На свете есть огромное множество различных животных, каждое из которых уникально и неповторимо по своей природе, но есть определенные категории, которые объединяют животных по общим характеристикам. Также, каждое животное по-разному приспосабливается к температурным изменениям окружающей среды. По этому признаку различают теплокровных (гомойтермных) и холоднокровных (пойкилотермных) животных. К теплокровным животным можно отнести всех птиц и млекопитающие, а к холоднокровным беспозвоночных животных, а также рыб, пресмыкающихся и земноводных, которые являются позвоночными. В этом правиле, однако, есть несколько исключений. Так, существует уникальный вид млекопитающих, которые является холоднокровным. А когда-то существовал и еще один представитель холоднокровных млекопитающих – балеарский козел, но в настоящий момент этот вид является вымершим.
Теплокровные и холоднокровные животные совершенно по-разному реагируют на изменения погоды. Каждый из этих двух классов животных имеет положительные и отрицательные стороны, которые где-то являются помощниками, а где-то делают животное уязвимым. Так, в то время как теплокровные животные стоят на более высокой ступеньке эволюции и, соответственно, их способ терморегуляции является более совершенным, им нужно больше энергозатрат на поддержание жизнедеятельности организма, и, поэтому, есть нужно намного больше. Поэтому зачастую для них не столько страшны холода, сколько риск голода. Теплокровные животные отличаются тем, что всегда имеют примерно одинаковую температуру тела. Например, нормальная температура тела людей (мы тоже теплокровные «животные» - млекопитающие) 36,6 градусов. Если температура выше или ниже, это уже плохо. Это значит, что человек болен. Точно также и остальные теплокровные животные - неважно, какая температура вокруг, температура его тела всегда неизменна. Для того, чтобы сохранять температуру постоянной, животные имеют систему саморегуляции. Для защиты от холода, у зверей и птиц есть шерсть или перья, а также слой подкожной жировой клетчатки, а для защиты от жары «придумано» потоотделение. Существует также химическая терморегуляция (когда животное старается «выработать» тепло) и поведенческая терморегуляция (когда животное перемещается в пространстве, чтобы найти более теплое место).
Как мы уже заметили, температура тела теплокровных неизменна. У холоднокровных же все с точностью до наоборот. Температура их тела меняется в соответствии с температурой окружающей среды. Первая всего на один или два градуса выше второй, или равна ей. Животные данного класса не имеют механизмов саморегуляции температуры, но могут повысить ее, греясь на солнце или расположившись на теплых камнях, а также за счет активной работы мышц. Если же температура опускается слишком низкой - ниже допустимого диапазона - животное входит в состояние анабиоза или, попросту, засыпает.
Таким образом, теплокровные и холоднокровные животные имеют следующие различия: 1. Теплокровные животные имеют постоянную температуру тела, а холоднокровные меняют ее в зависимости от погодных условий. 2. Теплокровные животные имеют механизмы саморегуляции температуры тела, а холоднокровные регулируют последнюю за счет прогревания на солнце или на теплой поверхности, а также за счет пребывания в воде. 3. Теплокровные животные сохраняют активность в любое время года, холоднокровные часто впадают в спячку при слишком низких температурах.
Мир животных разнообразен и удивителен. Они отличаются друг от друга по многим биологическим характеристикам. Хочется остановиться на отношении животных к температуре окружающей среды и выяснить: холоднокровные животные - это какие?
Общие понятия
В биологии существуют понятия холоднокровных (пойкилотермных) и организмов. Считается, что холоднокровные животные - это те, температура тела которых непостоянна и зависит от окружающей среды. Теплокровные не имеют такой зависимости и отличаются постоянством Так каких животных называют холоднокровными?
Разнообразие холоднокровных животных
В зоологии холоднокровные животные - это примеры низкоорганизованных классов К их числу относятся все беспозвоночные и часть позвоночных: рыбы, Исключение составляют крокодилы, которые тоже являются пресмыкающимися. В настоящее время к данному типу также относят еще один вид млекопитающих - голый землекоп. Изучая эволюцию, многие ученые до недавнего времени относили к холоднокровным и динозавров. Однако на теперешний момент существует мнение, что они все же были теплокровными по инерционному типу терморегуляции. Это означает, что древние гиганты имели способность накапливать и удерживать за счет огромной массы солнечное тепло, что позволяло им сохранять постоянную температуру.
Особенности жизнедеятельности
Холоднокровные животные - это те, которые в силу слабо развитой нервной системы имеют несовершенную систему регуляции основных жизненно важных процессов в организме. Следовательно, и обмен веществ у холоднокровных животных тоже имеет низкий уровень. Действительно, он протекает намного медленнее, чем у теплокровных (в 20-30 раз). При этом температура тела бывает выше на 1-2 градуса температуры окружающей среды или равна ей. Эта зависимость является ограниченной во времени и связана со способностью накапливать тепло от предметов и солнца либо согреваться в результате мышечной работы в случае если снаружи поддерживаются приблизительно постоянные параметры. В том же случае, когда внешняя температура опускается ниже оптимального, все обменные процессы у холоднокровных замедляются. Реакции животных становятся заторможенными, вспомните сонных мух, бабочек и пчел осенью. Когда происходит понижение температурного режима на два и более градуса в природе, эти организмы впадают в оцепенение (анабиоз), переживают стресс, а иногда и погибают.
Сезонность
В неживой природе существует понятие смены времени года. Особенно выражены данные явления в северных и умеренных широтах. Абсолютно все организмы реагируют на данные изменения. Холоднокровные животные - примеры приспособлений живых организмов к температурным изменениям окружающей среды.
Адаптация к окружающей среде
Пик активности холоднокровных и основные жизненные процессы (спаривание, размножение, выведение потомства) приходится на теплый период - весну и лето. В это время мы повсеместно можем видеть множество насекомых и наблюдать их жизненные циклы. В околоводных и водных местностях можно встретить массу земноводных (лягушек) и рыб на разных стадиях развития.
В лесах и на лугах довольно часто встречаются пресмыкающиеся (ящерицы, разных поколений.
С приходом осени или в конце лета животные начинают усиленно готовиться к зимовке, которую большинство из них проводят в анабиозе. Для того чтобы не погибнуть в период холодов, подготовительные процессы по запасу питательных веществ в их организмах происходят заблаговременно, в течение всего лета. В это время клеточный состав меняется, в нем становится меньше воды и больше растворенных компонентов, которые будут обеспечивать процесс питания весь зимний период. С понижением температуры уровень обмена веществ тоже замедляется, расход энергии уменьшается, что позволяет холоднокровным всю зиму проводить в спячке, не заботясь о добыче пищи. Также важным этапом подготовки к неблагоприятным температурным условиям является сооружение закрытых "помещений" для зимовки (ямы, норы, домики и т. д.). Все эти жизненные явления носят цикличный характер и повторяются из года в год.
Данные процессы также являются безусловными (врожденными) рефлексами, передающимися по наследству из поколения в поколение. Животные, которые претерпевают определенные мутации в генах, отвечающих за передачу этой информации, погибают в течение первого года жизни, а их потомство также может унаследовать эти нарушения и быть нежизнеспосбным.
Толчком к пробуждению от анабиоза становится повышение температуры воздуха до необходимого уровня, который характерен для каждого класса, а иногда и вида.
Согласно холоднокровные животные - это низшие существа, у которых из-за слабого развития нервной системы механизмы терморегуляции тоже не совершенны.
Рыбы
– хладнокровные позвоночные животные, преимущественно живущие в воде. Тело их состоит из: головы, туловища и хвоста, органы движения – плавники. Дышат рыбы с помощью жабр. У рыб есть всего один круг кровообращения и двухкамерное сердце. Кожа имеет много желез, выделяющих слизь. У большинства рыб тело покрыто костными чешуйками. Глаза не имеют век, ноздри не соединены с глоткой, есть только внутреннее ухо, развитая боковая линия. Почки лентовидные (туловищные). Рыбы развиваются превращением: из икры или яиц выходят личинки, которые впоследствии превращаются в молодую рыбку (малек).
Хвостовой плавник придает рыбам поступательное движение; спинные и анальный плавники придают телу устойчивость; парные (грудные и брюшные) плавники играют роль рулей при поворотах и с их помощью рыба медленно движется вперед. У скатов поступательное движение осуществляют очень большие грудные плавники.
У рыб хорошо развит спинной и головной мозг. С отделов головного мозга хорошо развиты мозжечок, отвечающий за координацию движений, продолговатый, промежуточный и средний мозг, где находятся центры, управляющие жизненно важными функциями. Передняя часть мозга в основном является обонятельным анализатором, он маленький и не имеет коры. Глаза не имеют век, рыбы видят на небольшое расстояние. Ноздри ведут в замкнутый мешок, где содержатся рецепторы обоняния. Вкусовые рецепторы расположены в ротовой полости, а также на всей поверхности тела, так же как и рецепторы прикосновения (у сомов, трески и других рыб вблизи рта есть совместный орган осязания – усики). Орган боковой линии расположен по бокам туловищных и хвостовой частей тела рыбы. Это ряд отверстий, ведущих к заполненому слизью подкожного канала с рецепторами. Этот орган воспринимает силу и направление колебания воды. Благодаря этому «шестому чувству» стая даже с миллион рыб плывет слаженно, как единое существо.
В толще черепа рыбы расположено внутреннее ухо, не соединённое с внешней средой.
По сердцу, брюшной аорте и брюшной вене проходит венозная кровь, а по спинной аорте – артериальная.
Чешуя рыб состоит из костной ткани. Жаберная дуга – это тонкая кость, на которой расположены жаберные лепестки и тычинки.Спинной мозг рыб расположен в позвоночном канале, образованном отверстиями верхних дуг позвонков.
Рыбы возникли от щитковых, перешедших к хищникам. Часть жаберных дуг превратилась в органы захвата добычи – челюсти; для увеличения маневренности плавания, необходимой при охоте, возникают парные плавники. Щитки дают начало зубам и чешуе.
Рыбы дышат жабрами. Жабры состоят из скелетных элементов – жаберных дуг, входящих в состав черепа, и мягких образований – жаберных лепестков и жаберных тычинок. Рыба заглатывает воду, которая попадает в глотку, а оттуда через жаберные щели, расположенные между жаберными дугами, – наружу. Жаберные тычинки расположены с одной стороны каждой жаберной дуги. Они мешают выходу питательных частиц из глотки вместе с водой (цедильный аппарат). С другой стороны каждой дуги лежат красные жаберные лепестки пронизаны кровеносными капиллярами, где происходит газообмен.
Холоднокровные животные один из биологических видов отряда живых организмов природы.
Их особенность заключается в колебаниях температуры тела в зависимости от состояния окружающей их среды.
Представители отряда холоднокровных животных
Животные с переменчивой температурой тела, определяющейся температурой среды, в которой они находятся.
Иначе, пойкилотермные организмы, в основном низко организованный класс:
- беспозвоночные представители животного мира;
- некоторые виды позвоночных рыб;
- земноводные организмы;
- пресмыкающиеся животные.
Современные аспекты биологии выделили дополнительно в этот отряд один из видов млекопитающих – . Изменения температуры окружающей атмосферы вызывают состояние оцепенения животных, превышение оптимальных пределов состояния среды может закончиться их гибелью.
голый землекоп фото
У этих организмов отсутствует механизм терморегуляции, что характеризуется слабой нервной системой и несовершенным обменом веществ.
Образ жизни
Жизнедеятельность организмов с переменчивой температурой в силу своих особенностей, имеет наиболее высокую активность в теплый период времени года. С наступлением весны, затем, лета они активизируют свою жизнедеятельность.
лягушки фото
Холоднокровные организмы начинают спаривание, выводят потомство. Как правило, в воде и на берегах водных систем можно наблюдать весь жизненный цикл пойкилотермных животных. Ступени развития различных особей неодинаковы.
Лягушки, рыбы, пресмыкающиеся, обитающие в лесу, заливных лугах представляют многообразие поколений. Несмотря на стадию развития с приближением осенней поры, холоднокровные особи готовятся к зимовке, впадая в анабиоз.
змея фото
Чтобы в этом состоянии перенести зимовку в течение теплого периода эти организмы проводят закладку питательных веществ в организм. На протяжении всего теплого сезона состав их клеток постоянно изменяется, обеспечивая возможность использования полезных компонентов в течение всей зимней спячки.
Одновременно холоднокровные готовят место зимовки в ямах, дуплах, норах. Жизненный цикл пойкилотермных животных ежегодно повторяется.
Внешний вид пойкилотермных животных
Земноводные – один из видов холоднокровных животных могут жить в воде и на суше. Для них характерны:
- наличие двух пар конечностей;
- органы дыхания в виде легких и кожи;
- трехкамерное сердце;
- веки, обладающие подвижностью, ноздри, барабанные перепонки.
крокодил фото
Пресмыкающиеся, в основном ведут наземный образ жизни. Своеобразное строение этого вида холоднокровных определяется способом их существования. Они имеют:
- плотный, сухой кожный покров, образовавшийся в результате ороговения;
- скелет имеет четыре четко разделяющихся отдела: шейную часть, туловищный центр, крестовые и хвостовые позвонки; передние конечности аналогичные по строению земноводным организмам;
- дыхание легочное;
- сердце, также как у земноводных состоит из желудочка и предсердий;
- наличие выделительной системы, включающей почки, мочеточник, мочевой пузырь;
- наличие основных органов чувств, представленных зрением, обонянием, слухом, вкусовыми рефлексами, осязанием.
Размножение холоднокровных животных
Для многих животных отряда холоднокровных свойственно наличие двух противоположных полов – самцов и самок. Они спариваются и производят потомство с признаками своих родителей. Холоднокровные вида тлей, дафний, представляют один пол, это самки. Они обладают способностью к размножению, не привлекая к спариванию самцов.
ящерица фото
Отряд холоднокровных включает некоторые организмы, которые с изменением внешних условий могут изменить пол. Такие особи встречаются среди некоторых видов рыб и устриц. Плодовитость холоднокровных зависит от способов воспитания ими потомства.
Высокая плодовитость характерна для тех особей, потомство которых отличается значительной смертностью и служит пищей для других обитателей животного мира. Животные, проявляющие особенную заботу в воспитании потомства, как правило, имеют длительные жизненные сроки. Самцы и самки проявляют обоюдное участие в выращивании детенышей.
ποικίλος - различный, переменчивый и θερμία - тепло; также эктотермность ; ранее использовался термин холоднокровность ) - эволюционная адаптация вида или (в медицине и физиологии) состояние организма, при котором температура тела живого существа меняется в широких пределах в зависимости от температуры внешней среды. Это характерно для большинства беспозвоночных животных, а также для рыб, амфибий и рептилий. Зимой хладнокровные животные впадают в состояние онемения, что связано со значительным снижением температуры тела.
Пойкилотермия у живых существ
К пойкилотермным организмам относят все современные таксоны органического мира, кроме двух классов позвоночных животных – птиц и млекопитающих . Долгое время считалось, что все млекопитающие являются теплокровными , однако современные исследования показали, что голый землекоп - единственный известный на сегодняшний день холоднокровный представитель этого класса ; предполагалось также, что к пойкилотермным млекопитающим относился вымерший балеарский козёл . Дискуссионным также является вопрос о том, относились ли к холоднокровным животным динозавры , однако в последнее время учёные больше склоняются к версии их теплокровности, исходя из исследований изотопов кислорода , темпов роста и т.п. Кроме того, также постоянно растёт число находок динозавров с плотными перьеподобными покровами даже у тех видов, которые к полёту не имели никакого отношения. Считается, что теплокровность - базальный признак всех архозавров и теплокровными были даже многие крокодиломорфы , в том числе предки современных крокодилов . Нередко выделяемое понятие инерционной теплокровности или гигантотермии - когда организм прогревается на солнце, после чего за счёт больших размеров тела держит относительно постоянную температуру, как крупные современные крокодилы , не следует выносить из определения пойкилотермии, поскольку организм все также неспособен самостоятельно вырабатывать достаточное количество тепла.
Физиологическое описание
Механизмы терморегуляции у холоднокровных несовершенны, что объясняется пониженным уровнем обмена веществ , который примерно в 20-30 раз медленнее, чем у гомойотермных животных, и особенностями их нервной системы. Температура тела обычно на 1-2 °C выше температуры окружающей среды или равна ей. Повышение температуры происходит в результате поглощения солнечного тепла, тепла нагретых поверхностей (поведенческая терморегуляция) или работы мышц.
На выход температуры внешней среды за пределы предпочтительного диапазона (оптимума) холоднокровные реагируют вхождением в состояние анабиоза , и за счет снижения энергозатрат переживают температурный стресс.
Основным недостатком пойкилотермности является медлительность животных при температуре ниже оптимума.
См. также
Примечания
- http://pdnr.ru/a19567.html (рус.)
- http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=1467874&tool=pmcentrez (англ.)
http://elementy.ru/news/430671 (рус.) - http://phys.org/news177755291.html (англ.)
- [http://palaeo-electronica.org/1999_2/gigan/issue2_99.htm THERMOPHYSIOLOGY AND BIOLOGY OF GIGANOTOSAURUS: COMPARISON WITH TYRANNOSAURUS] (неопр.) . palaeo-electronica.org. Дата обращения 19 июля 2017.
- Paul, G.S. (1988). Predatory Dinosaurs of the World . New York: Simon and Schuster. p. 155. ISBN .
- Armand de Ricqlès, Kevin Padian, Fabien Knoll, John R. Horner. On the origin of high growth rates in archosaurs and their ancient relatives: Complementary histological studies on Triassic archosauriforms and the problem of a “phylogenetic signal” in bone histology // Annales de Paléontologie. - 2008-04-01. - Т. 94 , вып. 2 . - С. 57–76 . - DOI :10.1016/j.annpal.2008.03.002 .
- Summers, A.P. (2005). "Evolution: Warm-hearted crocs". Nature . 434 (7035): 833–834. Bibcode :