлаждение и предотвращения перегрева

В тропическом и экваториальном климате и в течение лета в умеренных районах перегрев является таким же угрозой, как и холод. В жарких условиях многие теплокровных животных увеличивают потерю тепла увеличением дыхания и испарением влаги в легких, и увеличением потока крови через кожу. Безволосые и коротковолосого млекопитающие кроме того потеют, потому что испарения пота также снижает температуру. Слоны сохраняют спокойствие, используя свои огромные уши подобно радиаторов: они размахивают своими ушами, увеличивая поток воздуха над ними.

Сравнение теплокровного и хладнокровной стратегий

Преимущества быстрого метаболизма

Полная скорость метаболизма животных возрастает примерно вдвое на каждые 10 C ° повышение температуры тела (кроме случаев, когда необходимо избегать гипертермии). Теплокровность не обеспечивает большую скорость движения, чем хладнокровие — хладнокровные животные могут двигаться так же быстро, как и теплокровные животные того же размера и телосложения. Но теплокровные животные значительно выносливее, чем хладнокровные организмы, потому что их быстрее метаболизм позволяет быстро восстанавливать источники энергоснабжения (особенно АТФ) и устранять продукты метаболизма (особенно молочную кислоту). Это дает возможность теплокровным хищникам догонять добычу, а потенциальной теплокровному добычи избегать хладнокровных хищников (по условиям избежание начального нападения или засады), что делает теплокровных животных успешными.

Преимущества гомейотермии

Ферменты имеют сильную зависимость активности от температуры и их эффективность намного зменшенуеться за пределами оптимальной температуры. Организмы с постоянной температурой тела, таким образом могут использовать ферменты, эффективные при определенной температуре. Другое преимущество гомейотермичних животных заключается в их способности поддерживать постоянную температуру тела и активность даже по условиям очень холодной погоды. Пойкилотермични организмы должны или эффективно функционировать далеко за пределами мексимальнои температуры в течение большинства времени, или тратить дополнительные ресурсы для создания широкого ряда ферментов, чтобы покрыть более широкий ряд температур тела.

Недалеко теплокровности

Поскольку теплокровные животные используют ферменты, которые специфичны для узкого ряда температур, гипотермия (переохлаждения) тела быстро приводит к потере активности и смерти. Также для поддержания постоянной температуры необходима энергия — это приводит к необходимости гомуйотермичним животным потреблять гораздо больше еды, чем пойкилотермичним.

Дрожь и сжигания жира для поддержания температуры требует больших затрат энергии, приводит к определенным проблемам, например:

  • в течение зимы, много маленьких птиц теряют около трети веса своего тела в течение ночи.
  • в общем теплокровных животных требует от 5 до 10 раз больше пищи, чем хладнокровная животное того же размера и строения, поэтому хладнокровные животные лучше выживают в условиях голода и в бесплодных средах.

Контроль температуры холоднокровных животных

Научное понимание механизмов терморегуляции значительно продвинулось с момента создания классического разделения организмов на теплокровных и холоднокровных, в результате была исследована большое количество таких механизмов.

Многие «хладнокровных» животных используют динамические средства для регулирования своих внутренних температур:

  • Ящерицы и змеи греются на солнце в утренние и вечером, и ищут убежище в полуденные часы.
  • Многие виды пчел и бабочек активно машут крыльями для поднятия температуры мышц перед полетом.
  • Пчелы в больших ульях охлаждают улей течение жарких периодов, собираясь у входов и используя свои крылья в качестве вентиляторов, продувая холоднее наружный воздух через улей. Они также нагревают улей во времена холодов, собираясь посередине и дрожа для производства тепла.
  • Насыпи термитов обычно ориентируются в северо-южном направлении таким образом, что они поглощают максимально возможное количество тепла как утром и вечером, и минимизируют абсорбцию тепла днем.

Некоторые другие «хладнокровные» организмы используют внутренние механизмы для поддержания температуры тела выше уровня среды:

  • Тунец и рыба-меч долго считались чисто хладнокровными животными. Они живут на больших океанских глубинах, где вода очень холодная. Рыба-меч, однако, может поднимать температуру своего мозга и глаз, позволяет ускорять движения глаза и обработку информации во время охоты. Тунцы могут нагревать все тело с помощью механизмов Рете-мирабле (лат. Rete mirabile), которые помогают удерживать тепло внутри тела, и минимизируют потери тепла через жабры. Их плавниковые мышцы расположенные у центра тела, минимизирует потерю тепла.
  • «Теплокровные» акулы (например, мако и белая акула) минимизируют потери тепла, используя свои жабры в качестве теплообменников — вены расположены рядом с артериями и поэтому переносят тепло от артерий назад к телу.
  • Большие морские черепахи проявляют инерционную гомейотермию (гигантотермию) — их организм минимизирует потерю тепла благодаря низкому соотношению внешней площади тела к его объему.

Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Проверьте также
Закрыть
Кнопка «Наверх»
Закрыть
Закрыть