Гомойотермные организмы. Теплокровные животные. Пойкилотермные организмы

Рыба опах

Опах – рыба ржаво-красного цвета с белыми пятнами и ярко-красными плавниками. Ее вес достигает примерно 90 кг
, а размер – примерно размер автомобильной шины. Она обитает в океанах по всему миру и большую часть времени находится на глубине 50-400 метров, охотясь на рыбу и кальмаров.

У опаха уникальная структура
, которая предотвращает потерю тепла в окружающую среду. Структура жабр позволяет теплой крови, которая покидает тело, нагревать холодную кровь, возвращающуюся с дыхательной поверхности жабр.

Это дает рыбе больше преимущество над холоднокровной добычей и соперниками, включая высокую скорость и время реакции, лучшее зрение и работу мозга
и способность выдерживать воздействие холода на жизненно важные органы.

Рыбы, обитающие на такой глубине, обычно медленные и инертные, и в основном устраивают засаду, а не преследуют добычу.

Источник энергии, используемый животными является главным критерием, на основе которого животных разделяют на две группы: холоднокровных (пойкилотермия или эктотермия) и (гомойотермия или эндотермия).

Холоднокровные животные не могут самостоятельно регулировать внутреннее тепло, поэтому температура их тела не постоянна и меняется в зависимости от условий . В жаркой среде, их кровь может быть гораздо теплее, чем у теплокровных животных, в том же районе. Для того, чтобы регулировать температуру, пойкилотермные животные греются на открытом солнце или охлаждаются в тени.

Теплокровные рыбы

Это понятие связано со способностью живого организма сохранять постоянную температуру тела, вне зависимости от температуры окружающей среды. И все же существует разница между рыбой и, например, птицей, обладающими этой одинаковой особенностью. Последние имеют отличное строение системы кровообращения и поддерживают регулярную температуру в основном за счет самостоятельной выработки энергии из пищи, которую они потребляют. Теплокровные рыбы пользуются другим механизмом повышения степени нагретости тела, основанном на сокращении мышц и небольших тонкостях в процессе регулирования кровотока.

Ученые из Америки обнаружили первый исключительный экземпляр 15 мая 2015 года. На данный момент список теплокровных рыб невелик, всего три представителя. Но исследования не заканчиваются, поэтому можно ожидать новых имен. А пока рассмотрим особенности трех уже имеющихся.

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.

Недостатки пойкилотермии

Холоднокровные животные, как правило, распространены в более теплых регионах мира. Когда температура падает, их метаболизм замедляется. Если температура остается холодной в течение длительных периодов, пойкилотермные животные могут умереть.

На свете есть огромное множество различных животных, каждое из которых уникально и неповторимо по своей природе, но есть определенные категории, которые объединяют животных по общим характеристикам. Также, каждое животное по-разному приспосабливается к температурным изменениям окружающей среды. По этому признаку различают теплокровных (гомойтермных) и холоднокровных (пойкилотермных) животных. К теплокровным животным можно отнести всех птиц и млекопитающие, а к холоднокровным беспозвоночных животных, а также рыб, пресмыкающихся и земноводных, которые являются позвоночными. В этом правиле, однако, есть несколько исключений. Так, существует уникальный вид млекопитающих, которые является холоднокровным. А когда-то существовал и еще один представитель холоднокровных млекопитающих – балеарский козел, но в настоящий момент этот вид является вымершим.

Теплокровные и холоднокровные животные совершенно по-разному реагируют на изменения погоды. Каждый из этих двух классов животных имеет положительные и отрицательные стороны, которые где-то являются помощниками, а где-то делают животное уязвимым. Так, в то время как теплокровные животные стоят на более высокой ступеньке эволюции и, соответственно, их способ терморегуляции является более совершенным, им нужно больше энергозатрат на поддержание жизнедеятельности организма, и, поэтому, есть нужно намного больше. Поэтому зачастую для них не столько страшны холода, сколько риск голода. Теплокровные животные отличаются тем, что всегда имеют примерно одинаковую температуру тела. Например, нормальная температура тела людей (мы тоже теплокровные «животные» — млекопитающие) 36,6 градусов. Если температура выше или ниже, это уже плохо. Это значит, что человек болен

Точно также и остальные теплокровные животные — неважно, какая температура вокруг, температура его тела всегда неизменна. Для того, чтобы сохранять температуру постоянной, животные имеют систему саморегуляции

Для защиты от холода, у зверей и птиц есть шерсть или перья, а также слой подкожной жировой клетчатки, а для защиты от жары «придумано» потоотделение. Существует также химическая терморегуляция (когда животное старается «выработать» тепло) и поведенческая терморегуляция (когда животное перемещается в пространстве, чтобы найти более теплое место).

Как мы уже заметили, температура тела теплокровных неизменна. У холоднокровных же все с точностью до наоборот. Температура их тела меняется в соответствии с температурой окружающей среды. Первая всего на один или два градуса выше второй, или равна ей. Животные данного класса не имеют механизмов саморегуляции температуры, но могут повысить ее, греясь на солнце или расположившись на теплых камнях, а также за счет активной работы мышц. Если же температура опускается слишком низкой — ниже допустимого диапазона — животное входит в состояние анабиоза или, попросту, засыпает.

Таким образом, теплокровные и холоднокровные животные имеют следующие различия: 1. Теплокровные животные имеют постоянную температуру тела, а холоднокровные меняют ее в зависимости от погодных условий. 2. Теплокровные животные имеют механизмы саморегуляции температуры тела, а холоднокровные регулируют последнюю за счет прогревания на солнце или на теплой поверхности, а также за счет пребывания в воде. 3. Теплокровные животные сохраняют активность в любое время года, холоднокровные часто впадают в спячку при слишком низких температурах.

Характеристика пойкилотермных животных

В теплой среде обитания, холоднокровные животные более активны и могут перемещаться относительно быстро. Это происходит потому, что термоактивируемые реакции обеспечивают энергию для работы мышц. Если тепла недостаточно, то животное становится вялым и медленным. Поэтому холоднокровные, как правило, неактивны и отдыхают, когда холодно.

Поскольку пойкилотермные животные не нуждаются в большом количестве пищи, они тратят меньше времени на ее поиск. В таких местах, как , где пищи мало, ящерицы и змеи имеют преимущество. Большинство холоднокровных животных впадают в спячку, чтобы , или имеют короткую продолжительность жизни, как и в случае многих насекомых.

Перемещаются в более глубокие и теплые воды, в то время как насекомые прячутся под землей или в обогреваемых местах, чтобы избежать зимнего холода. Некоторые виды рыб имеют специальный белок в крови со свойствами антифриза.

Во избежания длительных периодов на дневной жаре многие холоднокровные животные спят в прохладных или затененных местах. Летняя спячка или летний сон отличается от зимней спячки тем, что длится только в течение дня.

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.

Образ жизни

Жизнедеятельность организмов с переменчивой температурой в силу своих особенностей, имеет наиболее высокую активность в теплый период времени года. С наступлением весны, затем, лета они активизируют свою жизнедеятельность.

лягушки фото

Холоднокровные организмы начинают спаривание, выводят потомство.
Как правило, в воде и на берегах водных систем можно наблюдать весь жизненный цикл пойкилотермных животных. Ступени развития различных особей неодинаковы.

Лягушки, рыбы, пресмыкающиеся, обитающие в лесу, заливных лугах представляют многообразие поколений.
Несмотря на стадию развития с приближением осенней поры, холоднокровные особи готовятся к зимовке, впадая в анабиоз.

змея фото

Чтобы в этом состоянии перенести зимовку в течение теплого периода эти организмы проводят закладку питательных веществ в организм. На протяжении всего теплого сезона состав их клеток постоянно изменяется, обеспечивая возможность использования полезных компонентов в течение всей зимней спячки.

Одновременно холоднокровные готовят место зимовки в ямах, дуплах, норах. Жизненный цикл пойкилотермных животных ежегодно повторяется.

Контроль температуры холоднокровных животных

Научное понимание механизмов терморегуляции значительно продвинулось с момента создания классического разделения организмов на теплокровных и холоднокровных, в результате была исследована большое количество таких механизмов.

Многие «хладнокровных» животных используют динамические средства для регулирования своих внутренних температур:

• Ящерицы и змеи греются на солнце в утренние и вечером, и ищут убежище в полуденные часы.
• Многие виды пчел и бабочек активно машут крыльями для поднятия температуры мышц перед полетом.
• Пчелы в больших ульях охлаждают улей течение жарких периодов, собираясь у входов и используя свои крылья в качестве вентиляторов, продувая холоднее наружный воздух через улей. Они также нагревают улей во времена холодов, собираясь посередине и дрожа для производства тепла.
• Насыпи термитов обычно ориентируются в северо-южном направлении таким образом, что они поглощают максимально возможное количество тепла как утром и вечером, и минимизируют абсорбцию тепла днем.

Некоторые другие «хладнокровные» организмы используют внутренние механизмы для поддержания температуры тела выше уровня среды:

• Тунец и рыба-меч долго считались чисто хладнокровными животными. Они живут на больших океанских глубинах, где вода очень холодная. Рыба-меч, однако, может поднимать температуру своего мозга и глаз, позволяет ускорять движения глаза и обработку информации во время охоты. Тунцы могут нагревать все тело с помощью механизмов Рете-мирабле (лат. Rete mirabile),
  которые помогают удерживать тепло внутри тела, и минимизируют потери тепла через жабры. Их плавниковые мышцы расположенные у центра тела, минимизирует потерю тепла.
• «Теплокровные» акулы (например, мако и белая акула) минимизируют потери тепла, используя свои жабры в качестве теплообменников — вены расположены рядом с артериями и поэтому переносят тепло от артерий назад к телу.
• Большие морские черепахи проявляют инерционную гомейотермию (гигантотермию) — их организм минимизирует потерю тепла благодаря низкому соотношению внешней площади тела к его объему.

К теплокровным животным относят тех животных, у которых температура тела является постоянной и не зависит от изменения погодных условий.

Все млекопитающие и птицы – теплокровные существа, а это значит, что к теплокровным животным можно отнести значительную часть всех живых организмов на планете.

У теплокровных организмов температура тела постоянная, потому что в их телах энергия окислительного процесса значительно сильнее, нежели в холоднокровных.

В последних температура тела практически всегда равна температуре окружающей их среды, или же сильно приближенная к тем цифрам (+/- несколько градусов по Цельсию).

Адаптация к окружающей среде

Пик активности холоднокровных и основные жизненные процессы (спаривание, размножение, выведение потомства) приходится на теплый период — весну и лето. В это время мы повсеместно можем видеть множество насекомых и наблюдать их жизненные циклы. В околоводных и водных местностях можно встретить массу земноводных (лягушек) и рыб на разных стадиях развития.

В лесах и на лугах довольно часто встречаются пресмыкающиеся (ящерицы, разных поколений.

С приходом осени или в конце лета животные начинают усиленно готовиться к зимовке, которую большинство из них проводят в анабиозе. Для того чтобы не погибнуть в период холодов, подготовительные процессы по запасу питательных веществ в их организмах происходят заблаговременно, в течение всего лета. В это время клеточный состав меняется, в нем становится меньше воды и больше растворенных компонентов, которые будут обеспечивать процесс питания весь зимний период. С понижением температуры уровень обмена веществ тоже замедляется, расход энергии уменьшается, что позволяет холоднокровным всю зиму проводить в спячке, не заботясь о добыче пищи. Также важным этапом подготовки к неблагоприятным температурным условиям является сооружение закрытых «помещений» для зимовки (ямы, норы, домики и т. д.). Все эти жизненные явления носят цикличный характер и повторяются из года в год.

Данные процессы также являются безусловными (врожденными) рефлексами, передающимися по наследству из поколения в поколение. Животные, которые претерпевают определенные мутации в генах, отвечающих за передачу этой информации, погибают в течение первого года жизни, а их потомство также может унаследовать эти нарушения и быть нежизнеспосбным.

Толчком к пробуждению от анабиоза становится повышение температуры воздуха до необходимого уровня, который характерен для каждого класса, а иногда и вида.

Согласно холоднокровные животные — это низшие существа, у которых из-за слабого развития нервной системы механизмы терморегуляции тоже не совершенны.

На Земле существует приблизительно 1,5 миллиона видов изученных животных. Они населяют все континенты. По мнению ученых, еще больше видов предстоит открыть! Но многим видам грозит опасность исчезновения, в частности из-за воздействия человека на окружающую среду. Вырубка лесов, загрязнение или охота — все это угрожает животному миру.

Каждое животное развивается в своей естественной среде, питается и размножается согласно особенностям той породы, к которой оно принадлежит. Существуют основные правила, которые помогают научиться различать разные виды животных.

От самого маленького к самому большому

В природе можно найти животных разных форм и размеров. Среди самых больших приведем в пример кита, который может достигать 25 метров в длину при весе в 120 тонн. На суше самыми большими млекопитающими являются слоны. С другой стороны, некоторые микроскопические организмы имеют размер лишь 0,05 мм в длину и даже меньше. А самая маленькая мушка не превосходит 0,2 мм!

Теплокровные и хладнокровные животные

Большая часть животных — хладнокровные (или экотермические). Это значит, что температура их тела зависит от температуры окружающей среды, как, например, у насекомых, рептилий или амфибий. Теплокровные (или эндотермические) животные поддерживают постоянную внутреннюю температуру тела, вырабатывая собственное тепло. Такими, например, являются птицы или млекопитающие.

Позвоночные и беспозвоночные

Различают класс позвоночных и беспозвоночных животных. Позвоночные имеют позвоночный столб, а беспозвоночные его не имеют. Они-то и являются самыми многочисленными и составляют 97% всех животных. Кальмар — самое крупное беспозвоночное: он может превосходить 16 метров в длину. Но в большинстве своем беспозвоночные — это крошечные особи, мало заметные или вовсе невидимые невооруженным глазом и, следовательно, менее известные.