Lizards na oznaku u rasplodnom razdoblju postaju toplog krvi • Yuliya Kondratenko • Znanstvena vijest o "Elementima" • Zoologija, evolucija

Tijekom sezone rasprostranjenja, gušterice postaju toplokrvne

Sl. 1. Argentinska crno-bijela oznaka (Salvator merianae). Fotografije iz en.wikipedia.org

Kao što je prikazano promatranjem metabolizma guštera, toplina krvi može biti sezonska. Tijekom razdoblja uzgoja, tjelesna temperatura tih gmazova održava se iznad temperature okoline za čak deset stupnjeva, što je prethodno bilo nemoguće za hladnoće. Ovo otkriće upućuje na to da se kod predaka ptica i sisavaca može pojaviti toplinska krvotok kao prilagodba visokim troškovima energije tijekom sezone uzgoja.

Hladnokrvne (ili poikilotermne) životinje nisu u stanju održavati tjelesnu temperaturu značajno iznad temperature okoline. Obično ostaju samo jedan ili dva stupnja topliji od zraka ili vode u kojoj žive. Stoga, za razliku od toplokrvnih (homoiothermnyh), hladnokrvne životinje ne trebaju trošiti puno energije na aktivni metabolizam, kao i "izumiti" toplinsku izolaciju, što bi ih spriječilo da brzo gube proizvedenu toplinu. Ali hladnokrvni način života ima nedostatke, jer životinja je vrlo ovisna o uvjetima okoline, a zbog preniske temperature može se usporiti ili čak pasti u anabiozu.

Postoje situacije kada je takvo prisilno kočenje posebno izvan mjesta. Na primjer, lov, kada je potrebno ili loviti plijen (ili, naprotiv, bježanje od grabežljivca) ili reprodukciju, što uvijek zahtijeva puno troškova od organizma. Primjeri lokalne toplokrvnosti kod nekih hladnokrvnih životinja povezani su s ovim vrstama aktivnosti kada se temperatura samo odreņenih dijelova tijela održava visoko. Na primjer, u nekim ribama mišići koji služe za kretanje repa (zbog kojih riba plivaju) zagrijavaju se, a mišići pitona koji inkubiraju jaja se toliko zagrijavaju da se njihova tjelesna temperatura približava toplokrvnim životinjama iste veličine.

Hatching jaja nisu jedina faza procesa uzgoja koja zahtijeva puno energije. Životinje trebaju potražiti par i pripremiti se za borbu za teritorij, graditi skloništa i gnijezda. Ženke, naravno, ulažu puno resursa u razvoj jaja, ali za mužjake od barem nekih vrsta, proizvodnja zametnih stanica je skupo (vidi, na primjer, M. Olsson i sur., 1997. Je li sperma stvarno tako jeftina? reprodukcija u muškarcima, Vipera berus). Na primjer, različite vrste guštera u reproduktivnom razdoblju moraju potrošiti 23 do 57% više energije nego ostatak vremena (vidi: T. H. Kunz, K.S. Orrell, 2004. Energetski troškovi reprodukcije).

Dakle, ako hladnokrvna životinja ne zna kako aktivno povećati tjelesnu temperaturu kako bi povećala metabolizam i dobili više energije, cijeli proces umnožavanja može biti ugrožen neočekivanim hlađenjem ili drugim promjenama u uvjetima okoline. To bi, prema jednoj hipotezi, moglo dovesti do pojave sezonske toplokrvnosti u procesu evolucije kao sredstvima za jamčenje uspjeha tijekom sezone uzgoja. I nakon toga se ispostavilo da stalna visoka razina metabolizma može biti korisna, što je dovelo do pojave toplokrvnih životinja.

Drugi dan u časopisu Znanost napreduje Objavljen je članak koji opisuje zanimljiv primjer koji govori u prilog ovoj hipotezi: oznaka južnoameričkih guštera Salvator merianae (gmazovi iz teiidne obitelji) održavaju visoku temperaturu tijela tijekom sezone uzgoja.

Da bi nadgledali metabolizam guštera na oznaku, znanstvenici su implantirali životinje s senzorima koji su zabilježili tjelesnu temperaturu i ritam otkucaja srca. Ti se pokazatelji prate u gušterima koji žive u ograđenim ogradama u prirodi, kao iu laboratorijskim uvjetima s potpuno kontroliranim parametrima.Promatrajući godišnje promjene temperature tijela guštera koji žive u prirodnim uvjetima, znanstvenici su vidjeli da se tijekom cijele godine gotovo ne razlikuje od temperature okoline. No tijekom sezone uzgoja od rujna do studenog, tjelesna temperatura guštera bila je konzistentno visoka, oko 10 ° C iznad temperature okoline (Slika 2). Temperatura je i dalje bila visoka čak iu dubokoj noći, kada se gušteri penju u rupice, a sva toplina koju su nakupljali tijekom dana, sunčajući se na suncu, trebala bi se raspršiti.

Sl. 2. Tjelesna temperatura guštera obilježena je tijekom nekoliko mjeseci u godini (prosjeci se prikazuju za mjesec). Tjelesna temperatura četiriju guštera mjerena je u prirodnim uvjetima. Prikazana je tjelesna temperatura oznake. crne oznake (oni se spajaju u čvrstu crtu), temperatura u rupama – zelena, a temperatura na suncu – u narančastoj. S desne strane – prosječna razlika između temperature oznake i temperature zraka u rupi u najhladnijem dobu dana (od 4 do 6 sati). Oznaka lebdi od travnja do rujna (kada je proljeće na južnoj hemisferi), tako da mjerenja u travnju i lipnju pokazuju vrlo malo razlike između njihove tjelesne temperature i temperature zraka u rupi.U siječnju je oznaka aktivna, ali jasno je da se noću ohladaju. No, u listopadu (tj. Usred uzgojnog razdoblja), oznaka je znatno toplija od zraka tijekom cijelog dana. Slika iz članka u raspravi Znanost napreduje

Bilo je potrebno razumjeti gdje se dodatna toplina uzima od guštera do oznake tijekom sezone uzgoja. Isprva su znanstvenici sugerirao da je izvor topline, kao i obično, vanjski (vidi ectotherm, Ectotherm) – to jest, životinje se ugriju na suncu, ali zbog nekih preraspodjele u tijelu koje se javljaju tijekom uzgojne sezone, oni su u stanju zadržati nakupljenu toplinu. znatno duže nego obično.

Da bi testirali da li gušteri trebaju vanjske izvore topline za povećanje temperature, znanstvenici su provodili kontrolne pokuse u laboratoriju. Gušteri su držani na stalnoj temperaturi od 18 ° C, tako da nisu imali posebno toplo doba dana, kada bi se mogli zagrijati, a zatim ga zagrijati. Osvjetljenje jedne skupine guštera imitiralo je promjenu dana i noći (bilo je 12 sati svjetlo, 12 – tamno), a druga – bila je stalno odsutna (bilo je 24 sata mračno). Ako je temperatura okoliša i rasvjeta ostala konstantna (uvijek je bila tamna), tjelesna temperatura guštera ostala je stalno visoka.A ako su na stalnoj temperaturi počele ciklusi osvjetljenja, oponašajući promjenu dana i noći, tada je frekvencija gušterovih temperatura bila periodična: pao je s početkom umjetnog jutra – kada je postao svjetliji, ali ne topliji (jer je temperatura bila konstantna u eksperimentu). To je vjerojatno zbog činjenice da su se periferne žile guštera proširile, pripremajući se da apsorbiraju toplinu kada se životinja oslanja na sunce. No budući da nije bilo toplije, gušter ujutro, naprotiv, počeo gubiti više vrućine zbog ekspanzije posuda. No, istodobno je i dalje znatno toplije od okoline.

Ispada da se povećana tjelesna temperatura oznake tijekom uzgojne sezone ne odnosi na očuvanje topline dobivene iz vanjskog izvora. Taj trag mogao bi dati još jedno promatranje znanstvenika. Primijetili su da, iako većina godine srčani ritam guštera ovisi o temperaturi, tijekom sezone uzgoja ta frekvencija se povećala vrlo rano ujutro, čak i prije nego što životinja napusti rupu i počne zagrijati. Budući da je broj otkucaja srca usko vezan uz brzinu metabolizma, pokazalo seda tijekom reprodukcije metabolizam životinja raste i bez vanjskih izvora energije. Zanimljivo je da se toplinska vodljivost guštera tijekom uzgojne sezone također neznatno smanjila. To se očitovalo razlike u očitanjima senzora koji su mjerili temperaturu unutar tijela guštera i temperaturu kože: razlika u čitanju bila je značajnija nego u ostatku godine. To znači da tijekom sezone uzgoja toplina tijela nije tako slobodno prenesena na kožu, što ukazuje na pojavu termičke zaštitne supkutane slojeve ili druge mehanizme koji obavljaju istu funkciju. Koje fiziološke promjene pomažu gušterima da privremeno postanu toplokrvne ostatke koje treba vidjeti. Vjerojatno se promjene u metabolizmu dovode do povišene tjelesne temperature i promjene u toplinskoj vodljivosti tijela guštera tijekom razdoblja reprodukcije potaknu hormoni.

Znajući brzinu otkucaja srca, znanstvenici su izračunali intenzitet metabolizma guštera. Pokazalo se da oznaka koristi energiju koja je oslobođena kao posljedica povećanog metabolizma iznenađujuće učinkovito, i to usprkos maloj veličini.Argentinski crno-bijeli tagu – relativno male životinje težine oko 2 kg. U malim životinjama po jedinici volumena tijela računa za bokoVeća površina od velikih. Zbog toga je malim životinjama teže održavati visoku tjelesnu temperaturu čak i uz veliki metabolizam, jer gube veliki udio topline iz površine tijela. U drugim gmazovima iste veličine, povećanje brzine metabolizma od 4-10 puta povećava tjelesnu temperaturu za samo 0,5-1,5 ° C. U razdoblju reprodukcije, metabolička brzina raste za oko 5 puta u usporedbi s normalnim vrijednostima, a tjelesna temperatura raste za 10 ° C.

Sl. 3. Lužice obilježavaju u jazbini tijekom sezone uzgoja. Toplinska snimka snimljena u ranim jutarnjim satima. Iako se gušteri već dugo nisu bavili suncem, još uvijek su mnogo topliji od okoline. Slika iz članka u raspravi Znanost napreduje

Prethodno se smatralo da hladne životinje mogu značajno održavati temperaturu tijela (10 ° C ili više) iznad temperature okoline samo ako dostignu dovoljno veliku (tjelesna težina mora biti najmanje 100 kg).Takva toplokrvnost naziva se inercijskim (ili inercijskim). Prema nekim istraživačima, ova vrsta pasivne toplokrvnosti bila je karakteristična za dinosaure (vidi: H. Pontzer i sur., 2009. Biomehanika trčanja ukazuje na endotermiju u dvostrukim dinosaurima). Ali otkriće sezonske toplokrvnosti ili endotermije (vidi Endoterm) u malim gušterima upućuju na to da veliko tijelo nije jedini način da gmazovi održe vrućicu.

Novi podaci posebno su zanimljivi jer su predci sisavaca, prema suvremenim podacima, bili male životinje. Zanimljivo je da su primitivni sisavci – echidnas i tenrecs – također karakterizirani povećanjem tjelesne temperature tijekom razdoblja reprodukcije. Te životinje, poput guštera, troše puno vremena u jazbinama. Sve to upućuje na to da se sezonska toplo-krvotocnost mogla nastati u drevnim hladnokrvnim životinjama male veličine kako bi se zajamčila aktivnost tijekom sezone uzgoja. Život u rupe mogao bi doprinijeti ovom prijelazu, jer je pod zemljom životinja zaštićena od vjetra i gubi manje topline.

izvor: Glenn J. Tattersall, Cleo A.C. Leite, Colin E. Sanders, Viviana Cadena, Denis V. Andrade, Augusto S. Abe, William K. Milsom. Sezonska reproduktivna endotermija u tegu gušterima // Znanost napreduje, 2016. DOI: 10.1126 / sciadv.1500951.

Yulia Kondratenko


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: