- Физиологическое описание
- Главное отличие — холоднокровные и теплокровные животные
- Источник тепла
- Каких животных называют холоднокровными, а каких — теплокровными? приведите примеры.
- Некоторые особенности
- Определение
- Пойкилотермия у живых существ
- Пресноводные черепахи
- Примеры
- Примечания
- Производство энергии
- Происхождение теплокровных гомеотермических животных
- Регулирование жары
- Сравнительная таблица
- Сухопутные черепахи
- Температура тела
- Холоднокровные млекопитающие: они существуют
- Ящерицы
Физиологическое описание
Механизмы терморегуляции у холоднокровных несовершенны, что объясняется пониженным уровнем обмена веществ, который примерно в 20—30 раз медленнее, чем у гомойотермных животных, и особенностями их нервной системы.
На выход температуры внешней среды за пределы предпочтительного диапазона (оптимума) холоднокровные реагируют вхождением в состояние анабиоза, и за счет снижения энергозатрат переживают температурный стресс.
Основным недостатком пойкилотермности является медлительность животных при температуре ниже оптимума.
Главное отличие — холоднокровные и теплокровные животные
Организмы можно разделить на две широкие категории, основанные на способности регулировать температуру тела в зависимости от температуры окружающей среды: эти две категории относятся к хладнокровным (экзотермы) и теплокровным (эндотермы) животным. главное отличие между хладнокровными и теплокровными животными является то, что Хладнокровные животные не могут поддерживать постоянную температуру тела, тогда как теплокровные животные могут поддерживать постоянную температуру тела.
Источник тепла
Хладнокровные животные: Хладнокровные животные получают тепло через окружающую среду.
Теплокровные животные:Теплые кровные животные выделяют тепло в основном за счет потребления пищи.
Каких животных называют холоднокровными, а каких — теплокровными? приведите примеры.
Вообрази, что в озеро, в котором есть водоросли, размножающиеся главным образом спорами, и водоросли, размножающиеся преимущественно почкованием, сбросили сточные воды, богатые минеральными веществами, которые потребляют водоросли. Какие из водорослей первыми увеличат численность в связи с поступлением питательных веществ (при том, что во всём, кроме способа размножения, эти водоросли одинаковы)?
Некоторые особенности
Некоторые животные не подходят ни под одну из вышеперечисленных категорий. Они используют лишь частичную терморегуляцию, как, например, акулы, тунец или рыба-меч, которые могут регулировать температуру своего мозга, сердца и глаз при охоте в очень холодных водах.
Другие животные используют коллективную терморегуляцию для совместного согревания, например, пчелы, которые вибрируют крыльями, чтобы согреть улей зимой или охладить его летом.
Животные используют другие стратегии для согревания или охлаждения своей внутренней температуры, будь то гомеотермы или эктотермы. Например, змеи, ящерицы и другие рептилии выставляют себя на солнце, чтобы повысить внутреннюю температуру, которая может легко достигать 45°.
Чтобы сохранить тепло, эктотермическое животное все равно учитывает свой размер, потому что чем меньше оно, тем большую площадь поверхности тела оно должно обнажить. То же самое относится и к тем, кто вынужден снижать температуру, укрываясь в тени, как некоторые насекомые в пустыне.
Эти различия между экзотермическими животными и гомеотермными животными имеют одну общую черту: поддержание температуры, достаточной для выживания в среде, адаптированной для каждого вида.
Определение
Хладнокровные животные: Хладнокровные животные не могут поддерживать постоянную температуру тела.
Теплокровные животные: Животные с теплой кровью могут поддерживать постоянную температуру тела.
Пойкилотермия у живых существ
К пойкилотермным организмам относят все современные таксоны органического мира, кроме двух классов позвоночных животных – птиц и млекопитающих [1]. Долгое время считалось, что все млекопитающие являются теплокровными, однако современные исследования показали, что голый землекоп — единственный известный на сегодняшний день холоднокровный представитель этого класса[2]; предполагалось также, что к пойкилотермным млекопитающим относился вымерший балеарский козёл[3].
Дискуссионным также является вопрос о том, относились ли к холоднокровным животным динозавры, однако в последнее время учёные больше склоняются к версии их теплокровности, исходя из исследований изотопов кислорода[4], темпов роста[5] и т.п.
Кроме того, также постоянно растёт число находок динозавров с плотными перьеподобными покровами даже у тех видов, которые к полёту не имели никакого отношения. Считается, что теплокровность — базальный признак всех архозавров[6] и теплокровными были даже многие крокодиломорфы, в том числе предки современных крокодилов[7][8].
Нередко выделяемое понятие инерционной теплокровности или гигантотермии[9] — когда организм прогревается на солнце, после чего за счёт больших размеров тела держит относительно постоянную температуру, как крупные современные крокодилы, не следует выносить из определения пойкилотермии, поскольку организм все также неспособен самостоятельно вырабатывать достаточное количество тепла.
Пресноводные черепахи
Размножаются ли водные черепахи? Да, они это делают. Во время брумации черепахи погружаются в пруд, где температура воды выше точки замерзания, а сверху лежит лед. Пресноводные черепахи способны на это, потому что у них есть особая способность: дышать через задний проход.
Как одно из хладнокровных животных, температура тела черепахи совпадает с температурой окружающей среды. Самое интересное, что черепахи имеют медленный метаболизм в холодной воде, что повышает их шансы на выживание. Чем холоднее становится, тем медленнее их метаболизм, что также означает меньшую потребность в энергии и кислороде.
Пресноводные черепахи размножаются в озерах или прудах, потому что температура воды там остается стабильной в течение зимы. Это также означает, что сидение в этой воде позволяет им поддерживать стабильную температуру тела. Кроме того, черепахи полагаются на запасенную энергию и поглощают кислород из воды пруда.
Эта особая способность позволяет им получать достаточно кислорода для удовлетворения своих минимальных потребностей без использования легких. Раскрашенные черепахи и щелкающие черепахи способны переносить стрессовые ситуации, когда кислорода не хватает на срок до 100 дней.
Примеры
Хладнокровные животные: Рыбы, рептилии, амфибии, насекомые и т. Д. Являются примерами хладнокровных животных.
Теплокровные животные: Млекопитающие и птицы являются примерами теплокровных животных.
Изображение предоставлено:
Примечания
- ↑Архивированная копия (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения: 3 августа 2021.Архивировано 3 августа 2021 года. (рус.)
- ↑http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=1467874&tool=pmcentrez (англ.)
http://elementy.ru/news/430671 (рус.) - ↑http://phys.org/news177755291.html (англ.)
- ↑[http://palaeo-electronica.org/1999_2/gigan/issue2_99.htm THERMOPHYSIOLOGY AND BIOLOGY OF GIGANOTOSAURUS:
COMPARISON WITH TYRANNOSAURUS] (неопр.). palaeo-electronica.org. Дата обращения: 19 июля 2021. - ↑Paul, G.S. (1988). Predatory Dinosaurs of the World. New York: Simon and Schuster. p. 155. ISBN 0-671-61946-2.
- ↑Armand de Ricqlès, Kevin Padian, Fabien Knoll, John R. Horner.On the origin of high growth rates in archosaurs and their ancient relatives: Complementary histological studies on Triassic archosauriforms and the problem of a “phylogenetic signal” in bone histology // Annales de Paléontologie. — 2008-04-01. — Т. 94, вып. 2. — С. 57–76. — doi:10.1016/j.annpal.2008.03.002.
- ↑Summers, A.P. (2005). «Evolution: Warm-hearted crocs». Nature. 434 (7035): 833–834. Bibcode:2005Natur.434..833S. PMID 15829945. doi:10.1038/434833a
- ↑Seymour, R. S., Bennett-Stamper, C. L., Johnston, S. D., Carrier, D. R. and Grigg, G. C. (2004). «Evidence for endothermic ancestors of crocodiles at the stem of archosaur evolution». Physiological and Biochemical Zoology. 77 (6): 1051–1067. PMID 15674775. doi:10.1086/422766.
- ↑Все крупные динозавры были теплокровными
Производство энергии
Хладнокровные животные: Хладнокровные животные всегда получают энергию в виде тепла, чтобы регулировать тепло тела.
Теплокровные животные: Теплые кровные животные могут производить тепло в своем теле.
Происхождение теплокровных гомеотермических животных
С начала 1990-х годов стало известно, что многие динозавры и птицы были и остаются гомеотермичными. В 2021 году исследователи провели изотопный анализ 90 окаменелостей. Этот анализ показал, что гомеотермия появилась в поздней перми, 252-259 миллионов лет назад. Благодаря этой гомеотермии они смогли пережить пермско-триасовое вымирание 22 миллиона лет назад.
Регулирование жары
Хладнокровные животные:Хладнокровные животные регулируют тепло различными методами, включая купание на солнце, изменение цвета тела, вытягивание конечностей под воздействием солнечного света и т. Д.
Теплокровные животные:Теплокровные животные регулируют тепло главным образом с помощью метаболических процессов и адаптивных механизмов, таких как потоотделение, одышка, изоляция, регуляция кровотока к конечностям, миграция, ночная активность, гибернация, копание, изменение соотношения площади поверхности тела и объема тела и т. Д.
Сравнительная таблица
| Основа для сравнения | Хладнокровный | Теплокровный |
|---|---|---|
| Смысл | Хладнокровные животные имеют колеблющуюся температуру тела, которая следует за внешней температурой и не может поддерживать тепловой гомеостаз. | У теплокровных животных поддерживается их термальный гомеостаз и поддерживается постоянная температура тела независимо от внешней температуры. |
| Примеры | Рыба, рептилии, амфибии, беспозвоночные. | Млекопитающие и рыба. |
| Использование энергии | Им требуется меньше энергии для поддержания температуры тела, поэтому им нужно меньше пищи. | Им требуется больше энергии для регулирования температуры тела, поэтому потребность в пище выше. |
| Дополнительная функция | Они увеличивают сопротивление по отношению к любым микроорганизмам, вторгающимся в их организм, вызывая заболевание, и, если это происходит, они снижают эффект инфекции, снижая температуру тела. | У них сильная иммунная система. |
| фаза | Спячка — стадия отдыха во время зимы, которая может длиться несколько недель или месяцев. Праздник — этап отдыха во время лета. | Нет такой фазы. |
| Температурная зависимость | Температура тела зависит от температуры внешней среды. | Температура тела не зависит от внешней среды. |
| выживание | Они не могут выжить в любой из экстремальных температур, особенно холодных. | Они легко адаптируются к любой среде и температуре. |
| Метаболические показатели | Скорость обмена веществ изменяется с изменением температуры окружающей среды. | Экологические изменения не влияют на скорость метаболизма. |
| Температура тела | Температура тела изменяется с изменением температуры окружающей среды. | Обычно температура колеблется от 35-40 градусов по Цельсию. |
Сухопутные черепахи
Черепахи знают, что зима близка, когда начинаются холодные осенние ночи, заставляя их готовиться к брумации. Многие виды черепах впадают в состояние оцепенения, чтобы справиться с неблагоприятными условиями при низких температурах. Черепахи не могут достичь оптимальной температуры пищеварения в самое прохладное время года, поэтому они становятся менее активными.
Оставаясь неактивными, они могут снизить риск потери слишком большого веса зимой. Во время брумации черепахи просто отдыхают, чтобы вообще не сжигать калории. Тем не менее, они все еще могут выходить из своих нор, чтобы погреться и попить воды из лужи.
Температура тела
Хладнокровные животные: Температура тела хладнокровных животных зависит от температуры окружающей среды.
Теплокровные животные:Температура тела теплокровных животных обычно составляет 35-40 ° С.
Холоднокровные млекопитающие: они существуют
Бывают ли холоднокровными млекопитающие? Ерунда! — скажет
подкованный читатель. Ведь само определение этого вида включает в
себя понятие теплокровности. Мы помним это еще из школьных уроков
биологии. Большинство участников недавнего опроса, проведенного
BBC в Фейсбуке, тоже уверены, что это именно так. Но на деле все
не так просто. Американского суслика, австралийского крылана,
мадагаскарского карликового мышиного лемура и некоторых других
млекопитающих теплокровными назвать никак нельзя. Разбираемся вместе с обозревателем BBC Генри
Николлсом.
К млекопитающим относятся самые разные существа — это и утконосы,
и мыши, и слоны, и люди. Большинство из них покрыты шерстным
покровом, и все они вскармливают детенышей молоком.
Действительно, все млекопитающие умеют производить тепло — этот
процесс называется эндотермией. То есть у большинства
млекопитающих на самом деле теплая кровь, и они умеют
поддерживать постоянную достаточно высокую температуру тела, что
позволяет им вести жизнедеятельность в разных, весьма широких
климатических условиях. Этим они отличаются от холоднокровных
животных — рыб, рептилий и амфибий, которые не могут
самостоятельно сохранять стабильную температуру тела и полностью
зависят от температуры окружающей среды.
Вот почему большинство учебников описывают млекопитающих как
теплокровных: это служит их отличительным признаком. Но, как
обычно, из каждого правила есть исключения.
Существует множество видов гетеротермных млекопитающих, и их
никак нельзя назвать теплокровными. Конечно, они не столь
холодны, как рыбы и лягушки, но температура тела некоторых из них
может падать до отрицательных значений.
«Чем больше мы изучаем разные виды млекопитающих, тем больше
встречаем гетеротермных животных», — говорит Джастин Бойлз,
эколог-физиолог из Университета Южного Иллинойса в Карбондейле.
Один из самых ярких представителей гетеротермных — американский
(беренгийский) суслик. Еще в 1989 году физиолог Брайан Бармс из
Аляскинского университета в Фэрбэнксе опубликовал в журнале
Science статью, посвященную американскому суслику. Барнс изучал
это животное в период зимней спячки. И выяснил, что суслик
способен пережить снижение температуры тела ниже нуля — в одном
случае она составила -2,9 градусов по Цельсию!
Конечно, американский суслик существо исключительное, но
температуру тела могут снижать многие млекопитающие. К примеру,
температура тела новорожденных детенышей полностью зависит от
температуры окружающей среды. Способность к самостоятельной
терморегуляции развивается позже. Точно так же во сне температура
тела млекопитающих падает на 1-2 градуса.
Но маленькие животные, например грызуны, насекомоядные, летучие
мыши, сумчатые и даже некоторые приматы, в процессе эволюции
выработали умение снижать температуру тела еще сильнее. Это
энергосберегающее состояние получило название торпор.
Например, австралийский крылан может снижать температуру тела с
36 до 20 градусов. А мадагаскарский карликовый мышиный лемур
проводит в состоянии торпора по 10 часов, в течение которых его
температура тела падает ниже 7 градусов.
Некоторые млекопитающие могут впадать в торпор на более
длительные периоды. Это называется зимней или летней спячкой. В
это время их температура тела снижается еще сильнее.
Существует еще более любопытное млекопитающее. Это голый
землекоп. Голые землекопы не очень хорошо поддерживают
температуру тела. Дело в том, что им это просто не нужно: большую
часть жизни они проводят в подземных туннелях с постоянной
температурой от 29 до 32 градусов.
«Землекопам не нужна эта способность, и они не тратят энергию на
терморегуляцию», — говорит Бойлз. Это яркий пример эволюционной
адаптации, а не физиологической ограниченности.
Другой пример млекопитающего, не способного к поддержанию
температуры, — капский даман. Эти млекопитающие, в отличие от
голых землекопов, живут на поверхности земли, поэтому днем
греются на солнце, как и многие рептилии. Это необходимо им для
выживания.
В одном исследовании, результаты которого были опубликованы в 2009 году, появилась гипотеза,
что ископаемый вид козла Myotragus balearicus, который
жил на Балеарских островах около 3000 лет назад, был полностью
эктотермным. Возможно, потому, что в тот период на Балеарских
островах пищевые ресурсы были весьма изменчивы, и таким образом
животное приспособило свой метаболизм к колебаниям количества
еды.
Эта гипотеза базировалась на микроструктуре его костей, которая
позволила предположить, что процесс роста миотрагуса отличался от
такового у млекопитающих и своим медленным и приспосабливающимся
к условиям среды темпом напоминал скорее рептилию. Но дальнейших
исследований не проводилось, а данных работы 2009 года
недостаточно для подтверждения гипотезы об эктотермности
миотрагуса.
Один факт остается бесспорным: поддержание постоянной температуры
тела требует больших затрат энергии. И удивительно, что мы
встречаем так мало гетеротермных животных.
Многие виды часто теряют определенные способности, когда не
нуждаются в них. Например, животные, обитающие в кромешной тьме
пещер, лишаются зрения, им не нужны глаза. А млекопитающие,
живущие в условиях стабильных теплых температур, как голые
землекопы, не нуждаются в поддержании температуры тела.
По словам Бойлза, современные гаджеты постоянно регистрируют
новые паттерны температурных флуктуаций у млекопитающих. «Я
полагаю, что в следующие 10-15 лет мы обнаружим гораздо больше
любопытных животных с «прохладной» кровью», — говорит Бойлз.
Ящерицы
Многие новые владельцы ящериц пугаются, потому что они не знают о привычке к брумации, которая есть у их домашних животных. Ящерицы, такие как бородатые драконы, гекконы и многие другие, являются одними из животных, которые становятся вялыми в холода.
Их тела отключатся, и они могут не испражняться, не пить, не есть и не двигаться в течение нескольких недель. Некоторые виды также полностью зарываются под землю или уходят в самую темную и прохладную часть того места, где они живут. В то же время они вообще не будут реагировать на обычные стимулы, такие как тычки или толчки.
Ящерицы брумируют, чтобы избежать низких температур и нехватки пищи и воды в их местах обитания. Уникальность заключается в том, что у разных рептилий есть свои собственные способы брумации. Хорошим примером этого, безусловно, являются бородатые драконы, потому что они настолько непредсказуемы.
Эта ящерица может размножаться каждый год в течение длительного периода времени (в течение сезона) или вообще никогда. Так почему же домашние ящерицы брюмируют? Это правда, что у них нет причин брюмировать, но это врожденное поведение, поэтому их тела просто делают это. Брумация — это естественная вещь, и она совершенно безопасна для рептилий.
