Гомойотермия

Исключение из правил

Как мы уже отмечали выше, все млекопитающие и птицы — теплокровные животные. Но есть один зверёк, который в прямом смысле отказался от такого образа жизни и стал холоднокровным. Называется это животное голым землекопом. Оно на самом деле удивительное и уникальное, ведь в нём сочетаются противоположные физиологические особенности.

Чисто теоретически голого землекопа можно сравнить с крысой или хомяком, но на его теле можно насчитать не больше сотни волосков, поэтому его и называют голым. А землекоп, очевидно, потому, что он строит дома и живёт под землёй.

Кстати, под землёй довольно высокая концентрация углекислого газа и немалое количество воды. Всё это в сочетании превращается в от которой любое животное будет испытывать неприятное ощущение.

Но и тут землекоп блещет своей уникальностью. Казалось бы, из-за отсутствия меха этот зверёк очень уязвим, но его кожа никак не реагирует на кислотные ожоги, а всё потому, что землекоп попросту избавился от чувствительных нервных окончаний.

Преимущества пойкилотермии

Так как холоднокровные не генерируют свое собственное тепло, отношение массы к площади поверхности тела не столь важно, как у теплокровных животных. Таким образом, пойкилотермные животные могут быть как маленькими (насекомые, улитки, ящерицы и т.п.), так и очень большими (крокодилы)

Кроме того, температура их тела не является постоянной, поэтому они меньше страдают от болезней, чем теплокровные животные.

Так как холоднокровные не нуждаются в пище, чтобы генерировать тепло, они могут выжить без кормления в течение длительного времени, именно поэтому некоторые змеи питаются только один раз в месяц. В периоды дефицита пищи, пойкилотермные животные малоактивны и преимущественно отдыхают. Большая часть пищи, которую они употребляют преобразовывается в массу тела.

Определение термина «теплокровность»

Обычно термин «теплокровность» ссылается на три отдельные аспекты терморегуляции:

1. Ендотермия
(от греч. Endo
— «в пределах» и therm
— «тепло») — способность некоторых организмов контролировать температурами своих тел с помощью внутренних средств, например, дрожание мышц или внутриклеточных средств. Некоторые авторы ограничивают значение термина конкретными механизмами повышения скорости метаболизма животных для получения тепла. Противоположность ендотермии — экзотермии.

2. Гомойотермия
(от греч. Homoios
— «похожий» и therm
— «тепло») — терморегуляция, что позволяет поддерживать постоянную внутреннюю температуру тела, несмотря на внешнее воздействие. Эта температура обычно выше, чем температура непосредственного окружения. Противоположность гомойотермии — пойкилотермия.

3. Тахиметаболизм
(от греч. Tachy
— «быстро» и metabol
— «меняться») — вид терморегуляции, характерный для организмов с высоким уровнем основного обмена, то есть скорости метаболизма в состоянии покоя. Тахиметаболични организмы, по сути, сохраняют высокую активность в течение всего времени. Хотя их основной обмен и медленнее их скорость основного обмена в активном состоянии, разница не так велика, как в брадиметаболичних организмах. Тахиметаболични организмы, как правило, требуют больше пищи и хуже переносят ее нехватку.

Подавляющее большинство организмов, как традиционно называются «теплокровными» (млекопитающие и птицы), соответствуют всем трем определению. Однако, в течение второй половиниы 20-го века, исследования животных обнаружили много видов, принадлежащих к одной из этих групп, но не отвечают всем трем определением теплокровности. Например, многие летучих мышей и малых птиц — пойкилотермични и брадиметаболични во время сна. Для этих организмов используется другой термин — гетеротермия.

С другой стороны, исследования животных, которые традиционно считались хладнокровными, показали, что большинство организмов имеют различные комбинации свойств, характерных для теплокровных животных, вместе со свойствами, характерными для холоднокровных (ектотермия, пойкилотермия и брадиметаболизм), создавая широкий спектр типов терморегуляции тела.

Какие преимущества у каждого вида перед другим?

Каждое из хладнокровных и теплокровных животных приносит свои преимущества. Их способность регулировать температуру тела дает некоторые очень интересные преимущества.

Одним из самых основных преимуществ, которыми обладают теплокровные животные, является их способность производить тепло, необходимое в их телах, внутри, используя пищу, которую они потребляют. Используя пищу и энергию, которую она дает, для выработки тепловой энергии, теплокровным млекопитающим не нужно менять окружающую среду только для того, чтобы нагреть или охладить свое тело.

Хотя это может показаться не таким уж большим преимуществом, оно играет более важную роль в изменении среды. Изменяя окружающую среду, хладнокровные животные становятся восприимчивыми и уязвимыми для нападений хищников. Это подвергает их риску смерти только из-за изменения температуры их тел из-за внешних угроз.

Однако это не проблема для теплокровных животных, поскольку гипоталамус диктует регуляцию температуры тела. Если животному слишком жарко, оно будет использовать системы, выводящие тепло из тела. Если слишком холодно, тело будет использовать имеющуюся у него энергию для выработки теплового тепла и повышения температуры тела.

Это также позволяет более эффективно поддерживать температурный оптимум, поскольку изменение окружающей среды обычно занимает больше времени. Это обеспечивает теплокровным животным лучший обмен веществ и обеспечивает лучшее метаболическое здоровье. Общее отсутствие зависимости от внешней среды для теплокровных животных дает большое преимущество.

Кроме того, способность регулировать тепло своего тела дает им больше шансов на выживание в более суровых условиях. Кроме того, внезапное изменение окружающей среды, вероятно, будет фатальным для некоторых хладнокровных животных. Например, резкое падение температуры воды снижает количество кислорода, которое рыба может поглощать через жабры.

Повышение температуры воды заставит рыбу качать жабрами в два раза больше, чем это требовалось ранее, чтобы поддерживать тот же уровень кислорода в организме. К его проблемам добавляется дополнительная потребность в кислороде, возникающая из-за дополнительной прокачки жабр. Затем смерть наступает из-за недостатка кислорода вместо тепла.

Преимуществом хладнокровных животных в этом отношении является отсутствие потребности в пище для выработки тепловой энергии. Это может быть их слабостью, но также и приносить им пользу.

В холодное время года хладнокровным животным не приходится сталкиваться с проблемой поиска пищи, чтобы согреться. Они могут просто сократить свои движения, стать вялыми и продолжать спокойно доживать холода. Однако для теплокровных ситуация несколько иная. Поскольку теплокровным животным нужна пища для поддержания теплой температуры тела, они должны искать пищу.

Это становится для них проблемой в холодные месяцы, так как добыча встречается реже. Пережидать холода для них не вариант, так как пища и тепло, которое они помогают производить, необходимы для определенных процессов в организме.

Например, когда муха становится слишком холодной и не может использовать свои крылья для полета. Точно так же кузнечик может временно потерять способность прыгать, если ему станет холодно.

Эти примеры изображают палку о двух концах — способность генерировать тепло внутри себя. Одним из млекопитающих, существующих как аномалия, является медведь, который предпочитает впадать в спячку в более холодные сезоны года, чтобы сохранить тепло тела и поддерживать температуру.

Для решения проблемы нехватки пищи разные теплокровные животные используют разные тактики.

Для теплокровных существ, таких как птицы, недостаток пищи компенсируется их миграцией. Птицы мигрируют в более теплый климат, чтобы сохранить и поддерживать тепло, но при более низких температурах у них меньше еды дома.

Здесь, в Kidadl, мы тщательно подготовили множество интересных семейных фактов для всех! Если вам понравились наши предложения по хладнокровному vs. теплокровные, то почему бы не взглянуть на индокитайского леопарда или итальянскую борзую.

Температура как экологический фактор. Пойкилотермные и гомойотермные организмы

В природе температура не является постоянной. На суше он является одним из важных лимитирующих факторов окружающей среды. Влияние температуры на большинство организмов проявляется в регуляции биохимических процессов и физиологических функций жизни. При резком понижении температуры жизнедеятельность организма становится невозможной из-за резкого замедления метаболизма.

При повышении температуры скорость метаболических процессов увеличивается до достижения определенной температуры; при высоких температурах (выше 45°C) метаболические процессы прекращаются, и организм погибает. Температура также может влиять на поведение и географическое распределение организмов. Температура характеризуется высокой географической, сезонной и суточной изменчивостью. Пределом выносливости для каждого вида являются температуры, которые приводят к необратимому нарушению жизненных процессов. Диапазон допустимых температур сильно варьируется между видами.

Например, споры некоторых микроорганизмов выдерживают охлаждение до -200 °C. Большинство вегетативных форм прокариот погибает при температуре +60 °C. Однако существуют термофильные бактерии, для которых минимальная температура роста составляет +60 °C, а максимальная +110 °C (так называемые экстремальные термофилы из гидротермальных источников на дне океана). Для большинства эукариот верхняя граница температурного диапазона обычно не превышает +50 °C.

Диапазон колебаний температуры в воде гораздо меньше, чем на суше, поэтому пределы толерантности к колебаниям температуры у водных организмов более узкие, чем у наземных. Однако как для водных, так и для наземных организмов наиболее благоприятной является положительная температура, в основном 15-40 °C.

Примечания[править | править код]

1. Обнаружена первая полностью теплокровная рыба. Lenta.ru (15 мая 2015). Дата обращения: 3 января 2017. Архивировано 4 января 2017 года.
2. . Дата обращения: 8 апреля 2010. Архивировано 14 апреля 2010 года.
3. Grellet-Tinner G. Oology And The Evolution Of Thermophysiology In Saurischian Dinosaurs: Homeotherm And Endotherm Deinonychosaurians? (англ.) // Papéis Avulsos de Zoologia. — 2006. — Vol. 46, no. 1. — P. 1—10. — doi:10.1590/S0031-10492006000100001.
4. То есть диаметр шара, имеющего ту же плотность, что и средняя плотность тела животного, при объёме, равном объёму тела животного.
5. Биологи нашли первую теплокровную ящерицу. Вести. Дата обращения: 26 января 2016. Архивировано 27 января 2016 года.
6. Grigg, G. C. Thermal relations of large crocodiles, Crocodylus porosus, free-ranging in a naturalistic situation :  / G. C. Grigg, F. Seebacher, L. A. Beard … [] // Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. — 1998. — Vol. 265, no. 1407 (22 September). — P. 1793–1799. — doi:10.1098/rspb.1998.0504. — PMC .

Определение и особенности

В отличие от холоднокровных животных, теплокровные существа обеспечивают постоянную внутреннюю температуру при помощи метаболических процессов, которые происходят в их организме. Они способны продуцировать тепло путем окисления пищевых веществ и регулировать количество тепла, отдаваемого окружающей среде. Такие механизмы помогают им адаптироваться к различным климатическим условиям и выживать в экстремальных ситуациях.

Примерами теплокровных существ являются человек, млекопитающие, птицы и некоторые рептилии. Теплокровность позволяет им активно функционировать и поддерживать свой метаболизм на оптимальном уровне, что способствует высокой жизнеспособности и адаптивности к различным средам обитания.

Примеры теплокровных животных

Люди, которые также являются теплокровными, поддерживают постоянную температуру около 37° C. Большинство млекопитающих, больших и маленьких, и птиц гомотермичны.

Все приматы (включая человека), кошачьи (тигры, гепарды, львы, домашние кошки и т.д.), грызуны (крысы, бобры, белки и т.д.) и сумчатые (кенны, бобры, белки и т.д.) являются гомотермичными. ), человекообразные обезьяны (кенгуру), хорьки (барсуки и выдры), однопроходные (утконосы), морские млекопитающие (киты, тюлени, моржи, ламантины, дельфины и т.д.), собаки, свиньи, слоны и многие другие являются теплокровными.

Однако некоторые виды птиц не являются гомотермическими животными. Кроме того, такие млекопитающие, как летучие мыши, крысы, кроты и ехидны, не являются ни теплокровными, ни холоднокровными.

Механизмы терморегуляции традиционно теплокровных животных

Создание и сохранение тепла

Организмы, которые традиционно считаются теплокровными, имеют большое число митохондрий на клетку, что дает им возможность производить тепло, увеличивая скорость «сжигания» жиров и сахаров. Это требует гораздо большего количества пищи, чем количество, потребляющих хладнокровные животные, для восстановления жировых и сахарной резервов.

Многие эндотермических животных дополняют клеточный механизм дрожью в холодных условиях, с целью преобразования жиров и сахаров на тепло с помощью мускульной активности. Зимой, когда часто не хватает пищи для поддержания высокой скорости обмена веществ в течение всего дня, некоторые организмы переходят в гипотермический состояние, известное как спячка или глубокий сон. В таком состоянии энергия сохраняется за счет снижения температуры тела. Многие птицы и маленьких млекопитающих (например тенреки) также позволяют температуре тела снижаться ночью, сокращая потребление энергии, необходимой для поддержания температуры тела. Даже человек несколько снижает скорость метаболизма в течение сна.

Потеря тепла больше угрожает небольшим организмам, поскольку они имеют большее соотношение внешней площади к объему. Наименьшие теплокровные животные имеют теплоизоляцию в виде меха или перьев. Водные теплокровные животные вообще используют глубокие слои жира под кожей для изоляции, потому что мех или перья неефективни в их окружениях. Пингвины используют как перья, так и жир, потому что их полуводный образ жизни ограничивает степень изоляции, которую может предоставить перьев. Птицы, особенно болотные, имеют кровеносные сосуды на нижних частях ног, служат теплообменниками — вены расположены рядом с артериями и поэтому забирают их тепло и переносят его обратно в кровоток. Многие теплокровных животных белые или светлые, сокращая потери тепла за счет излучения и из-за сокращения потока крови через кожу.

Охлаждение и предотвращения перегрева

В тропическом и экваториальном климате и в течение лета в умеренных районах перегрев является таким же угрозой, как и холод. В жарких условиях многие теплокровных животных увеличивают потерю тепла увеличением дыхания и испарением влаги в легких, и увеличением потока крови через кожу. Безволосые и коротковолосого млекопитающие кроме того потеют, потому что испарения пота также снижает температуру. Слоны сохраняют спокойствие, используя свои огромные уши подобно радиаторов: они размахивают своими ушами, увеличивая поток воздуха над ними.

Критерии классификации человека

Признаки, которые отделяют семейство людей от других групп приматов, являются уникальными. Внутри семейства Люди существует только один род Человек. Внутри рода человек существует только вид Homo sapiens. Такая детальная систематика формировалась длительный период времени, который отмечает наличие последовательной системы ароморфозов, увеличивающих шансы людей на выживание в условиях резкой смены параметров окружающей среды.

Существует ряд признаков, которые отделяют человека от остальных животных. К ним относят:

• наличие высшей нервной деятельности. Человек обладает второй сигнальной системой. Она отвечает за восприятие речи, а также развитие логического мышления, памяти, а также абстрактного мышления;
• эти способности возникают благодаря достаточно развитой коре головного мозга;
• кроме того у человека имеется ряд особенностей скелета, которые позволяют ему ходить прямо. Позвоночник человека имеет 4 изгиба (2 лордоза и 2 кифоза), которые позволяют правильно распределять вес тела при его вертикальном положении;
• стопа человека имеет свод, которые выдерживает большую нагрузку при прыжках и других типах движения;
• кисть человека весьма гибкая, позволяет манипулировать мелкими и тяжелыми предметами;
• движения скелета могут быть широкими и тонкими, в зависимости от того, какую именно форму движения человеку необходимо выполнить.

Определение термина «теплокровность»

Обычно термин «теплокровность» ссылается на три отдельные аспекты терморегуляции:

1. Ендотермия
(от греч. Endo
— «в пределах» и therm
— «тепло») — способность некоторых организмов контролировать температурами своих тел с помощью внутренних средств, например, дрожание мышц или внутриклеточных средств. Некоторые авторы ограничивают значение термина конкретными механизмами повышения скорости метаболизма животных для получения тепла. Противоположность ендотермии — экзотермии.

2. Гомойотермия
(от греч. Homoios
— «похожий» и therm
— «тепло») — терморегуляция, что позволяет поддерживать постоянную внутреннюю температуру тела, несмотря на внешнее воздействие. Эта температура обычно выше, чем температура непосредственного окружения. Противоположность гомойотермии — пойкилотермия.

3. Тахиметаболизм
(от греч. Tachy
— «быстро» и metabol
— «меняться») — вид терморегуляции, характерный для организмов с высоким уровнем основного обмена, то есть скорости метаболизма в состоянии покоя. Тахиметаболични организмы, по сути, сохраняют высокую активность в течение всего времени. Хотя их основной обмен и медленнее их скорость основного обмена в активном состоянии, разница не так велика, как в брадиметаболичних организмах. Тахиметаболични организмы, как правило, требуют больше пищи и хуже переносят ее нехватку.

Подавляющее большинство организмов, как традиционно называются «теплокровными» (млекопитающие и птицы), соответствуют всем трем определению. Однако, в течение второй половиниы 20-го века, исследования животных обнаружили много видов, принадлежащих к одной из этих групп, но не отвечают всем трем определением теплокровности. Например, многие летучих мышей и малых птиц — пойкилотермични и брадиметаболични во время сна. Для этих организмов используется другой термин — гетеротермия.

С другой стороны, исследования животных, которые традиционно считались хладнокровными, показали, что большинство организмов имеют различные комбинации свойств, характерных для теплокровных животных, вместе со свойствами, характерными для холоднокровных (ектотермия, пойкилотермия и брадиметаболизм), создавая широкий спектр типов терморегуляции тела.

Способы охлаждения некоторых животных

Даже в широтах с умеренным климатом время от времени наступают очень засушливые дни, когда зной не позволяет свободно перемещаться по городу даже нам, людям. А ведь мы, согласитесь, вполне можем спрятаться от неблагоприятной погоды в помещениях с кондиционером или просто там, где стены настолько толстые, что солнце не в состоянии прогреть здания насквозь. А как же спасаются в таких случаях животные?

О братьях наших меньших позаботилась сама матушка Природа. К примеру, каждый из нас замечал, что собака, если ей жарко, высовывает язык изо рта. Почему? Дело в том, что таким образом жидкость испаряется и снижает температуру тела. А птицы обладают специальной системой дыхания, оснащенной легочными мешками. Предназначение такой сложной системы — не только газообмен и дыхание, но и освобождение внутренних органов от тепла в процессе обдува.

В целом нельзя не отметить, что если какие-либо организмы на планете еще и могут удивлять своей приспособленностью к окружающей среде обитания, то это теплокровные животные. Примеры можно приводить бесконечно.

Влияние теплокровности на мозговую деятельность

Теплокровность, способность животных поддерживать стабильную температуру своего тела независимо от окружающей среды, имеет значительное влияние на мозговую деятельность. Она обеспечивает оптимальные условия для работы нервной системы и повышает эффективность мозговых процессов.

Популярным примером теплокровных животных являются птицы. Их способность поддерживать температуру тела создает идеальные условия для выполнения сложных мозговых функций, таких как обучение, память и принятие решений. Благодаря стабильной температуре, птицы могут более эффективно использовать свои мозговые ресурсы и достигать более высоких результатов в когнитивных задачах.

Теплокровность также сказывается на скорости передачи нервных импульсов в мозге. Поддерживая температуру в оптимальном диапазоне, организм улучшает проводимость нервных волокон и сокращает время реакции на внешние стимулы. Это позволяет теплокровным животным быстрее обрабатывать информацию и принимать нужные действия, что особенно релевантно в условиях опасности или конкуренции за ресурсы.

Кроме того, теплокровность способствует улучшению памяти и обучаемости. У животных, способных поддерживать стабильную температуру тела, наблюдается более высокий уровень белковых и энергетических метаболических процессов в мозге. Это способствует укреплению связей между нейронами, формированию новых нейронных связей и улучшению пластичности мозга, что положительно сказывается на способности животных к обучению и запоминанию информации.

Более эффективный обмен веществ

Одним из главных преимуществ теплокровности является более эффективный обмен веществ в организме. Теплокровные животные способны поддерживать постоянную температуру тела независимо от внешних условий, что позволяет им более эффективно использовать получаемую пищу.

Имея постоянную температуру тела, теплокровные организмы могут поддерживать стабильную работу ферментов, которые участвуют в химических реакциях обмена веществ. Это позволяет им более эффективно переваривать пищу, извлекать из нее нужные питательные вещества и использовать их для роста, размножения и поддержания жизнедеятельности.

Также, благодаря теплокровности, организмы могут поддерживать высокую скорость обмена веществ даже при пониженной активности или недостатке пищи. Это позволяет им дольше выживать без пищи и поддерживать высокую энергетическую активность даже в условиях неблагоприятных природных условий.

Таким образом, теплокровность обеспечивает более эффективный обмен веществ в организме, что позволяет теплокровным животным быть более выносливыми, адаптивными и успешными в выживании.

Улучшение памяти и когнитивных функций

Теплокровность является важным преимуществом некоторых животных, позволяющим им поддерживать постоянную температуру тела независимо от внешних условий. Интересно, что это свойство может оказывать положительное влияние на память и когнитивные функции.

Согласно исследованиям, теплокровные животные имеют более развитую центральную нервную систему, что способствует улучшению памяти и способностей к обучению. У них также более высокий уровень электрической активности в головном мозге, что связано с повышенной концентрацией нейромедиаторов.

Кроме того, теплокровность позволяет животным поддерживать стабильный метаболический процесс, что способствует эффективному функционированию мозга. Они имеют возможность быстро приспосабливаться к новым ситуациям и принимать решения на основе предыдущего опыта, что повышает их когнитивные способности.

Теплокровные животные также обладают более высокой скоростью реакции и улучшенной обработкой информации. Это связано с тем, что их нервная система работает более эффективно благодаря поддержанию оптимальной температуры. В результате, такие животные могут быстрее обрабатывать входящую информацию и принимать соответствующие решения.

Таким образом, теплокровность является преимуществом, которое способствует улучшению памяти и когнитивных функций у животных. Это свойство позволяет им эффективнее использовать свои нервные ресурсы и адаптироваться к изменяющейся среде, что обеспечивает высокий уровень когнитивной активности и адаптивности.

Статья была полезна? Оцени!

Эволюционные механизмы адаптации гомойотермных животных

Поскольку теплокровные животные не зависят от окружающей среды для поддержания температуры тела, они могут жить как в жарких, так и в холодных регионах мира. Они имеют различные приспособления для сохранения тепла, включая густой мех, перья у птиц или жир у морских млекопитающих.

Существуют также различные поведенческие реакции, включая охлаждение, миграцию или впадение в спячку в холодное время года. Некоторые птицы мигрируют за тысячи километров в более теплые регионы. Известно, что многие мелкие теплокровные птицы и млекопитающие также впадают в спячку.

Потовые железы служат для снижения температуры тела; у приматов они расположены по всему телу, тогда как у кошек и собак железы находятся только на лапах. Одышка — еще один механизм потери тепла.

Примеры теплокровных животных

Люди, которые также являются теплокровными, поддерживают постоянную температуру на уровни около 37° C. Большинство млекопитающих, крупных и маленьких, а также птиц — гомойотермные.

Все приматы (включая, людей), кошачьи (тигры, гепарды, львы, домашние кошки и др.), грызуны (крысы, бобры, бурундуки и др.), сумчатые (кенгуру), куньи (барсуки и выдры), однопроходные (утконосы), морские млекопитающие (киты, тюлени, моржи, ламантины, дельфины и др.), собаки, свиньи, слоны и многие другие являются теплокровными.

Однако, некоторые виды птиц не относятся к гомойотермным животным. Более того, млекопитающие, такие как летучие мыши, крысы, кроты и ехидны, не являются ни теплокровными, ни холоднокровными.

Внешний вид пойкилотермных животных

Земноводные – один из видов холоднокровных животных могут жить в воде и на суше. Для них характерны:

• наличие двух пар конечностей;
• органы дыхания в виде легких и кожи;
• трехкамерное сердце;
• веки, обладающие подвижностью, ноздри, барабанные перепонки.

крокодил фото

Пресмыкающиеся, в основном ведут наземный образ жизни. Своеобразное строение этого вида холоднокровных определяется способом их существования. Они имеют:

• плотный, сухой кожный покров, образовавшийся в результате ороговения;
• скелет имеет четыре четко разделяющихся отдела: шейную часть, туловищный центр, крестовые и хвостовые позвонки;
  передние конечности аналогичные по строению земноводным организмам;
• дыхание легочное;
• сердце, также как у земноводных состоит из желудочка и предсердий;
• наличие выделительной системы, включающей почки, мочеточник, мочевой пузырь;
• наличие основных органов чувств, представленных зрением, обонянием, слухом, вкусовыми рефлексами, осязанием.