Homeotermi

Organismi on tasalämpöinen , jos sen sisäinen ympäristö ylläpitää vakio lämpötila (tietyissä rajoissa), riippumatta ulkoisen ympäristön ( lämpö homeostaasin ). Ne ovat pääasiassa eläimiä . Organismien, joiden sisäinen lämpötila vaihtelee ympäristön lämpötilan kanssa, sanotaan olevan heterotermisiä tai poikilotermisiä .

Kielen väärinkäytön seurauksena homeotermien sanotaan olevan lämpimäverisiä , toisin kuin kylmäveriset eläimet tai poikilotermit, kun taas jälkimmäinen termi tarkoittaa tarkemmin eläimiä, joiden sisäistä lämpötilaa ei ole säännelty, eikä siksi välttämättä matala.

Useimmat homeotermiset organismit ovat myös endotermisiä , eli organismi itse tuottaa kehon lämpöä . On kuitenkin erityistapauksia.

Luokitus

Termi "lämminverinen" on pudonnut tutkijoiden keskuudessa, ja samalla on ymmärretty paremmin tätä biologian aluetta. Siten viitataan yleisemmin taustalla oleviin lämpösäätelymekanismeihin:

1. endoterminen (toisin kuin ectothermy ) kyky joidenkin eläinten valvoa niiden sisäinen lämpötila kautta lihas, polttava varastoi rasvaa ,  jne.  ;
2. homeothermy (toisin kuin poïkilothermie ) kyky joidenkin eläinten lämpötilan pitämiseksi vakiona niiden elin, riippumatta ulkoiset vaikutukset;
3. tachymétabolisme (toisin kuin bradymétabolisme ) lämmönsäätely korkean tason ylläpitämiseksi aineenvaihduntaa levossa. Bradymetaboliset eläimet puolestaan ​​pystyvät putoamaan letargiaan, kun heidän ruokansa on niukkaa.

Useimmat homeotermiset eläimet ovat myös endotermisiä ja takymetabolisia.

Jotkut eläimet, yleensä homeotermiset, muuttuvat heterotermisiksi tietyissä tilanteissa. Esimerkki on musta nopea . Niinpä hyvin nuori täysin nälkään menevä nopea voi upota koko yön syvässä letargiassa (sen lämpötila voi laskea 5  ° C: seen , hengitystaajuus laskee puoleen  jne. ); tämä antaa hänelle mahdollisuuden säästää rasvavarojaan odottaessaan vanhempiensa antavan hänelle ruokaa. Voimme mainita myös eläimet, jotka lepotilassa, tai pikkulapset, joiden ruumiinlämpö ei ole vielä vakaa.

Alkuperä

1990-luvulta lähtien on ollut tiedossa, että monet dinosaurukset olivat homeotermisiä: linnut ovat perineet homeotermisensa.

Mitä tulee nisäkkäisiin, tieto vuodelta 2017, kun joukko isotooppianalyysejä suoritettiin 90 fossiileja osoitti, että homeothermy ilmestyi linja nisäkkäiden aikana Ylä joukkoviestinnässä, 252 ja 259 miljoonaa vuotta sitten. Tämä uusi hahmo olisi myös suosinut heidän selviytymistään Permin-Triasin sukupuuttoon 252 miljoonaa vuotta sitten.

Nisäkkäät

Suurin osa nisäkkäistä on homeotermisiä. Suurin osa ruoasta saamastamme energiasta käytetään kehomme pitämiseen oikeassa lämpötilassa.

Sääntö Allen on, että lämminveristen kylmässä ilmastossa on yleensä lyhyempi raajat ja lisäkkeet kuin vastaavat eläinten lämpimämmässä ilmastossa.

Kehon lämpötilan noustessa puhumme kuumeesta tai hypertermiasta , lämpötilan laskiessa hypotermiasta . Kummassakin tapauksessa, jos lämpötila ei palautu, kuolema voi tapahtua.

Mitä enemmän tietämyksemme asiasta kehittyy, sitä vaikeammaksi tämä luokittelu homeotermien ja poikilotermien välillä tulee. Siten siili talven saapuessa joutuu lepotilaan ja sen lämpötila laskee (mikä ei ole esimerkiksi karhun tapauksessa). Sen lämpötila voi sitten laskea muutamaan asteeseen nollan yläpuolelle. Lisäksi se vaihtelee suojansa kanssa samalla, kun se pysyy hieman korkeammalla.

Strategiat

Lämmin pitäminen on jatkuva haaste homeotermisille eläimille. Tätä varten on kehitetty monia strategioita:

• Kehitä merkittävä lämmöneristys. Takki on jakin tai höyhenet ja linnut ovat, esimerkiksi, erityisen sopivia.
• Kehitä paksu rasvakerros (valas, karhu jne.).
• Kehitä sopiva verijärjestelmä, kuten sudet tai linnut, joiden veri alaspäin jalkoihin lämmittää takaisin virtaavan veren sydämeen.
• On riittävä koko. Kun eläin kasvaa, sen ihon pinta-ala kasvaa vähemmän kuin siinä oleva massa, mikä auttaa pitämään lämpöä. Merimaisemassa etuna on suuremmat eläimet, joilla on erittäin suuri rasvavarasto suhteellisen pienelle kylmälle altistuneelle alueelle.
• Kehitä riittävä ihonväri. Musta absorboi kaiken näkyvän valonsäteilyn, valkoinen heijastaa sitä.
• Kehittää ryhmähenkivakuutusta kuten Keisaripingviinit ja Etelämantereen .
• Mukauta altistumistasi auringolle: altista itsesi kylmälle, etsi varjoa kuumana.

Seuraukset

Eläimillä yritys ylläpitää oikeaa lämpötilaa voi saada vilunväristykset lämmittämään lihaksia panemalla ne toimintaan ja kuluttamalla siten energiaa, kasvojen punoitusta (ihmisillä) muuttamalla verenkiertoa (imulämpöä) tai päinvastoin, valkaisemalla iho, jos veri otetaan. Vakavimmissa tapauksissa veri ohjataan elintärkeisiin elimiin , jotka ovat tärkeimpiä elämälle, mikä voi johtaa paleltumiin ja amputaatioihin tärkeissä tapauksissa.

Kuuman veren ja kylmän veren välillä

Tieteellinen käsitys olemassa olevista lämpösäätelyjärjestelmien lukuisuudesta on kehittynyt merkittävästi alkuperäisestä erosta lämminveristen ja kylmäveristen eläinten välillä. Esimerkiksi tiedämme, että kylmäveriset eläimet kaikki käyttävät prosessia sisäisen lämpötilan säätämiseen. On myös eläimiä, jotka eivät kuulu tarkalleen kumpaankaan kahteen luokkaan ( kuumaverisen ja kylmäverisen välillä ).

Joten:

• Tonnikala ja miekkakala ja jotkut hait uppoavat syvälle mereen, jossa lämpötila on hyvin kylmä. Nämä organismit pystyvät nostamaan aivojensa, sydämensä ja silmiensä lämpötilaa , mikä mahdollistaa erityisesti silmien nopeamman liikkumisen metsästyksessä. Tonnikalan, toisaalta, voivat lämmittää koko kehon ansiosta lämmönvaihtomekanismin kautta rete mirabile (joka toimii lämmönvaihtimen ). Tämä mekanismi auttaa pitämään lämpöä kehon sisällä ja minimoi lämpöhäviön kidusten läpi. Näiden eläinten on kuitenkin palattava säännöllisesti lämpimiin vesiin normaalin lämpötilan palauttamiseksi.
  Vuonna 2015 tutkimuksessa esiteltiin ensimmäinen tunnettu tapa kaloista ( Lampris guttatus ), jotka kykenivät lämmittämään koko ruumiinsa kehittyneiden rintalihasten kautta ja pitämään tämän lämmön rasvaisen vaipansa ansiosta. Tämä laji, joka ui rintalevyjä räpyttämällä, asuu valtamerissä ympäri maailmaa, missä se syö kalmareita ja saalista, jotka on kerätty 50-200 metrin syvyydestä, jossa vesi on korkeintaan 10 ° C. Tämä vielä vähän tunnettu kala on mirabile rete tasolla hyvin epätavallinen kidukset , suojattu kerros yhden senttimetrin paksuinen rasvaa jolloin tämä kala säilyttämään kehon lämpötilassa enintään 10 ° C: at- edellä, että jään kylmä vesi (keho 13–14 ° C vedessä 4 ° C). Merilinnuilla ja valailla (heidän kielellään) on elimet, joilla on samanlaiset toiminnot.
• Bee , erikseen, on selvästi kylmäverinen; hän asuu kuitenkin mehiläispesissä. Kesällä, kun pesä alkaa ylikuumentua, mehiläiset asettavat itsensä sisäänkäynteihin ja siipensä viilentävät sisätiloja. Talvella, kun pesä jäähtyy liian kylmäksi, mehiläiset tärisevät siipiensä lihaksia, ja koko parvi tuottaa tarpeeksi lämpöä pitämään pesän lämpötilan elinkelpoisissa rajoissa.
• Kaljurotta on nisäkäs, joka on elämäntapa hyvin samanlainen kuin mehiläisten tai muiden sosiaalisia hyönteisiä. Tämä eläin ei kykene säätelemään sisäistä lämpötilaansa, ja sen vuoksi se on muodostettava uudelleen ryhmittymiensä kanssa lämpökadon rajoittamiseksi liian kylmänä. Se on ainoa tunnettu nykyinen poikiloterminen nisäkäslaji. Baleaareista vuonna 2009 löydetyt Myotragus balearicus -vuohien fossiilit osoittavat, että myös tämä laji oli.
• Merinahkakilpikonna pystyy tuottamaan lämpöä sisäinen mekanismi, joka tulee sen rasvavarastoja. Se voi siten saada sisäisen lämpötilan, joka on 18 ° C korkeampi kuin sen veden lämpötila, jossa se ui.

Kasvisapogia

Vaikka kasvit eivät kuulu tiukkaan homeotermian piiriin, niiden on myös kehitettävä sopeutumisstrategioita, jotta ne eivät kuivu (kuten kaktukset, joissa on piikkejä ja lehtiä) tai päinvastoin kuluttavat vettä haihduttamalla pitämään lämpötila siedettävissä (valtaosa lehtipuista pohjoisella pallonpuoliskolla).

Spathe on Keltahuonevehkat läsnä kukinto pystyy tuottamaan lämpöä. Vaikka tämä ei toimikaan kuten eläinkunnassa lämpötilan ylläpitämiseksi, se antaa kasvin ylläpitää lämpötilaa, joka on hieman korkeampi kuin ilman ulkolämpötila. Diptera (lentää) arvostaa tätä lämpötilaeroa erityisesti yöllä. Nämä hyönteiset houkuttelevat lämpöä ja puolestaan ​​pölyttävät kasvin.

Edut

Tämä fysiologinen innovaatio , josta monet muut näyttävät johtuvan, sisältää suuremman ruoan kulutuksen lämmön tuottamiseen tarvittavan energian tuottamiseksi. Mutta samalla niiden lämpötilan säätely organismien avulla antaa heille kestävämmän ja jatkuvamman toiminnan, jonka avulla ne voivat täyttää nämä lisätarpeet ja välttää saalistajia. Homeotermian hankkiminen voidaan tulkita hyödyllisyydeksi ja hyödyksi organismille elämän taistelussa , mutta näyttää mielenkiintoisemmalta nähdä, että nisäkkäistä tulee itsenäisempiä riippuen suhteellisen vakaasta ympäristön tekijästä (elintarvikkeista) ympäristön mielihyvistä (vuodenajan aiheuttamat lämpötilan vaihtelut). Tämän monimutkaisen sisäisen organisaationsa avulla he saavat siten paremman hallinnan olemassaolostaan, suuremman autonomiansa ympäristön suhteen.

Tärkeimmät edut ovat siis:

1. Normaalin toiminnan ylläpito vaihtelevien ulkolämpötilojen vuoksi.
2. Vapautuminen ulkoisen ympäristön rajoituksista ja siten elintoimintojen monipuolistumisen laajentaminen.
3. Veden säästö pitämällä kehon lämpötila huoneenlämpötilan yläpuolella, mikä rajoittaa veden haihtumisjäähdytystä kehosta.
4. Homeotermia edistää paradoksaalisen unen ja kohdunsisäisen raskauden hankkimista .

Samankaltaisuudet

Molemmilla valtakunnilla on samanlaiset strategiat. Veden haihtumista kasveissa voidaan verrata eläinten hikoiluun .

Huomautuksia ja viitteitä

1. "  Esivanhempamme olivat kuumaverisiä juuri ennen Permian-Triasin sukupuuttoon  " , CNRS ,18. heinäkuuta 2017(käytetty 14. syyskuuta 2017 ) .
2. (in) K. Rey, R. Amiot, FOUREL F., F. Abdala F. Fluteau, NS Jalil, J.Liu, BS Rubidge, RMH Smith, J.-S.Steyer, PA Viglietti, X.Wang ja C.Lécuyer, "  Happi-isotoopit viittaavat kohonneeseen lämpömetaboliaan useissa Permo-Triass-terapeuttisissa pelleissä  " , eLife ,18. heinäkuuta 2017( DOI  10.7554 / eLife.28589 ).
3. Erik Stokstad, "  Tutkijat löytävät ensimmäiset lämpimät kalat  ", Science .org ,14. toukokuuta 2015( lue verkossa )
4. Grégoire Macqueron, "  Kylmäverinen vuohi ...  ", Futura-Sciences ,22. marraskuuta 2009( lue verkossa )
5. "  Merinahkakilpikonna  " puolesta www.hww.ca/fr/ (eläinten ja kasvien maan)
6. Robert E. Ricklefs ja Gary L. Miller, ekologia , De Boeck Superior,2005, s.  100

Katso myös

Aiheeseen liittyvät artikkelit

• Homeostaasi
• Lämpösäätö
• Allen-sääntö

Ulkoiset linkit

• www.earthlife.net
• Homeotermi jne. (Google-ryhmät: PROBIO)