Zwierzaki zimą – termoregulacja jako sposób na przetrwanie

Korzystne warunki środowiskowe i klimatyczne są tym, co może ułatwić, utrudnić, a nawet uniemożliwić rozwój organizmów. Chociaż gdzieś w gąszczu ewolucyjnych gałęzi znajdziemy i takie, które jakby za nic miały sobie różne skrajności (ekstremofile). Większość jednak do nich nie należy i w procesie przystosowania wykształciły tysiące rozwiązań, które umożliwiają nie tylko przetrwanie w ciepłych wilgotnych lasach tropikalnych, ale i tam, gdzie temperatura spada znacznie poniżej zera. Umożliwia im to termoregulacja. Ze względu na obszerność tematu, artykuł podzieliłam na trzy części.

Część pierwsza: ogólne zagadnienia związane z termoregulacją,

Część druga: termoregulacja owadów,

Część trzecia: termoregulacja pszczoły miodnej.

Sprawdź także pozostałe artykuły z kategorii Środowisko!

Termoregulacja – zwierzaki zimą radzą sobie całkiem nieźle

Zgodnie z definicją, termoregulacja to „zdolność do regulowania temperatury ciała i gniazda”*. Dzięki temu nawet w temperaturach znacznie niższych niż preferowane przez dany organizm może on utrzymać aktywność na określonym poziomie. Część zwierząt „decyduje się” na spowolnienie metabolizmu zimą, by przy minimalnym wysiłku energetycznym przetrwać najtrudniejszy okres w roku.

Dlaczego zdolność do regulowania temperatury pojedynczego osobnika lub całej kolonii są tak istotne? Warunki klimatyczne to czynniki zmieniające się dynamicznie, w przeciwieństwie do na przykład warunków geograficznych. Nikt nie boi się, że z powodu gwałtownego przemieszczenia się płyt tektonicznych nagle znajdzie się na nieprzyjaznym biegunie północnym. Z kolei nerwowo patrzymy na pierwsze oznaki letnich burz, które bywają zwiastunem zniszczenia. Warunki geograficzne w sposób oczywisty mają wpływ na klimat, ale same w sobie nie są elementem podlegającym szybkim przemianom. Temperatura, wilgotność powietrza, opady oraz zmiany pór roku wpływa na organizmy, wymuszając na nich „wybór” ścieżki rozwoju – stało- lub zmiennocieplność.

Termoregulacja w świecie zwierząt — stałocieplność

„Stałocieplność – homeotermia – jest wynikiem endogennej produkcji ciepła, umożliwiającej utrzymywanie temperatury wnętrza ciała na stałym poziomie, niezależnie od zmian temperatury na zewnątrz organizmu”**. Należy dodać, że jest to możliwe tylko w pewnych widełkach temperatur, po których przekroczenia dochodzi do przegrzania lub wyziębienia organizmu i jego śmierci. Stałocieplność umożliwia utrzymanie temperatury wnętrza ciała na w zakresie około 38±2°C. Dzięki temu zapewnione są optymalne warunki pracy dla narządów wewnętrznych organizmu.

Termoregulacja w świecie zwierząt – zmiennocieplność

„ […] z powodu niewielkiego tempa metabolizmy i niewielkiej efektywności endogennej produkcji ciepła, temperatura wnętrza ciała nie różni się od temperatury otoczenia i zmienia się wraz z nią”. I tu jednak pojawia się droga wyjścia, by zniwelować i utrzymać temperaturę na określonym poziomie. Zmiennocieplność to inaczej poikilotermia.

Stałocieplność, zmiennocieplność i nic pomiędzy?

Dwie drogi, którymi podążają różne organizmy, wydają się światem czarno-białym, gdzie brakuje innych opcji do wyboru. Tymczasem istnieją organizmy, które bywają zarówno stało- jak i zmiennocieplne.

Przemiennocieplność, czyli heterotermia do regulacji temperatury wykorzystują zarówno ciepło pochodzące z procesów metabolicznych (endotermię), jak i z otoczenia (ektotermię). Do tej grupy zaliczają się na przykład nietoperze, gryzonie (hibernacja), drobne ptaki.

Aby lepiej zrozumieć te procesy, warto poznać dwa podstawowe mechanizmu regulacji temperatury ciała.

Termoregulacja behawioralna (etologiczna) – zachodzi przy wykorzystywaniu przez organizm elementów otaczającego środowiska do ogrzania się lub ochłodzenia. Przykładem mi dość dobrze znanym są rozkopane zimą mrowiska, które z powodu wyższej temperatury w gnieździe, pozwalają dzikom na ogrzanie się w najmroźniejsze zimowe dni.

Termoregulacja fizjologiczna (endotermiczna) – produkcja ciepła odbywa się poprzez wykorzystanie procesów metabolicznych. Energia pozyskana z pożywienia wykorzystywana jest do produkcji ciepła w zimne dni lub ciepło staje się procesem ubocznym (np. podczas wysiłku fizycznego: ucieczki, walki itp.). Organizmy tego typu poza możliwością utrzymania temperatury wnętrza ciała niezależnie od temperatury otoczenia, posiadają jeszcze jedną cechę charakterystyczną. Ich organizm posiada bardzo dobrą izolację chroniącą przed utratą wyprodukowanego ciepła, mogą nią być włosy, sierść, pióra czy podściółka tłuszczowa.

Cdn.

Źródła:

* Encyklopedia pszczelarska, pod red. J. Wilde, Warszawa 2013,
** Biologia termiczna pszczół – zdumiewająca przemiana od zmiennocieplności do stałocieplności, P. Grodzicki, M. Caputa, [w:] Kosmos. Problemy nauk biologicznych, Tom 52 2003.