If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

Курс: Биологична библиотека > Раздел 32

Урок 2: Метаболизъм и терморегулация
Наука
Биологична библиотека
Принципи на физиологията
Метаболизъм и терморегулация
© 2024 Khan AcademyУсловия за ползванеДекларация за поверителностПолитика за Бисквитки

Хомотермни (ендотермни) и пойкилотермни (ектотермни ) животни

Класна стая на Google
Разликата между хомотермни (наричани още ендотермни или топлокръвни) и пойкилотермнти (наричани още ектотермни и студенокръвни) животни. Как се разчитат диаграми, свързани с хомотермни и пойкилотермни животни.

Основни идеи

  • Повечето животни трябва да поддържат вътрешната си телесна температура в сравнително тесни граници.
  • Хомотермните животни (наричани още ендотермни или топлокръвни) използват вътрешно генерирана топлина за поддържане на телесната температура. Телесната им температура може да остане стабилна независимо от околната среда.
  • Пойкилотермните животни (наричани още ектотермни или студенокръвни) зависят от външни източници на топлина и телесната им температура се променя с температурата на околната среда.
  • Животните обменят топлина с околната среда чрез излъчване, провеждане, понякога подпомагани от конвекция и изпарение.

Въведение

Какво е времето навън? Ако там, където се намираш, е зима, може би е много студено. Ако е лято, може да е много горещо. Но каквото и да е времето навън, вероятно вътрешната ти температура е около 37∘C (98,6∘F). Както видяхме в статията за хомеостазата, механизми като треперене и потене се включват, когато тялото ти стане прекалено студено или прекалено топло, за да поддържат вътрешната ти телесна температура постоянна.
Не всички организми поддържат телесната си температура в толкова тесен диапазон като нас хората, но на практика всяко животно на планетата трябва да регулира телесната си температура до известна степен – дори и само за да запази водата в клетките си от замръзване, или да избегне денатурирането на ензимите си от топлината.
Общо казано, животните могат да бъдат разделени в две групи въз основа на това как регулират телесната си температура: хомотермни (топлокръвни) и пойкилотермни (студенокръвни). Нека да разгледаме разликите между тези две групи.

Хомотермни и пойкилотермни животни

Хората, полярните мечки, пингвините и прерийните кученца, както и повечето други бозайници, са хомотермни животни. Игуаните и гърмящите змии, както и повечето останали влечуги и повечето риби, земноводни и безгръбначни, са пойкилотермни.
Хомотермните животни произвеждат вътрешно по-голяма част от топлината, която им е необходима. Когато навън е студено, те ускоряват метаболизма си, с което се увеличава производството на топлина и така те поддържат постоянна телесна температура. Това е причината вътрешната температура на хомотермните животни да е до голяма степен независима от температурата на околната среда.
Този модел е показан на графиката по-долу: мишката поддържа стабилна телесна температура, близо до 37 ∘C, при широк диапазон от температури на околната среда.
Графика на вътрешната телесна температура на мишка при различни температури на околната среда.
Оста Х: външна температура в градуси Целзий, от 0 до 40 градуса.
Оста Y: вътрешна температура на животното в градуси Целзий, от 0 до 40 градуса.
Телесната температура на мишката остава близо до 37 градуса по Целзий въпреки големите промени във външната температура – от около 5 градуса по Целзий до 42 градуса по Целзий. Телесната температура на животното се понижава само когато външната температура падне под 5 градуса по Целзий, и се покачва, когато външната температура е над 42 градуса по Целзий. Това означава, че телесната температура на мишката е права хоризонтална линия на нивото на 37 градуса по Целзий при по-голяма част от промените във външната температура.
Мишката е хомотермно животно, тя произвежда топлина чрез метаболитните си процеси и така поддържа вътрешната си телесна температура.
Изображение: диаграма на базата на данни от Канън и Недергаард1, фигура 2 и подобна фигура от Първс и колеги.2
От друга страна при пойкилотермните животни телесната температура зависи основно от външни източници на топлина. Това означава, че тяхната телесна температура се покачва и спада заедно с температурата на околната среда. Въпреки че пойкилотермните животни генерират топлина от метаболитните процеси, които изпълняват, подобно на всички живи същества, те не могат да увеличат производството си на топлина достатъчно, за да поддържат специфична вътрешна температура.
Графика на вътрешната телесна температура на змия при различни температури на околната среда.
Оста Х: външна температура в градуси Целзий, от 0 до 40 градуса.
Оста Y: вътрешна температура на животното в градуси Целзий, от 0 до 40 градуса.
Телесната температура на змията се променя заедно с външната температура. Така получаваме графика с наклон равен на едно в интервала от 5 градуса по Целзий до 42 градуса по Целзий.
Змията е пойкилотермно животно. Нейната телесна температура се изменя с промените в температурата на околната среда.
Изображение: диаграма на базата на теоретична графика от Мийк 3, фигура 1 и Акин 4, фигура 1.
Все пак повечето пойкилотермни животни регулират телесната си температура до известна степен. Но не го правят чрез производството на топлина. Вместо това те използват други стратегии, например поведенчески промени, търсене на слънце или сянка, и други, за да открият среда, чиято температура отговаря на нуждите им.
При някои видове границата между хомотермия и пойкилотермия се размива. Например животните, които хибернират, са хомотермни, когато са активни, но приличат на пойкилотермни, когато хибернират. Големите риби като рибата тон и акулите произвеждат достатъчно топлина, за да повишат телесната си температура над тази на заобикалящата ги вода, но за разлика от истинските хомотермни животни те не могат да поддържат точно определена телесна температура. Дори някои насекоми използват топлина от метаболизма си, за да повишат телесната си температура, като съкращават летателните си мускули!5,6,7
Друго общо правило е, че хомотермните животни имат по-бърз метаболизъм от пойкилотермните животни. Причината за това е, че хомотермните животни трябва да изгарят големи количества гориво – храна, за да поддръжат вътрешната си телесна температура.

Защо е необходима регулация на телесната температура?

При повечето животни има някои основни граници на телесната температура, които са съвместими с живота. В единия край на спектъра водата замръзва при 0∘C (32∘F) и се превръща в лед. Ако във вътрешността на клетката се образуват ледени кристали, те ще разкъсат мембраните ѝ. В другия край на спектъра ензимите и другите белтъци в клетката започват да губят формата и функцията си или да се денатурират при температури по-високи от 40∘C (104∘F).8
Защо много организми, включително аз и ти, поддържат телесната си температура в много по-тесни граници от тези? Скоростта на химичните реакции се променя с температурата, защото температурата влияе на скоростта на сблъсъците между молекулите и защото ензимите, които контролират реакциите, могат да са чувствителни към температура. Обикновено реакциите протичат по-бързо при по-висока температура, до стойност, над която покачването на температурата води до денатуриране на ензимите, което от своя страна води до намаляване на скоростта на реакциите.
Всеки вид има своя собствена мрежа от метаболитни реакции и набор от ензими, които работят оптимално в определени температурни граници. Поддържането на телесната температура в тези граници гарантира, че метаболитните реакции на организмите протичат правилно.

Температурен баланс

И за хомотермните, и за пойкилотермните животни телесната температура зависи от равновесието между топлината, която е произведена от организма, и топлината, която обменят с околната среда. Организмът може да губи или да получава топлина от околната среда.
Топлината винаги се движи от по-топли към по-студени обекти, както е описано във втория закон на термодинамиката.
Има три основни начина, по които организъм може да обмени топлина с околната си среда: излъчване, провеждане, както и конвекция и изпарение.
Слънцето грее върху куче, което седи на земята. Лъчи се поглъщат и се отразяват от кучето, осъществява се конвекция с въздуха около него, както и изпарение от повърхността на кучето, има и кондукция (провеждане) на топлина между кучето и земята.
  • Излъчване: излъчването е пренос на топлина от по-топъл към по-студен обект чрез инфрачервени лъчи и без директен контакт.
  • Кондукция (провеждане): топлина може да се предаде между два обекта, които са в директен контакт, чрез кондукция или провеждане. Провеждането на топлина между кожата ти и околния въздух или вода се подпомага от конвекция, при която топлината се пренася чрез движението на въздух или на течност.
  • Изпарение: изпарението на вода от дадена повърхност води до загуба на топлина - например когато потта се изпари от кожата ти. За да научиш защо това е така, гледай видеото Защо потенето ни охлажда?
Как организмите контролират производството и обмена на топлина, за да поддържат здравословна вътрешна температура? Ще отговорим точно на този въпрос в следващата статия за начини за регулация на телесната температура.

Провери дали разбираш статията: графики на метаболизма

Графиката по-долу показва метаболизма на две животни като функция на външната температура, едното животно е хомотермно, а другото е пойкилотермно.
Оста Y: скорост на консумация на кислород
Оста Х: външна температура, варираща от 0 до 40 градуса по Целзий.
Синята крива A: намалява линейно от 5 градуса по Целзий до около 28 градуса по Целзий, остава хоризонтална от 28 градуса по Целзий до около 37 градуса по Целзий и се увеличава линейно от 37 градуса по Целзий до 40 градуса по Целзий.
Червената крива B: увеличава се бавно и почти линейно от 5 градуса по Целзий до 40 градуса по Целзий.
Червената крива остава под синята крива във всички точки от графиката.
Изображение: фигура на базата на Хиберт и Новерал9, фигура 1.
Коя крива показва хомотермно животно и коя крива проказва пойкилотермно животно?
Избери един отговор:

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Вписване в профила
Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.