POIKILOTHERMS: التطور ، التنظيم ، الفوائد - مادة الاحياء - 2025

يشير Poikilothermo (poikilos ، متعدد أو متنوع) إلى تلك الحيوانات التي لا تستطيع تنظيم درجة حرارتها الداخلية ، لذلك تتقلب درجة حرارة أجسامها مع درجة حرارة الغرفة.

تاريخيًا ، استخدم علماء الحيوان مصطلحات أخرى شائعة الاستخدام مثل "ذوات الدم البارد" للإشارة إلى مجموعة متنوعة من الحيوانات. ومع ذلك ، فهو مصطلح غير فعال بالمعنى الدقيق للكلمة لفصل مجموعتين من الحيوانات.

المصدر: Bjørn Christian Tørrissen

مصطلح آخر يستخدم على نطاق واسع للإشارة حصريًا إلى مصدر حرارة الجسم هو "ectotherm" ، مثل تلك المجموعات الحيوانية التي تعتمد بالكامل تقريبًا على مصادر الحرارة البيئية. وبالتالي ، فإن الجمع بين هذه المصطلحات يوفر معلومات قيمة عن الطريقة التي تنظم بها الحيوانات درجة حرارة أجسامها.

تنظيم درجة الحرارة في الكائنات الحية المتغيرة الحرارة

استخدمت الحيوانات طوال تطورها استراتيجيات للحفاظ على بيئتها الداخلية في الظروف المثلى والحفاظ على الأداء الخلوي الطبيعي ، بالإضافة إلى تحسين الإنفاق أو توفير الطاقة الأيضية.

تنتج الحيوانات ذات الحرارة البويكلية حرارة استقلابية أقل نسبيًا من الحيوانات الماصة للحرارة. لذلك ، فإن تبادل الطاقة الحرارية مع البيئة له أهمية كبيرة في تحديد درجة حرارة الجسم.

وبهذا المعنى ، يمتص الحيوان ذو الحرارة المتغيرة الحرارة من البيئة إذا احتاج إلى رفع درجة حرارة جسمه ، متصرفًا كمواصفات حرارية ، لأنها تعتمد على درجة حرارة البيئة. من حيث الطاقة ، فإنها تشكل حيوانات معزولة بشكل سيئ.

بادئ ذي بدء ، لديهم معدلات منخفضة من إنتاج الحرارة الأيضية التي تتبدد بسرعة في البيئة المحيطة ولا تساهم بشكل كبير في زيادة درجة حرارة الجسم. من ناحية أخرى ، لديهم موصلية حرارية عالية ، مما يسمح لامتصاص الحرارة بسهولة.

في معظم الحالات ، تمتلك الكائنات الحية الخارجية تنظيمًا سلوكيًا لدرجة حرارة الجسم. على سبيل المثال ، تشمس الثعابين والسحالي حتى تصل إلى درجة حرارة مناسبة لوظيفة عضلية فعالة ، مما يخفف من آثار البيئة من خلال السلوك.

التمثيل الغذائي في الحيوانات شديدة الحرارة

من المعروف أن التفاعلات الكيميائية الحيوية حساسة لدرجة الحرارة ، لأن نشاط العديد من الإنزيمات له درجة حرارة مثالية. أي تغيير في درجة الحرارة يغير كفاءة الآلة الأنزيمية ، مما يشكل عائقا للحيوانات.

إذا انخفضت درجة الحرارة إلى مستوى حرج ، فإن سرعة عمليات التمثيل الغذائي تتأثر ، مما يقلل من إنتاج الطاقة والكمية التي يمكن أن تستخدمها الحيوانات لأنشطتها وتكاثرها.

في المقابل ، إذا ارتفعت درجة الحرارة أكثر من اللازم ، فإن النشاط الأيضي يكون غير مستقر بل ويتلف. سمح ذلك بإنشاء نطاقات مثالية لتنمية الحياة بين 0 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية.

درجة حرارة الجسم في الكائنات الحية المتغيرة الحرارة ليست ثابتة كما هو الحال في الكائنات الماصة للحرارة.

في هذه الحالة ، على الرغم من أن الحرارة تتولد كمنتج للنشاط الأيضي ، إلا أن الأخير يضيع بأسرع ما يتولد. لا تعتمد درجة الحرارة الداخلية على آلية احتراق الطعام كما في حالة الحرارة المنزلية.

بشكل عام ، ترتبط الحيوانات المصابة بالحرارة مع التمثيل الغذائي من نوع bradymetabolic. ومع ذلك ، فهي حالة لا تلتقي بها سوى الكائنات الحية الخارجية الصارمة ، حيث أن التمثيل الغذائي للبطء هو التمثيل الغذائي في حالة الراحة.

Poikilothermia في الطبيعة

Poikilothermia هو أكثر أنواع التنظيم الحراري شيوعًا في المملكة الحيوانية. ضمن هذه المجموعة توجد مجموعات الفقاريات الدنيا مثل الأسماك والبرمائيات والزواحف والغالبية العظمى من اللافقاريات الأرضية والمائية (مع بعض الحالات الاستثنائية).

في درجات الحرارة المائية المائية ، تكون درجة حرارة الجسم هي نفسها درجة حرارة الماء بسبب خصائصه من السعرات الحرارية. من ناحية أخرى ، يمكن أن يكون للكائنات الأرضية درجة حرارة أعلى من درجة حرارة الهواء بسبب تأثير الإشعاع.

تستغل الحيوانات الخارجة للحرارة ، من خلال سلوكها ، الأماكن ذات درجات الحرارة الأكثر ملاءمة ، ومع ذلك ، كما أشير سابقًا ، فإن مصدر الطاقة المستخدمة لزيادة درجة حرارة أجسامها يأتي من البيئة وليس من داخل الجسم.

في المناطق الاستوائية ، تتنافس ectotherms مثل الزواحف بشكل فعال مع الثدييات ، وفي كثير من الحالات تتفوق عليها في وفرة الأنواع والأفراد. وذلك لأن درجة الحرارة الثابتة في المناطق المدارية تسمح بالنشاط طوال اليوم وتخصص أيضًا الطاقة المحفوظة في أنشطة التكاثر والبقاء على قيد الحياة.

تميل هذه الميزة إلى التضاؤل ​​في البيئات المعتدلة حيث تفضل الكائنات الماصة للحرارة بسبب الظروف المعاكسة للحرارة.

فوائد وتكاليف تبكل الحرارة

نظرًا لأن درجة حرارة الجسم للعديد من الحرارة الخارجية تعتمد إلى حد كبير على البيئة ، فإن الأنواع الخارجية التي تعيش في أماكن تقل درجات الحرارة فيها عن درجة التجمد يمكن أن تواجه مشكلات.

ومع ذلك ، فقد طوروا استجابات كمواد لمنع نواة بلورات الجليد في السوائل خارج الخلية وبالتالي حماية السائل السيتوبلازمي ، والمواد فائقة التبريد ومضادات التجمد في سوائل الجسم.

في البيئات الحارة ، يتم إعاقة وظائف الأنسجة لمعظم ectotherms. نظرًا لانخفاض تقارب الهيموجلوبين مع الأكسجين في درجات حرارة الجسم المرتفعة ، فإنه يمنع الحيوانات من أداء الأنشطة الصعبة ، نظرًا لمعدلاته المنخفضة في التمثيل الغذائي الهوائي.

هذا الأخير يجلب معه تطور نقص الأكسجين أثناء التنفس اللاهوائي والقيود المفروضة على تحقيق الأحجام الكبيرة.

Ectothermy هو شكل من أشكال الحياة البطيئة مع تدفقات طاقة صغيرة ، أي بمتطلبات طاقة متواضعة. هذا الأخير يسمح لهم باحتلال منافذ أرضية غير مستخدمة من قبل الفقاريات الحرارية ، واستثمار طاقة أقل لإنتاج الحرارة والمزيد في أنشطة النمو والتكاثر.

تطور ectothermy في الديناصورات

منذ نشأة الحفريات الأولى ، كان هناك جدل حول ما إذا كانت الديناصورات ذات حرارة متجانسة أو معدة للحرارة. كما نعلم بالفعل ، تتضمن ectothermy استثمارًا أيضيًا منخفضًا لتوليد الحرارة وبدلاً من ذلك تُستخدم الطاقة المتاحة في البيئة لتنظيم درجة حرارة الجسم.

من الواضح أن هذا يجلب معه سلسلة من المشاكل مثل نقص الإشعاع أو الطاقة الشمسية في الليل أو حقيقة أن الموطن دافئ وبارد. تقليديا ، نظرا للعلاقات بين الديناصورات والزواحف الحالية ، تم تصنيف الديناصورات على أنها ectotherms.

ومع ذلك ، نظرًا لأسلوب الحياة الذي تم استنتاجه بشأن الديناصورات ، فإن العديد من الحجج تدعم أنها حيوانات ماصة للحرارة.

الأول هو أن لديهم عازلًا سطحيًا (الريش في الأركيوبتركس) ، والذي من شأنه أن يشكل حاجزًا لامتصاص الطاقة من الإشعاع وامتصاص الحرارة ، بافتراض طريقة للحفاظ على الحرارة الأيضية.

حدثت العديد من الاكتشافات الأحفورية في مناطق معتدلة ، وهذا هو السبب في أنها تعتبر ماصة للحرارة للبقاء على قيد الحياة مع حرارة التمثيل الغذائي. تشير أدلة أخرى إلى أن العلاقة بين المفترس والفريسة هي سمة من سمات الحيوانات الماصّة للحرارة والحيوانات غير المنتجة للحرارة.

المراجع

1. كامبل ، NA ، & Reece ، JB (2007). مادة الاحياء. عموم أمريكا الطبية Ed.
2. دي كيروجا ، جي بي (1993). فسيولوجيا الحيوان وتطوره (المجلد 160). طبعات AKAL.
3. Fanjul، ML، & Hiriart، M. (محرران). (1998). علم الأحياء الوظيفي للحيوانات. القرن الحادي والعشرون.
4. Fastovsky، DE، & Weishampel، DB (2005). تطور وانقراض الديناصورات. صحافة جامعة كامبرج.
5. هيل ، RW (2002). فسيولوجيا الحيوان المقارن: نهج بيئي. أنا عكس.
6. Hill، RW، Wyse، GA، & Anderson، M. (2012). فسيولوجيا الحيوان. الطبعة الثالثة Sinauer Associates، Inc.
7. McNab ، BK (2002). البيئة الفسيولوجية للفقاريات: وجهة نظر من علم الطاقة. مطبعة جامعة كورنيل.
8. ويلمر ، ب. ، ستون ، ج ، وجونستون ، آي (2009). فسيولوجيا البيئة للحيوانات. جون وايلي وأولاده.