该外温动物是动物,其体温和主要直接取决于环境温度。这意味着很少或没有您的体温是由于新陈代谢引起的。因此,为了将它们的温度维持在生理上合适的范围内,它们必须从环境中获取或消散热量。
吸热的相反条件是吸热。所有鸟类和哺乳动物都归类为吸热。所有的水生两栖动物和无脊椎动物,以及绝大多数的爬行动物(不包括鸟类)以及陆生鱼类和无脊椎动物都被归类为外温。
资料来源:澳大利亚布里斯班的Graham Wise
所有植物也可以被认为是放热物质,尽管这种资格与植物学无关。从热的角度看,如果植物生活在温暖的环境中(每月> 18°C),则称为大温;如果植物生活在温带环境(> 22°C,最温暖的月份; 6–18°C,最冷的月份),则称为等温线。 ),或者如果它们生活在寒冷的环境中,请使用Microtherms。
定义
吸热是指动物的体温在内部通过新陈代谢来调节,而在外部不受环境的调节。通常,吸热是等温的,也就是说,它们的体温相对恒定,而体温高的poikilotherm则相反。
Ectotherms也常被称为poikilotherms(源自希腊语:poikilos,变化;热水瓶,热量)。在一种情况下,强调了介质的温度依赖性。另一方面,体温的可变性。第一项是优选的,因为如果介质的温度恒定,则等温线可能是等温线。
吸热和放热也分别称为温血动物和冷血动物。不建议使用此方法,因为存在一些放热使它们的体温与许多吸热一样高。这些动物不能说是冷血的。
异温线是部分温热的外温线。在活动期间,它们会产生新陈代谢的热量,以使您身体至少一部分的体温保持恒定。但是,在闲置期间,它们的体温会随着环境温度而降低,就像其他的外温一样。
局部异温是吸热,其体温在身体各部位之间显着变化。
特点
吸热条件使动物不受环境温度的影响,使它们能够在寒冷的陆地环境中生活,保持永久性活动,以利用觅食和生殖机会,并逃避食肉动物。
在极地地区没有爬行动物,两栖动物和昆虫也不是很丰富多样。在这些区域中,吸热是有利的,甚至是必要的。
但是,吸热需要大量的能源投入来调节其温度。通过不进行这项投资,外热对食物的需求比类似体重的外热低17倍。
因此,爬行动物(不包括鸟类),两栖动物和鱼类可以利用生态位,这些生态位是为低能耗生物而保留的,鸟类和哺乳动物则没有。
一旦他们能够使用外部热源充分加热身体,那么外热就会发展出与鸟类和哺乳动物一样高的活动水平。
外热疗法的低能量预算使他们能够:1)专攻稀缺食品,增加其多样性;2)在沙漠等大多数吸热不足的环境中取得成功;3)与食物消费有关的生殖效率很高。
他们如何调节温度?
放热通过使其自身暴露在直射的阳光下(体温过高)或与被太阳加热的底物(例如岩石)接触来提高体温。他们通过躲在树荫下或与相对较冷的基材接触来降低体温。
他们的身体缺乏隔热作用(例如:羽毛,毛皮),这有利于与环境进行热交换。
他们可以用来调节阳光产生的热量的策略包括:1)相对于太阳光线定向身体的方向(垂直,平行,倾斜);2)通过色谱作用使肤色变暗或变亮。两种策略在爬行动物中特别常见。
放热的鱼类不能自己晒太阳来温暖自己,但可以通过选择一定温度的水团或水层来调节体温。这通常使他们可以长时间保持恒定的体温(体温)。
等温线还可以通过调节血管(改变周围的循环),使口腔的内表面暴露于空气或通过蒸发使水分流失(允许某些脱水)来调节温度。等温线的松果体器官似乎充当了温度调节的光剂量计。
耐寒性
在冬季或夜间,极极和高山等温线分别面对低于冰点的环境温度。
为了在极端寒冷的环境中生存,这些动物采用两种策略:1)避免冻结其细胞外体液,在低至-58°C的温度下将其保持为液态(这称为过冷);2)耐受这些流体的冻结(低至-3°C)。
在第一种策略中(在鱼类和昆虫中观察到),血浆不会冻结,因为血浆中含有抗冻剂(糖,例如果糖;糖的衍生物,例如甘油;糖蛋白)。
在两栖动物中观察到的第二种策略中,血浆被冻结,但是由于细胞中含有抗冻溶质(低分子量化合物,甘油),因此不会发生细胞死亡。尽管细胞外液冻结,但细胞内液没有冻结。如果有,他们就会死。
放热的海洋捕食者(鲨鱼和其他鱼类)在高纬度地区很少见,在这里它们被吸热的海洋捕食者(海洋哺乳动物,企鹅,金边雀)代替。在冷水中,外吸性捕食者的活动水平无法与吸热性捕食者的活动水平相匹配。
异温
主要有异温动物,即它们表现出一定程度的吸热,无论是暂时的还是局部的。
一些北极昆虫在地面上是严格的放热。但是,为了飞行,这些昆虫必须预先加热移动翅膀的肌肉,这是通过反复移动它们来实现的。在飞行过程中,这些昆虫实际上是吸热体。他们甚至需要散热,以免过热。
当它们卷曲在卵周围孵化时,雌性印度蟒蛇会发抖提高体温。通过这种方式,它们加热卵子,促进胚胎的发育并加速孵化。
Lamnidae家族的鲨鱼,箭鱼或金枪鱼是区域异温热。肌肉组织通过血液逆流机制产生的热量传递,使他们可以升高大脑,内脏和其他肌肉的温度。这提高了它们的有氧游泳能力,并使它们成为更有效的捕食者。
放热动物的例子
脊椎动物
鳄鱼(例如鳄鳄)是最大的陆生外热。它的最佳体温为30-33ºC,与其他爬行动物一样,它在阳光充沛和阴暗的地方保持活动。鳄鱼降低体温的一种特殊策略是保持嘴巴张开数小时。
欧洲vi蛇Viper berus是一条毒蛇,分布在北极圈。为了使卵在低温下孵化,这条蛇是胎生的。在夏季,为了保持足够的体温以防被捕食和繁殖,这些蛇会尽可能多地暴露在阳光下。
在阿拉斯加,两栖林蛙可以生存到-16°C。这是由于冬季血液中存在高浓度的防冻物质。这些物质包括葡萄糖和尿素。为了减少结冰,这种青蛙在冬天也会脱水。
d科的北极鱼和猪齿科的南极鱼已经独立进化出基本相同的冷冻保护物质(糖蛋白)。这代表了适应性收敛面对相似气候条件的显着情况。
无脊椎动物
蜜蜂(Apis mellifera)和其他社交昆虫在其巢中保持同温。为此:1)将它们放置在有利于散热的地方,并采用有利于被动加热和冷却的结构;2)它们协调拍打翅膀,通过肌肉生热来加热它们,或者通过空气循环和蒸发来冷却它们。
蚊子(伊蚊,按蚊)是适应热气候的外热。它们之所以具有致命性,是因为它们传播诸如疟疾,黄热病,基孔肯雅热,登革热和寨卡病等疾病。由于气候变化,到2050年,他们将扩大在温带地区的分布,使50%的人罹患这些疾病。
在阿拉斯加,得益于其血淋巴的防冻溶质,库库斯锁骨甲虫可抵抗-58°C的冬季温度。在实验室中,已经确定该甲虫可以承受地球上不存在的低于-150ºC的温度。
在这些温度下,该昆虫的体液达到玻璃化状态。
tape虫,如成年牛Ta虫(Taenia solium,牛肉tape虫)和猪Ta虫(Taeniarhynchus saginatus,猪tape虫),是肠道寄生虫,缺乏消化系统,完全依赖人类宿主的营养。
这些tape虫在肠内保持恒温(37ºC),这就是为什么它们是等温线的原因。
参考文献
- Andersson,S.,2003年。加法器,蛇。属的休眠,栖息地和季节性活动,位于瑞典北极圈以北。两栖动物-Reptilia,24,449–457。
- Barrows,EM2000。动物行为咨询台参考:动物行为,生态学和进化的字典。CRC出版社,博卡拉顿。
- Brischoux,F.,Bonnet,X.,Cook,TR,Shine,R.2008。潜水能力的异度法:等温vs. 吸热。进化生物学杂志,21,324–329。
- Costanzo,JP,Lee,RE,Jr。2013。避免和容忍外来脊椎动物的冻结。实验生物学杂志,216,1961–1967年。
- David K. Cairns,DK,Gaston,AJ,Huettmann,F。2008。吸热,外吸和海洋脊椎动物群落的全球结构。海洋生态进步丛刊,356,239–250。
- Dickson,KA,Graham,JB2004。鱼类中吸热的演变和后果。生理生化动物学,77,998-1018。
- Evans,CW,Hellman,L.,Middleditch,M.,Wojnar,JM,Brimble,MA,Devries,AL2012。极地鱼类中抗冻糖蛋白的合成和回收。南极科学,24,259-268。
- Hill,RW,Wyse,GA,Anderson,M.,2012年。动物生理学。桑德兰,锡纳乌尔。
- Jones,JC,Oldroyd,BP,2007年。社交昆虫的巢温度调节。昆虫生理学进展,33,153–191。
- 凯,I.,1998年。动物生理学导论。牛津,比奥斯。
- Kearney,M.2002。热岩和太热岩:夜间等温线选择撤退地点的季节性模式。热生物学杂志,27,205–218。
- Moyes,CD,Schulte,PM,2014。动物生理学原理。埃森克斯皮尔森。
- Pough,FH,Janis,CM,Heiser,JB2013。脊椎动物的生活。波士顿皮尔逊。
- 拉尔夫,CL,峡湾,英国电信,特纳,JS 1979年。松果体在等温体温调节中的作用。美国动物学家,第19卷,第273-293页。
- Ramløv,H.2000。《放热动物的自然耐寒性》。人类生殖,15,26-46。
- Randall,D.,Burgren,W.,French,K.1998。动物生理学:机制和适应。马德里麦格劳-希尔。
- Sformo,T.,Walters,K.,Jeannet,K.,Wowk,B.,Fahy,GM,Barnes,BM,Duman,JG2010。在阿拉斯加甲虫Cucujus中进行深度过冷,玻璃化并将其有限的生存限制在-100°C刺柏(Celeoptera:Cucujidae)幼虫。实验生物学杂志,213,502–509。
- Sherwood,L.,Klandorf,H.,Yancey,PH2013。动物生理学:从基因到生物。布鲁克斯/科尔,贝尔蒙特。
- Willmer,P.,Stone,G.,Johnston,I.2005。动物的环境生理学。布莱克威尔,马尔登。