معلومة

السبات في الحرارة الخارجية وامتصاص الحرارة

السبات في الحرارة الخارجية وامتصاص الحرارة


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

كل من ثعبان وابن عرس في السبات. أي مما يلي هو الصحيح؟

A. سوف تموت عندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون درجة الحرارة الحرجة.

ب. سوف يموت ابن عرس عندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون درجة الحرارة الحرجة.

ج- سيموت الأفعى ويستيقظ ابن عرس عندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون درجة الحرارة الحرجة.

D. يحافظ ابن عرس على انخفاض درجة حرارة الجسم وبطء معدل ضربات القلب طوال فترة السبات.

لا أعتقد أن أيًا منهم يجب أن يموت ، سيكون لديهم بعض التكيف لمنع ذلك. فهل الجواب (د)؟

ما هو تكيف الثعبان في هذه الحالة؟


ابن عرس لا يسبت. انظر http://icwdm.org/handbook/carnivor/Weasels.asp

سيموت كلاهما عندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون مستوى معين. الفرق بين الثعابين (ectotherms) وابن عرس (endotherms) هو أن درجة حرارة جسم الثعبان سوف تتقلب أكثر ، اعتمادًا على درجة الحرارة المحيطة.


ثابت الحرارة

ان ثابت الحرارة (من اليونانية ἔνδον ينتهي في "ضمن" و θέρμη ثرم "الحرارة") هي كائن حي يحافظ على جسمه في درجة حرارة مناسبة لعملية التمثيل الغذائي ، إلى حد كبير من خلال استخدام الحرارة المنبعثة من وظائفه الجسدية الداخلية بدلاً من الاعتماد بشكل شبه كامل على الحرارة المحيطة. هذه الحرارة المتولدة داخليًا هي في الأساس نتاج عرضي لعملية التمثيل الغذائي الروتيني للحيوان ، ولكن في ظل ظروف البرودة المفرطة أو النشاط المنخفض ، قد تطبق المادة الماصة للحرارة آليات خاصة تتكيف بشكل خاص مع إنتاج الحرارة. ومن الأمثلة على ذلك مجهود عضلي خاص بوظيفة مثل الارتعاش والتمثيل الغذائي المؤكسد غير المنفصل كما هو الحال في الأنسجة الدهنية البنية. فقط الطيور والثدييات هي مجموعات من الحيوانات الماصة للحرارة على مستوى العالم. بعض أسماك القرش lamnid وسمك التونة وأسماك الخرمان ماصة للحرارة أيضًا.

في اللغة الشائعة ، توصف ماصات الحرارة بأنها "ذوات الدم الحار". على النقيض من امتصاص الحرارة هو ectothermy ، على الرغم من أنه بشكل عام ، لا يوجد فصل مطلق أو واضح بين طبيعة endotherms و ectotherms.


كيف تنظم الكائنات الحية الحرارية درجة حرارة أجسامها؟

من خلال آليات سلوكية وفسيولوجية مختلفة تعتمد بشكل شبه كامل على البيئة.

لا تحتوي إيكتوثرم على آلية داخلية لتنظيم الحرارة مثل ماصات الحرارة. وبالتالي ، جعلهم يعتمدون بشكل كبير على مصادر الحرارة الخارجية للحفاظ على أجسامهم في درجة حرارة تعمل من الناحية الفسيولوجية.

يمكن تصنيف هذه الآليات إلى طريقتين مختلفتين:

1) الآليات السلوكية:
يعني بشكل أساسي امتصاص الحرارة من الشمس أثناء النهار أو قبل أنشطة خفض الحرارة (الطيران والسباحة) والاحتماء من مصادر الحرارة العالية.

هذا هو السبب في أنك ترى الفراشات والزواحف والضفادع وغيرها من الحرارة الخارجية تشمس في الشمس مع انتشار أجسامهم لزيادة مساحة السطح لمزيد من امتصاص الحرارة. وعندما يكون الجو حارًا جدًا ، تراهم يختبئون في الظل أو بالقرب من المسطحات المائية.

تظهر بعض الحيوانات آليات سلوكية جماعية. وخير مثال على ذلك هو كيف يحتضن نحل العسل معًا في مجموعات كبيرة للاحتفاظ بالحرارة وتوليدها (تجدر الإشارة إلى أن هذه أيضًا آلية هجوم للصلاة الكبيرة التي تهاجم خلية النحل). مثال مشابه هو كيف تشمس بعض اليرقات الاجتماعية في الشمس في مجموعات كبيرة لتجمع الحرارة.

ب) الآليات الفسيولوجية:
تعمل هذه بطريقة مشابهة ولكنها ليست متطابقة مع تنظيم الحرارة الماص للحرارة. وهي تختلف من آليات المستوى الجزيئي وآليات مستوى الأعضاء وآليات مستوى الجسم.

مثال على المستوى الجزيئي يزيد أو ينقص تشبع الفسفوليبيد الخلوي لزيادة أو تقليل نقطة انصهار غشاء النداء والعضيات الخلوية الأخرى.

مستوى الأعضاء أمثلة على التبادل الحراري بين الدم البارد القادم من الجلد مع الدم الساخن القادم من القلب. مثال آخر هو زيادة إفرازات المخاط على جلود بعض البرمائيات لتبريد الجسم بالتبخر.

مثال على مستوى الجسم من السبات للحيوانات لفترات زمنية مختلفة للحفاظ على الطاقة والحرارة. يمكن أن يحدث على أساس يومي أو حتى عدة سنوات (السبات).


التوازن الداخلي & # 8211 إيكتثرمس



تشكل إيكتثرمس جميع الحيوانات الأخرى. ليس لديهم عازل حراري ولذا يحتاجون إلى مصادر خارجية لتدفئة أنفسهم. يمكنهم & # 8217t يرتجفون للإحماء إما لأنهم لا يستطيعون التنفس بسرعة كافية لجعل كمية ATP المطلوبة لتقلصات العضلات السريعة. بدلاً من ذلك ، تعتمد ectotherms ، مثل الزواحف ، على سلوك التنظيم الحراري.

السحالي مثال جيد. إذا كانوا يريدون الحصول على الحرارة ، فإنهم يرقدون على أرض دافئة ثم يستيقظون مرة أخرى عندما يكونون # 8217 ساخنين جدًا. يغيرون زاويتهم إلى الشمس حتى يتمكنوا من التحكم في كمية الحرارة التي يتلقونها. لوقاية أنفسهم من السخونة الزائدة يجدون الظل في الغطاء النباتي أو تحت الصخور. ثم ، في الليل ، يقللون من كمية الحرارة التي يفقدونها عن طريق عزل أنفسهم في الجحور.

الميزة الرئيسية لكونها حرارة خارجية هي أنها لا تستخدم وبالتالي لا تحتاج إلى نفس القدر من الطاقة مثل المواد الماصة للحرارة. في الواقع ، من الممكن & # 8217s للحيوانات خارج الحرارة البقاء على قيد الحياة أسابيع دون أن تستهلك أي شيء. لديهم معدل أيض أبطأ بكثير والذي ينخفض ​​أكثر في الليل عندما تنخفض درجة الحرارة الأساسية الداخلية مع درجة الحرارة المحيطة الأكثر برودة. ومع ذلك ، فإن العيب هو أنها تتحرك ببطء أكثر في أوقات معينة من اليوم مما يجعلها فريسة سهلة والحيوانات المفترسة غير الفعالة.


السبات وتبادل الغازات

يتميز السبات في المواد المبطنة للحرارة و ectotherms بالاكتئاب الأيضي الذي يحافظ على الطاقة بسبب انخفاض درجات حرارة الجسم والآليات المستقلة عن درجة الحرارة غير المفهومة بشكل جيد. يتم تخفيض معدلات تبادل الغاز بشكل تناسبي. في سبات الثدييات ، تهبط التهوية أكثر من معدل الأيض مما يؤدي إلى الحماض التنفسي النسبي الذي قد يساهم في الاكتئاب الأيضي. يصبح التنفس في بعض الثدييات عرضيًا وفي بعض الثدييات الصغيرة قد يحدث تبادل كبير لغازات انقطاع التنفس عن طريق الانتشار السلبي عبر المسالك الهوائية أو الجلد. في الفقاريات الخارجية ، يسود تبادل الغازات خارج الرئة وفي الزواحف والبرمائيات التي تعيش في سبات تحت الماء لجميع عمليات تبادل الغازات. يسمح التبادل المنتشر في المياه الغازية للبرمائيات والعديد من أنواع السلاحف بالبقاء هوائيًا بالكامل ، لكن ظروف نقص الأكسجين يمكن أن تتحدى العديد من هذه الحيوانات. يتم تعزيز امتصاص الأكسجين في الدم في كل من المواد المبطنة للحرارة و ectotherms من خلال زيادة تقارب الهيموغلوبين لـ O₂ عند درجة حرارة منخفضة. يرتبط تنظيم تبادل الغازات في ثدييات السبات في الغالب بـ CO₂ / pH ، وفي التنفس العرضي ، يتم توجيه التحكم بشكل أساسي خلال فترة انقطاع التنفس. التحكم في حرارة السبات المغمور بالمياه غير مفهوم بشكل جيد ، على الرغم من أن قدرة انتشار الجلد قد تزيد في ظل ظروف نقص الأكسجين. في الماء الغازي ، فإن درجة حموضة الدم في الضفادع والسلاحف إما تلتزم بتنظيم alphastat (pH 8.0) أو قد تظهر قلاء تنفسي. يؤدي الإثارة في ثدييات السبات إلى استعادة درجة حرارة الجسم ، ومعدل الأيض ، وتبادل الغازات ، ويحدث بشكل دوري حتى مع بقاء درجات الحرارة المحيطة منخفضة ، في حين أن درجة حرارة الجسم ، ومعدل الأيض ، وتبادل الغازات في درجات الحرارة السباتية مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بدرجة الحرارة المحيطة.


Endotherms مقابل Ectotherms!

هل تساءلت يومًا عن الفرق بين ماصات الحرارة و ectotherms؟ بشكل عام ، إذا كان الكائن يستخدم الطاقة لتنظيم درجة حرارة جسمه داخليًا ، فإنه يعتبر ماصًا للحرارة. إذا كان الكائن الحي يعتمد بدلاً من ذلك على عوامل بيئية خارجية لتنظيم درجة حرارة جسمه ، فإنه يعتبر خارجًا للحرارة. هناك إيجابيات وسلبيات لكل من هذه الطرق لتنظيم درجة حرارة الجسم.

لكي يكون الكائن الحي ماصًا للحرارة ، يجب أن ينتج حرارة جسمه من خلال التمثيل الغذائي. هذا يعني أن الكائن الماص للحرارة يمكنه الحفاظ على التوازن الداخلي بغض النظر عن درجة حرارة البيئة الخارجية. يشار إلى هذه القدرة عادةً على أنها من ذوات الدم الحار وربما تبدو مألوفة بسبب حقيقة أن الثدييات من ذوات الدم الحار ، مما يجعلنا ماصين للحرارة. يظهر مثال في الصورة أدناه ، القط الصغير. لهذا السبب ، خلال الشتاء أو الصيف ، سيحافظ البشر على درجة حرارة الجسم الداخلية عند حوالي 98.6 درجة فهرنهايت.

بمجرد أن نفهم أننا ماصون للحرارة ، يمكننا بعد ذلك أن نفهم بشكل أفضل سبب التعرق أو الارتعاش عندما نكون حارين أو باردين. هذه الإجراءات هي ردود فعل تنظيمية من أجسامنا تحاول الحفاظ على التوازن الداخلي أثناء التعرض لدرجات حرارة خارجية مختلفة. يساعد العرق الذي ننتجه خلال الأيام الحارة في الواقع على تبريد أجسامنا ونرتجف خلال الأيام الباردة للحفاظ على أجسامنا دافئة. يسمح كونه مادة ماصة للحرارة للكائن الحي بالبقاء على قيد الحياة في العديد من البيئات المتنوعة ، ولكن يمكن أن يتطلب الكثير من الطاقة.

من ناحية أخرى ، فإن الكائن الحي الذي يعتمد على درجة حرارة البيئة المحيطة به لتنظيم درجة حرارة الجسم الداخلية يتطلب طاقة أقل بكثير. هذا النوع من الكائنات الحية يسمى ectotherm ويشار إليه عادة على أنه من ذوات الدم البارد. من الأمثلة الرائعة على الكائنات الحية الخارجية الزواحف والأسماك. في الصورة أدناه مثال على الزواحف المعروضة. نظرًا لأن هذه الكائنات تعتمد على البيئة في تنظيم درجة حرارة الجسم ، فإنها تظهر سلوكيات مختلفة كرد فعل لتغير درجات الحرارة الخارجية. لكي يسخن الجسم الخارجي ، فإنه يستلقي تحت أشعة الشمس ، أو إذا احتاج إلى التبريد فإنه يمكن أن يخترق جحورًا أو يبحث عن الظل. هذه تفاعلات فيزيائية مع البيئة لأن الكائن الخارج للحرارة لا يمكن أن يعتمد على العمليات الفسيولوجية مثل امتصاص الحرارة (مثل التعرق والرعشة).

لذلك ، اعتمادًا على ما إذا كان الكائن الحي ماصًا للحرارة أم خارجيًا ، فإنه سيظهر سلوكيات مختلفة من أجل البقاء والعمل على المستوى الأمثل في بيئته. بعض الأمثلة هي:

- الأسماك تهاجر إلى المياه الدافئة / الباردة حسب الحاجة أثناء تغيرات الموسم.

- السحالي تخرج من الجحور لتستمتع بأشعة الشمس لتدفئة أجسادها.

- يرتجف البشر أثناء نزهة ليلية باردة.

-أسود البحر تمسك زعنفتها من مياه المحيط الباردة لتسخينها.

نأمل أن يكون هذا قد ساعد في توضيح الفرق الرئيسي بين ماصات الحرارة و ectotherms. هناك الكثير لتتعلمه عن هذه الكائنات وآمل أن تساعد هذه المعلومات في تشجيعك على معرفة المزيد عنها.


4 الآثار المشتركة بين الأجيال لتغير المناخ على معدلات الشيخوخة في الإيكوثيرمات

يمكن أن يؤثر الإجهاد الذي يعاني منه الوالدان على فسيولوجيا ذريتهم. لتحديد ما إذا كانت الظروف البيئية التي يمر بها الآباء يمكن أن تؤثر على معدلات شيخوخة نسلهم ، نحتاج إلى فهم الآليات التي يمكن من خلالها أن تنتقل معدلات الشيخوخة بين الأجيال. في حالة عدم وجود معلومات مفصلة عن متوسط ​​العمر المتوقع (لا يتوفر عادة على مدى عدة أجيال) ، فإن النهج المعتاد هو استخدام واصم حيوي لمعدل الشيخوخة ، مثل طول التيلومير. طول التيلومير في مرحلة نمو معينة هو دالة لطولها الأولي (أي عند الزيجوت) ، مطروحًا منه التقصير المتراكم ، بالإضافة إلى مقدار الاستعادة التي تمت تجربتها حتى تلك النقطة (Dugdale & Richardson ، 2018).

تتراوح تقديرات التوريث لطول التيلومير في الحيوانات من 0.18 إلى & gt1 (تمت المراجعة في Dugdale & Richardson، 2018 Haussmann & Heidinger، 2015 Reichert et al.، 2015) ، وتميل إلى أن تكون أعلى عند القياس في وقت مبكر من الحياة (Dugdale & Richardson، 2018). ومع ذلك ، في ectotherms (على عكس معظم ماصات الحرارة) ، تظهر التيلوميرات علامات الاستطالة بعد الولادة في العديد من الأنواع (الزواحف: Ujvari et al. ، 2017 الأسماك: McLennan et al. ، 2018 البرمائيات: Burraco et al. ، 2020). هذا يجعل الأمر بعيدًا عن الوضوح لتحديد النقطة في مرحلة التطور التي يجب عندها مقارنة طول التيلومير بين الوالدين والنسل.

إذا تسبب ارتفاع درجة حرارة المناخ في انخفاض الحالة الفسيولوجية للحرارة الخارجية في وقت التكاثر ، فقد يؤدي ذلك إلى تيلوميرات أقصر في نسلها من خلال طريقين مختلفين. أولاً ، يمكن أن تؤثر الضغوطات على أطوال التيلوميرات في السلالة الجرثومية ، مما يتسبب في وراثة النسل تيلوميرات أقصر من الآباء الذين تعرضوا لبيئات أكثر إرهاقًا. ثانيًا ، يمكن أن تتسبب التأثيرات الأبوية غير المباشرة في شيخوخة أسرع في النسل ، إما خلال المراحل الجنينية (على سبيل المثال من خلال هرمونات الإجهاد المشتقة من الأم أو درجات الحرارة دون المستوى الأمثل أثناء النمو) ، أو في المراحل المبكرة بعد الولادة (على سبيل المثال من خلال التغييرات في سلوك الوالدين أو الرعاية Haussmann & Heidinger ، 2015). قد يكون كلا المسارين مهمين بشكل خاص بالنسبة للحرارة الخارجية في عالم الاحترار لأن درجات الحرارة المرتفعة يمكن أن تحفز النضج في وقت مبكر من الحياة وفي حجم أصغر (Angilletta ، Steury ، & Sears ، 2004). غالبًا ما يرتبط الحجم الأصغر عند التكاثر بإنتاج ذرية منخفضة الجودة ورعاية أبوية سيئة ، مما قد يؤثر سلبًا على أداء النسل في المراحل الجنينية وما بعد الولادة (Angilletta et al. ، 2004) ، ويسبب شيخوخة متسارعة (Haussmann & Heidinger) ، 2015 الشكل 1 ج). يمكن أن تؤدي الظروف الحرارية الضارة التي يعاني منها الوالدان إلى سوء حالة النسل نتيجة لانخفاض الطاقة التي يستثمرها الوالدان في كل نسل. ومع ذلك ، على الرغم من ندرتها ، فإن الاستجابات التعويضية من قبل الوالدين أو التغييرات في استراتيجيات التربية يمكن أن تخفف من هذا التأثير ، على سبيل المثال عن طريق تقليل حجم القابض لتخصيص كمية أكبر من الطاقة لكل نسل (Charnov & Ernest ، 2006).

هناك العديد من العوامل الأخرى التي يجب أن تؤخذ في الاعتبار بشكل مثالي عند دراسة التأثيرات بين الأجيال للاحترار على ديناميات الشيخوخة في الحرارة الخارجية. تُظهر العديد من ectotherms ازدواج الشكل الجنسي ، حيث تكون الإناث عادةً أكبر من الذكور ، ويمكن أيضًا أن يحدث تحديد الجنس المعتمد على درجة الحرارة أثناء التطور الجنيني. قد تتفاقم العواقب السلبية على الشيخوخة الناجمة عن الاحترار في الأنواع التي تنتج إناثًا في درجات حرارة حضانة أعلى. يمكن أن تظهر الأجنة التي تتطور كإناث ، وتفقس بأحجام أصغر بسبب الاحترار ، استجابات نمو تعويضية ، والتي قد تؤدي إلى عقوبة مدى الحياة (Metcalfe and Monaghan ، 2003). يمكن أن تكون الفروق بين الجنسين في العمر والشيخوخة مدفوعة أيضًا باستراتيجية التكاثر للأنواع. على سبيل المثال ، في الأنواع متعددة الزوجات ، ينخفض ​​معدل البقاء على قيد الحياة مع تقدم العمر أسرع في الذكور منه لدى الإناث (Clutton-Brock & Isvaran ، 2007) يمكن أن يؤدي الاحترار إلى تفاقم الفروق بين الجنسين في العمر من خلال فصل الوقت الذي يصل فيه كل جنس إلى مرحلة النضج الجنسي ، وهي عملية قد تكون ذات أهمية خاصة في الأنواع شبه المتضخمة.


ترقية القلب والأوعية الدموية إيكتثرمس لنمط حياة ماص للحرارة

الحفاظ على الدفء له مزاياه. تستمر الحرارة ، التي تحافظ على ارتفاع ثابت في درجة حرارة الجسم ، بغض النظر عن درجة برودة المناطق المحيطة بها. في هذه الأثناء ، تكون الحرارة الخارجية بناءً على طلب البيئة: يتعين على العديد من الأشخاص الجلوس بإحكام حتى يمتصوا ما يكفي من الدفء للعمل. ولكن ما هي الأنظمة الفسيولوجية التي كان على أسلافنا الخارجين من الحرارة تطويرها حتى نستفيد من التدفئة المركزية الداخلية؟ يوضح ستانلي هيلمان من جامعة ولاية بورتلاند بالولايات المتحدة الأمريكية ، ومايكل هيدريك من جامعة ولاية كاليفورنيا إيست باي بالولايات المتحدة الأمريكية ، أن هناك نظريتين متنافستين: أن الحرارة الخارجية تزيد من عدد الميتوكوندريا في العضلات وتعديل العضيات المنتجة للطاقة للترقية إلى ماص للحرارة. نمط الحياة أو ، قام أسلافنا بتوسيع نظام القلب والأوعية الدموية لتوفير الأكسجين الإضافي المطلوب لتغذية أسلوب حياتنا المكلف ذي درجات الحرارة العالية. مع تكدس الأدلة على كلا الجانبين ، قرر هيلمان وهيدريك مراجعة الاختلافات بين أنظمة القلب والأوعية الدموية للحرارة الخارجية ومقاومة الحرارة لمعرفة ما إذا كان توسيع نظام القلب والأوعية الدموية يسمح للأجهزة الماصة للحرارة برفع منظم الحرارة.

أولاً ، بحث الثنائي في الأدبيات عن قياسات القلب والأوعية الدموية من مجموعة واسعة من الحيوانات التي تمارس التمارين - من الأسماك الخارجية والبرمائيات إلى الطيور والثدييات الماصة للحرارة - لوضع نظريتهم قيد الاختبار. ولكن كان هناك إغفال صارخ واحدًا: "كانت هناك فجوة في البيانات الخاصة بالزواحف لتدفق [القلب] والضغط أثناء التمرين" ، كما يقولون ، قبل قبول - بعد الاتصال بالعديد من الزملاء - أن القياسات لم يتم إجراؤها بعد. ومع ذلك ، على الرغم من النكسة ، فقد استجوبوا البيانات لتحديد الاختلافات بين أنظمة القلب والأوعية الدموية لممارسة الحرارة الخارجية و endotherms لمعرفة مدى صعوبة عمل قلوب الحيوانات.

بحساب توصيل الأوعية الدموية ، وقوة القلب ، والعمل المنجز لكل نبضة قلب (عمل السكتة الدماغية) ، وجد هيلمان وهيدريك أن قلوب ماصات الحرارة تضخ الدم عند ضغط أعلى (17.1 كيلو باسكال مقابل 3.3 كيلو باسكال للظواهر الخارجية) وبمعدل ضربات قلب أعلى (∼ 5 نبضات s -1 مقارنة مع ectotherms 'إيقاع s –1) ، مما يسمح للتمرينات المبطنة للحرارة بإنتاج قوة قلبية أعلى للتمرين. وعندما قارنوا الحجم النسبي لقلوب الحرارة الخارجية وقلوب الحرارة ، وجدوا أن القلوب الكبيرة للطواحين الحرارة مكنتهم من زيادة ضغط الدم. يقولون ، "الاختلاف الرئيسي بين ectotherms و endotherms هو الزيادة الكبيرة في معدلات تدفق الدم" ، والتي ترجع إلى حد كبير إلى ارتفاع معدلات ضربات القلب وتسمح للعضلات المبطنة للحرارة بزيادة إمداد الأكسجين للعضلات المتعطشة للطاقة التي تبقيها دافئة. ومع ذلك ، وجد الثنائي أيضًا أن كل ميغاواط من الطاقة القلبية تدعم 158 ميجاوات من إنتاج الطاقة الهوائية (وهو ما يمثل 0.6 ٪ فقط من نفقات الطاقة الهوائية للتمرين) بغض النظر عن نمط حياة الحيوان ، مما يدل على أن تكلفة الدورة الدموية منخفضة بالنسبة للـ endo- و ectotherms على حد سواء.

بالتركيز على التغيرات القلبية التي كانت ضرورية لتسخين الحرارة الخارجية ، أوضح هيلمان وهيدريك أنه كان على أسلافنا إزالة التحويلات القلبية - التي تسمح للبرمائيات والزواحف بخلط الدم المؤكسج والدم غير المؤكسج - لزيادة نقل الأكسجين. كان عليهم أيضًا زيادة معدلات ضربات القلب عن طريق تطوير الشبكة الساركوبلازمية - التي تتحكم في مستويات الكالسيوم في العضلات التي تنظم تقلص العضلات - لزيادة معدل ضربات القلب. وأخيرًا ، كان على ماصات الحرارة زيادة كتلة عضلات القلب بالنسبة إلى كتلة الجسم من الحرارة الخارجية ذات الحجم المماثل لإنتاج معدلات تدفق دم أعلى ضرورية لنمط حياة ماص للحرارة يتطلب عملية أيضية.

يقول الثنائي ، "تشير هذه النتائج إلى أن الخطوة الرئيسية في دعم ماص للحرارة كانت القدرة المعززة بشكل كبير لنظام القلب والأوعية الدموية لتوصيل الأكسجين والتي تمثل زيادة قدرها عشرة أضعاف في النطاق الهوائي بين ماصات الحرارة و ectotherms".


إيكتثرمس مقابل ماصات الحرارة

هل تعرف الفرق بين ectotherm و endotherm - أو حتى ما تعنيه هذه المصطلحات؟ كلاهما يشير إلى الطرق التي تظل بها الحيوانات دافئة. عندما يكون الطقس في الخارج مخيفًا ، تكون مشاركة مدونة حول التنظيم الحراري ممتعة للغاية! استمر في القراءة لمعرفة الحيوانات التي تحتاج إلى مساعدة من البيئة لتظل دافئة (ectotherms) ، وأي الحيوانات تنتج الحرارة الخاصة بها (endotherms).

بالنسبة لهذه الحيوانات ، تأتي الحرارة من الخارج (ecto-) أجسادهم - توفر بيئتهم الدفء. هذا يعني أنهم يحتاجون إلى قدر أقل من الطعام ، وبالتالي يصبحون قادرين على السكن في الأماكن التي ستكون محظورة على ماصات الحرارة. ومع ذلك ، فإن مستوى نشاطهم محدود بالظروف المحيطة. إذا كان الجو باردًا جدًا ، فلن يستطيعوا التحرك.

Banggai cardinalfish (Pterapogon kauderni)

مثل معظم الأسماك ، فإن Banggai cardinalfish عبارة عن ectotherms. لهذا السبب ، تبدو هذه الأسماك أقل جوعًا خلال أشهر الشتاء.

سلطعون الناسك على نطاق واسع (Elassochirus tenuimanus)

السرطانات الناسك ، جنبا إلى جنب مع جميع اللافقاريات ، هي ectotherms. نظرًا لأن اللافقاريات تمثل أكثر من 95 في المائة من أنواع الحيوانات ، فإن هذا يعني أن معظم الحيوانات هي ectotherms

أسماك ترايبود (عائلة Ipnopidae)

تعيش هذه الأسماك في المنطقة السحيقة ، حيث تكون الظروف مستقرة لدرجة أن درجة حرارة أجسامها لا تتغير.

تنتج هذه الحيوانات الحرارة الخاصة بها في الداخل (إندو-) أجسامهم. يؤدي إنشاء هذا الدفء إلى تسريع عمليات الجسم: تعمل العضلات والخلايا العصبية وجميع عملياتها بشكل أسرع. هذا يعني أيضًا أنهم يحتاجون إلى الكثير من الطعام - ما بين خمسة إلى عشرين مرة من الطعام أكثر من درجة حرارة خارج نفس الحجم!

ثعالب البحر (إينهيدرا لوتريس)

يجب على هذه الثدييات البحرية أن تأكل ما يقرب من 25 في المائة من وزن أجسامها يوميًا للحفاظ على أجسامها دافئة.

الطيور الطنانة آنا (كاليبت آنا)

هذه الطيور عالية الطاقة لها احتياجات لا يمكن تلبيتها في الليل عندما تكون في حالة راحة. الحل؟ توربور ، حالة من النوم العميق وانخفاض التمثيل الغذائي. تمدد بعض الحيوانات سباتها طوال فصل الشتاء وهذا ما يسمى السبات.

أوبا (Lampris guttatus)

تولد هذه الأسماك الحرارة بشكل أساسي عن طريق رفرفة زعانفها الصدرية باستمرار ، مما يساعد أجسامها على البقاء أكثر دفئًا من الماء حتى عندما تغوص على ارتفاع 1500 قدم تحت السطح. شوهدت الأوباه في مياه واشنطن مرتين منذ عام 1935.


Endotherm مقابل Ectotherm

يوفر الوطاء ، الذي يوفر أعلى مستوى من التحكم في الغدد الصماء ، أنشطة الجهاز العصبي والغدد الصماء.

يلعب الوطاء دورًا مهمًا في تنظيم درجة حرارة الجسم. يتم تنفيذ هذه الوظيفة من قبل الوطاء الأمامي والوطاء الخلفي. لديهم تأثيرات معاكسة مباشرة.

يبدأ تحفيز منطقة ما تحت المهاد الأمامي باستجابة الانحلال الحراري مما يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة الجسم. في حين أن تحفيز الوطاء الخلفي يبدأ استجابة حرارية تؤدي إلى ارتفاع حرارة الجسم والحفاظ عليها.

تتميز استجابات التحلل الحراري بتوسع الأوعية الجلدي الذي يتضح من ردود فعل الجسم مثل ارتفاع فقدان الحرارة عن طريق الإشعاع ، والعرق الذي يسهل فقدان الحرارة عن طريق التبخر ، والميزة النموذجية لللهث في الحيوانات وخاصة في الكلاب.
تتضمن الاستجابات المولدة للحرارة تضيقًا للأوعية الجلدية يؤدي إلى تقليل فقد الحرارة عن طريق الإشعاع ، وهي آلية الارتعاش التي تزيد من مستوى الحرارة بسبب النشاط العضلي القوي.

كما أن منطقة ما تحت المهاد مجهزة جيدًا لقياس التقلبات في درجة حرارة الدورة الدموية داخل الجسم وبالتالي سوف تستجيب.


إكتوثرم

ectotherm هو كائن حي تلعب فيه المصادر الفسيولوجية الداخلية للحرارة دورًا ضئيلًا أو غير مهم في تنظيم درجة حرارة الجسم. تعتمد هذه الأنواع (على سبيل المثال ، الضفادع) على مصادر الحرارة الخارجية ، مما يسمح لها بالعمل بمعدلات أيضية منخفضة للغاية.

تعيش بعض هذه الحيوانات في موائل ذات درجات حرارة ثابتة تقريبًا ، مثل تلك الموجودة في المحيط السحيق ، وبالتالي يمكن تصنيفها على أنها حرارة متجانسة. وبالمقارنة ، فإن العديد من الأنواع عادة ما تبحث عن مصادر خارجية للحرارة أو مأوى من الحرارة في المناطق التي تختلف فيها درجة الحرارة على نطاق واسع بحيث تقيد السلوكيات الفسيولوجية لأنواع أخرى من الحرارة الخارجية ، على سبيل المثال ، تتحكم العديد من الزواحف في درجة حرارة أجسامها عن طريق الاستلقاء تحت أشعة الشمس أو العثور عليها. الظل عند الحاجة ، بالإضافة إلى الكثير من آليات التنظيم الحراري السلوكي الأخرى. يمكن لمالكي الزواحف الأليفة في الأسر استخدام جهاز ضوء UVB / UVA للمساعدة في سلوك تشمس الحيوانات. تعتمد ماصات الحرارة ، على عكس الحرارة الخارجية ، إلى حد كبير ، إن لم يكن كليًا ، على الحرارة الناتجة عن عمليات التمثيل الغذائي الداخلية ، بينما تتبنى الميزوثرمات استراتيجية وسيطة.

قد يكون لتقلب درجات الحرارة المحيطة تأثير على درجة حرارة الجسم في الحرارة. إن كلمة مثل هذه الاختلافات في درجة حرارة الجسم هي تغيرات الحرارة ، على الرغم من أن التعريف غير مقبول بشكل عام واستخدامه يتضاءل. يعتبر Poikilothermy مطلقًا عمليًا في الكائنات المائية الصغيرة مثل Rotifera ، لكن الكائنات الأخرى (مثل السرطانات) لديها المزيد من الخيارات الفسيولوجية ، ويمكنها التحول إلى درجات الحرارة المرغوبة ، ومنع التغيرات في درجة الحرارة المحيطة ، أو التخفيف من آثارها. قد تظهر الحرارة الخارجية ، وخاصة الأنواع المائية ، خصائص الحرارة المثلية. عادة ، يكون نطاق درجة حرارة البيئة المحيطة ثابتًا نسبيًا ، ويسعى القليل منهم إلى الحفاظ على درجة حرارة داخلية أعلى بسبب التكاليف المرتفعة المرتبطة بها.

المعنى الخارجي للحرارة

Ectotherm ، أي حيوان بدم بارد - أي حيوان يعتمد التحكم في درجة حرارة جسمه على مصادر خارجية مثل ضوء الشمس أو سطح صخري ساخن. الأسماك والبرمائيات والزواحف واللافقاريات كلها ectotherms.

الحيوانات الخارجة للحرارة

يتم تحديد درجة حرارة الجسم الخارجي للحرارة بشكل أساسي من خلال مصادر الحرارة الخارجية. أي أن درجة حرارة الجسم الخارجي ترتفع وتنخفض بالتوازي مع درجة حرارة العالم المحيط. على الرغم من أن الحرارة الخارجية ، مثل جميع الكائنات الحية ، تنتج حرارة أيضية ، إلا أن الحرارة الخارجية لا يمكنها زيادة هذا الناتج الحراري للحفاظ على درجة حرارة داخلية معينة. ومع ذلك ، فإن معظم الحرارة الخارجية تتحكم في درجة حرارة الجسم إلى حد ما. إنهم ببساطة لا يفعلون ذلك عن طريق توليد الحرارة. بدلاً من ذلك ، يستخدمون تقنيات أخرى ، مثل الإجراءات (البحث عن الضوء والظل وما إلى ذلك) لتحديد الظروف التي تفي بمتطلبات درجة الحرارة الخاصة بهم.

[سيتم تحميل الصورة قريبا]

لماذا تنظم درجة الحرارة؟

تمتلك معظم الحيوانات حدودًا أساسية معينة لدرجة حرارة الجسم يجب أن تلتزم بها من أجل البقاء على قيد الحياة. يتجمد الماء عند 0 درجة مئوية ، في نهاية النص لتكوين جليد ، في الطرف الآخر من الطيف. عندما تنمو بلورات الجليد داخل الخلية ، عادة ما يتمزق الأغشية. عند درجات حرارة تزيد عن 40 درجة مئوية ، غالبًا ما تفقد الإنزيمات والبروتينات الأخرى في الخلايا الشكل والوظيفة ، وهي عملية تُعرف باسم تفسد الطبيعة.

لماذا تحافظ العديد من الكائنات الحية ، مثلك ومثلي ، على درجات حرارة أجسامنا ضمن هذا النطاق الصغير؟ تؤثر درجة الحرارة على معدل التفاعلات الكيميائية ، سواء لأنها تؤثر على معدل التصادم بين الجزيئات أو لأن الإنزيمات التي تنظم التفاعلات يمكن أن تكون حساسة لدرجة الحرارة. تميل ردود الفعل إلى أن تكون أسرع في درجات الحرارة المرتفعة ، لدرجة أن معدلها ينخفض ​​بشكل كبير حيث تفسد إنزيماتها.

كل نوع لديه شبكته الأيضية ومجموعة من الإنزيمات التي تتكيف مع نطاق درجة حرارة معينة. تضمن الكائنات الحية النشاط المناسب لتفاعلاتها الأيضية من خلال الحفاظ على درجة حرارة أجسامها ضمن النطاق المستهدف.

التدفئة والتبريد الحراري

توجد العديد من ectotherms في بيئات مع القليل من التحكم ، مثل المحيط ، حيث تكون درجة الحرارة المحيطة ثابتة نسبيًا. يمكن أن تنتقل السرطانات وغيرها من الحرارة التي تعيش في المحيطات إلى درجات الحرارة المرغوبة عند الحاجة. يمكن للإيكتثرمس الذين يعيشون في الغالب على الأرض التحكم في درجة حرارتهم من خلال التشمس في الشمس أو التهدئة في الظل. تقوم بعض الحشرات بتدفئة نفسها عن طريق اهتزاز العضلات التي تشغل أجنحتها بدلاً من رفرفة أجنحتها. تكون الحرارة الخارجية بطيئة في الليل وفي الصباح الباكر بسبب اعتمادها على العوامل البيئية. يجب تسخين العديد من ectotherms قبل التورط.

إيكتثرمس في الشتاء

العديد من ectotherms تمر بحالة سبات ، وهي حالة يتباطأ فيها الأيض أو يتوقف ، خلال أشهر الشتاء أو عندما يكون الطعام نادرًا. Torpor هو في الأساس سبات قصير المدى يمكن أن يستمر في أي مكان من بضع ساعات إلى ليلة كاملة. ستنخفض معدلات التمثيل الغذائي لحيوانات Torpid بنسبة تصل إلى 95 ٪ من معدل الراحة.

يمكن أيضًا أن تسكن إيكتثرم السبات ، والتي يمكن أن تستمر لموسم أو ، في حالة بعض الأنواع مثل الضفدع المختبئ ، سنوات. تتمتع الحرارة الخارجية في السبات بمعدل أيض يبلغ واحد إلى اثنين بالمائة من معدل راحة الحيوان. السحالي الاستوائية لا تدخل السبات لأنها لم تتكيف مع الطقس البارد.

الاقتباسات

يمكن لبعض الحرارة الخارجية التحكم في درجة حرارة الجسم بدرجة مفيدة بفضل مجموعة متنوعة من الأنماط السلوكية. تبحث الزواحف والعديد من الحشرات عن مناطق ومواقع مشمسة تزيد من تعرضها للاحترار في درجات حرارة عالية بشكل خطير ، وتبحث عن الظل أو الماء البارد. يتجمع نحل العسل معًا للتدفئة في الطقس البارد. يمكن للفراشات والعث توجيه أجنحتها لزيادة التعرض للإشعاع الشمسي قبل الطيران من أجل زيادة الحرارة. للتنظيم الحراري ، تستفيد اليرقات الإجتماعية مثل كاتربيلر خيمة الغابة ودودة الويب الخريفية من التشمس في مجموعات كبيرة. تعمل العديد من الحشرات الطائرة ، بما في ذلك نحل العسل والنحل الطنان ، على زيادة درجات الحرارة الداخلية للحرارة قبل الطيران عن طريق اهتزاز عضلات طيرانها دون تحريك أجنحتها بعنف. يوضح هذا الشكل من العمليات الماصّة للحرارة صعوبة تطبيق كلمات مثل الحرارة المنعزلة والحرارة المنزلية باستمرار.

تساعد التكيفات الفسيولوجية ، بالإضافة إلى التكيفات السلوكية ، الحرارة الخارجية في تنظيم درجة الحرارة. تحتفظ الزواحف الغاطسة بالحرارة من خلال عمليات التبادل الحراري ، حيث يمتص الدم البارد من الجلد الحرارة من الدم المتدفق بعيدًا عن قلب الجسم ، ويعيد استخدامه وبالتالي يحافظ على بعض الحرارة التي قد تضيع لولا ذلك. عندما يكون الجو رطبا ، فإن جلد الضفدع يفرز المزيد من المخاط ، مما يسمح بتبريد المزيد من التبخر.

خلال فترات البرد ، تصل بعض الحرارة الخارجية إلى حالة من السبات ، حيث يتباطأ الأيض أو يتوقف تمامًا في بعض الحالات ، كما في حالة ضفدع الخشب. يمكن أن يستمر Torpor لمدة ساعة أو موسم أو حتى سنوات ، حسب الأنواع والظروف.

قد تغير بعض الأنواع كيمياء أجسامها في البيئات الباردة ، حيث قد تتعرض الحرارة الخارجية لدرجات حرارة متجمدة ، للحد من نمو بلورات الجليد في خلاياها وأنسجتها أو لمنع تكوين بلورات الجليد تمامًا. يمكن للعديد من ectotherms إنتاج وإغراق مجرى الدم والأنسجة بمواد واقية من التجمد ، وهي مركبات مثبطة للثلج مثل البروتينات والسكريات وكحوليات السكر (مثل السوربيتول والجلسرين) ، أو يمكنهم استخدام المواد المذابة الموجودة بالفعل في مجرى الدم ، مثل أملاح. تحافظ هذه التعديلات على خلايا الحيوانات من التجمد عن طريق خفض درجة تجمد الماء. على سبيل المثال ، يعيش الضفدع الخشبي (Lithobates sylvatica) الشتاء عن طريق إنتاج السكريات الزائدة (على وجه التحديد ، عن طريق تحويل الجليكوجين إلى جلوكوز) التي تحمي خلايا وأنسجة الحيوان ، على الرغم من حقيقة أن الكثير من الماء في جسم الضفدع قد يتجمد. وبالمثل ، فإن الأسماك ذات الزعانف التي تعيش في البيئات البحرية القطبية لديها تركيزات عالية من الملح الداخلي تمنع التجمد ، بالإضافة إلى البروتينات السكرية التي تعمل كواقيات للتجميد.

إيجابيات وسلبيات

تعتمد إيكتوثرم بشدة على مصادر الحرارة الخارجية ، مثل ضوء الشمس ، للحفاظ على درجة حرارة الجسم المثلى لمجموعة متنوعة من الأنشطة الجسدية. ونتيجة لذلك ، فإنها تعتمد على الظروف المحيطة لتحقيق درجات حرارة الجسم التشغيلية. من ناحية أخرى ، تحافظ الحيوانات الماصة للحرارة على درجات حرارة عالية ثابتة تقريبًا لجسم التشغيل بشكل أساسي من خلال استخدام الحرارة الداخلية التي توفرها الأعضاء النشطة الأيضية (الكبد والكلى والقلب والدماغ والعضلات) أو حتى الأعضاء المتخصصة في توليد الحرارة مثل الأنسجة الدهنية البنية ( مضرب). بالنسبة لنفس كتلة الجسم ، عادةً ما يكون للإيكتثرم معدلات استقلاب أقل من المواد المبطنة للحرارة. نتيجة لذلك ، تستهلك المواد الصلبة للحرارة عادةً المزيد من الطعام ، وعادةً ما تستهلك الأطعمة ذات المحتوى العالي من الطاقة. يمكن أن تقيد هذه المواصفات القدرة الاستيعابية لبيئة معينة من الحرارة مقارنة بقدرتها الاستيعابية للحرارة الخارجية.

تكون الحرارة الخارجية أكثر خمولًا في الليل وفي الصباح الباكر لأنها تعتمد على العوامل البيئية لتنظيم درجة حرارة الجسم. تحتاج العديد من ectotherms اليومية إلى الاحماء في ضوء الشمس المبكر بعد الخروج من مأواهم قبل أن يتمكنوا من بدء أنشطتهم اليومية. Most vertebrate ectotherms' foraging behaviour is therefore limited to the daytime in cool weather, and in cold climates, most cannot live at all. Most nocturnal lizard species, for example, are geckos that specialise in "sit and wait" foraging strategies (see ambush predator). Such techniques do not necessitate as much energy as active foraging and do not necessitate as much hunting activity. From another perspective, sit-and-wait predation can necessitate extremely long periods of ineffective waiting. Endotherms, in general, cannot tolerate such long periods without food, however appropriately adapted ectotherms can. Endothermic vertebrate organisms are therefore less dependent on environmental factors and have evolved greater variability (both within and between species) in their daily activity patterns.

استنتاج

Ectotherm, any cold-blooded animal, that is, any animal whose body temperature control is dependent on external sources, such as sunlight or a heated rock surface. Fishes, amphibians, reptiles, and invertebrates are all ectotherms. An aquatic ectotherm's body temperature is normally very similar to the temperature of the surrounding water. Ectotherms do not consume as much food as warm-blooded animals (endotherms) of the same age, but they are more sensitive to temperature changes. Ectotherms that live in areas where temperatures fluctuate seasonally escape extremes by seeking refuge in burrows or similar locations, or by going dormant to some extent. Furthermore, ectotherms use biochemical techniques to counteract the effects of high temperatures. Ectotherms release heat-shock proteins during times of heat stress, which help stabilise other proteins and thus avoid their denaturation, since excessive heat can kill proteins in an animal's body.


شاهد الفيديو: نظام التحكم في درجات الحرارة (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Meziramar

    نعم انت موهوب

  2. Byreleah

    أعتذر ، لكنه لا يأتي في طريقي.

  3. Doushicage

    نظرت وكان بخيبة أمل ..........

  4. Kaganris

    إنها رسالة رائعة ومسلية للغاية

  5. Dnias

    أعتقد أنك مخطئ. أنا متأكد. يمكنني إثبات ذلك. أرسل لي بريدًا إلكترونيًا على PM.



اكتب رسالة