ECTOTHERMS: ĐẶC ĐIỂM VÀ VÍ DỤ - SINH HỌC - 2026

Các động vật máu lạnh là động vật có nhiệt độ cơ thể và chủ yếu phụ thuộc trực tiếp vào nhiệt độ môi trường. Điều này ngụ ý rằng nhiệt độ cơ thể của bạn ít hoặc không có là do quá trình trao đổi chất. Do đó, để duy trì nhiệt độ của chúng trong một phạm vi thích hợp về mặt sinh lý, chúng phải thu được hoặc tản nhiệt từ môi trường.

Điều kiện ngược lại của nhiệt độ là thu nhiệt. Tất cả các loài chim và động vật có vú đều được xếp vào nhóm sinh nhiệt. Tất cả các loài lưỡng cư và động vật không xương sống dưới nước, cũng như đại đa số các loài bò sát (trừ chim), cá và động vật không xương sống trên cạn, đều được phân loại là ectotherms.

Nguồn: Graham Wise từ Brisbane, Úc

Tất cả thực vật cũng có thể được coi là ectotherms, mặc dù tiêu chuẩn này là xa lạ đối với thực vật học. Từ góc độ nhiệt, thực vật được gọi là vĩ nhiệt nếu chúng sống trong môi trường ấm áp (> 18 ° C hàng tháng), trung nhiệt nếu chúng sống trong môi trường ôn đới (> 22 ° C, tháng ấm nhất; 6–18 ° C, tháng lạnh nhất ), hoặc microtherms nếu chúng sống trong môi trường lạnh.

Định nghĩa

Sinh nhiệt là động vật có nhiệt độ cơ thể được điều chỉnh bên trong bởi quá trình trao đổi chất của chúng chứ không phải bên ngoài bởi môi trường. Nói chung, thu nhiệt là đẳng nhiệt, tức là chúng có nhiệt độ cơ thể tương đối ổn định, trái ngược với các đường đẳng nhiệt, có nhiệt độ cơ thể thay đổi nhiều.

Ectotherms cũng thường được gọi là poikilotherms (từ tiếng Hy Lạp: poikilos, thay đổi; phích, nhiệt). Trong một trường hợp, sự phụ thuộc nhiệt độ của môi chất được nhấn mạnh. Mặt khác, sự thay đổi của nhiệt độ cơ thể. Thuật ngữ đầu tiên là thích hợp hơn vì nhiệt độ có thể là đẳng nhiệt nếu nhiệt độ của môi chất không đổi.

Động vật thu nhiệt và nhiệt độ cao cũng thường được gọi tương ứng là động vật máu nóng và máu lạnh. Việc sử dụng này không được khuyến khích bởi vì có những nhiệt độ cao giữ nhiệt độ cơ thể của chúng cao như nhiệt độ của nhiều nhiệt độ thu nhiệt. Không thể nói những con vật này là loài máu lạnh.

Dị nhiệt là các chất đẳng nhiệt mà một phần là đẳng nhiệt. Trong thời gian hoạt động, chúng có thể tạo ra nhiệt trao đổi chất để giữ cho thân nhiệt của ít nhất một phần cơ thể của bạn không đổi. Tuy nhiên, trong thời gian không hoạt động, nhiệt độ cơ thể của chúng giảm xuống như một chức năng của môi trường, giống như các nhiệt độ khác.

Dị nhiệt khu vực là phần thu nhiệt có nhiệt độ cơ thể thay đổi đáng kể giữa các bộ phận của cơ thể.

nét đặc trưng

Điều kiện thu nhiệt làm cho động vật không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường, cho phép chúng chiếm giữ môi trường lạnh giá trên cạn, duy trì hoạt động lâu dài để tận dụng cơ hội kiếm ăn và sinh sản, cũng như để thoát khỏi kẻ thù.

Ở vùng thái cực không có bò sát, lưỡng cư và côn trùng cũng không đa dạng và phong phú. Ở những vùng này, điều thuận lợi và thậm chí cần thiết là thu nhiệt.

Tuy nhiên, bộ thu nhiệt đầu tư năng lượng rất cao để điều chỉnh nhiệt độ của chúng. Bằng cách không thực hiện khoản đầu tư này, ectotherms có yêu cầu về thức ăn thấp hơn tới 17 lần so với thu nhiệt có khối lượng cơ thể tương tự.

Vì lý do này, các loài bò sát (trừ chim), lưỡng cư và cá có thể khai thác các hốc sinh thái, dành riêng cho các sinh vật tiêu thụ năng lượng thấp, không có sẵn cho chim và động vật có vú.

Khi chúng đã có thể làm ấm cơ thể đầy đủ bằng cách sử dụng các nguồn nhiệt bên ngoài, các loài ectotherms có thể phát triển mức độ hoạt động cao như ở các loài chim và động vật có vú.

Ngân sách năng lượng thấp của ectotherms cho phép họ: 1) chuyên về thực phẩm khan hiếm, tăng tính đa dạng của chúng; 2) thành công trong môi trường, chẳng hạn như sa mạc, nơi không có đủ thức ăn cho hầu hết các loài thu nhiệt; 3) có hiệu quả sinh sản cao liên quan đến tiêu thụ thức ăn.

Làm thế nào để chúng điều chỉnh nhiệt độ của chúng?

Ectotherms làm tăng nhiệt độ cơ thể của họ bằng cách tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời (hiện tượng tỏa nhiệt) hoặc bằng cách tiếp xúc với chất nền (ví dụ: đá) đã được làm nóng bởi mặt trời. Chúng hạ nhiệt độ cơ thể bằng cách ẩn náu trong bóng râm hoặc tiếp xúc với chất nền tương đối lạnh.

Cơ thể chúng thiếu lớp cách nhiệt (ví dụ: lông, lông) tạo điều kiện cho quá trình trao đổi nhiệt với môi trường.

Trong số các chiến lược mà họ có thể sử dụng để điều chỉnh sự sưởi ấm do ánh sáng mặt trời tạo ra là: 1) định hướng (vuông góc, song song, xiên) của cơ thể đối với tia sáng mặt trời; 2) làm tối hoặc sáng màu da của bạn thông qua hoạt động của tế bào sắc tố. Cả hai chiến lược đều đặc biệt phổ biến ở loài bò sát.

Cá vùng nhiệt đới không thể phơi nắng để sưởi ấm, nhưng chúng có thể điều chỉnh nhiệt độ cơ thể bằng cách chọn các khối hoặc lớp nước có nhiệt độ nhất định. Điều này thường cho phép chúng duy trì nhiệt độ cơ thể không đổi (nội nhiệt) trong thời gian dài.

Ectotherms cũng có thể điều chỉnh nhiệt độ của chúng thông qua điều chỉnh mạch máu (thay đổi tuần hoàn ngoại vi), để bề mặt bên trong miệng tiếp xúc với không khí, hoặc mất nước do bay hơi (chịu đựng một số mất nước). Các cơ quan tuyến tùng của ectotherms dường như hoạt động như một liều kế ánh sáng để điều chỉnh nhiệt.

Chống lạnh

Nhiệt độ mạch vành và đỉnh núi tương ứng đối mặt với nhiệt độ xung quanh dưới mức đóng băng trong mùa đông hoặc vào ban đêm.

Để tồn tại trong thời tiết cực lạnh, những động vật này sử dụng hai chiến lược: 1) tránh đóng băng chất lỏng cơ thể ngoại bào của chúng, giữ chất lỏng nói trên ở trạng thái lỏng ở nhiệt độ xuống đến -58 ° C (được gọi là siêu lạnh); 2) chịu được sự đóng băng (xuống đến -3 ° C) của những chất lỏng này.

Trong chiến lược đầu tiên, quan sát thấy ở cá và côn trùng, huyết tương không bị đông vì nó chứa các chất hòa tan chống đông (đường, chẳng hạn như fructose; dẫn xuất của đường, chẳng hạn như glycerol; glycoprotein).

Trong chiến lược thứ hai, quan sát thấy ở động vật lưỡng cư, huyết tương bị đông lại, nhưng sự chết của tế bào không xảy ra vì chúng chứa chất hòa tan chống đông (hợp chất trọng lượng phân tử thấp, glycerol). Mặc dù có sự đông đặc của dịch ngoại bào, nhưng không có sự đông đặc của dịch nội bào. Nếu có, họ chết.

Các động vật ăn thịt biển Ectothermic (cá mập và các loài cá khác) rất hiếm ở vĩ độ cao, nơi chúng được thay thế bằng các động vật ăn thịt biển thu nhiệt (động vật có vú biển, chim cánh cụt, chim ưng). Ở những vùng nước lạnh giá, những kẻ săn mồi nhiệt đới không thể so sánh với mức độ hoạt động của những kẻ săn mồi thu nhiệt.

Dị nhiệt

Có những động vật nhiệt đới chủ yếu là dị nhiệt, tức là chúng biểu hiện một mức độ thu nhiệt nhất định, cho dù là tạm thời hay theo vùng.

Một số loài côn trùng Bắc cực là loài vật có tính cách khắc nghiệt khi ở trên mặt đất. Tuy nhiên, để có thể bay, những con côn trùng này trước đó phải làm nóng các cơ di chuyển cánh, mà chúng đạt được bằng cách di chuyển chúng liên tục. Trong quá trình bay, những loài côn trùng này là loài thu nhiệt hiệu quả. Chúng thậm chí cần tản nhiệt để không bị quá nóng.

Khi chúng đang cuộn tròn quanh những quả trứng để ấp chúng, những con rắn trăn Ấn Độ cái tăng nhiệt độ cơ thể bằng cách rùng mình. Bằng cách này, chúng làm nóng trứng, tạo điều kiện cho phôi phát triển và đẩy nhanh quá trình nở.

Cá mập thuộc họ Lamnidae, cá kiếm hoặc cá ngừ là những loài dị vật trong khu vực. Sự truyền nhiệt do cơ tạo ra thông qua cơ chế chống dòng máu cho phép chúng tăng nhiệt độ của não, nội tạng và các cơ khác. Điều này cải thiện khả năng bơi hiếu khí của chúng và khiến chúng trở thành kẻ săn mồi hiệu quả hơn.

Ví dụ về các loài động vật thuộc giới hạn nhiệt đới

Động vật có xương sống

Cá sấu, chẳng hạn như Crocodylus porosus, là loài sống trên cạn lớn nhất. Nhiệt độ cơ thể tối ưu của nó là 30-33 ºC, giống như các loài bò sát khác, luôn di chuyển giữa những nơi có nắng và râm mát. Một chiến lược đặc biệt để cá sấu hạ nhiệt độ cơ thể là giữ cho miệng chúng mở to trong nhiều giờ.

Viper châu Âu, Viper berus, là một loài rắn độc có phân bố đến Vòng Bắc Cực. Để cho phép ấp trứng ở nhiệt độ thấp, loài rắn này là loài ăn vi sinh. Trong suốt mùa hè, để duy trì nhiệt độ cơ thể thích hợp cho việc săn mồi và sinh sản, những con rắn này tiếp xúc với ánh sáng mặt trời càng nhiều càng tốt.

Ở Alaska, loài lưỡng cư Rana sylvatica sống sót ở nhiệt độ xuống tới -16 ° C. Điều này là do nồng độ cao của các chất chống đông có trong máu của bạn trong mùa đông. Những chất này bao gồm glucose và urê. Để giảm sự đóng băng, loài ếch này cũng mất nước trong mùa đông.

Cá Bắc Cực thuộc họ Gadidae và cá Nam Cực thuộc họ Nototheniidae đã tiến hóa một cách độc lập các chất bảo vệ lạnh về cơ bản giống hệt nhau (glycoprotein). Điều này thể hiện một trường hợp đáng chú ý của sự hội tụ thích ứng để đối mặt với các điều kiện khí hậu tương tự.

Động vật không xương sống

Ong mật (Apis mellifera) và các loài côn trùng xã hội khác được giữ nhiệt trong tổ của chúng. Để đạt được mục đích này: 1) chúng được đặt ở những nơi thuận lợi về nhiệt và có cấu trúc để sưởi ấm và làm mát thụ động; 2) chúng vỗ cánh phối hợp để sưởi ấm thông qua quá trình sinh nhiệt của cơ, hoặc để làm mát chúng thông qua lưu thông không khí và bay hơi.

Muỗi (Aedes, Anopheles) là loài sinh vật sống ở vùng nhiệt đới thích nghi với khí hậu nóng. Chúng gây chết người vì chúng truyền các bệnh như sốt rét, sốt vàng da, chikungunya, sốt xuất huyết và Zika. Do biến đổi khí hậu, đến năm 2050, chúng sẽ mở rộng phân bố ở các vùng ôn đới, khiến 50% con người mắc các bệnh này.

Ở Alaska, loài bọ Cucujus clavipes, nhờ vào các chất hòa tan chống đông trong hemolymph của nó, nên chịu được nhiệt độ mùa đông -58 ° C. Trong phòng thí nghiệm, loài bọ này có thể chịu được nhiệt độ dưới -150 ºC, không tồn tại trên Trái đất.

Ở nhiệt độ này, dịch cơ thể của loài côn trùng này đạt đến trạng thái thủy tinh hóa.

Ở dạng trưởng thành, sán dây, chẳng hạn như Taenia solium (sán dây bò) và Taeniarhynchus saginatus (sán dây lợn), là những ký sinh trùng đường ruột, không có hệ thống tiêu hóa, hoàn toàn phụ thuộc vào vật chủ là người để lấy dinh dưỡng.

Bên trong ruột, những con sán dây này duy trì nhiệt độ không đổi (37 ºC), vì đó chúng là nguồn nhiệt.

Người giới thiệu

1. Andersson, S. 2003. Ngủ đông, môi trường sống và hoạt động theo mùa ở phụ cận, Vipera berus, phía bắc Vòng Bắc Cực ở Thụy Điển. Amphibia-Reptilia, 24, 449–457.
2. Barrows, EM 2000. Tài liệu tham khảo về hành vi của động vật: từ điển về hành vi, sinh thái và tiến hóa của động vật. CRC Press, Boca Raton.
3. Brischoux, F., Bonnet, X., Cook, TR, Shine, R. 2008. Đo lường khả năng lặn: ectothermy vs. thu nhiệt. Tạp chí Sinh học Tiến hóa, 21, 324–329.
4. Costanzo, JP, Lee, RE, Jr. 2013. Tránh và chịu đựng sự đóng băng ở động vật có xương sống nhiệt đới. Tạp chí Sinh học Thực nghiệm, 216, 1961–1967.
5. David K. Cairns, DK, Gaston, AJ, Huettmann, F. 2008. Endothermy, ectothermy và cấu trúc toàn cầu của các cộng đồng động vật có xương sống biển. Chuỗi Tiến bộ Sinh thái Biển, 356, 239–250.
6. Dickson, KA, Graham, JB 2004. Sự tiến hóa và hậu quả của hiện tượng thu nhiệt ở cá. Động vật học sinh lý và sinh hóa, 77, 998-1018.
7. Evans, CW, Hellman, L., Middleditch, M., Wojnar, JM, Brimble, MA, Devries, AL 2012. Tổng hợp và tái chế glycoprotein chống đông ở cá vùng cực. Khoa học Nam Cực, 24, 259-268.
8. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. 2012. Sinh lý động vật. Sinauer, Sunderland.
9. Jones, JC, Oldroyd, BP 2007. Điều hòa nhiệt độ tổ ở côn trùng xã hội. Những tiến bộ trong sinh lý học côn trùng, 33, 153–191.
10. Kay, I. 1998. Giới thiệu về sinh lý học động vật. Bios, Oxford.
11. Kearney, M. 2002. Đá nóng và đá quá nóng: các mô hình lựa chọn địa điểm rút lui theo mùa theo mùa vào ban đêm. Tạp chí Sinh học Nhiệt, 27, 205–218.
12. Moyes, CD, Schulte, PM 2014. Nguyên tắc sinh lý động vật. Pearson, Essex.
13. Pough, FH, Janis, CM, Heiser, JB 2013. Đời sống động vật có xương sống. Pearson, Boston.
14. Ralph, CL, Firth, BT, Turner, JS 1979. Vai trò của thể tùng trong điều nhiệt ectotherm. Nhà Động vật học Hoa Kỳ, 19, 273–293.
15. Ramløv, H. 2000. Vài nét về khả năng chịu lạnh tự nhiên ở động vật ưa nhiệt. Sinh sản ở người, 15, 26–46.
16. Randall, D., Burggren, W., French, K. 1998. Sinh lý động vật: cơ chế và sự thích nghi. McGraw-Hill, Madrid.
17. Sformo, T., Walters, K., Jeannet, K., Wowk, B., Fahy, GM, Barnes, BM, Duman, JG 2010. Siêu lạnh sâu, thủy tinh hóa và khả năng sống sót giới hạn đến -100 ° C ở bọ cánh cứng Alaska Cucujus ấu trùng clavipes puniceus (Coleoptera: Cucujidae). Tạp chí Sinh học Thực nghiệm, 213, 502–509.
18. Sherwood, L., Klandorf, H., Yancey, PH 2013. Sinh lý động vật: từ gen đến sinh vật. Brooks / Cole, Belmont.
19. Willmer, P., Stone, G., Johnston, I. 2005. Sinh lý môi trường của động vật. Blackwell, Malden.