Entre as criaturas vivas existentes, as aves e os mamíferos atópanse a homooterma (coa excepción de só ratas esporais). Ademais, o 15 de maio de 2015 descubriuse o primeiro peixe completamente de sangue quente que descubriron científicos da Administración nacional oceánica e atmosférica dos Estados Unidos. A cuestión de saber se os pterosauros e os dinosauros pertencían a animais de sangue quente tamén é discutible, aínda que recentemente os investigadores están cada vez máis proclives a termo cálido e xa hai debates sobre cales das especies eran de sangue quente e cales non. Tampouco hai unha claridade final sobre o tipo de endotermia que posuían os dinosauros, pero os datos dispoñibles permítennos concluír que os grandes dinosauros tiñan polo menos unha homoyotermia inercial.

Hoxe, a maioría dos investigadores cren que no seu réxime metabólico, os dinosauros non só ocupaban unha posición intermedia entre animais de sangue quente e de sangue frío, senón que fundamentalmente diferían de ambos. As observacións de grandes réptiles modernos demostraron que se un animal ten un tamaño corporal reducido de máis de 1 m (é dicir, case todos os dinosauros eran así), entón nun clima uniforme e cálido (subtropical) con pequenas fluctuaciones diarias de temperatura, é bastante capaz de manter unha temperatura corporal constante por encima. 30 ° C: a capacidade de calor da auga (da que o corpo consta do 85%) é o suficientemente grande como para que simplemente non teña tempo para arrefriar durante a noite. O principal é que esta elevada temperatura corporal se asegura só debido á calor do exterior, sen ningunha afectación do seu propio metabolismo (polo que os mamíferos teñen que gastar o 90% dos alimentos que consumen). Así, un animal con tamaños típicos da maioría dos dinosauros pode alcanzar o mesmo grao de control de temperatura que os mamíferos, mantendo unha taxa metabólica típicamente reptiliana, este fenómeno J. Hotton (1980) chamou homeotermia inercial. Ao parecer, foi precisamente a homoyotermia inercial (unida á bipedalidade) a que converteu aos dinosauros nos reis da natureza mesozoica.

Nun novo estudo, científicos canadenses e brasileiros poderían atopar unha pista sobre este misterio evolutivo. Un equipo dirixido por Glenn Tattersall da Universidade de Brock descubriu que o tagu branco e negro arxentino (Salvator merianae) ten calor estacional. Este lagarto, de ata 150 centímetros de longo, vive na maior parte de Sudamérica e é moi coñecido polos biólogos. Durante a maior parte do ano, como moitos outros réptiles, os tegas fan o sol durante o día, e pola noite escóndense en buratos e se arrefriaron. Non obstante, os científicos que usaron sensores e cámaras de calor descubriron que durante a tempada de reprodución, de setembro a decembro, nas horas da mañá, a velocidade respiratoria e a frecuencia cardíaca do animal aumentan e a súa temperatura aumenta, chegando a ser superior á temperatura no burato en dez graos centígrados. Os científicos cren que os lagartos sudamericanos son un vínculo intermedio entre animais de sangue frío e sangue de calor. Un aumento da temperatura corporal durante a época de cría aumenta a súa actividade á hora de buscar un compañeiro, acelera o desenvolvemento de ovos e permítelle coidar máis a descendencia. Ademais, por exemplo, unha tartaruga de coiro, debido ao traballo dos músculos, unha capa de graxa illante e grandes tamaños, mantén unha temperatura corporal superior á temperatura da auga circundante. Os lagartos de gran monitor tamén se quentan durante a caza ou o movemento activo. As serpes grandes, como os pitóns e as boas, poden aumentar a temperatura corporal enrolándose nun anel e contraendo músculos, isto é usado para quentar e eclosionar os ovos.

Tipos de homeotermia

Distinguir verdade e inercial homeotermia.

• A verdadeira homeotermia ocorre cando unha criatura viva ten un nivel de metabolismo suficiente para manter unha temperatura corporal constante debido á produción independente de enerxía do alimento consumido. As aves e mamíferos modernos son verdadeiras criaturas homeotérmicas. Ademais de capacidades enerxéticas suficientes, tamén dispoñen de varios mecanismos deseñados para reter calor (plumas, la, capa subcutánea de tecido adiposo) e para protexerse contra o superenriquecido a altas temperaturas ambientais (sudoración). A desvantaxe deste mecanismo é que se necesita moita enerxía para manter a temperatura corporal e, polo tanto, a necesidade de alimentos é maior que en calquera outro caso.
• Homoyotermia inercial - isto mantén unha temperatura corporal constante debido ao gran tamaño e gran peso corporal, así como ao comportamento específico (por exemplo, bote ao sol, arrefríe en auga). A eficacia do mecanismo de endotermia inercial depende principalmente da relación de capacidade de calor (simplificada - masa) e fluxo de calor medio pola superficie do corpo (simplificada - área corporal), polo tanto este mecanismo pode observarse claramente só en grandes especies. A criatura inercial-homoiotérmica quenta lentamente durante períodos de aumento de temperatura e arrefríase lentamente durante os períodos de arrefriamento, é dicir, debido á elevada capacidade de calor, as fluctuacións de temperatura do corpo son suavizadas. A desvantaxe da homoyotermia inercial é que só é posible cun certo tipo de clima - cando a temperatura ambiente media corresponde á temperatura corporal desexada e non hai longos períodos de arrefriamento ou quentamento severo. Entre as vantaxes, cabe destacar unha pequena necesidade de alimentos cun nivel de actividade bastante elevado. Un exemplo característico de homeotermia inercial é un crocodilo. A pel do crocodilo está cuberta de escudos corneiros rectangulares, que están dispostos en filas regulares na parte traseira e no abdome, baixo eles na dorsal e menos frecuentemente na parte abdominal desenvólvense o osteoderma, formando un carapace. Durante o día, os osteodermos acumulan calor que entra coa luz solar. Debido a isto, a temperatura corporal dun gran crocodilo durante o día pode variar dentro dun ou dous graos. Xunto cos crocodilos, pódese observar unha afección próxima á homeotermia inercial nas maiores tartarugas terrestres e mariñas, así como nos lagartos de Komodo, grandes pitóns e boas.

Animais homotérmicos

Os animais homotérmicos (organismos de sangue quente) son animais cuxa temperatura é máis ou menos constante e, por regra xeral, non depende da temperatura ambiente. Estes inclúen mamíferos e aves, nas que a constancia da temperatura está asociada a unha maior taxa metabólica en comparación cos organismos poiquilotérmicos. Ademais, teñen unha capa de illamento térmico (plumaxe, pel, graxa). A temperatura é relativamente alta: nos mamíferos é de 36-37 ° С, e nas aves en repouso ata 40-41 ° С.

ANIMAIS DE POICILOTERMO - [c. poikilos, diverso + calor, calor] - animais de sangue frío, animais cunha temperatura corporal inestable que varía segundo a temperatura ambiente, inclúen todos os invertebrados, así como peixes, anfibios, réptiles e mamíferos individuais (cf. animais homoiotérmicos )

Durante a evolución, os animais homotérmicos desenvolveron a capacidade de defenderse do frío (migración, hibernación, peles, etc.).

Xa sabemos que os animais homeotérmicos poden manter a temperatura corporal nun rango de temperatura moito máis amplo que os animais poiquilotérmicos (ver Fig. 3). Non obstante, os dous morren aproximadamente ás mesmas temperaturas extremadamente altas ou excesivamente baixas (no primeiro caso, por coagulación de proteínas, e no segundo - debido á conxelación de auga intracelular coa formación de cristais de xeo). Pero ata que sucedeu isto, ata que a temperatura alcanzou valores críticos, o corpo loita por mantela nun nivel normal ou polo menos próximo ao normal. Por suposto, isto é totalmente característico dos organismos homeotérmicos con termoregulación, capaces de aumentar ou debilitar tanto a produción de calor como a transferencia de calor segundo as condicións. A transferencia de calor é un proceso puramente fisiolóxico, prodúcese a niveis de órganos e organismos e a produción de calor baséase en mecanismos fisiolóxicos, químicos e moleculares. Primeiro de todo, é frío, tremores fríos, é dicir, pequenas contraccións de músculos esqueléticos cun baixo coeficiente de eficiencia e aumento da produción de calor. O corpo activa este mecanismo de xeito automático, reflexivo. O seu efecto pódese mellorar coa actividade muscular voluntaria activa, que tamén mellora a xeración de calor. Non é casual que para manternos quentes, recorramos ao movemento.

Temperatura corporal. Os animais homotérmicos non só teñen calor debido á súa propia produción de calor, senón que tamén son capaces de regular activamente a súa produción e consumo. Debido a isto, caracterízanse por unha temperatura corporal elevada e bastante estable. Nas aves, a temperatura corporal máis profunda é normalmente duns 41 ° C con flutuacións en diferentes especies de 38 a 43,5 ° C (datos de 400 vvd). En condicións de descanso completo (metabolismo principal), estas diferenzas son lixeiramente variadas, oscilando entre 39,5 e 43,0 ° С. A nivel dun organismo individual, a temperatura corporal mostra un alto grao de estabilidade: o rango dos seus cambios diarios normalmente non supera os 2-4 ° C, e esta flutuación non está relacionada coa temperatura do aire, senón que reflicte o rtm do metabolismo. Mesmo en especies árticas e antárticas, a temperaturas ambientais de entre 20 e 50 ° C, a temperatura corporal varía entre os mesmos 2-4 ºC.

Os procesos de adaptación en animais con respecto á temperatura provocaron a aparición de animais poiquilotérmicos e homotérmicos. A esmagadora maioría dos animais son lotermiches, é dicir, a temperatura dos seus propios corpos cambia coa temperatura do ambiente: anfibios, réptiles, insectos, etc. Unha proporción moito menor de animais é homoiotérmica, é dicir, teñen unha temperatura corporal constante, independente da temperatura. ambiente externo: mamíferos (incluídos humanos) cunha temperatura corporal de 36-37 ° С, e aves con temperatura corporal de 40 ° С.

Adaptación fisiolóxica dun animal homeotérmico ao frío.

Pero só os animais homeotérmicos "de sangue quente" - aves e mamíferos - poden manter unha temperatura corporal elevada con cambios significativos na temperatura ambiente. Teñen mecanismos nerviosos e hormonais perfectos de regulación activa da calor, que inclúen non só os medios de regulación eficaz da transferencia de calor (a través de cambios no fluxo sanguíneo periférico, respiración, sudoración e condución de calor do cabelo), senón tamén cambios na intensidade dos procesos oxidativos e na produción de calor dentro do corpo. Debido a isto, a temperatura das partes internas do corpo en gran medida non depende da temperatura do ambiente. Polo tanto, as aves e os mamíferos tamén se denominan organismos endotérmicos. Nalgúns deles, os mecanismos de termoregulación alcanzan unha gran potencia. Entón, unha raposa polar, unha curuxa polar e unha oca branca toleran facilmente o resfriado grave sen unha caída da temperatura corporal e mantendo unha diferenza de 100 ou máis temperaturas no corpo. Debido ao grosor da graxa subcutánea e as características da circulación sanguínea periférica, moitos pináculos e baleas están excelentemente adaptados para unha longa estancia en auga xeada.

Así, os cambios adaptativos na transferencia de calor en animais homeotérmicos poden estar dirixidos non só a manter un alto nivel de metabolismo, como na maioría das aves e mamíferos, senón tamén a establecer un baixo nivel de metabolismo en condicións que ameazan o esgotamento das reservas de enerxía. Esta capacidade de cambiar os tipos de regulación da transferencia de calor amplía significativamente as posibilidades ecolóxicas baseadas na homoxotermia.

A vida activa a temperaturas baixo cero só pode levar a animais homotérmicos. Poiquilotérmicos aínda que soportan temperaturas significativamente baixo cero, pero ao mesmo tempo perden a súa mobilidade. A temperatura da orde de +40 ° C, é dicir, incluso inferior á temperatura de coagulación da proteína, é extrema para a maioría dos animais.

En caso de Auslimación en Frío - adaptación fisiolóxica individual dos animais homeotérmicos ao frío - tras unha reacción urxente ao arrefriamento, prodúcese unha gradual redistribución entre as funcións de xeración de calor e illamento térmico do corpo (Fig. 4.11). O illamento térmico mellora e na estrutura de xeración de calor a contribución de varios mecanismos bioquímicos cambia na dirección da prevalencia da oxidación libre dos substratos enerxéticos. Debido a isto, a temperatura corporal do animal normalízase e redúcense os custos de enerxía para manter o equilibrio térmico.

Un animal fundamentalmente diferente á adaptación ao factor temperatura é característico dos animais homotérmicos. As súas adaptacións á temperatura están asociadas ao mantemento activo dunha temperatura interna constante e baséanse nun alto nivel de metabolismo e nunha función reguladora eficaz do sistema nervioso central. O complexo de mecanismos morfofisiolóxicos para manter a homeostase térmica do corpo é unha propiedade específica dos animais homeotérmicos.

Se os poiquilotérmicos son adormecidos, a hibernación de inverno e verán é inherente aos animais homotérmicos, cuxos mecanismos fisiolóxicos e moleculares difiren da adormecemento. As súas manifestacións externas son as mesmas: unha diminución da temperatura corporal case á temperatura ambiente (só durante a hibernación no inverno, durante a hibernación do verán non o é) e a taxa metabólica (10-15 veces), un cambio na reacción do medio interno do corpo ao lado alcalino, unha diminución da irritabilidade do centro respiratorio. diminución da respiración ata 1 inspiración en 2,5 minutos, a frecuencia cardíaca tamén cae drasticamente (por exemplo, en morcegos de 420 a 16 latidos / min). A razón disto é un aumento do ton do sistema nervioso parasimpático e unha diminución da excitabilidade simpática. O máis importante é que durante a hibernación o sistema de termorregulación estea desactivado. As razóns para isto son unha diminución da actividade da glándula tiroide e unha diminución do contido de hormonas tiroideas no sangue. Os animais homotérmicos convértense en poiquilotérmicos.

As aves e mamíferos poden manter unha temperatura corporal bastante constante, independentemente da temperatura ambiente. Estes animais chámanse homocotérmicos (do grego. Os animais homotérmicos dependen relativamente pouco das fontes de calor externas. Debido ao cambio elevado, xeran unha cantidade suficiente de calor que se pode almacenar. Dado que estes animais existen debido a fontes de calor internas, a miúdo chámanse endotérmicas). .

Todo o anterior refírese á chamada temperatura corporal profunda, que caracteriza o estado térmico do "núcleo" controlado termostaticamente do corpo. En todos os animais homotérmicos, as capas exteriores do corpo (integumento, parte dos músculos, etc.) forman unha "cuncha" máis ou menos pronunciada, cuxa temperatura varía moito. Así, unha temperatura estable só caracteriza a área de localización de importantes órganos e procesos internos. Os tecidos superficiais soportan flutuacións de temperatura máis pronunciadas.O ego pode ser útil para o corpo, xa que en tal situación o gradiente de temperatura diminúe no límite entre o corpo e o ambiente, o que fai posible manter a homeostase térmica do "núcleo" do corpo con menores gastos de enerxía.

A liberación de enerxía en forma de calor acompaña a carga funcional de todos os órganos e tecidos (táboa 4.2) e é característica de todos os organismos vivos. A especificidade dos animais homeotérmicos é que un cambio na produción de calor como reacción a unha temperatura cambiante representa neles unha reacción especial do corpo que non afecta o nivel de funcionamento dos sistemas fisiolóxicos básicos.

HOMEOSTASIS DE PAISAXE A capacidade dunha paisaxe para manter nas súas características básicas a súa estrutura e a natureza das conexións entre elementos a pesar de influencias externas. ANIMAIS TÉRMICOS DA CASA [dende c. Iotoyuz é similar, idéntico e (Yeghts - calor], animais de sangue quente - animais cuxa temperatura corporal se mantén constante independentemente da temperatura ambiente debido á enerxía liberada durante o metabolismo (aves e mamíferos).

O efecto da temperatura ambiente. Esencial no desenvolvemento e na actividade vital dos tecidos, dos órganos e do corpo en xeral é a constancia da temperatura corporal, dos animais (homootérmicos). Os animais homotérmicos distínguense pola capacidade desenvolvida evolutivamente de cambiar a cantidade de transferencia de calor (termoregulación física) regulando a circulación sanguínea nos tecidos superficiais e a evaporación da humidade do corpo, así como por cambiar a xeración de calor (termoregulación química) mantendo unha temperatura constante dos tecidos e do corpo enteiro. A constancia relativa da temperatura corporal dos animais domésticos está apoiada por unha regulación neurohumumoral complexa dos procesos de xeración de calor e transferencia de calor. Cando o corpo se arrefría no corpo, os procesos metabólicos aumentan e a produción de calor aumenta e a transferencia de calor diminúe, cando se quenta, pola contra, a produción de calor diminúe e a transferencia de calor aumenta.

As diferenzas de especies no umbral de temperatura máis aló do cal o funcionamento normal do aparello de movemento dos espermatozoides, especialmente pronunciado ao comparar o esperma con animais poiquilotérmicos e homoiotérmicos, pode explicarse de diferentes xeitos (Holwill, 1969). En primeiro lugar, diferentes organismos poden ter variacións na estrutura do encima, número e tipo de enlaces que están danados pola desnaturalización térmica das súas moléculas. En segundo lugar, a enzima nas especies animais estudadas pode ser idéntica, e as diferenzas nos límites de temperatura nos que se observa a súa desnaturalización débense probablemente á disimilaridade das condicións ambientais (pH, concentración de ións, etc.).

O aire como ambiente vivo ten certas características: que guían os camiños xerais evolutivos dos habitantes deste ambiente. Así, un alto contido en osíxeno (aproximadamente o 21% no aire atmosférico, un pouco menos no aire que enche o sistema respiratorio dos animais) determina a posibilidade de formar un alto nivel de metabolismo enerxético. Non é casual que neste ambiente xurdiron animais homootérmicos, caracterizados por un alto nivel de enerxía do corpo, un alto grao de autonomía das influencias externas e unha alta actividade biolóxica nos ecosistemas. Por outra banda, o aire atmosférico caracterízase por unha humidade baixa e variable. Esta circunstancia limitou en gran medida as posibilidades de desenvolver o medio aéreo e, entre os habitantes, foi guiada pola evolución das propiedades fundamentais do sistema de metabolismo auga-sal e a estrutura do sistema respiratorio.

A segunda vantaxe ambiental importante para os habitantes dos organismos vivos é a súa protección contra o impacto directo dos factores ambientais. No interior do hóspede, practicamente non corren o perigo de secar, fortes fluctuacións na temperatura, cambios significativos nos réximes de sal e osmóticos, etc. Por exemplo, en condicións especialmente estables, hai habitantes internos de animais homotérmicos. As flutuacións das condicións ambientais afectan a parasitos internos e simbiontos só indirectamente, a través do organismo hospedador.

O home como especie, fundamentalmente diferente de todas as especies anteriores, xurdiu no proceso de evolución baixo a influencia de leis comúns a todos os seres vivos como resultado dun descubrimento fundamental xeneticamente fixado no proceso de evolución dos organismos da biosfera. Estes descubrimentos cardinais, que levaron ao xurdimento de especies fundamentalmente novas, ocorreron antes da aparición do home. Así, houbo organismos pluricelulares, vertebrados, animais homeotérmicos cunha temperatura corporal constante.

Os exemplos listados están lonxe de esgotar todas as formas de comportamento adaptativo. Isto debería incluír a capacidade de moitas aves e mamíferos para construír activamente niños, buratos e outros refuxios cun microclima favorable, o uso de poses que aforran consumo de enerxía, movementos estacionais, o carácter adaptativo da actividade diaria, etc. Todo o complexo de reaccións de comportamento adaptativas, reducindo a intensidade do intercambio de enerxía, amplía as capacidades ecolóxicas dos animais homeotérmicos.

A enerxía asimilada, menos a enerxía contida no excretado excretado do corpo (feces, ouriños, etc.), é a enerxía metabolizada. Parte delo está asignado en forma de tesha no proceso de dixestión dos alimentos e é dispersado ou usado para a termoregulación. A enerxía restante divídese na enerxía da existencia, que é inmediatamente consumida polas formas de vida máis comúns (en esencia, isto tamén é "gasto en respiración"), e a enerxía produtiva, que se acumula (polo menos temporalmente) na masa de tecidos en crecemento, reservas de enerxía e produtos sexuais (arroz. 3.1.). A enerxía da existencia está composta polos custos dos procesos vitais fundamentais (metabolismo basal ou metabolismo basal) e a enerxía gastada en diversas formas de actividade. Aos animais homootermicos engádese o gasto enerxético en termoregulación. Todos estes custos enerxéticos rematan coa disipación de enerxía en forma de calor, unha vez máis, debido a que nin unha soa función funciona cunha eficiencia do 100%. A enerxía acumulada nos tecidos do corpo do heterótrofo constitúe a produción secundaria do ecosistema, que pode ser alimentada por consumidores de pedidos superiores.

Os beneficios da homeotermia

Os animais de sangue quente, por regra xeral, non caen na hibernación, salvo algunhas excepcións, e poden estar activos durante todo o ano, comendo, movendo e protexéndose dos depredadores.

Aínda que os animais de sangue cálido deben consumir moita comida para permanecer activos, teñen a enerxía e os medios para dominar todas as áreas naturais, incluso na Antártida fría ou nas serras altas. Tamén poden viaxar máis rápido e a maiores distancias que os animais de sangue frío.

Desvantaxes da homeotermia

Dado que a temperatura corporal dos animais de sangue quente segue a ser estable, son hospedadores ideais para moitos parasitos, como vermes ou microorganismos, incluídas bacterias e virus, moitos dos cales poden causar enfermidades mortais.

Dado que os animais homootérmicos liberan a súa propia calor, un factor importante é a relación entre masa e superficie corporal. Unha gran masa corporal produce máis calor e unha gran superficie corporal úsase para arrefriarse no verán ou nun hábitat máis quente, por exemplo, as enormes orellas de elefantes. Polo tanto, os animais de sangue quente non poden ser tan pequenos coma os insectos de sangue frío.