פואיקילותרמות: אבולוציה, ויסות, יתרונות - ביולוגיה - 2025

פויקילותרמו (פויקילוס, מרובה או מגוון) מתייחס לאותם בעלי חיים שאינם יכולים לווסת את הטמפרטורה הפנימית שלהם, ולכן טמפרטורת גופם משתנה עם טמפרטורת החדר.

מבחינה היסטורית, זואולוגים השתמשו במונחים נפוצים אחרים כגון "בדם קר" כדי להתייחס לקבוצה מגוונת של בעלי חיים. עם זאת, זהו מונח שבמובן הקפדני אינו יעיל להפריד בין שתי קבוצות של בעלי חיים.

מקור: בארן כריסטיאן טירריסן

מונח נוסף המשמש נרחב להתייחסות בלעדית למקור חום הגוף הוא "אקטותרם", כמו קבוצות בעלי החיים התלויים כמעט לחלוטין במקורות חום סביבתיים. לפיכך, השילוב של מונחים אלה מספק מידע חשוב על האופן בו בעלי החיים מווסתים את חום גופם.

ויסות טמפרטורה באורגניזמים פויקילותרמיים

בעלי חיים לאורך התפתחותם השתמשו באסטרטגיות לשמירה על הסביבה הפנימית שלהם בתנאים מיטביים ושמירה על תפקוד תקין של התאים, בנוסף למיטוב ההוצאה או החיסכון באנרגיה מטבולית.

בעלי חיים פויקילותרמיים מייצרים יחסית חום מטבולי יחסית לבעלי חיים אנדותרמיים. לכן להחלפת האנרגיה הקלורית עם הסביבה יש חשיבות רבה לקביעת חום גופכם.

במובן זה, חיה פויקילותרמית סופגת חום מהסביבה אם היא צריכה להעלות את חום גופה, כשהיא מתנהגת כקונפורמיסטים תרמיים, מכיוון שהם תלויים בטמפרטורת הסביבה. במונחים אנרגטיים הם מהווים בעלי חיים מבודדים גרוע.

ראשית, יש להם שיעורים נמוכים של ייצור חום מטבולי שמתפזר במהירות לסביבה שמסביבה ואינם תורמים משמעותית לעליית חום הגוף. מצד שני, יש להם מוליכות תרמית גבוהה, המאפשרת לאקטותרמים לספוג חום בקלות.

ברוב המקרים, לאורגניזמים אקטותרמיים יש ויסות התנהגותי של חום הגוף. לדוגמה, נחשים ולטאות מתחממים עד שהם מגיעים לטמפרטורה מתאימה לתפקוד יעיל של שרירים, ומפחית את השפעות הסביבה באמצעות התנהגות.

מטבוליזם אצל בעלי חיים פויקילותרמיים

ידוע כי תגובות ביוכימיות רגישות לטמפרטורה, שכן לפעילותם של אנזימים רבים טמפרטורה אופטימלית. כל שינוי בטמפרטורה משנה את יעילות המנגנון האנזימטי ומהווה מכשול לבעלי החיים.

אם הטמפרטורה יורדת לרמה קריטית, נפגעת מהירות התהליכים המטבוליים, ומפחיתה את ייצור האנרגיה ואת הכמות שיכולים לשמש בעלי חיים לפעילותם ולהתרבותם.

לעומת זאת, אם הטמפרטורה עולה יותר מדי, הפעילות המטבולית אינה יציבה ואף נהרסת. זה איפשר לקבוע טווחים אופטימליים להתפתחות חיים בין 0 ° C ל- 40 מעלות צלזיוס.

טמפרטורת הגוף באורגניזמים פויקילותרמיים אינה קבועה כמו במקרה של אורגניזמים הומותרמיים (אנדותרמיים).

במקרה זה, למרות שהחום נוצר כתוצר של פעילות מטבולית, האחרון הולך לאיבוד באותה מהירות שהוא נוצר. הטמפרטורה הפנימית אינה תלויה במנגנון הבעירה של המזון כמו במקרה של טיפול ביתי.

באופן כללי, בעלי חיים פויקילותרמיים קשורים למטבוליזם מסוג bradymetabolic. עם זאת, זהו תנאי שרק אורגניזמים אקטותרמיים קפדניים עומדים, כאשר מטבוליזם בריידי הוא חילוף החומרים במצב של מנוחה.

פויקילותרמיה בטבע

פויקילותרמיה היא הסוג הנפוץ ביותר של ויסות תרמי בממלכת החיות. בתוך קבוצה זו נמצאות קבוצות חוליות החוליות התחתונות כמו דגים, דו-חיים וזוחלים והרוב המכריע של חסרי חוליות יבשתיים ומימיים (עם כמה מקרים חריגים).

בפויקילותרמות מימיות, טמפרטורת הגוף זהה למעשה לזו של מים בגלל מאפייניה הקלוריים. לעומת זאת, לאורגניזמים יבשתיים יכול להיות טמפרטורה גבוהה יותר מטמפרטורת האוויר כתוצאה מהשפעת הקרינה.

בעלי חיים אקטותרמיים, באמצעות התנהגותם, מנצלים מקומות עם טמפרטורות נוחות יותר, עם זאת, כפי שכבר צוין, מקור האנרגיה המשמש להגברת טמפרטורת גופם מגיע מהסביבה ולא מתוך הגוף.

באזורים טרופיים, אקטותרמות כמו זוחלים מתחרות ביעילות ביונקים, במקרים רבים עולות עליהן בשפע של מינים ויחידים. הסיבה לכך היא שהטמפרטורה הקבועה של הטרופיים מאפשרת פעילות לאורך היום וגם מקדישה את האנרגיה שנחסכת בפעילות רבייה והישרדות.

יתרון זה נוטה להצטמצם בסביבות ממוזגות בהן, בשל תנאים מזיקים לאקטותרמי, מעדיפים אורגניזמים אנדותרמיים.

היתרונות והעלויות של פואיקילותרמיה

מאחר וטמפרטורת הגוף של אקטותרמים רבים תלויה במידה ניכרת בסביבה, מינים אקטותרמיים החיים במקומות עם טמפרטורות מתחת להקפאה יכולים להיתקל בבעיות.

עם זאת, הם פיתחו תגובות כחומרים למניעת גרעין גבישי קרח בנוזלים חוץ תאיים ובכך להגן על נוזלים ציטופלסמיים, קירור-על וחומרים נוזל לרדיאטור בנוזלי גוף.

בסביבות חמות, הפונקציות ברקמות של מרבית האקטותרמות פוגעות. בשל זיקה נמוכה יותר של המוגלובין לחמצן בטמפרטורות הגבוהות יותר של טמפרטורת הגוף, הוא מונע מבעלי חיים לבצע פעולות תובעניות, בגלל שיעוריו הנמוכים בחילוף החומרים האירובי.

האחרון מביא עימו התפתחות של מחסור בחמצן בזמן נשימה אנאירובית והמגבלות של השגת גדלים גדולים.

אקטותרמיה היא צורת חיים איטית עם זרימות אנרגיה קטנות, כלומר עם דרישות אנרגיה צנועות. זה האחרון מאפשר להם לכבוש גומחות יבשתיות שאינן בשימוש על ידי חוליות ביתיות-תרופתיות, להשקיע פחות אנרגיה כדי לייצר חום ויותר בפעילות גידול ורבייה.

התפתחות האקטותרמיה בדינוזאורים

מאז העלאת המאובנים הראשונים היה ויכוח האם הדינוזאורים היו הומותרפיים או פויקילותרמיים. כידוע, אקקטותרמיה כרוכה בהשקעה מטבולית נמוכה לייצור חום ובמקום זאת אנרגיה זמינה מהסביבה משמשת לוויסות חום הגוף.

זה כמובן מביא עימו שורה של בעיות כמו היעדר קרינה או אנרגיה סולארית בלילה או העובדה כי בית הגידול חם וקר. באופן מסורתי, בהתחשב במערכות היחסים בין דינוזאורים לזוחלים הנוכחיים, הדינוזאורים סווגו כקטותרמות.

עם זאת, בשל אורח החיים שהוסכם לגבי דינוזאורים, כמה טיעונים תומכים בכך שהם היו בעלי חיים אנדותרמיים.

הראשון הוא שהיה להם בידוד שטחי (נוצות בארכיאופטריקס), שיהוו חסם לקליטת אנרגיה מקרינה ולאנדותרמה, בהנחה דרך לשמור על חום מטבולי.

רבים מהממצאים המאובנים התרחשו באזורים ממוזגים, וזו הסיבה שזה נחשב לאנדותרמי כדי לשרוד את האקלים עם חום מטבולי. עדויות אחרות מצביעות על כך שהקשר בין טורף לטרף מאפיין בעלי חיים אנדותרמיים ולא בעלי חיים אקטותרמיים.

הפניות

1. קמפבל, NA, ו- Reece, JB (2007). ביולוגיה. פנמריקנית רפואית אד.
2. de Quiroga, GB (1993). פיזיולוגיה של בעלי חיים והתפתחות (כרך 160). מהדורות AKAL.
3. Fanjul, ML, and Hiriart, M. (Edds.). (1998). ביולוגיה פונקציונלית של בעלי חיים. המאה XXI.
4. Fastovsky, DE, & Weishampel, DB (2005). ההתפתחות וההכחדה של הדינוזאורים. הוצאת אוניברסיטת קיימברידג '.
5. היל, RW (2002). פיזיולוגיה בהשוואה לבעלי חיים: גישה סביבתית. התהפכתי.
6. Hill, RW, Wyse, GA, and Anderson, M. (2012). פיזיולוגיה של בעלי חיים. מהדורה שלישית Sinauer Associates, Inc. מוציאים לאור.
7. מקנאב, ב.כ. (2002). האקולוגיה הפיזיולוגית של בעלי חוליות: מבט אנרגטי. הוצאת אוניברסיטת קורנל.
8. Willmer, P., Stone, G., and Johnston, I. (2009). פיזיולוגיה סביבתית של בעלי חיים. ג'ון וויילי ובניו.