Гетеротермия: Изменчивость температуры тела у животных
Heterothermy
Гетеротермия: уникальная способность животных регулировать температуру тела, сочетая признаки холодно- и теплокровности. Метаболизм, птицы, млекопитающие.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Метаболическая система
Metabolic system
Гетеротермия или гетеротермия (от греческого ἕτερος heteros «другой» и θέρμη thermē «тепло») — это физиологический термин, обозначающий животных, которые способны как к самостоятельному поддержанию постоянной температуры тела, так и к изменению температуры под воздействием окружающей среды. Иными словами, они проявляют признаки как пойкилотермии, так и гомеотермии.
Heterothermy or heterothermia (from Greek ἕτερος heteros "other" and θέρμη thermē "heat") is a physiological term for animals that vary between self regulating their body temperature, and allowing the surrounding environment to affect it. In other words, they exhibit characteristics of both poikilothermy and homeothermy.
Определение
Гетеротермические животные – это те, которые могут переключаться между поикилотермической и гомеотермической стратегиями. Эти изменения в стратегиях обычно происходят ежедневно или ежегодно. Чаще всего это используется для отделения колебаний скорости метаболизма, наблюдаемых у некоторых мелких млекопитающих и птиц (например, летучих мышей и колибри), от таковых у традиционных холоднокровных животных. У многих видов летучих мышей температура тела и скорость метаболизма повышаются только во время активности. В состоянии покоя эти животные резко снижают свой метаболизм, что приводит к падению температуры тела до температуры окружающей среды. Это делает их гомеотермическими во время активности и поикилотермическими в состоянии покоя. Это явление получило название «ежедневная торпорность» и было интенсивно изучено на примере джунгарского хомяка. В сезон зимней спячки это животное демонстрирует значительно сниженный метаболизм каждый день в период покоя, в то время как в период активности возвращается к эндотермическому метаболизму, что приводит к нормальной эутермической температуре тела (около 38 °C). Крупные млекопитающие (например, суслики) и летучие мыши демонстрируют многодневные периоды торпора во время зимней спячки (до нескольких недель) зимой. Во время этих многодневных периодов торпора температура тела падает примерно до 1 °C выше температуры окружающей среды, а метаболизм может снизиться примерно до 1% от нормальной эндотермической скорости метаболизма. Даже у этих глубоких спящих животных длительные периоды торпора прерываются эпизодами эндотермического метаболизма, называемыми пробуждениями (обычно длящимися от 4 до 20 часов). Эти метаболические пробуждения приводят к возвращению температуры тела к эутермическому уровню (35–37 °C) или возникают при особых условиях окружающей среды.
Heterothermic animals are those that can switch between poikilothermic and homeothermic strategies. These changes in strategies typically occur on a daily basis or on an annual basis. More often than not, it is used as a way to dissociate the fluctuating metabolic rates seen in some small mammals and birds (e. g. bats and hummingbirds), from those of traditional cold blooded animals. In many bat species, body temperature and metabolic rate are elevated only during activity. When at rest, these animals reduce their metabolisms drastically, which results in their body temperature dropping to that of the surrounding environment. This makes them homeothermic when active, and poikilothermic when at rest. This phenomenon has been termed 'daily torpor' and was intensively studied in the Djungarian hamster. During the hibernation season, this animal shows strongly reduced metabolism each day during the rest phase while it reverts to endothermic metabolism during its active phase, leading to normal euthermic body temperatures (around 38 °C). Larger mammals (e. g. ground squirrels) and bats show multi day torpor bouts during hibernation (up to several weeks) in winter. During these multi day torpor bouts, body temperature drops to ~1 °C above ambient temperature and metabolism may drop to about 1% of the normal endothermic metabolic rate. Even in these deep hibernators, the long periods of torpor is interrupted by bouts of endothermic metabolism, called arousals (typically lasting between 4–20 hours). These metabolic arousals cause body temperature to return to euthermic levels 35 37 °C.) or under special environmental circumstances.
Региональная гетеротермия
Региональная гетеротермия описывает организмы, способные поддерживать различные температурные "зоны" в разных частях тела. Обычно это происходит в конечностях и обеспечивается благодаря использованию теплообменников с противоточным механизмом, таких как rete mirabile, обнаруженные у тунца и некоторых птиц. Эти обменники выравнивают температуру между горячей артериальной кровью, поступающей к конечностям, и холодной венозной кровью, возвращающейся обратно, тем самым снижая потерю тепла. Пингвины и многие арктические птицы используют эти обменники, чтобы поддерживать температуру ног примерно на уровне температуры окружающего льда. Это предотвращает прилипание птиц ко льду. Другие животные, например кожистая черепаха, используют теплообменники для сбора и сохранения тепла, вырабатываемого их мощными плавниками. Этот механизм есть даже у некоторых насекомых (см. терморегуляцию насекомых), наиболее известный пример – шмель, демонстрирующий противоточный теплообмен в месте сужения между мезосомой ("грудью") и метасомой ("брюшком"); тепло сохраняется в груди и рассеивается из брюшка. Благодаря очень похожему механизму, внутренняя температура груди медоносной пчелы может превышать 45 °C во время полета.
Regional heterothermy describes organisms that are able to maintain different temperature "zones" in different regions of the body. This usually occurs in the limbs, and is made possible through the use of counter current heat exchangers, such as the rete mirabile found in tuna and certain birds. These exchangers equalize the temperature between hot arterial blood going out to the extremities and cold venous blood coming back, thus reducing heat loss. Penguins and many arctic birds use these exchangers to keep their feet at roughly the same temperature as the surrounding ice. This keeps the birds from getting stuck on an ice sheet. Other animals, like the leatherback sea turtle, use the heat exchangers to gather, and retain heat generated by their muscular flippers. There are even some insects which possess this mechanism (see insect thermoregulation), the best known example being bumblebees, which exhibit counter current heat exchange at the point of constriction between the mesosoma ("thorax") and metasoma ("abdomen"); heat is retained in the thorax and lost from the abdomen. Using a very similar mechanism, the internal temperature of a honeybee's thorax can exceed 45 °C while in flight.