ectotherms adalah hewan yang suhu tubuhnya dan terutama tergantung langsung pada suhu lingkungan. Ini menyiratkan bahwa sedikit atau tidak sama sekali suhu tubuh Anda disebabkan oleh metabolisme. Oleh karena itu, untuk mempertahankan suhu mereka dalam kisaran yang sesuai secara fisiologis, mereka harus mendapatkan atau menghilangkan panas dari lingkungan.
Kondisi kebalikan dari ektotermik adalah menjadi endotermik. Semua burung dan mamalia dikategorikan sebagai endoterm. Semua amfibi dan invertebrata air, serta sebagian besar reptil (tidak termasuk burung), dan ikan darat dan invertebrata, dikategorikan sebagai ektoterm.
Sumber: Graham Wise dari Brisbane, Australia [CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)]
Semua tanaman juga dapat dianggap ektoterm, meskipun kualifikasi ini asing bagi botani. Dari perspektif termal, tumbuhan disebut makroterm jika hidup di lingkungan yang hangat (>18°C setiap bulan), mesoterm jika hidup di lingkungan yang beriklim sedang (>22°C, bulan terhangat; 6–18°C, bulan terdingin), atau mikroterm jika mereka tinggal di lingkungan yang dingin.
Indeks artikel
definisi
Endoterm adalah hewan yang suhu tubuhnya diatur secara internal oleh metabolismenya dan bukan secara eksternal oleh lingkungan. Secara umum, endotermik adalah homeotermik, yaitu memiliki suhu tubuh yang relatif konstan, berbeda dengan poikiloterm yang memiliki suhu tubuh yang sangat bervariasi.
Ektoterm juga sering disebut poikilotherm (dari bahasa Yunani: poikilos, berubah; termos, panas). Dalam satu kasus, ketergantungan suhu medium ditekankan. Di sisi lain, variabilitas suhu tubuh. Suku pertama lebih disukai karena ektoterm dapat menjadi homeoterm jika suhu medium konstan.
Endoterm dan ektoterm juga disebut, masing-masing, hewan berdarah panas dan dingin. Penggunaan ini tidak dianjurkan karena ada hewan ektoterm yang menjaga suhu tubuhnya setinggi banyak hewan endoterm. Hewan ini tidak bisa dikatakan berdarah dingin.
Heterotherm adalah ektoterm yang sebagian homeoterm. Selama periode aktivitas, mereka dapat menghasilkan panas metabolik untuk menjaga suhu tubuh setidaknya sebagian dari tubuh Anda konstan. Namun, selama periode tidak aktif, mereka menurunkan suhu tubuh mereka sebagai fungsi dari lingkungan, seperti ektoterm lainnya.
Heteroterm regional adalah endoterm yang suhu tubuhnya sangat bervariasi antar bagian tubuh.
Karakteristik
Kondisi endotermik membuat hewan tidak tergantung pada suhu lingkungan, memungkinkan mereka untuk menempati lingkungan terestrial yang dingin, untuk tetap aktif secara permanen untuk memanfaatkan peluang makan dan reproduksi, serta untuk melarikan diri dari pemangsa.
Di daerah sirkumpolar tidak ada reptil, dan amfibi serta serangga tidak terlalu beragam dan melimpah. Di wilayah ini menguntungkan dan bahkan perlu untuk menjadi endotermik.
Namun, endotermik membuat investasi energi yang sangat tinggi untuk mengatur suhu mereka. Dengan tidak melakukan investasi ini, ektoterm memiliki kebutuhan makanan hingga 17 kali lebih rendah daripada endotermik dengan massa tubuh yang sama.
Untuk alasan ini, reptil (tidak termasuk burung), amfibi dan ikan dapat memanfaatkan relung ekologi, disediakan untuk organisme dengan konsumsi energi yang rendah, tidak tersedia untuk burung dan mamalia.
Setelah mereka mampu menghangatkan tubuh mereka dengan cukup menggunakan sumber panas eksternal, ektoterm dapat mengembangkan tingkat aktivitas setinggi burung dan mamalia.
Anggaran energi ektoterm yang rendah memungkinkan mereka: 1) berspesialisasi dalam makanan langka, meningkatkan keragamannya; 2) berhasil di lingkungan, seperti gurun, di mana tidak ada cukup makanan untuk sebagian besar endoterm; 3) memiliki efisiensi reproduksi yang tinggi dalam kaitannya dengan konsumsi makanan.
Bagaimana mereka mengatur suhu mereka?
Ectotherm menaikkan suhu tubuh mereka dengan memaparkan diri mereka ke sinar matahari langsung (heliothermia) atau dengan bersentuhan dengan substrat (contoh: batu) yang telah dipanaskan oleh matahari . Mereka menurunkan suhu tubuh mereka dengan berlindung di tempat teduh atau dengan bersentuhan dengan substrat yang relatif dingin.
Tubuh mereka tidak memiliki insulasi termal (contoh: bulu, bulu), yang memfasilitasi pertukaran panas dengan lingkungan.
Di antara strategi yang dapat mereka gunakan untuk mengatur pemanasan yang dihasilkan oleh sinar matahari adalah: 1) mengarahkan orientasi (tegak lurus, paralel, miring) tubuh terhadap sinar matahari; 2) menggelapkan atau mencerahkan warna kulit Anda melalui aksi kromatofora. Kedua strategi ini sangat umum pada reptil.
Ikan ektotermik tidak dapat berjemur untuk menghangatkan diri, tetapi dapat mengatur suhu tubuhnya dengan memilih massa atau lapisan air yang memiliki suhu tertentu. Ini sering memungkinkan mereka untuk mempertahankan suhu tubuh yang konstan (homeothermia) untuk jangka waktu yang lama.
Ectotherms juga dapat mengatur suhu mereka melalui penyesuaian vaskular (mengubah peredaran perifer), mengekspos permukaan bagian dalam mulut ke udara, atau kehilangan air melalui penguapan (menoleransi beberapa dehidrasi). Organ pineal ektoterm tampaknya bertindak sebagai dosimeter ringan untuk termoregulasi.
Tahan dingin
Ektotermik sirkumpolar dan alpine masing-masing menghadapi suhu sekitar di bawah titik beku selama musim dingin, atau di malam hari.
Untuk bertahan hidup dalam cuaca dingin yang ekstrem, hewan-hewan ini menggunakan dua strategi: 1) menghindari pembekuan cairan tubuh ekstraseluler mereka, menjaga cairan ini dalam keadaan cair pada suhu hingga -58 ° C (yang dikenal sebagai pendinginan super); 2) mentolerir pembekuan (hingga -3 ° C) cairan ini.
Pada strategi pertama, diamati pada ikan dan serangga, plasma darah tidak membeku karena mengandung zat terlarut antibeku (gula, seperti fruktosa; turunan gula, seperti gliserol; glikoprotein).
Dalam strategi kedua, diamati pada amfibi, plasma darah membeku, tetapi kematian sel tidak terjadi karena mengandung zat terlarut antibeku ( senyawa dengan berat molekul rendah , gliserol). Meskipun ada pembekuan cairan ekstraseluler, tidak ada pembekuan cairan intraseluler. Jika ada, mereka akan mati.
Predator laut ektotermik (hiu dan ikan lainnya) jarang ditemukan di lintang tinggi, di mana mereka digantikan oleh predator laut endotermik (mamalia laut, penguin, auks). Di perairan dingin, predator ektotermik tidak dapat menandingi tingkat aktivitas predator endotermik.
heterotermik
Ada terutama hewan ektotermik yang heterotermik, yaitu, mereka memanifestasikan tingkat endotermik tertentu, baik sementara atau regional.
Beberapa serangga Arktik adalah ektotermik yang ketat saat berada di tanah. Namun, untuk dapat terbang, serangga ini sebelumnya harus menghangatkan otot-otot yang menggerakkan sayap, yang dicapai dengan menggerakkannya berulang kali. Selama penerbangan, serangga ini secara efektif endoterm. Mereka bahkan perlu menghilangkan panas agar tidak terlalu panas.
Saat mereka melilit telur mereka mengerami mereka, ular piton India betina menaikkan suhu tubuh mereka dengan menggigil. Dengan cara ini, mereka memanaskan telur, memfasilitasi perkembangan embrio dan mempercepat penetasan.
Hiu dari keluarga Lamnidae, ikan todak atau tuna adalah heteroterm regional. Perpindahan panas yang dihasilkan oleh otot melalui mekanisme aliran darah yang berlawanan memungkinkan mereka untuk meningkatkan suhu otak, jeroan dan otot lainnya. Ini meningkatkan kemampuan berenang aerobik mereka dan membuat mereka menjadi predator yang lebih efektif.
Contoh hewan ektoterm
Vertebrata
Buaya, seperti Crocodylus porosus , adalah ektoterm terestrial terbesar. Suhu tubuh optimalnya adalah 30-33 C, yang, seperti reptil lainnya, terus bergerak di antara tempat yang cerah dan teduh. Salah satu strategi khusus buaya untuk menurunkan suhu tubuh mereka adalah dengan membuka mulut lebar-lebar selama berjam-jam.
Viper Eropa, Viper berus , adalah ular berbisa yang penyebarannya mencapai Lingkaran Arktik. Untuk memungkinkan inkubasi telur pada suhu rendah, ular ini vivipar. Selama musim panas, untuk menjaga suhu tubuh yang memadai untuk pemangsaan dan reproduksi, ular ini mengekspos diri mereka sebanyak mungkin ke sinar matahari.
Di Alaska, amfibi Rana sylvatica bertahan pada suhu hingga -16 ° C. Ini karena konsentrasi tinggi zat antibeku yang ada dalam darah Anda selama musim dingin. Zat-zat ini termasuk glukosa dan urea. Untuk mengurangi lapisan es, katak ini juga mengalami dehidrasi selama musim dingin.
Ikan Arktik dari keluarga Gadidae dan Antartika Nototheniidae telah berevolusi secara independen dari zat krioprotektif yang identik (glikoprotein). Ini merupakan kasus luar biasa dari konvergensi adaptif untuk menghadapi kondisi iklim yang serupa.
Invertebrata
Lebah madu ( Apis mellifera ) dan serangga sosial lainnya dipelihara secara homeothermis di dalam sarangnya. Untuk tujuan ini: 1) mereka ditempatkan di tempat-tempat yang menguntungkan secara termal dan terstruktur untuk mendukung pemanasan dan pendinginan pasif; 2) mereka mengepakkan sayap mereka dalam koordinasi untuk memanaskannya melalui termogenesis otot, atau untuk mendinginkannya melalui peredaran udara dan penguapan.
Nyamuk ( Aedes , Anopheles ) adalah ektoterm yang beradaptasi dengan iklim panas. Mereka mematikan karena menularkan penyakit seperti malaria, demam kuning, chikungunya, demam berdarah dan Zika. Karena perubahan iklim, pada tahun 2050 mereka akan memperluas distribusinya di zona beriklim sedang, membuat 50% manusia terkena penyakit ini.
Di Alaska, kumbang Cucujus clavipes , berkat zat terlarut antibeku dari hemolimfanya, tahan terhadap suhu musim dingin -58 ° C. Di laboratorium, telah ditetapkan bahwa kumbang ini dapat bertahan pada suhu di bawah -150 C, yang tidak ada di Bumi.
Pada suhu tersebut, cairan tubuh serangga ini mencapai keadaan vitrifikasi.
Dalam bentuk dewasanya, cacing pita, seperti Taenia solium (cacing pita daging sapi) dan Taeniarhynchus saginatus (cacing pita babi), adalah parasit usus yang, tanpa sistem pencernaan, sangat bergantung pada inang manusia untuk nutrisi.
Di dalam usus, cacing pita ini menjaga suhunya tetap konstan (37 C), itulah sebabnya mereka adalah homeoterm.
Referensi
- Andersson, S. 2003. Hibernasi, habitat, dan aktivitas musiman di penambah, Vipera berus , utara Lingkaran Arktik di Swedia. Amphibia-Reptilia, 24, 449–457.
- Barrows, EM 2000. Referensi meja perilaku hewan: kamus perilaku hewan, ekologi, dan evolusi. CRC Press, Boca Raton.
- Brischoux, F., Bonnet, X., Cook, TR, Shine, R. 2008. Alometri kapasitas menyelam: ectothermy vs. endotermi. Jurnal Biologi Evolusioner, 21, 324–329.
- Costanzo, JP, Lee, RE, Jr 2013. Penghindaran dan toleransi pembekuan pada vertebrata ektotermik. Jurnal Biologi Eksperimental, 216, 1961–1967.
- David K. Cairns, DK, Gaston, AJ, Huettmann, F. 2008. Endotermi, ektotermi dan struktur global komunitas vertebrata laut. Seri Kemajuan Ekologi Laut, 356, 239–250.
- Dickson, KA, Graham, JB 2004. Evolusi dan konsekuensi endotermi pada ikan. Zoologi Fisiologis dan Biokimia, 77, 998-1018.
- Evans, CW, Hellman, L., Middleditch, M., Wojnar, JM, Brimble, MA, Devries, AL 2012. Sintesis dan daur ulang glikoprotein antibeku pada ikan kutub. Ilmu Antartika, 24, 259-268.
- Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. 2012. Fisiologi hewan. Sinauer, Sunderland.
- Jones, JC, Oldroyd, BP 2007. Termoregulasi sarang pada serangga sosial. Kemajuan dalam Fisiologi Serangga, 33, 153-191.
- Kay, I. 1998. Pengantar fisiologi hewan. Bios, Oxford.
- Kearney, M. 2002. Batuan panas dan batuan yang terlalu panas: pola musiman pemilihan lokasi retret oleh ektoterm nokturnal. Jurnal Biologi Termal, 27, 205–218.
- Moyes, CD, Schulte, PM 2014. Prinsip-prinsip fisiologi hewan. Pearson, Essex.
- Pough, FH, Janis, CM, Heiser, JB 2013. Kehidupan vertebrata. Pearson, Boston.
- Ralph, CL, Firth, BT, Turner, JS 1979. Peran tubuh pineal dalam termoregulasi ektoterm. Ahli Zoologi Amerika, 19, 273–293.
- Ramløv, H. 2000. Aspek toleransi dingin alami pada hewan ektotermik. Reproduksi Manusia, 15, 26–46.
- Randall, D., Burggren, W., Prancis, K. 1998. Fisiologi hewan: mekanisme dan adaptasi. McGraw-Hill, Madrid.
- Sformo, T., Walters, K., Jeannet, K., Wowk, B., Fahy, GM, Barnes, BM, Duman, JG 2010. Pendinginan dalam, vitrifikasi, dan kelangsungan hidup terbatas hingga -100 ° C di Cucujus kumbang Alaska clavipes puniceus (Coleoptera: Cucujidae) larva. Jurnal Biologi Eksperimental, 213, 502–509.
- Sherwood, L., Klandorf, H., Yancey, PH 2013. Fisiologi hewan: dari gen ke organisme. Brooks / Cole, Belmont.
- Willmer, P., Stone, G., Johnston, I. 2005. Fisiologi lingkungan hewan. Blackwell, Malden.
