Den termoregulerende ektotermen

Av Jake Zadik, en tidligere kommunikasjonspraktikant ved The Ocean Foundation som nå studerer på Cuba.

Så du spør, hva er en termoregulerende ektoterm? Ordet "ektoterm" refererer til dyr som generelt har en kroppstemperatur som kan sammenlignes med miljøet rundt. De kan ikke internt regulere kroppstemperaturen. Folk refererer ofte til dem som "kaldblodige", men dette begrepet har en tendens til å misdirigere folk oftere enn ikke. Ektotermer inkluderer krypdyr, amfibier og fisk. Disse dyrene har en tendens til å trives i varmere omgivelser. Vedvarende energiproduksjon fra et varmblodig (pattedyr) og et kaldblodig (krypdyr) dyr som en funksjon av kjernetemperatur.

"Termoregulerende," refererer til dyrs evne til å opprettholde sin indre temperatur, med lite hensyn til temperaturen. Når det er kaldt ute, har disse organismene evnen til å holde seg varme. Når det er varmt ute, har disse dyrene evnen til å kjøle seg ned og ikke overopphetes. Dette er "endotermene", som fugler og pattedyr. Endotermer har evnen til å opprettholde en konstant kroppstemperatur og blir også referert til som homeotermer.

Så på dette tidspunktet innser du kanskje at tittelen på denne bloggen faktisk er en selvmotsigelse – en organisme som ikke kan regulere kroppstemperaturen, men som faktisk har evnen til å aktivt regulere kroppstemperaturen? Ja, og det er en veldig spesiell skapning.

Dette er havskilpaddemåneden hos The Ocean Foundation, og derfor har jeg valgt å skrive om havskilpadden i lær og dens spesielle termoregulering. Sporingsforskning har vist at denne skilpadden har migrasjonsruter over hav, og er konstante besøkende til et bredt spekter av habitater. De migrerer til det næringsrike, men veldig kalde vannet så langt nord som Nova Scotia, Canada, og har hekkeplasser i tropiske farvann i hele Karibia. Ingen andre reptiler tolererer aktivt et så bredt spekter av temperaturforhold – jeg sier aktivt fordi det er reptiler som tåler under frysepunktet, men som gjør det i dvaletilstand. Dette har fascinert herpetologer og marinbiologer i mange år, men det har nylig blitt oppdaget at disse massive reptilene fysisk regulerer temperaturen deres.

…Men de er ektotermer, hvordan gjør de dette??…

Til tross for at de kan sammenlignes i størrelse med en liten kompaktbil, har de ikke det innebygde varmesystemet som er standard. Likevel spiller størrelsen deres en betydelig rolle i deres temperaturregulering. Fordi de er så store, har havskilpadder i lær et lavt forhold mellom overflateareal og volum, og dermed endres kjernetemperaturen til skilpadden mye langsommere. Dette fenomenet kalles "gigantotermi." Mange forskere mener at dette også var et kjennetegn for mange store forhistoriske dyr under klimakset av istiden, og det førte til slutt til at de ble utryddet da temperaturen begynte å stige (fordi de ikke kunne kjøle seg ned raskt nok).

Skilpadden er også pakket inn i et lag brunt fettvev, et sterkt isolerende lag av fett som oftest finnes hos pattedyr. Dette systemet har evnen til å holde på mer enn 90 % av varmen i kjernen av dyret, noe som reduserer varmetapet gjennom de eksponerte ekstremitetene. Når du er i vann med høy temperatur, skjer det motsatte. Svømmeslagsfrekvensen reduseres dramatisk, og blodet beveger seg fritt til ekstremitetene og sender ut varme gjennom områdene som ikke er dekket av det isolerende vevet.

Havskilpadder i lær er så vellykkede med å regulere kroppstemperaturen at de har evnen til å opprettholde konstant kroppstemperatur 18 grader over eller under omgivelsestemperaturen. Det er så utrolig at noen forskere hevder fordi denne prosessen er metabolsk oppnådd, lær havskilpadder er faktisk endoterme. Imidlertid er denne prosessen ikke anatomisk utført, derfor antyder de fleste forskere at dette i beste fall er en diminutiv versjon av endotermi.

Lærskilpadder er ikke de eneste marine ektotermene som har denne evnen. Blåfinnet tunfisk har en unik kroppsdesign som holder blodet i kjernen av kroppen og har et lignende motstrømsvarmevekslersystem som skinnryggen. Sverdfisk beholder varmen ved hodet gjennom et lignende isolerende brunt fettvevslag for å øke synet når de svømmer i dypt eller kaldt vann. Det er også andre giganter i havet som mister varme ved en langsommere prosess, for eksempel hvithaien.

Jeg tror termoregulering er bare en utrolig fascinerende egenskap ved disse vakre majestetiske skapningene med så mye mer enn man kan se. Fra de bittesmå klekkingene på vei til vannet til de stadig spennede hannene og de hekkende hunnene som kommer tilbake, er mye om dem ukjent. Forskere er usikre på hvor disse skilpaddene tilbringer de første årene av livet. Det forblir noe av et mysterium om hvordan disse store avstandsreisende dyrene navigerer med en slik presisjon. Dessverre lærer vi om havskilpadder i en hastighet som er mye langsommere enn hastigheten på deres befolkningsnedgang.

Til slutt må det være vår besluttsomhet å beskytte det vi vet, og vår nysgjerrighet på de mystiske havskilpaddene som fører til sterkere bevaringsarbeid. Det er så mye ukjent om disse fascinerende dyrene, og deres overlevelse er truet av tap av hekkestrender, plast og annen forurensning i havet, og utilsiktet bifangst i fiskegarn og line. Hjelp oss på Ocean Foundation støtte de som vier seg til havskilpaddeforskning og bevaringsarbeid gjennom vårt havskilpaddefond.

Referanser:

1. Bostrom, Brian L. og David R. Jones. "Trening varmer voksen lærrygg
2. Skilpadder."Sammenlignende biokjemi og fysiologi Del A: Molekylær og integrerende fysiologi 147.2 (2007): 323-31. Skrive ut.
3. Bostrom, Brian L., T. Todd Jones, Mervin Hastings og David R. Jones. "Atferd og fysiologi: Den termiske strategien til lærskilpadder." Ed. Lewis George Halsey. PLoS ONE 5.11 (2010): E13925. Skrive ut.
4. Goff, Gregory P. og Garry B. Stenson. "Brunt fettvev i havskilpadder i lær: Et termogent organ i en endotermisk reptil?" Copeia 1988.4 (1988): 1071. Trykk.
5. Davenport, J., J. Fraher, E. Fitzgerald, P. Mclaughlin, T. Doyle, L. Harman, T. Cuffe og P. Dockery. "Ontogenetiske endringer i luftrørsstrukturen letter dypdykk og søking i kaldt vann hos voksne havskilpadder i lær." Journal of Experimental Biology 212.21 (2009): 3440-447. Skrive ut
6. Penick, David N., James R. Spotila, Michael P. O'Connor, Anthony C. Steyermark, Robert H. George, Christopher J. Salice og Frank V. Paladino. "Termisk uavhengighet av muskelvevsmetabolisme i lærskilpadden, Dermochelys Coriacea." Sammenlignende biokjemi og fysiologi Del A: Molekylær og integrerende fysiologi 120.3 (1998): 399-403. Skrive ut.