เอ็กโตเทอร์มควบคุมอุณหภูมิ

โดย Jake Zadik อดีตนักศึกษาฝึกงานด้านการสื่อสารของ The Ocean Foundation ซึ่งขณะนี้กำลังศึกษาอยู่ที่ประเทศคิวบา

คุณถามว่าเทอร์โมควบคุมอุณหภูมิ ectotherm คืออะไร? คำว่า "ectotherm" หมายถึงสัตว์ที่มีอุณหภูมิของร่างกายโดยทั่วไปเทียบได้กับสภาพแวดล้อมโดยรอบ พวกเขาไม่สามารถควบคุมอุณหภูมิร่างกายภายในได้ ผู้คนมักเรียกพวกเขาว่า "เลือดเย็น" แต่คำนี้มีแนวโน้มที่จะทำให้ผู้คนเข้าใจผิดบ่อยกว่านั้น Ectotherms ได้แก่ สัตว์เลื้อยคลาน สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก และปลา สัตว์เหล่านี้มักจะเติบโตได้ดีในสภาพแวดล้อมที่อบอุ่นกว่า พลังงานที่ปล่อยออกมาอย่างต่อเนื่องของสัตว์เลือดอุ่น (สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม) และสัตว์เลือดเย็น (สัตว์เลื้อยคลาน) ตามฟังก์ชันของอุณหภูมิแกนกลาง

“การควบคุมอุณหภูมิ” หมายถึงความสามารถของสัตว์ในการรักษาอุณหภูมิภายในของพวกมัน โดยคำนึงถึงอุณหภูมิเพียงเล็กน้อย เมื่ออากาศข้างนอกเย็น สิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีความสามารถในการทำให้ร่างกายอบอุ่น เมื่ออยู่ข้างนอกอากาศร้อน สัตว์เหล่านี้มีความสามารถในการทำให้ตัวเองเย็นลงและไม่ร้อนเกินไป สิ่งเหล่านี้คือ "เอนโดเทอร์ม" เช่น นกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เอ็นโดเทอร์มมีความสามารถในการรักษาอุณหภูมิของร่างกายให้คงที่และเรียกอีกอย่างว่าโฮมเทอร์ม

ณ จุดนี้ คุณอาจทราบแล้วว่าชื่อของบล็อกนี้จริง ๆ แล้วขัดแย้งกัน—สิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถควบคุมอุณหภูมิของร่างกายได้ แต่จริง ๆ แล้วมีความสามารถในการควบคุมอุณหภูมิของร่างกายได้ ใช่ และมันเป็นสิ่งมีชีวิตที่พิเศษมากจริงๆ

นี่เป็นเดือนของเต่าทะเลที่ The Ocean Foundation ซึ่งเป็นเหตุผลที่ฉันเลือกที่จะเขียนเกี่ยวกับเต่าทะเลหนังกลับและการควบคุมอุณหภูมิพิเศษของมัน การติดตามการวิจัยแสดงให้เห็นว่าเต่าตัวนี้มีเส้นทางอพยพข้ามมหาสมุทร และเป็นผู้มาเยือนแหล่งที่อยู่อาศัยที่หลากหลายอย่างต่อเนื่อง พวกมันอพยพไปยังแหล่งน้ำที่อุดมด้วยสารอาหารแต่เย็นจัดไปทางเหนืออย่างโนวาสโกเทีย ประเทศแคนาดา และมีพื้นที่ทำรังในน่านน้ำเขตร้อนทั่วทะเลแคริบเบียน ไม่มีสัตว์เลื้อยคลานอื่นใดที่ทนต่อสภาวะอุณหภูมิที่หลากหลายเช่นนี้ได้—ฉันพูดอย่างแข็งขันเพราะมีสัตว์เลื้อยคลานที่ทนต่ออุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งได้ แต่ทำเช่นนั้นในสภาวะจำศีล สิ่งนี้ทำให้นักสัตว์เลื้อยคลานและนักชีววิทยาทางทะเลหลงใหลมาเป็นเวลาหลายปี แต่เพิ่งมีการค้นพบเมื่อเร็วๆ นี้ว่าสัตว์เลื้อยคลานขนาดใหญ่เหล่านี้ควบคุมอุณหภูมิของร่างกายได้

…แต่พวกเขาเป็น ectotherm พวกเขาทำสิ่งนี้ได้อย่างไร??…

แม้จะมีขนาดเทียบได้กับรถยนต์ขนาดเล็ก แต่ก็ไม่มีระบบทำความร้อนในตัวที่เป็นมาตรฐาน ขนาดของมันมีบทบาทสำคัญในการควบคุมอุณหภูมิ เนื่องจากเต่าทะเลมีขนาดใหญ่มาก เต่าทะเลจึงมีอัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรต่ำ ดังนั้นอุณหภูมิแกนกลางของเต่าจึงเปลี่ยนแปลงในอัตราที่ช้ากว่ามาก ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า "gigantothermy" นักวิทยาศาสตร์หลายคนเชื่อว่านี่เป็นลักษณะเฉพาะของสัตว์ยุคก่อนประวัติศาสตร์ขนาดใหญ่จำนวนมากในช่วงไคลแม็กซ์ของยุคน้ำแข็ง และในที่สุดมันก็นำไปสู่การสูญพันธุ์เมื่ออุณหภูมิเริ่มสูงขึ้น (เพราะพวกมันไม่สามารถเย็นลงได้เร็วพอ)

เต่ายังถูกห่อหุ้มด้วยชั้นเนื้อเยื่อไขมันสีน้ำตาล ซึ่งเป็นชั้นไขมันที่แข็งแรงซึ่งมักพบในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ระบบนี้มีความสามารถในการกักเก็บความร้อนที่แกนกลางของสัตว์ได้มากกว่า 90% ทำให้การสูญเสียความร้อนผ่านส่วนปลายที่สัมผัสลดลง เมื่ออยู่ในน้ำที่มีอุณหภูมิสูง สิ่งที่ตรงกันข้ามจะเกิดขึ้น ความถี่ของจังหวะการเคลื่อนตัวของ Flipper จะลดลงอย่างมาก และเลือดจะเคลื่อนที่อย่างอิสระไปยังส่วนปลายและขับความร้อนผ่านบริเวณที่ไม่ครอบคลุมในเนื้อเยื่อฉนวน

เต่าทะเลหนังกลับประสบความสำเร็จอย่างมากในการควบคุมอุณหภูมิร่างกายของพวกมัน พวกมันมีความสามารถในการรักษาอุณหภูมิของร่างกายให้คงที่ 18 องศาเหนือหรือต่ำกว่าอุณหภูมิแวดล้อม นั่นเป็นเรื่องเหลือเชื่อมากที่นักวิจัยบางคนแย้งว่าเพราะกระบวนการนี้บรรลุผลสำเร็จในการเผาผลาญเต่าทะเลหนังกลับเป็นสัตว์ดูดความร้อน อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ไม่ได้ดำเนินการทางกายวิภาค ดังนั้นนักวิจัยส่วนใหญ่จึงแนะนำว่านี่คือการดูดความร้อนในรูปแบบจิ๋วที่ดีที่สุด

เต่ามะเฟืองไม่ใช่เต่าทะเลชนิดเดียวที่มีความสามารถนี้ ปลาทูน่าครีบน้ำเงินมีการออกแบบลำตัวที่ไม่เหมือนใครซึ่งช่วยให้เลือดอยู่ที่แกนกลางของร่างกาย และมีระบบแลกเปลี่ยนความร้อนแบบทวนกระแสที่คล้ายคลึงกับหนังกลับ ปลากระโทงดาบเก็บความร้อนไว้ที่หัวผ่านชั้นเนื้อเยื่อไขมันสีน้ำตาลที่เป็นฉนวนคล้าย ๆ กัน เพื่อเพิ่มการมองเห็นเมื่อว่ายน้ำในน้ำลึกหรือน้ำเย็น นอกจากนี้ยังมีสัตว์ทะเลยักษ์อื่นๆ ที่สูญเสียความร้อนด้วยกระบวนการที่ช้ากว่า เช่น ฉลามขาว

ฉันคิดว่าการควบคุมอุณหภูมิเป็นเพียงลักษณะเฉพาะที่น่าทึ่งอย่างหนึ่งของสิ่งมีชีวิตที่สวยงามตระหง่านเหล่านี้ซึ่งมีมากกว่าที่เห็น ตั้งแต่ลูกฟักตัวเล็กๆ ที่หาทางลงน้ำ ไปจนถึงตัวผู้ที่หายไปตลอดกาล และตัวเมียที่กลับมาทำรัง ยังไม่ทราบข้อมูลเกี่ยวกับพวกมันมากนัก นักวิจัยไม่แน่ใจว่าเต่าเหล่านี้ใช้ชีวิตในช่วง XNUMX-XNUMX ปีแรกของชีวิตที่ใด มันยังคงเป็นเรื่องลึกลับว่าสัตว์เดินทางไกลเหล่านี้เดินทางด้วยความแม่นยำได้อย่างไร น่าเสียดายที่เรากำลังเรียนรู้เกี่ยวกับเต่าทะเลในอัตราที่ช้ากว่าอัตราการลดลงของประชากร

ในท้ายที่สุด ความมุ่งมั่นของเราที่จะปกป้องสิ่งที่เรารู้ และความอยากรู้อยากเห็นของเราเกี่ยวกับเต่าทะเลลึกลับนั้นนำไปสู่ความพยายามในการอนุรักษ์ที่แข็งแกร่งขึ้น มีอะไรมากมายที่ไม่รู้เกี่ยวกับสัตว์ที่น่าสนใจเหล่านี้ และการอยู่รอดของพวกมันถูกคุกคามโดยการสูญเสียชายหาดที่วางไข่ พลาสติกและมลพิษอื่นๆ ในทะเล และการจับปลาโดยบังเอิญในอวนและสายยาว ช่วยเราได้ที่ มูลนิธิมหาสมุทร สนับสนุนผู้ที่อุทิศตนเพื่อการวิจัยเต่าทะเลและความพยายามในการอนุรักษ์ผ่านกองทุนเต่าทะเลของเรา

อ้างอิง:

1. บอสตรอม, ไบรอัน แอล. และเดวิด อาร์. โจนส์ “การออกกำลังกายทำให้หนังหลังของผู้ใหญ่อุ่นขึ้น
2. เต่า”ชีวเคมีและสรีรวิทยาเปรียบเทียบ ส่วน A: สรีรวิทยาระดับโมเลกุลและเชิงบูรณาการ 147.2 (2007): 323-31. พิมพ์.
3. บอสตรอม, ไบรอัน แอล., ที. ทอดด์ โจนส์, เมอร์วิน เฮสติงส์ และเดวิด อาร์. โจนส์ “พฤติกรรมและสรีรวิทยา: กลยุทธ์การระบายความร้อนของเต่าหนัง” เอ็ด ลูอิส จอร์จ ฮัลซีย์ PLoS ONE 5.11 (2010): E13925. พิมพ์.
4. กอฟฟ์, เกรกอรี พี. และแกร์รี บี. สเตนสัน “เนื้อเยื่อไขมันสีน้ำตาลในเต่าทะเลหนังกลับ: อวัยวะสร้างความร้อนในสัตว์เลื้อยคลานดูดความร้อน?” โคเปีย 1988.4 (1988): 1071. พิมพ์.
5. Davenport, J., J. Fraher, E. Fitzgerald, P. Mclaughlin, T. Doyle, L. Harman, T. Cuffe และ P. Dockery “การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในโครงสร้างท่อช่วยหายใจช่วยให้การดำน้ำลึกและการหาอาหารด้วยน้ำเย็นในเต่าทะเลหนังกลับที่โตเต็มวัย” วารสารชีววิทยาทดลอง 212.21 (2009): 3440-447. พิมพ์
6. Penick, David N., James R. Spotila, Michael P. O'Connor, Anthony C. Steyermark, Robert H. George, Christopher J. Salice และ Frank V. Paladino “ความเป็นอิสระทางความร้อนของการเผาผลาญของเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อในเต่าหนังกลับ Dermochelys Coriacea” ชีวเคมีและสรีรวิทยาเปรียบเทียบ ส่วน A: สรีรวิทยาระดับโมเลกุลและเชิงบูรณาการ 120.3 (1998): 399-403. พิมพ์.