POIKILOTHERMS: TIẾN HÓA, QUY ĐỊNH, LỢI ÍCH - SINH HỌC - 2026

Poikilothermo (poikilos, nhiều hoặc đa dạng) đề cập đến những động vật không thể điều chỉnh nhiệt độ bên trong của chúng, vì vậy nhiệt độ cơ thể của chúng dao động theo nhiệt độ phòng.

Trong lịch sử, các nhà động vật học đã sử dụng các thuật ngữ khác được sử dụng rộng rãi hơn như "máu lạnh" để chỉ một nhóm động vật đa dạng. Tuy nhiên, nó là một thuật ngữ mà theo nghĩa chặt chẽ là không hiệu quả để tách hai nhóm động vật.

Nguồn: Bjørn Christian Tørrissen

Một thuật ngữ khác được sử dụng rộng rãi để chỉ nguồn nhiệt cơ thể là "ectotherm", giống như những nhóm động vật phụ thuộc gần như hoàn toàn vào nguồn nhiệt môi trường. Do đó, sự kết hợp của các thuật ngữ này cung cấp thông tin có giá trị về cách động vật điều chỉnh nhiệt độ cơ thể của chúng.

Điều hòa nhiệt độ ở các sinh vật đẳng nhiệt

Động vật trong suốt quá trình tiến hóa của chúng đã sử dụng các chiến lược để bảo tồn môi trường bên trong của chúng trong điều kiện tối ưu và duy trì hoạt động bình thường của tế bào, ngoài việc tối ưu hóa việc tiêu thụ hoặc tiết kiệm năng lượng trao đổi chất.

Động vật ưa nhiệt tạo ra nhiệt trao đổi chất tương đối ít hơn so với động vật tỏa nhiệt. Vì vậy, sự trao đổi nhiệt lượng với môi trường có ý nghĩa vô cùng quan trọng để xác định thân nhiệt của bạn.

Theo nghĩa này, động vật đẳng nhiệt hấp thụ nhiệt từ môi trường nếu nó cần tăng thân nhiệt, hoạt động như những người tuân theo nhiệt độ, vì chúng phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường. Về mặt năng lượng, chúng tạo thành những động vật kém cô lập.

Trước hết, chúng có tốc độ sinh nhiệt trao đổi chất thấp, phân tán nhanh ra môi trường xung quanh và không góp phần đáng kể vào việc tăng nhiệt độ cơ thể. Mặt khác, chúng có tính dẫn nhiệt cao, cho phép các ectotherms hấp thụ nhiệt dễ dàng.

Trong hầu hết các trường hợp, sinh vật nhiệt đới có cơ chế điều chỉnh nhiệt độ cơ thể. Ví dụ, rắn và thằn lằn ngâm mình cho đến khi chúng đạt đến nhiệt độ thích hợp để cơ bắp hoạt động hiệu quả, giảm thiểu tác động của môi trường thông qua hành vi.

Sự trao đổi chất ở động vật ưa nhiệt

Ai cũng biết rằng các phản ứng sinh hóa rất nhạy cảm với nhiệt độ, vì hoạt động của nhiều enzym có nhiệt độ tối ưu. Bất kỳ sự thay đổi nào về nhiệt độ đều làm thay đổi hiệu quả của bộ máy enzym, tạo thành trở ngại cho động vật.

Nếu nhiệt độ giảm xuống mức tới hạn, tốc độ của quá trình trao đổi chất sẽ bị ảnh hưởng, làm giảm sản xuất năng lượng và số lượng động vật có thể sử dụng cho các hoạt động và sinh sản của chúng.

Ngược lại, nếu nhiệt độ tăng quá cao, hoạt động trao đổi chất không ổn định, thậm chí bị phá hủy. Điều này cho phép thiết lập phạm vi tối ưu cho sự phát triển của sự sống trong khoảng từ 0 ° C đến 40 ° C.

Nhiệt độ cơ thể ở các sinh vật đẳng nhiệt không phải là hằng số như trong trường hợp của các sinh vật thu nhiệt (thu nhiệt).

Trong trường hợp này, mặc dù nhiệt được tạo ra như một sản phẩm của hoạt động trao đổi chất, nhưng nhiệt lượng sau đó sẽ mất đi nhanh chóng khi nó được tạo ra. Nhiệt độ bên trong không phụ thuộc vào cơ chế đốt cháy thực phẩm như trường hợp đẳng nhiệt.

Nói chung, động vật có nhiệt độ cao có liên quan đến sự trao đổi chất kiểu bradymetabolic. Tuy nhiên, đó là một điều kiện mà chỉ các sinh vật ectothermic nghiêm ngặt mới đáp ứng được, bradymetabolism là sự trao đổi chất ở trạng thái nghỉ ngơi.

Poikilothermia trong tự nhiên

Poikilothermia là kiểu điều nhiệt phổ biến nhất trong giới động vật. Trong nhóm này là các nhóm động vật có xương sống thấp hơn như cá, lưỡng cư và bò sát và phần lớn động vật không xương sống trên cạn và dưới nước (với một số trường hợp ngoại lệ).

Trong poikilotherms dưới nước, nhiệt độ cơ thể về cơ bản giống như nhiệt độ của nước do đặc điểm nhiệt lượng của nó. Mặt khác, các sinh vật trên cạn có thể có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ không khí do tác động của bức xạ.

Động vật vùng nhiệt đới, thông qua tập tính của chúng, khai thác những nơi có nhiệt độ thuận lợi hơn, tuy nhiên, như đã chỉ ra trước đây, nguồn năng lượng được sử dụng để tăng thân nhiệt của chúng đến từ môi trường chứ không phải từ bên trong cơ thể.

Ở các khu vực nhiệt đới, các loài bò sát như bò sát cạnh tranh hiệu quả với các loài động vật có vú, trong nhiều trường hợp vượt trội hơn chúng về số lượng loài và cá thể. Điều này là do nhiệt độ không đổi của vùng nhiệt đới cho phép hoạt động suốt cả ngày và cũng dành năng lượng tiết kiệm cho các hoạt động sinh sản và tồn tại.

Lợi thế này có xu hướng giảm dần trong các môi trường ôn đới, nơi do các điều kiện bất lợi đối với môi trường nhiệt đới, các sinh vật thu nhiệt được ưa chuộng.

Lợi ích và chi phí của poikilothermia

Vì nhiệt độ cơ thể của nhiều loài ectotherm phụ thuộc nhiều vào môi trường, các loài ectotherm sống ở những nơi có nhiệt độ dưới mức đóng băng có thể gặp vấn đề.

Tuy nhiên, chúng đã phát triển các phản ứng như các chất để ngăn chặn sự tạo mầm của các tinh thể nước đá trong dịch ngoại bào và do đó bảo vệ dịch tế bào chất, các chất siêu lạnh và chống đông trong dịch cơ thể.

Trong môi trường nóng, các chức năng mô của hầu hết các nhiệt độ cao đều bị cản trở. Do ái lực của hemoglobin đối với oxy thấp hơn ở nhiệt độ cao hơn của nhiệt độ cơ thể, nó ngăn cản động vật thực hiện các hoạt động đòi hỏi do tỷ lệ trao đổi chất hiếu khí thấp.

Loại thứ hai kéo theo sự phát triển của sự thiếu hụt oxy trong quá trình hô hấp kỵ khí và những hạn chế của việc đạt được kích thước lớn.

Ectothermy là một dạng sống chậm với các dòng năng lượng nhỏ, tức là với nhu cầu năng lượng khiêm tốn. Loại thứ hai cho phép chúng chiếm các hốc trên cạn không được sử dụng bởi các động vật có xương sống tỏa nhiệt, đầu tư ít năng lượng hơn để tạo ra nhiệt và nhiều hơn vào các hoạt động sinh trưởng và sinh sản.

Sự tiến hóa của ectothermy ở khủng long

Kể từ khi những hóa thạch đầu tiên được nuôi dưỡng, đã có một cuộc tranh luận về việc liệu khủng long là loại sinh nhiệt đồng nhiệt hay đẳng nhiệt. Như chúng ta đã biết, ectothermy liên quan đến đầu tư trao đổi chất thấp để tạo ra nhiệt và thay vào đó năng lượng có sẵn trong môi trường được sử dụng để điều chỉnh nhiệt độ cơ thể.

Điều này rõ ràng kéo theo một loạt vấn đề như thiếu bức xạ hoặc năng lượng mặt trời vào ban đêm hoặc thực tế là môi trường sống ấm và lạnh. Theo truyền thống, dựa trên mối quan hệ giữa khủng long và các loài bò sát hiện tại, khủng long được phân loại là loài ectotherms.

Tuy nhiên, do lối sống được suy luận về khủng long, một số lập luận ủng hộ rằng chúng là động vật thu nhiệt.

Đầu tiên là chúng có lớp cách nhiệt bề ngoài (lông vũ trong Archaeopteryx), sẽ tạo thành một rào cản đối với sự hấp thụ năng lượng từ bức xạ và thu nhiệt, giả sử là một cách để duy trì nhiệt trao đổi chất.

Nhiều người trong số các hóa thạch được tìm thấy ở các vùng ôn đới, đó là lý do tại sao nó được coi là thu nhiệt để tồn tại trong khí hậu có nhiệt trao đổi chất. Các bằng chứng khác cho thấy mối quan hệ giữa động vật ăn thịt và con mồi là đặc điểm của động vật thu nhiệt và không sinh nhiệt.

Người giới thiệu

1. Campbell, NA và Reece, JB (2007). Sinh học. Panamerican Medical Ed.
2. de Quiroga, GB (1993). Sinh lý học và Tiến hóa Động vật (Tập 160). Phiên bản AKAL.
3. Fanjul, ML và Hiriart, M. (Eds.). (1998). Sinh học chức năng của động vật. Thế kỷ XXI.
4. Fastovsky, DE, & Weishampel, DB (2005). Sự tiến hóa và tuyệt chủng của loài khủng long. Nhà xuất bản Đại học Cambridge.
5. Hill, RW (2002). Sinh lý động vật so sánh: Phương pháp tiếp cận môi trường. Tôi đã đảo ngược.
6. Hill, RW, Wyse, GA, & Anderson, M. (2012). Sinh lý động vật. Nhà xuất bản Sinauer Associates, Inc.
7. McNab, BK (2002). Hệ sinh thái sinh lý của động vật có xương sống: một cái nhìn từ năng lượng học. Nhà xuất bản Đại học Cornell.
8. Willmer, P., Stone, G., & Johnston, I. (2009). Sinh lý môi trường của động vật. John Wiley và các con trai.