Den termoreglerande ektotermen

Av Jake Zadik, en tidigare kommunikationspraktikant på The Ocean Foundation som nu studerar på Kuba.

Så, du frågar, vad är en termoreglerande ektoterm? Ordet "ektoterm" syftar på djur som i allmänhet har en kroppstemperatur som är jämförbar med den omgivande miljön. De kan inte internt reglera sin kroppstemperatur. Folk hänvisar ofta till dem som "kallblodiga", men denna term tenderar att missrikta människor oftare än inte. Ektotermer inkluderar reptiler, amfibier och fiskar. Dessa djur tenderar att trivas i varmare miljöer. Ihållande energiproduktion från ett varmblodigt (däggdjur) och ett kallblodigt (reptil) djur som en funktion av kärntemperaturen.

"Termoreglerande" syftar på djurens förmåga att behålla sin inre temperatur, med liten hänsyn till temperaturen. När det är kallt ute har dessa organismer förmågan att hålla sig varma. När det är varmt ute har dessa djur förmågan att kyla ner sig och inte överhettas. Dessa är "endotermerna", såsom fåglar och däggdjur. Endotermer har förmågan att hålla en konstant kroppstemperatur och kallas även för homeotermer.

Så vid det här laget kanske du inser att titeln på den här bloggen faktiskt är en motsägelse – en organism som inte kan reglera sin kroppstemperatur men som faktiskt har förmågan att aktivt reglera sin kroppstemperatur? Ja, och det är verkligen en väldigt speciell varelse.

Det här är havssköldpaddsmånad på The Ocean Foundation, därför har jag valt att skriva om havssköldpaddan och dess speciella termoreglering. Spårningsforskning har visat att denna sköldpadda har migrationsvägar över hav och är konstanta besökare till ett brett utbud av livsmiljöer. De vandrar till det näringsrika, men mycket kalla vattnet så långt norrut som Nova Scotia, Kanada, och har häckningsplatser i tropiska vatten i hela Karibien. Ingen annan reptil tolererar aktivt ett så brett spektrum av temperaturförhållanden – jag säger aktivt eftersom det finns reptiler som tolererar under minusgrader, men som gör det i viloläge. Detta har fascinerat herpetologer och marinbiologer i många år, men det har nyligen upptäckts att dessa massiva reptiler fysiskt reglerar sin temperatur.

…Men de är ektotermer, hur gör de detta??…

Trots att de är jämförbara i storlek med en liten kompaktbil, har de inte det inbyggda värmesystemet som är standard. Ändå spelar deras storlek en betydande roll i deras temperaturreglering. Eftersom de är så stora har havssköldpaddor i läder ett lågt förhållande mellan ytarea och volym, vilket gör att sköldpaddans kärntemperatur ändras i mycket långsammare takt. Detta fenomen kallas "gigantotermi". Många forskare tror att detta också var ett kännetecken för många stora förhistoriska djur under istidens klimax och det ledde så småningom till att de dog ut när temperaturerna började stiga (eftersom de inte kunde svalna tillräckligt snabbt).

Sköldpaddan är också insvept i ett lager brun fettvävnad, ett starkt isolerande lager av fett som oftast finns hos däggdjur. Detta system har förmågan att behålla mer än 90 % av värmen i djurets kärna, vilket minskar värmeförlusten genom de exponerade extremiteterna. När man befinner sig i högtemperaturvatten inträffar precis det motsatta. Flipperslagfrekvensen minskar dramatiskt, och blodet rör sig fritt till extremiteterna och driver ut värme genom de områden som inte täcks av den isolerande vävnaden.

Havssköldpaddor i läder är så framgångsrika att reglera sin kroppstemperatur att de har förmågan att hålla konstant kroppstemperatur 18 grader över eller under omgivningstemperaturen. Det är så otroligt att vissa forskare hävdar eftersom denna process metaboliskt åstadkoms havssköldpaddor i läder är faktiskt endotermiska. Denna process utförs dock inte anatomiskt, därför föreslår de flesta forskare att detta i bästa fall är en diminutiv version av endotermi.

Lädersköldpaddor är inte de enda marina ektotermerna som har denna förmåga. Blåfenad tonfisk har en unik kroppsdesign som håller blodet i kärnan av kroppen och har ett liknande motströmsvärmeväxlarsystem som läderryggen. Svärdfiskar behåller värmen vid huvudet genom ett liknande isolerande brunt fettvävsskikt för att öka sin syn när de simmar i djupa eller kalla vatten. Det finns också andra jättar i havet som förlorar värme vid en långsammare process, till exempel vithajen.

Jag tror att termoreglering bara är en otroligt fascinerande egenskap hos dessa vackra majestätiska varelser med så mycket mer än vad man kan se. Från de små kläckningarna som tar sig till vattnet till de ständigt varierande hanarna och de återvändande häckande honorna, mycket om dem är fortfarande okänt. Forskare är osäkra på var dessa sköldpaddor tillbringar de första åren av sina liv. Det förblir något av ett mysterium om hur dessa stora distansresande djur navigerar med sådan precision. Tyvärr lär vi oss om havssköldpaddor i en takt som är mycket långsammare än takten för deras befolkningsminskning.

I slutändan måste det vara vår beslutsamhet att skydda det vi vet, och vår nyfikenhet på de mystiska havssköldpaddorna som leder till starkare bevarandeinsatser. Det finns så mycket okänt om dessa fascinerande djur och deras överlevnad hotas av förlusten av häckande stränder, plast och andra föroreningar i havet, och oavsiktlig bifångst i fiskenät och långrev. Hjälp oss kl Ocean Foundation stödja dem som ägnar sig åt forskning och bevarandeinsatser för havssköldpaddor genom vår havssköldpaddsfond.

Referenser:

1. Bostrom, Brian L. och David R. Jones. "Träning värmer vuxen läderrygg
2. Sköldpaddor."Jämförande biokemi och fysiologi Del A: Molecular & Integrative Physiology 147.2 (2007): 323-31. Skriva ut.
3. Bostrom, Brian L., T. Todd Jones, Mervin Hastings och David R. Jones. "Beteende och fysiologi: den termiska strategin för lädersköldpaddor." Ed. Lewis George Halsey. PLoS ONE 5.11 (2010): E13925. Skriva ut.
4. Goff, Gregory P. och Garry B. Stenson. "Brown Adipose Tissue in Leatherback Sea Turtles: A Thermogenic Organ in an Endotermic Reptile?" Copeia 1988.4 (1988): 1071. Tryck.
5. Davenport, J., J. Fraher, E. Fitzgerald, P. Mclaughlin, T. Doyle, L. Harman, T. Cuffe och P. Dockery. "Ontogenetiska förändringar i luftstrupens struktur underlättar djupdykning och födosök i kallt vatten hos vuxna havssköldpaddor i läder." Journal of Experimental Biology 212.21 (2009): 3440-447. Skriva ut
6. Penick, David N., James R. Spotila, Michael P. O'Connor, Anthony C. Steyermark, Robert H. George, Christopher J. Salice och Frank V. Paladino. "Termiskt oberoende av muskelvävnadsmetabolism i lädersköldpaddan, Dermochelys Coriacea." Jämförande biokemi och fysiologi Del A: Molecular & Integrative Physiology 120.3 (1998): 399-403. Skriva ut.