Η θερμορρυθμιστική εκτόθερμη

Του Jake Zadik, πρώην ασκούμενου στην επικοινωνία με το The Ocean Foundation που τώρα σπουδάζει στην Κούβα.

Λοιπόν, ρωτάτε, τι είναι ένας θερμορρυθμιστικός εξώθερμος; Η λέξη «εκτόθερμος» αναφέρεται σε ζώα που έχουν γενικά θερμοκρασία σώματος συγκρίσιμη με το περιβάλλον τους. Δεν μπορούν να ρυθμίσουν εσωτερικά τη θερμοκρασία του σώματός τους. Οι άνθρωποι συχνά τους αναφέρονται ως «ψυχρόαιμοι», αλλά αυτός ο όρος τείνει να παραπλανήσει τους ανθρώπους τις περισσότερες φορές. Οι εκτόθερμες περιλαμβάνουν ερπετά, αμφίβια και ψάρια. Αυτά τα ζώα τείνουν να ευδοκιμούν σε πιο ζεστά περιβάλλοντα. Παρατεταμένη παραγωγή ενέργειας ενός θερμόαιμου (θηλαστικού) και ενός ψυχρόαιμου (ερπετού) ζώου ως συνάρτηση της θερμοκρασίας του πυρήνα.

Ο όρος «θερμορύθμιση» αναφέρεται στην ικανότητα των ζώων να διατηρούν την εσωτερική τους θερμοκρασία, χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η θερμοκρασία. Όταν έξω κάνει κρύο, αυτοί οι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παραμένουν ζεστοί. Όταν κάνει ζέστη έξω, αυτά τα ζώα έχουν την ικανότητα να δροσίζονται και να μην υπερθερμαίνονται. Αυτές είναι οι «ενδόθερμες», όπως τα πουλιά και τα θηλαστικά. Οι ενδόθερμες έχουν την ικανότητα να διατηρούν σταθερή θερμοκρασία σώματος και αναφέρονται και ως ομοιοθερμικές.

Λοιπόν, σε αυτό το σημείο μπορεί να συνειδητοποιήσετε ότι ο τίτλος αυτού του ιστολογίου είναι στην πραγματικότητα μια αντίφαση—ένας οργανισμός που δεν μπορεί να ρυθμίσει τη θερμοκρασία του σώματός του, αλλά στην πραγματικότητα έχει την ικανότητα να ρυθμίζει ενεργά τη θερμοκρασία του σώματός του; Ναι, και είναι πράγματι ένα πολύ ιδιαίτερο πλάσμα.

Αυτός είναι ο μήνας της θαλάσσιας χελώνας στο The Ocean Foundation, γι' αυτό επέλεξα να γράψω για τη δερμάτινη θαλάσσια χελώνα και την ειδική θερμορύθμισή της. Η έρευνα παρακολούθησης έδειξε ότι αυτή η χελώνα έχει μεταναστευτικές διαδρομές στους ωκεανούς και είναι σταθεροί επισκέπτες σε ένα ευρύ φάσμα οικοτόπων. Μεταναστεύουν στα πλούσια σε θρεπτικά συστατικά, αλλά πολύ κρύα νερά μέχρι τη Νέα Σκωτία, στον Καναδά, και έχουν χώρους φωλιάς σε τροπικά νερά σε όλη την Καραϊβική. Κανένα άλλο ερπετό δεν ανέχεται ενεργά ένα τόσο ευρύ φάσμα συνθηκών θερμοκρασίας - το λέω ενεργά επειδή υπάρχουν ερπετά που ανέχονται θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν, αλλά το κάνουν σε κατάσταση χειμερίας νάρκη. Αυτό έχει γοητεύσει τους ερπετολόγους και τους θαλάσσιους βιολόγους για πολλά χρόνια, αλλά πιο πρόσφατα ανακαλύφθηκε ότι αυτά τα ογκώδη ερπετά ρυθμίζουν φυσικά τη θερμοκρασία τους.

…Αλλά είναι εκτόθερμα, πώς το κάνουν αυτό;;…

Παρά το γεγονός ότι είναι συγκρίσιμα σε μέγεθος με ένα μικρό συμπαγές αυτοκίνητο, δεν διαθέτουν το ενσωματωμένο σύστημα θέρμανσης που διατίθεται στάνταρ. Ωστόσο, το μέγεθός τους παίζει σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση της θερμοκρασίας τους. Επειδή είναι τόσο μεγάλες, οι δερμάτινες θαλάσσιες χελώνες έχουν χαμηλή αναλογία επιφάνειας προς όγκο, επομένως η θερμοκρασία του πυρήνα της χελώνας αλλάζει με πολύ πιο αργό ρυθμό. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται «γιγαντοθερμία». Πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτό ήταν επίσης χαρακτηριστικό πολλών μεγάλων προϊστορικών ζώων κατά τη διάρκεια της κορύφωσης της εποχής των παγετώνων και τελικά οδήγησε στην εξαφάνισή τους καθώς οι θερμοκρασίες άρχισαν να ανεβαίνουν (επειδή δεν μπορούσαν να κρυώσουν αρκετά γρήγορα).

Η χελώνα είναι επίσης τυλιγμένη σε ένα στρώμα καφέ λιπώδους ιστού, ένα ισχυρό μονωτικό στρώμα λίπους που βρίσκεται πιο συχνά στα θηλαστικά. Αυτό το σύστημα έχει την ικανότητα να διατηρεί περισσότερο από το 90% της θερμότητας στον πυρήνα του ζώου, μειώνοντας την απώλεια θερμότητας μέσω των εκτεθειμένων άκρων. Όταν βρίσκεστε σε νερά υψηλής θερμοκρασίας, συμβαίνει ακριβώς το αντίθετο. Η συχνότητα του κτύπημα του βατραχοπέδιλου μειώνεται δραματικά και το αίμα κινείται ελεύθερα στα άκρα και διώχνει θερμότητα μέσω των περιοχών που δεν καλύπτονται στον μονωτικό ιστό.

Οι δερμάτινες θαλάσσιες χελώνες είναι τόσο επιτυχημένες στη ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματός τους που έχουν την ικανότητα να διατηρούν σταθερή τη θερμοκρασία του σώματος 18 βαθμούς πάνω ή κάτω από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Αυτό είναι τόσο απίστευτο που ορισμένοι ερευνητές υποστηρίζουν επειδή αυτή η διαδικασία επιτυγχάνεται μεταβολικά, οι δερμάτινες θαλάσσιες χελώνες είναι στην πραγματικότητα ενδόθερμες. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία δεν διεξάγεται ανατομικά, επομένως οι περισσότεροι ερευνητές προτείνουν ότι πρόκειται για μια υποτιμητική εκδοχή της ενδοθερμίας στην καλύτερη περίπτωση.

Οι δερμάτινες χελώνες δεν είναι οι μόνες θαλάσσιες εξώθερμες που διαθέτουν αυτή την ικανότητα. Ο ερυθρός τόνος έχει μοναδικό σχεδιασμό σώματος που διατηρεί το αίμα του στον πυρήνα του σώματός του και έχει παρόμοιο σύστημα εναλλάκτη θερμότητας αντίθετου ρεύματος με το δερμάτινο. Οι ξιφίες συγκρατούν τη θερμότητα στο κεφάλι τους μέσω ενός παρόμοιου μονωτικού στρώματος καφέ λιπώδους ιστού για να αυξήσουν την όρασή τους όταν κολυμπούν σε βαθιά ή κρύα νερά. Υπάρχουν και άλλοι γίγαντες της θάλασσας που χάνουν θερμότητα με πιο αργή διαδικασία, όπως ο μεγάλος λευκός καρχαρίας.

Νομίζω ότι η θερμορύθμιση είναι μόνο ένα απίστευτα συναρπαστικό χαρακτηριστικό αυτών των πανέμορφων μεγαλοπρεπών πλασμάτων με πολλά περισσότερα από όσα φαίνονται στο μάτι. Από τα μικροσκοπικά νεογνά που κάνουν το δρόμο τους προς το νερό μέχρι τα αρσενικά που ζουν συνεχώς και τα θηλυκά που φωλιάζουν, πολλά για αυτά παραμένουν άγνωστα. Οι ερευνητές δεν είναι σίγουροι πού περνούν αυτές οι χελώνες τα πρώτα χρόνια της ζωής τους. Παραμένει κάτι σαν μυστήριο για το πώς αυτά τα μεγάλα ζώα που ταξιδεύουν σε απόσταση πλοηγούνται με τέτοια ακρίβεια. Δυστυχώς μαθαίνουμε για τις θαλάσσιες χελώνες με ρυθμό πολύ πιο αργό από τον ρυθμό μείωσης του πληθυσμού τους.

Στο τέλος θα πρέπει να είναι η αποφασιστικότητά μας να προστατεύσουμε ό,τι γνωρίζουμε και η περιέργειά μας για τις μυστηριώδεις θαλάσσιες χελώνες που οδηγεί σε ισχυρότερες προσπάθειες διατήρησης. Υπάρχουν τόσα πολλά άγνωστα για αυτά τα συναρπαστικά ζώα και η επιβίωσή τους απειλείται από την απώλεια των παραλιών που φωλιάζουν, την πλαστική και άλλη ρύπανση στη θάλασσα και τα τυχαία παρεμπίπτοντα αλιεύματα σε δίχτυα και παραγάδια. Βοηθήστε μας στο The Ocean Foundation υποστηρίξτε όσους αφοσιώνονται στην έρευνα και τις προσπάθειες διατήρησης της θαλάσσιας χελώνας μέσω του Ταμείου μας για τις Θαλάσσιες Χελώνες.

αναφορές:

1. Bostrom, Brian L. και David R. Jones. «Exercise Warms Adult Leatherback
2. Χελώνες."Συγκριτική Βιοχημεία και Φυσιολογία Μέρος Α: Μοριακή & Ολοκληρωτική Φυσιολογία 147.2 (2007): 323-31. Τυπώνω.
3. Bostrom, Brian L., T. Todd Jones, Mervin Hastings και David R. Jones. «Συμπεριφορά και Φυσιολογία: Η Θερμική Στρατηγική των Δερματοχελωνών». Εκδ. Λιούις Τζορτζ Χάλσεϊ. PLoS ONE 5.11 (2010): E13925. Τυπώνω.
4. Goff, Gregory P. και Garry B. Stenson. «Καφέ λιπώδης ιστός σε δερμάτινες θαλάσσιες χελώνες: Ένα θερμογόνο όργανο σε ένα ενδόθερμο ερπετό;» Κόπια 1988.4 (1988): 1071. Τυπ.
5. Davenport, J., J. Fraher, E. Fitzgerald, P. Mclaughlin, T. Doyle, L. Harman, T. Cuffe, and P. Dockery. «Οντογενετικές αλλαγές στη δομή της τραχείας διευκολύνουν τις βαθιές καταδύσεις και την αναζήτηση τροφής με κρύο νερό σε ενήλικες θαλάσσιες χελώνες με δερματίνη». Εφημερίδα της πειραματικής βιολογίας 212.21 (2009): 3440-447. Τυπώνω
6. Penick, David N., James R. Spotila, Michael P. O'Connor, Anthony C. Steyermark, Robert H. George, Christopher J. Salice και Frank V. Paladino. «Θερμική ανεξαρτησία του μεταβολισμού του μυϊκού ιστού στη δερματοχελώνα, Dermochelys Coriacea». Συγκριτική Βιοχημεία και Φυσιολογία Μέρος Α: Μοριακή & Ολοκληρωτική Φυσιολογία 120.3 (1998): 399-403. Τυπώνω.