Lämpöä säätelevä ektotermi

Jake Zadik, entinen viestintäharjoittelija The Ocean Foundationissa, joka opiskelee nyt Kuubassa.

Joten kysyt, mikä on lämpöä säätelevä ektotermi? Sana "ektotermi" viittaa eläimiin, joiden ruumiinlämpötila on yleensä verrattavissa ympäröivään ympäristöön. He eivät pysty sisäisesti säätelemään ruumiinlämpöään. Ihmiset kutsuvat niitä usein "kylmäverisiksi", mutta tällä termillä on taipumus ohjata ihmiset harhaan useammin kuin ei. Ektotermeihin kuuluvat matelijat, sammakkoeläimet ja kalat. Nämä eläimet viihtyvät yleensä lämpimämmässä ympäristössä. Lämminverisen (nisäkäs) ja kylmäverisen (matelija) eläimen jatkuva energiantuotanto ydinlämpötilan funktiona.

"Lämpösäätely" viittaa eläinten kykyyn ylläpitää sisäistä lämpötilaansa ilman lämpötilaa. Kun ulkona on kylmä, nämä organismit pystyvät pysymään lämpimänä. Kun ulkona on kuuma, näillä eläimillä on kyky jäähtyä eivätkä ylikuumentua. Nämä ovat "endotermejä", kuten linnut ja nisäkkäät. Endotermeillä on kyky ylläpitää vakiona ruumiinlämpöä, ja niitä kutsutaan myös homeotermeiksi.

Joten tässä vaiheessa saatat huomata, että tämän blogin otsikko on itse asiassa ristiriita – organismi, joka ei voi säädellä ruumiinlämpöään, mutta jolla on kyky säädellä kehon lämpötilaa aktiivisesti? Kyllä, ja se on todella erityinen olento.

Tämä on merikilpikonnakuukausi The Ocean Foundationissa, minkä vuoksi olen päättänyt kirjoittaa nahkakilpikonnasta ja sen erityisestä lämmönsäätelystä. Seurantatutkimukset ovat osoittaneet, että tällä kilpikonnalla on vaellusreittejä valtamerten yli ja se on jatkuva vierailija monenlaisissa elinympäristöissä. Ne vaeltavat ravintoainerikkaisiin, mutta erittäin kylmiin vesiin niin kauas pohjoiseen kuin Nova Scotiaan, Kanadaan, ja niillä on pesimäpaikkoja trooppisissa vesissä kaikkialla Karibialla. Mikään muu matelija ei siedä aktiivisesti näin laajaa vaihtelua lämpötilaolosuhteissa – sanon aktiivisesti, koska on matelijoita, jotka sietävät pakkasen alapuolella olevia lämpötiloja, mutta tekevät sen lepotilassa. Tämä on kiehtonut herpetologeja ja meribiologeja useiden vuosien ajan, mutta äskettäin on havaittu, että nämä massiiviset matelijat säätelevät fyysisesti lämpötilaansa.

…Mutta ne ovat ektotermejä, miten he tekevät tämän??…

Vaikka ne ovat kooltaan verrattavissa pieneen kompaktiin autoon, niissä ei ole vakiona olevaa sisäänrakennettua lämmitysjärjestelmää. Silti niiden koolla on merkittävä rooli niiden lämpötilan säätelyssä. Koska merikilpikonnat ovat niin suuria, niiden pinta-alan ja tilavuuden suhde on pieni, joten kilpikonnan sisälämpötila muuttuu paljon hitaammin. Tätä ilmiötä kutsutaan "gigantotermiaksi". Monet tiedemiehet uskovat, että tämä oli ominaista myös monille suurille esihistoriallisille eläimille jääkauden huipentuma-aikana ja se johti lopulta niiden sukupuuttoon, kun lämpötilat alkoivat nousta (koska ne eivät voineet jäähtyä tarpeeksi nopeasti).

Kilpikonna on myös kääritty kerrokseen ruskeaksi rasvakudokseksi, joka on vahva eristävä rasvakerros, jota löytyy yleisimmin nisäkkäistä. Tämä järjestelmä pystyy säilyttämään yli 90 % lämmöstä eläimen ytimessä, mikä vähentää lämpöhäviötä paljaiden raajojen läpi. Korkean lämpötilan vesissä tapahtuu juuri päinvastoin. Flipper-iskun taajuus laskee dramaattisesti, ja veri liikkuu vapaasti raajoihin ja karkottaa lämpöä eristävän kudoksen peittämättömien alueiden kautta.

Nahkaselkäiset merikilpikonnat säätelevät kehon lämpötilaa niin hyvin, että ne pystyvät pitämään kehon lämpötilan vakiona 18 astetta ympäristön lämpötilan ylä- tai alapuolella. Se on niin uskomatonta, että jotkut tutkijat väittävät, koska tämä prosessi tapahtuu metabolisesti. Nahkaselkäiset merikilpikonnat ovat itse asiassa endotermisiä. Tätä prosessia ei kuitenkaan suoriteta anatomisesti, joten useimmat tutkijat ehdottavat, että tämä on parhaimmillaan endotermian pieni versio.

Nahkakilpikonnat eivät ole ainoita meren ektotermejä, joilla on tämä kyky. Tonnikalla on ainutlaatuinen runkorakenne, joka pitää verensä kehon ytimessä, ja siinä on samanlainen vastavirtalämmönvaihdinjärjestelmä kuin nahkaselässä. Miekkakalat säilyttävät lämpöä päässään samanlaisen eristävän ruskean rasvakudoskerroksen kautta parantaakseen näkökykyään uidessa syvissä tai kylmissä vesissä. On myös muita meren jättiläisiä, jotka menettävät lämpöä hitaammin, kuten valkohai.

Luulen, että lämpösäätely on vain yksi uskomattoman kiehtova ominaisuus näille kauniille majesteettisille olennoille, joilla on paljon enemmän kuin näkee. Veteen matkalla olevista pienistä poikasista aina vaihteleviin uroksiin ja palaaviin pesiviin naaraisiin, paljon heistä jää tuntematta. Tutkijat eivät ole varmoja, missä nämä kilpikonnat viettävät elämänsä ensimmäiset vuodet. On edelleen mysteeri, kuinka nämä suuret etäisyydet matkustavat eläimet navigoivat niin tarkasti. Valitettavasti opimme merikilpikonnia paljon hitaammin kuin niiden populaation väheneminen.

Loppujen lopuksi päättäväisyytemme on suojella sitä, mitä tiedämme, ja uteliaisuutemme salaperäisiä merikilpikonnia kohtaan johtaa vahvempiin suojelutoimiin. Näistä kiehtovista eläimistä on niin paljon tuntematonta, ja niiden selviytymistä uhkaavat pesivien rantojen katoaminen, muovin ja muun meren saastuminen sekä vahingossa tapahtuva sivusaalis kalastusverkkoihin ja pitkäsiimiin. Auta meitä osoitteessa Ocean Foundation tukea niitä, jotka omistautuvat merikilpikonnien tutkimukseen ja suojelutoimiin merikilpikonnarahastomme kautta.

Viitteet:

1. Bostrom, Brian L. ja David R. Jones. "Harjoitus lämmittää aikuisten nahkaselkään
2. Kilpikonnat."Vertaileva biokemia ja fysiologia Osa A: Molecular & Integrative Physiology 147.2 (2007): 323-31. Tulosta.
3. Bostrom, Brian L., T. Todd Jones, Mervin Hastings ja David R. Jones. "Käyttäytyminen ja fysiologia: Nahkaselkäkilpikonnien lämpöstrategia." Ed. Lewis George Halsey. PLoS ONE 5.11 (2010): E13925. Tulosta.
4. Goff, Gregory P. ja Garry B. Stenson. "Ruskea rasvakudos nahkakilpikonnassa: termogeeninen elin endotermisessä matelijassa?" Copeia 1988.4 (1988): 1071. Painos.
5. Davenport, J., J. Fraher, E. Fitzgerald, P. Mclaughlin, T. Doyle, L. Harman, T. Cuffe ja P. Dockery. "Ontogeneettiset muutokset henkitorven rakenteessa helpottavat aikuisten nahkakilpikonnien syväsukellusta ja kylmän veden etsimistä." Journal of Experimental Biology 212.21 (2009): 3440-447. Tulosta
6. Penick, David N., James R. Spotila, Michael P. O'Connor, Anthony C. Steyermark, Robert H. George, Christopher J. Salice ja Frank V. Paladino. "Nahkakilpikonnan, Dermochelys Coriacean lihaskudosaineenvaihdunnan lämpöriippumattomuus." Vertaileva biokemia ja fysiologia Osa A: Molecular & Integrative Physiology 120.3 (1998): 399-403. Tulosta.