Die thermoregulierende Ektotherme

Von Jake Zadik, einem ehemaligen Kommunikationspraktikanten der Ocean Foundation, der jetzt in Kuba studiert.

Sie fragen sich also, was eine thermoregulierende Ektotherme ist? Das Wort „Ektotherme“ bezieht sich auf Tiere, die im Allgemeinen eine Körpertemperatur haben, die mit ihrer Umgebung vergleichbar ist. Sie können ihre Körpertemperatur nicht intern regulieren. Die Leute bezeichnen sie oft als „kaltblütig“, aber dieser Begriff führt die Menschen meistens in die Irre. Ektothermen umfassen Reptilien, Amphibien und Fische. Diese Tiere neigen dazu, in wärmeren Umgebungen zu gedeihen. Anhaltende Energieabgabe eines warmblütigen (Säugetier) und eines kaltblütigen (Reptilien) Tieres als Funktion der Kerntemperatur.

„Thermoregulierend“ bezieht sich auf die Fähigkeit von Tieren, ihre Innentemperatur ohne Rücksicht auf die Temperatur aufrechtzuerhalten. Wenn es draußen kalt ist, haben diese Organismen die Fähigkeit, warm zu bleiben. Wenn es draußen heiß ist, haben diese Tiere die Fähigkeit, sich abzukühlen und nicht zu überhitzen. Dies sind die „Endothermen“ wie Vögel und Säugetiere. Endotherme haben die Fähigkeit, eine konstante Körpertemperatur aufrechtzuerhalten und werden auch als Homöothermen bezeichnet.

An dieser Stelle werden Sie vielleicht feststellen, dass der Titel dieses Blogs eigentlich ein Widerspruch ist – ein Organismus, der seine Körpertemperatur nicht regulieren kann, aber tatsächlich die Fähigkeit hat, seine Körpertemperatur aktiv zu regulieren? Ja, und es ist in der Tat ein ganz besonderes Geschöpf.

Dies ist der Monat der Meeresschildkröten bei The Ocean Foundation, weshalb ich mich entschieden habe, über die Lederschildkröte und ihre besondere Thermoregulation zu schreiben. Tracking-Forschung hat gezeigt, dass diese Schildkröte Migrationsrouten über Ozeane hat und ständige Besucher einer Vielzahl von Lebensräumen ist. Sie wandern in die nährstoffreichen, aber sehr kalten Gewässer bis nach Nova Scotia, Kanada, und haben Nistplätze in tropischen Gewässern in der gesamten Karibik. Kein anderes Reptil toleriert aktiv eine so breite Palette von Temperaturbedingungen – ich sage aktiv, weil es Reptilien gibt, die Temperaturen unter dem Gefrierpunkt vertragen, dies jedoch in einem Winterschlafzustand tun. Dies fasziniert Herpetologen und Meeresbiologen seit vielen Jahren, aber erst kürzlich wurde entdeckt, dass diese riesigen Reptilien ihre Temperatur physikalisch regulieren.

…Aber sie sind Wechselwärme, wie machen sie das??…

Obwohl sie in der Größe mit einem kleinen Kompaktwagen vergleichbar sind, haben sie nicht die serienmäßig eingebaute Heizung. Ihre Größe spielt jedoch eine bedeutende Rolle bei ihrer Temperaturregulierung. Aufgrund ihrer Größe haben Lederschildkröten ein geringes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, sodass sich die Kerntemperatur der Schildkröte viel langsamer ändert. Dieses Phänomen wird „Gigantothermie“ genannt. Viele Wissenschaftler glauben, dass dies auch ein Merkmal vieler großer prähistorischer Tiere während des Höhepunkts der Eiszeit war und schließlich zu ihrem Aussterben führte, als die Temperaturen zu steigen begannen (weil sie nicht schnell genug abkühlen konnten).

Die Schildkröte ist auch in eine Schicht braunes Fettgewebe gehüllt, eine stark isolierende Fettschicht, die am häufigsten bei Säugetieren vorkommt. Dieses System hat die Fähigkeit, mehr als 90 % der Wärme im Kern des Tieres zu speichern, wodurch der Wärmeverlust durch die exponierten Extremitäten verringert wird. In Wasser mit hoher Temperatur passiert genau das Gegenteil. Die Flossenschlagfrequenz nimmt dramatisch ab, und das Blut bewegt sich ungehindert zu den Extremitäten und leitet Wärme durch die Bereiche ab, die nicht mit dem isolierenden Gewebe bedeckt sind.

Lederschildkröten sind so erfolgreich darin, ihre Körpertemperatur zu regulieren, dass sie die Fähigkeit haben, eine konstante Körpertemperatur von 18 Grad über oder unter der Umgebungstemperatur aufrechtzuerhalten. Das ist so unglaublich, dass einige Forscher argumentieren, dass Lederschildkröten tatsächlich endotherm sind, weil dieser Prozess metabolisch vollzogen wird. Dieser Prozess wird jedoch nicht anatomisch durchgeführt, daher schlagen die meisten Forscher vor, dass dies bestenfalls eine verkleinerte Version der Endothermie ist.

Lederschildkröten sind nicht die einzigen Meeres-Ektothermen, die diese Fähigkeit besitzen. Roter Thun hat ein einzigartiges Körperdesign, das sein Blut im Kern seines Körpers hält und ein ähnliches Gegenstrom-Wärmetauschersystem wie der Lederrücken hat. Schwertfische speichern Wärme an ihrem Kopf durch eine ähnlich isolierende braune Fettgewebeschicht, um ihre Sicht beim Schwimmen in tiefen oder kalten Gewässern zu verbessern. Es gibt auch andere Meeresriesen, die langsamer Wärme verlieren, wie zum Beispiel der Weiße Hai.

Ich denke, die Thermoregulation ist nur eine unglaublich faszinierende Eigenschaft dieser wunderschönen, majestätischen Kreaturen, die so viel mehr haben, als man auf den ersten Blick sieht. Von den winzigen Jungtieren, die sich auf den Weg ins Wasser machen, bis hin zu den sich ständig ausbreitenden Männchen und den zurückkehrenden nistenden Weibchen, vieles über sie bleibt unbekannt. Forscher sind sich nicht sicher, wo diese Schildkröten die ersten Jahre ihres Lebens verbringen. Es bleibt ein Rätsel, wie diese großen, weit reisenden Tiere mit solcher Präzision navigieren. Leider erfahren wir viel langsamer etwas über Meeresschildkröten als der Bevölkerungsrückgang.

Am Ende wird es unsere Entschlossenheit sein müssen, das zu schützen, was wir wissen, und unsere Neugier auf die mysteriösen Meeresschildkröten, die zu stärkeren Schutzbemühungen führt. Es gibt so viel Unbekanntes über diese faszinierenden Tiere und ihr Überleben ist durch den Verlust von Brutstränden, Plastik und andere Verschmutzungen im Meer und versehentlichen Beifang in Fischernetzen und Langleinen bedroht. Helfen Sie uns bei Die Ozean-Stiftung Unterstützen Sie diejenigen, die sich der Erforschung und Erhaltung von Meeresschildkröten widmen, durch unseren Sea Turtle Fund.

References:

1. Bostrom, Brian L. und David R. Jones. „Übung wärmt Lederrücken für Erwachsene
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3. Bostrom, Brian L., T. Todd Jones, Mervin Hastings und David R. Jones. "Verhalten und Physiologie: Die thermische Strategie von Lederschildkröten." Ed. Lewis George Halsey. PLoS ONE 5.11 (2010): E13925. Drucken.
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5. Davenport, J., J. Fraher, E. Fitzgerald, P. Mclaughlin, T. Doyle, L. Harman, T. Cuffe und P. Dockery. "Ontogenetische Veränderungen in der Luftröhrenstruktur erleichtern tiefe Tauchgänge und die Nahrungssuche in kaltem Wasser bei erwachsenen Lederschildkröten." Zeitschrift für Experimentelle Biologie 212.21 (2009): 3440-447. Drucken
6. Penick, David N., James R. Spotila, Michael P. O'Connor, Anthony C. Steyermark, Robert H. George, Christopher J. Salice und Frank V. Paladino. "Thermische Unabhängigkeit des Muskelgewebestoffwechsels bei der Lederschildkröte Dermochelys Coriacea." Vergleichende Biochemie und Physiologie Teil A: Molekulare & Integrative Physiologie 120.3 (1998): 399–403. Drucken.