Termoregulējošā ektoterma

Autors Džeiks Zadiks, bijušais The Ocean Foundation komunikācijas praktikants, kurš tagad studē Kubā.

Tātad, jūs jautājat, kas ir termoregulējoša ektoterma? Vārds “ektoterma” attiecas uz dzīvniekiem, kuru ķermeņa temperatūra parasti ir salīdzināma ar apkārtējo vidi. Viņi nevar iekšēji regulēt savu ķermeņa temperatūru. Cilvēki tos bieži dēvē par “aukstasinīgiem”, taču šis termins mēdz novirzīt cilvēkus maldīgi. Ektotermās ietilpst rāpuļi, abinieki un zivis. Šie dzīvnieki mēdz attīstīties siltākā vidē. Siltasiņu (zīdītāju) un aukstasiņu (rāpuļu) dzīvnieka ilgstoša enerģijas izvade atkarībā no ķermeņa temperatūras.

“Termoregulācija” attiecas uz dzīvnieku spēju uzturēt iekšējo temperatūru, neņemot vērā temperatūru. Kad ārā ir auksts, šiem organismiem ir iespēja saglabāt siltumu. Kad ārā ir karsts, šiem dzīvniekiem ir iespēja sevi atvēsināt un nepārkarst. Tās ir “endotermas”, piemēram, putni un zīdītāji. Endotermām ir spēja uzturēt nemainīgu ķermeņa temperatūru, un tās sauc arī par homeotermām.

Tātad, šajā brīdī jūs varat saprast, ka šī emuāra nosaukums patiesībā ir pretruna — organisms, kas nevar regulēt savu ķermeņa temperatūru, bet patiesībā spēj aktīvi regulēt ķermeņa temperatūru? Jā, un tas patiešām ir ļoti īpašs radījums.

Šis ir jūras bruņurupuču mēnesis The Ocean Foundation, tāpēc esmu izvēlējies rakstīt par ādas bruņurupuci un tā īpašo termoregulāciju. Izsekošanas pētījumi ir parādījuši, ka šim bruņurupučam ir migrācijas ceļi pāri okeāniem un tas ir pastāvīgi apmeklētāji daudzās dzīvotnēs. Tie migrē uz barības vielām bagātiem, bet ļoti aukstiem ūdeņiem līdz pat Jaunskotijai, Kanādā, un tiem ir ligzdošanas vietas tropu ūdeņos visā Karību jūras reģionā. Neviens cits rāpulis aktīvi nepanes tik plašu temperatūras apstākļu diapazonu — es saku aktīvi, jo ir rāpuļi, kas pacieš temperatūru zem sasalšanas, bet dara to ziemas guļas stāvoklī. Tas ir fascinējis herpetologus un jūras biologus daudzus gadus, taču nesen tika atklāts, ka šie masīvie rāpuļi fiziski regulē savu temperatūru.

…Bet tās ir ektotermas, kā viņi to dara??…

Neskatoties uz to, ka izmēri ir salīdzināmi ar nelielu kompakto automašīnu, tiem nav iebūvētas apkures sistēmas, kas ir standarta. Tomēr to lielumam ir nozīmīga loma to temperatūras regulēšanā. Tā kā jūras bruņurupučiem ar ādu ir ļoti lieli, tiem ir zema virsmas laukuma un tilpuma attiecība, tāpēc bruņurupuča iekšējā temperatūra mainās daudz lēnāk. Šo parādību sauc par "gigantotermiju". Daudzi zinātnieki uzskata, ka tā bija raksturīga arī daudziem lieliem aizvēsturiskiem dzīvniekiem ledus laikmeta kulminācijas laikā, un tas galu galā noveda pie to izzušanas, kad temperatūra sāka celties (jo viņi nevarēja pietiekami ātri atdzist).

Bruņurupucis ir arī iesaiņots brūnā taukaudu slānī, kas ir spēcīgs izolējošs tauku slānis, kas visbiežāk sastopams zīdītājiem. Šī sistēma spēj saglabāt vairāk nekā 90% siltuma dzīvnieka centrā, samazinot siltuma zudumus caur atklātajām ekstremitātēm. Atrodoties augstas temperatūras ūdeņos, notiek tieši pretējais. Plekšņa sitienu biežums dramatiski samazinās, un asinis brīvi pārvietojas uz ekstremitātēm un izvada siltumu caur zonām, kas nav pārklātas ar izolācijas audumu.

Ādas jūras bruņurupuči tik veiksmīgi regulē ķermeņa temperatūru, ka tiem ir iespēja uzturēt nemainīgu ķermeņa temperatūru 18 grādus augstāk vai zemāk par apkārtējās vides temperatūru. Tas ir tik neticami, ka daži pētnieki apgalvo, ka šis process notiek vielmaiņas ceļā. Ādas bruņurupuči patiesībā ir endotermiski. Tomēr šis process netiek veikts anatomiski, tāpēc lielākā daļa pētnieku uzskata, ka šī labākajā gadījumā ir maza endotermijas versija.

Ādas bruņurupuči nav vienīgie jūras ektotermi, kam piemīt šī spēja. Zilajām tunzivīm ir unikāls korpusa dizains, kas notur asinis ķermeņa centrā, un tām ir līdzīga pretstrāvas siltummaiņa sistēma kā ādas muguriņai. Zobenzivis saglabā siltumu pie galvas caur līdzīgu izolējošu brūnu taukaudu slāni, lai uzlabotu redzi, peldoties dziļos vai aukstos ūdeņos. Ir arī citi jūras milži, kas lēnāk zaudē siltumu, piemēram, lielā baltā haizivs.

Es domāju, ka termoregulācija ir tikai viena neticami aizraujoša īpašība šīm skaistajām majestātiskajām radībām ar daudz vairāk, nekā šķiet. Sākot ar mazajiem mazuļiem, kas dodas ceļā uz ūdeni, līdz pastāvīgi sastopamajiem tēviņiem un atgriežamajām mātītēm, kas ligzdo, daudz kas par viņiem joprojām nav zināms. Pētnieki nav pārliecināti, kur šie bruņurupuči pavada dažus pirmos savas dzīves gadus. Joprojām ir noslēpums, kā šie lielie tālumā ceļojošie dzīvnieki pārvietojas ar tik precizitāti. Diemžēl mēs uzzinām par jūras bruņurupučiem daudz lēnāk nekā to populācijas samazināšanās temps.

Galu galā tai būs jābūt mūsu apņēmībai aizsargāt to, ko mēs zinām, un mūsu zinātkārei par noslēpumainajiem jūras bruņurupučiem, kas novedīs pie spēcīgākiem saglabāšanas centieniem. Par šiem aizraujošajiem dzīvniekiem ir tik daudz nezināmā, un to izdzīvošanu apdraud ligzdošanas pludmaļu izzušana, plastmasas un cita veida piesārņojums jūrā, kā arī nejauša piezveja zvejas tīklos un āķu jedās. Palīdziet mums plkst Okeāna fonds ar mūsu Jūras bruņurupuču fonda starpniecību atbalstiet tos, kuri nododas jūras bruņurupuču izpētei un saglabāšanas pasākumiem.

Norādes:

1. Bostroms, Braiens L. un Deivids R. Džounss. “Vingrinājums iesilda pieaugušo ādas muguru
2. Bruņurupuči.”Salīdzinošā bioķīmija un fizioloģija A daļa: Molekulārā un integratīvā fizioloģija 147.2 (2007): 323-31. Drukāt.
3. Bostroms, Braiens L., T. Tods Džonss, Mervins Heistings un Deivids R. Džounss. "Uzvedība un fizioloģija: bruņurupuču ādveida bruņurupuču termiskā stratēģija." Ed. Lūiss Džordžs Halsijs. PLoS ONE 5.11 (2010): E13925. Drukāt.
4. Gofs, Gregorijs P. un Gerijs B. Stensons. "Brūnie taukaudi ādas bruņurupučiem: termogēns orgāns endotermiskam rāpulim?" Kopeja 1988.4 (1988): 1071. Drukāt.
5. Deivenports, Dž., Dž. Freizs, E. Ficdžeralds, P. Maklolins, T. Doils, L. Hārmens, T. Kufs un P. Dokerijs. "Ontoģenētiskās izmaiņas trahejas struktūrā veicina dziļu niršanu un barības meklēšanu aukstā ūdenī pieaugušiem ādas bruņurupučiem." Eksperimentālās bioloģijas žurnāls 212.21 (2009): 3440-447. Drukāt
6. Peniks, Deivids N., Džeimss R. Spotilas, Maikls P. O'Konors, Entonijs K. Stījermarks, Roberts H. Džordžs, Kristofers J. Seliss un Frenks V. Paladino. Muskuļu audu vielmaiņas termiskā neatkarība bruņurupucī ar ādas muguru, Dermochelys Coriacea. Salīdzinošā bioķīmija un fizioloģija A daļa: Molekulārā un integratīvā fizioloģija 120.3 (1998): 399-403. Drukāt.