POIKILOTHERMS: EVOLUTIE, REGULERING, VOORDELEN - BIOLOGIE - 2025

Poikilothermo (poikilos, meervoudig of gevarieerd) verwijst naar die dieren die hun interne temperatuur niet kunnen regelen, dus hun lichaamstemperatuur fluctueert met de kamertemperatuur.

Historisch gezien gebruikten zoölogen andere, meer algemeen gebruikte termen zoals "koelbloedig" om naar een diverse groep dieren te verwijzen. Het is echter een term die in strikte zin inefficiënt is om twee groepen dieren te scheiden.

Bron: Bjørn Christian Tørrissen

Een andere term die veel wordt gebruikt om uitsluitend naar de bron van lichaamswarmte te verwijzen, is "ectotherm", zoals die diergroepen die bijna volledig afhankelijk zijn van warmtebronnen uit de omgeving. De combinatie van deze termen levert dus waardevolle informatie op over de manier waarop dieren hun lichaamstemperatuur regelen.

Temperatuurregeling in poikilotherme organismen

Dieren hebben tijdens hun evolutie strategieën gebruikt om hun interne omgeving in optimale omstandigheden te behouden en normaal cellulair functioneren te behouden, naast het optimaliseren van het verbruik of de besparing van metabole energie.

Poikilotherme dieren produceren relatief minder metabole warmte dan endotherme dieren. Daarom is de uitwisseling van calorieën met de omgeving van groot belang om je lichaamstemperatuur te bepalen.

In die zin absorbeert een poikilothermisch dier warmte uit de omgeving als het zijn lichaamstemperatuur moet verhogen, zich gedraagt ​​als thermische conformisten, omdat ze afhankelijk zijn van de temperatuur van de omgeving. Energetisch gezien zijn het slecht geïsoleerde dieren.

Allereerst hebben ze een lage metabole warmteproductie die snel in de omgeving verdwijnt en niet significant bijdraagt ​​aan de stijging van de lichaamstemperatuur. Aan de andere kant hebben ze een hoge thermische geleidbaarheid, waardoor ectothermen gemakkelijk warmte kunnen absorberen.

In de meeste gevallen hebben ectotherme organismen een gedragsregulatie van de lichaamstemperatuur. Slangen en hagedissen koesteren zich bijvoorbeeld totdat ze een geschikte temperatuur hebben bereikt voor een efficiënte spierfunctie, waarbij de effecten van de omgeving door gedrag worden verzacht.

Metabolisme bij poikilotherme dieren

Het is algemeen bekend dat biochemische reacties temperatuurgevoelig zijn, aangezien de activiteit van veel enzymen een optimale temperatuur heeft. Elke verandering in temperatuur verandert de efficiëntie van de enzymatische machinerie en vormt een belemmering voor de dieren.

Als de temperatuur daalt tot een kritiek niveau, wordt de snelheid van metabolische processen aangetast, waardoor de energieproductie en de hoeveelheid die dieren kunnen gebruiken voor hun activiteiten en voortplanting afnemen.

Als de temperatuur daarentegen te veel stijgt, is de metabolische activiteit onstabiel en zelfs vernietigd. Hierdoor konden optimale bereiken worden vastgesteld voor de ontwikkeling van leven tussen 0 ° C en 40 ° C.

De lichaamstemperatuur in poikilotherme organismen is niet constant zoals in het geval van homeotherme (endotherme) organismen.

In dit geval, hoewel warmte wordt gegenereerd als een product van metabolische activiteit, gaat deze net zo snel verloren als deze wordt gegenereerd. De interne temperatuur is niet afhankelijk van het verbrandingsmechanisme van voedsel zoals in het geval van homeothermen.

In het algemeen worden poikilotherme dieren geassocieerd met metabolisme van het bradymetabolische type. Het is echter een voorwaarde waaraan alleen strikt ectotherme organismen voldoen, waarbij bradymetabolisme het metabolisme in rusttoestand is.

Poikilothermie in de natuur

Poikilothermie is de meest voorkomende vorm van thermoregulatie in het dierenrijk. Binnen deze groep bevinden zich de groepen lagere gewervelde dieren zoals vissen, amfibieën en reptielen en de overgrote meerderheid van land- en waterdieren ongewervelden (met enkele uitzonderlijke gevallen).

In aquatische poikilothermen is de lichaamstemperatuur in principe hetzelfde als die van water vanwege de calorische eigenschappen. Aan de andere kant kunnen terrestrische organismen door straling een hogere temperatuur hebben dan de luchttemperatuur.

Ectotherme dieren exploiteren door hun gedrag plaatsen met gunstigere temperaturen, maar zoals eerder aangegeven, komt de energiebron die wordt gebruikt om hun lichaamstemperatuur te verhogen uit de omgeving en niet van binnenuit.

In tropische gebieden concurreren ectothermen, zoals reptielen, effectief met zoogdieren, en overtreffen ze in veel gevallen in overvloed aan soorten en individuen. Dit komt omdat de constante temperatuur van de tropen activiteit gedurende de dag mogelijk maakt en ook de energie die is bespaard in reproductieactiviteiten en overleving inzet.

Dit voordeel heeft de neiging af te nemen in gematigde omgevingen waar, als gevolg van ongunstige omstandigheden voor ectothermie, endotherme organismen de voorkeur hebben.

Voordelen en kosten van poikilothermie

Omdat de lichaamstemperatuur van veel ectothermen in aanzienlijke mate afhangt van de omgeving, kunnen ectotherme soorten die leven op plaatsen met temperaturen onder het vriespunt problemen krijgen.

Ze hebben echter reacties ontwikkeld als stoffen om kiemvorming van ijskristallen in extracellulaire vloeistoffen te voorkomen en zo cytoplasmatische vloeistof, onderkoeling en antivries in lichaamsvloeistoffen te beschermen.

In warme omgevingen worden de weefselfuncties van de meeste ectothermen belemmerd. Vanwege een lagere affiniteit van hemoglobine voor zuurstof binnen de hogere lichaamstemperatuur, verhindert het dieren om veeleisende activiteiten uit te voeren, vanwege de lage snelheid van aëroob metabolisme.

Dit laatste brengt de ontwikkeling van een zuurstoftekort met zich mee tijdens anaerobe ademhaling en de beperkingen van het bereiken van grote maten.

Ectothermie is een langzame levensvorm met kleine energiestromen, dat wil zeggen met een bescheiden energiebehoefte. Met dit laatste kunnen ze ongebruikte terrestrische niches bezetten door homeotherme gewervelde dieren, waardoor ze minder energie investeren om warmte te produceren en meer in groei- en voortplantingsactiviteiten.

Evolutie van ectothermie bij dinosauriërs

Sinds de opkomst van de eerste fossielen is er discussie over de vraag of dinosauriërs homeotherm of poikilotherm waren. Zoals we al weten, vereist ectothermie een lage metabolische investering om warmte op te wekken en in plaats daarvan wordt energie uit de omgeving gebruikt om de lichaamstemperatuur te reguleren.

Dit brengt uiteraard een reeks problemen met zich mee, zoals het gebrek aan straling of zonne-energie 's nachts of het feit dat de habitat warm en koud is. Traditioneel, gezien de relaties tussen dinosauriërs en huidige reptielen, werden dinosauriërs geclassificeerd als ectothermen.

Vanwege de levensstijl die werd afgeleid over dinosauriërs, ondersteunen verschillende argumenten echter dat het endotherme dieren waren.

De eerste is dat ze oppervlakkige isolatie hadden (veren in Archaeopteryx), die een barrière zouden vormen voor de absorptie van energie uit straling en voor een endotherm, uitgaande van een manier om metabole warmte vast te houden.

Veel van de fossiele vondsten vonden plaats in gematigde streken, en daarom wordt het als endotherm beschouwd om het klimaat te overleven met metabolische warmte. Ander bewijs suggereert dat de relatie tussen roofdier en prooi kenmerkend is voor endotherme en niet-ectotherme dieren.

Referenties

1. Campbell, NA en Reece, JB (2007). Biologie. Panamerican Medical Ed.
2. de Quiroga, GB (1993). Animal Physiology and Evolution (Deel 160). AKAL-edities.
3. Fanjul, ML, en Hiriart, M. (Eds.). (1998). Functionele biologie van dieren. XXI eeuw.
4. Fastovsky, DE en Weishampel, DB (2005). De evolutie en het uitsterven van de dinosauriërs. Cambridge University Press.
5. Hill, RW (2002). Vergelijkende dierfysiologie: een omgevingsbenadering. Ik draaide me om.
6. Hill, RW, Wyse, GA en Anderson, M. (2012). Dierlijke fysiologie. Derde editie Sinauer Associates, Inc. Publishers.
7. McNab, BK (2002). De fysiologische ecologie van gewervelde dieren: een blik vanuit de energetica. Cornell University Press.
8. Willmer, P., Stone, G., en Johnston, I. (2009). Omgevingsfysiologie van dieren. John Wiley & Sons.