Теплокровные — неформальный термин, относящийся к видам животных , тела которых поддерживают температуру выше, чем температура окружающей среды. В частности, гомойотермные виды (включая птиц и млекопитающих ) поддерживают стабильную температуру тела, регулируя метаболические процессы. Другие виды имеют различные степени терморегуляции .
Поскольку у животных существует более двух категорий контроля температуры, термины « теплокровные» и «хладнокровные» в научной сфере устарели.
В целом теплокровность относится к трем отдельным категориям терморегуляции .
Значительная часть существ, обычно называемых «теплокровными», таких как птицы и млекопитающие, демонстрируют все три эти категории (т. е. они являются эндотермными, гомойотермными и тахиметаболическими). Однако за последние три десятилетия исследования в области термофизиологии животных выявили многочисленные виды внутри этих двух групп, которые не соответствуют всем этим критериям. Например, многие летучие мыши и мелкие птицы становятся пойкилотермными и брадиметаболическими во время сна (или, у ночных видов, в течение дня). Для таких существ был введен термин гетеротермия .
Дальнейшие исследования животных, традиционно классифицируемых как холоднокровные , показали, что большинство существ проявляют различные комбинации трех вышеупомянутых терминов, наряду с их аналогами (эктотермия, пойкилотермия и брадиметаболизм), тем самым создавая широкий спектр типов температуры тела. Некоторые рыбы имеют теплокровные характеристики, такие как опах . Меч-рыба и некоторые акулы имеют кровеносные механизмы, которые поддерживают их мозг и глаза выше температуры окружающей среды и, таким образом, повышают их способность обнаруживать и реагировать на добычу . [1] [2] [3] Тунцы и некоторые акулы имеют схожие механизмы в своих мышцах, улучшая их выносливость при плавании на высокой скорости. [4]
Тепло тела вырабатывается в результате метаболизма . [5] Это связано с химической реакцией в клетках , которая расщепляет глюкозу на воду и углекислый газ , тем самым производя аденозинтрифосфат (АТФ), высокоэнергетическое соединение, используемое для питания других клеточных процессов. Сокращение мышц является одним из таких метаболических процессов, генерирующих тепловую энергию, [6] а дополнительное тепло возникает из-за трения, когда кровь циркулирует по сосудистой системе.
Все организмы метаболизируют пищу и другие входы, но некоторые лучше используют выход, чем другие. Как и все энергетические преобразования, метаболизм довольно неэффективен, и около 60% доступной энергии преобразуется в тепло, а не в АТФ. [7] У большинства организмов это тепло рассеивается в окружающую среду. Однако эндотермические гомеотермы (обычно называемые «теплокровными» животными) не только производят больше тепла, но и обладают превосходными средствами его сохранения и регулирования по сравнению с другими животными. Они демонстрируют более высокую базальную скорость метаболизма и могут еще больше увеличивать свою скорость метаболизма во время напряженной деятельности. Обычно у них хорошо развита изоляция для сохранения тепла тела: мех и жир у млекопитающих и перья у птиц. Когда этой изоляции недостаточно для поддержания температуры тела, они могут прибегнуть к дрожи — быстрым сокращениям мышц, которые быстро используют АТФ, тем самым стимулируя клеточный метаболизм для его замены и, следовательно, выработки большего количества тепла. Кроме того, почти все плацентарные млекопитающие имеют бурую жировую ткань , митохондрии которой способны к несократительному термогенезу . Этот процесс включает в себя прямое рассеивание митохондриального градиента в виде тепла через разобщающий белок , тем самым «разобщая» градиент с его обычной функцией управления производством АТФ через АТФ-синтазу .
В теплой среде эти животные используют испарительное охлаждение для сброса избыточного тепла либо посредством потоотделения (некоторые млекопитающие), либо посредством дыхания (многие млекопитающие и все птицы) — механизмы, обычно отсутствующие у пойкилотермных животных.
Была выдвинута гипотеза, что теплокровность развилась у млекопитающих и птиц как защита от грибковых инфекций . Очень немногие грибы могут выживать при температуре тела теплокровных животных. Для сравнения, насекомые, рептилии и земноводные страдают от грибковых инфекций. [8] [9] [10] [11] Теплокровные животные имеют защиту от патогенов, заразившихся из окружающей среды, поскольку экологические патогены не адаптированы к их более высокой внутренней температуре. [12]
Сноски
Цитаты
