אקטותרם מווסת חום

מאת ג'ייק זדיק, לשעבר מתמחה בתקשורת ב-The Ocean Foundation שלומד כעת בקובה.

אז, אתם שואלים, מהו אקטותרם מווסת תרמי? המילה "אקטותרמי" מתייחסת לבעלי חיים שבדרך כלל יש להם טמפרטורת גוף הדומה לסביבתם. הם לא יכולים לווסת פנימית את טמפרטורת הגוף שלהם. לעתים קרובות אנשים מתייחסים אליהם כאל "דם קר", אבל המונח הזה נוטה לכוון אנשים לעתים קרובות יותר מאשר לא. אקטותרמים כוללים זוחלים, דו-חיים ודגים. בעלי חיים אלה נוטים לשגשג בסביבות חמות יותר. תפוקת אנרגיה מתמשכת של בעל דם חם (יונק) וחיה עם דם קר (זוחל) כפונקציה של טמפרטורת הליבה.

"וויסות חום", מתייחס ליכולת של בעלי חיים לשמור על הטמפרטורה הפנימית שלהם, תוך התחשבות מועטה בטמפרטורה. כשקר בחוץ, לאורגניזמים האלה יש את היכולת להישאר חמים. כשחם בחוץ, לבעלי החיים הללו יש את היכולת להתקרר ולא להתחמם יתר על המידה. אלו הם ה"אנדותרמיים", כגון ציפורים ויונקים. לאנדותרמיים יש את היכולת לשמור על טמפרטורת גוף קבועה והם מכונים גם הומיותרמיים.

אז, בשלב זה אולי תבינו שהכותרת של הבלוג הזה היא בעצם סתירה - אורגניזם שלא יכול לווסת את טמפרטורת הגוף שלו אבל בעצם יש לו את היכולת לווסת באופן אקטיבי את טמפרטורת הגוף שלו? כן, וזה אכן יצור מאוד מיוחד.

זהו חודש צב הים בקרן האוקיינוס, וזו הסיבה שבחרתי לכתוב על צב הים מעור ועל ויסות החום המיוחד שלו. מחקר מעקב הראה שלצב זה יש נתיבי נדידה על פני אוקיינוסים, והוא מבקרים קבועים במגוון רחב של בתי גידול. הם נודדים למים העשירים בחומרי הזנה, אך קרים מאוד, עד צפונה עד נובה סקוטיה, קנדה, ויש להם שטחי קינון במים טרופיים ברחבי האיים הקריביים. אף זוחל אחר לא סובל באופן פעיל טווח כה רחב של תנאי טמפרטורות - אני אומר באופן פעיל כי ישנם זוחלים שסובלים לטמפרטורות מתחת לאפס, אבל עושים זאת במצב שינה. זה ריתק הרפטולוגים וביולוגים ימיים במשך שנים רבות, אך לאחרונה התגלה כי הזוחלים המסיביים הללו מווסתים פיזית את הטמפרטורה שלהם.

...אבל הם אקטותרמים, איך הם עושים את זה??...

למרות היותם דומים בגודלם למכונית קומפקטית קטנה, אין להם את מערכת החימום המובנית שמגיעה כסטנדרט. עם זאת, לגודלם יש תפקיד משמעותי בוויסות הטמפרטורה שלהם. מכיוון שהם כה גדולים, לצבי ים מעור יש יחס שטח פנים לנפח נמוך, ולכן טמפרטורת הליבה של הצב משתנה בקצב איטי הרבה יותר. תופעה זו נקראת "גיגנטותרמיה". מדענים רבים מאמינים שזה היה גם מאפיין של בעלי חיים פרהיסטוריים גדולים רבים במהלך השיא של עידן הקרח וזה הוביל בסופו של דבר להכחדתם כשהטמפרטורות החלו לעלות (מכיוון שהם לא יכלו להתקרר מהר מספיק).

הצב עטוף גם בשכבת רקמת שומן חומה, שכבת שומן מבודדת חזקה שנמצאת לרוב אצל יונקים. למערכת זו יש את היכולת לשמור יותר מ-90% מהחום בליבת החיה, מה שמקטין את איבוד החום דרך הגפיים החשופות. כאשר נמצאים במים בטמפרטורה גבוהה, בדיוק ההפך מתרחש. תדירות שבץ פליפר יורדת באופן דרמטי, ודם נע בחופשיות לגפיים ומוציא חום דרך האזורים שאינם מכוסים ברקמה המבודדת.

צבי ים מעור כל כך מצליחים בוויסות טמפרטורת הגוף שלהם שיש להם את היכולת לשמור על טמפרטורת גוף קבועה של 18 מעלות מעל או מתחת לטמפרטורת הסביבה. זה כל כך מדהים שכמה חוקרים טוענים כי תהליך זה מבוצע מבחינה מטבולית. צבי ים מעור הם למעשה אנדותרמיים. עם זאת, תהליך זה אינו מתנהל מבחינה אנטומית, ולכן רוב החוקרים מציעים שזו גרסה מזערית של אנדותרמיה במקרה הטוב.

צבי עור הם לא האקותרמיים הימיים היחידים שיש להם את היכולת הזו. לטונה כחולת סנפיר יש עיצוב גוף ייחודי ששומר על דמם בליבת גופם ויש לה מערכת מחליף חום נגד זרם נגדי דומה לגב העור. דגי חרב שומרים על חום בראשם דרך שכבת רקמת שומן חומה מבודדת דומה כדי להגביר את הראייה שלהם כאשר שוחים במים עמוקים או קרים. יש גם ענקים אחרים של הים שמאבדים חום בתהליך איטי יותר, כמו הכריש הלבן הגדול.

אני חושב שויסות חום הוא רק מאפיין אחד מרתק להפליא של היצורים המלכותיים היפים האלה עם הרבה יותר ממה שנראה לעין. מהביצים הזעירים העושים את דרכם למים ועד לזכרים התמידיים ולנקבות המקננות החוזרות, הרבה לגביהם נותר לא ידוע. החוקרים אינם בטוחים היכן מבלים הצבים הללו בשנים הראשונות לחייהם. זה נשאר בגדר תעלומה לגבי האופן שבו החיות הגדולות הללו הנוסעות למרחקים מנווטות בדיוק כזה. למרבה הצער אנו לומדים על צבי ים בקצב איטי בהרבה מקצב הירידה באוכלוסייתם.

בסופו של דבר תצטרך להיות הנחישות שלנו להגן על מה שאנחנו כן יודעים, והסקרנות שלנו לגבי צבי הים המסתוריים שמובילה למאמצי שימור חזקים יותר. יש כל כך הרבה לא ידוע על בעלי החיים המרתקים הללו והישרדות שלהם מאוימת על ידי אובדן חופי קינון, זיהום פלסטיק ואחר בים, ותפיסה מקרית ברשתות דייגים ובקו ארוכים. עזרו לנו ב קרן האוקיינוס לתמוך באלו שמתמסרים למחקר ושימור צבי ים באמצעות קרן צבי הים שלנו.

הפניות:

1. בוסטרום, בריאן ל., ודיוויד ר. ג'ונס. "התעמלות מחממת עור למבוגרים
2. צבים."ביוכימיה ופיזיולוגיה השוואתית חלק א': פיזיולוגיה מולקולרית ואינטגרטיבית 147.2 (2007): 323-31. הדפס.
3. בוסטרום, בריאן ל., ט. טוד ג'ונס, מרווין הייסטינגס ודיוויד ר. ג'ונס. "התנהגות ופיזיולוגיה: האסטרטגיה התרמית של צבי עור." אד. לואיס ג'ורג' האלסי. PLoS ONE 5.11 (2010): E13925. הדפס.
4. גופ, גרגורי פ., וגארי ב. סטנסון. "רקמת שומן חומה בצבי ים מעור: איבר תרמוגני בזוחל אנדותרמי?" Copeia 1988.4 (1988): 1071. הדפס.
5. Davenport, J., J. Fraher, E. Fitzgerald, P. Mclaughlin, T. Doyle, L. Harman, T. Cuffe, and P. Dockery. "שינויים אונטוגנטיים במבנה קנה הנשימה מקלים על צלילות עמוקות ואיתור מים קרים בצבי ים מבוגרים." כתב העת לביולוגיה ניסיונית 212.21 (2009): 3440-447. הדפס
6. פניק, דייוויד נ., ג'יימס ר. ספוטילה, מייקל פ. אוקונור, אנתוני סי שטיירמרק, רוברט ה. ג'ורג', כריסטופר ג'יי סאליס ופרנק ו. פלדינו. "עצמאות תרמית של חילוף החומרים של רקמות השריר בצב העור, Dermochelys Coriacea." ביוכימיה ופיזיולוגיה השוואתית חלק א': פיזיולוגיה מולקולרית ואינטגרטיבית 120.3 (1998): 399-403. הדפס.