zwierzęta zmiennocieplne

Zwierzęta zmiennocieplne, zwierzęta egzotermiczne — inaczej zwierzęta ektotermiczne, zimnokrwiste bądź poikilotermiczne od greckiego poikilos oznaczającego zmienny. Zwierzęta ektotermiczne to takie, których temperatura ciała zmienia się wraz z temperaturą otoczenia oraz zewnętrznych źródeł ciepła. Zmiennocieplnością charakteryzuje się większość bezkręgowców i ryb oraz płazy i gady. Wyjątkiem wśród ssaków jest golec piaskowy Heterocephalus glaber, który jako jedyny wykazuje cechy zmiennocieplności.

Zwierzęta zmiennocieplne większość ciepła jakie dociera do ich ciała pozyskują z promieni słonecznych. Natomiast są też zwierzęta posiadające mechanizmy homeostatyczne utrzymujące stałą temperaturę ciała dzięki przystosowaniom fizjologicznym, anatomicznym i behawioralnym. Takie zwierzęta nazywamy stałocieplnymi. Są one zdolne do termoregulacji czyli utrzymania temperatury ciała w  ograniczonym zakresie, niezależnie od otaczających warunków. Do zwierząt endotermicznych czyli stałocieplnych należą ptaki i ssaki a także niektóre owady oraz niektóre ryby (na przykład tuńczyk). Istnieją również zwierzęta heterotermiczne czyli przemiennocieplne. Przejawiają one właściwości obu wcześniej wymienionych grup czyli zwierząt zmiennocieplnych oraz stałocieplnych. Są zdolne do okresowego obniżania temperatury swojego ciała w niesprzyjających warunkach. W naszej strefie klimatycznej do tej grupy należą niektóre ssaki na przykład suseł, niedźwiedź brunatny, chomik, świstak alpejski czy nietoperz. W przypadku obniżania temperatury ciała w zimie mówimy o hibernacji lub o śnie zimowym natomiast w lecie jest to estywacja czyli sen letni. Procesy te umożliwiają bardzo oszczędną gospodarkę zasobami energetycznymi organizmu.

Pochodzenie ciepła u zwierząt zmiennocieplnych

Organizmy zmiennocieplne nie posiadają tak rozwiniętych mechanizmów termoregulacji jak organizmy stałocieplne. Nie posiadają mechanizmów autonomicznych, ale za to posiadają behawioralne. Do tych mechanizmów należą różne formy zachowania zwierząt.

Regulują one swoją temperaturę poprzez wystawianie ciała na odpowiednie warunki. W celu ogrzania wystawiają się na słońce natomiast w razie potrzeby ochłodzenia mogą udawać się w chłodniejsze miejsca. Również znaczenie ma przyjęta postawa ciała. Jaszczurki, węże czy owady wystawiają na słońce jak największą powierzchnię ciała aby uzyskać jak najwięcej energii. Może być to unoszenie tułowia lub rozpłaszczenie aby powiększyć obrys ciała. Od powierzchni ciała zależy sprawność pozyskiwanego ciepła. Organizmy zmiennocieplne mogą korzystać z tego procesu, gdy temperatura otoczenia jest wyższa niż ich ciała. Promieniowanie podczerwone (czyli cieplne) docierające do zwierzęcia jest po części absorbowane i zamienione w ciepło. Również ważnym elementem jest utrzymanie pozyskanego ciepła. Dlatego na przykład jaszczurki na noc zakopują się w ziemi. W ten sposób izolują się i nie oddają do otoczenia ciepła, które zyskały za dnia. Kolejnym mechanizmem behawioralnym jest termoregulacja socjalna. Zwierzęta gromadzą się w większe grupy, by podnieść i utrzymać temperaturę ciała. Robią tak na przykład mrówki w mrowisku. Ektotermy wykorzystują również migrację, czyli uciekają od niekorzystnych warunków, lub odrętwienie.

Wady i zalety zmiennocieplności

Główną korzyścią płynącą ze zmiennocieplności jest zużywanie niewielkiej ilości energii na potrzebę utrzymania wysokiego tempa metabolizmu. U zwierząt stałocieplnych mnóstwo energii (pozyskanej między innymi z procesów metabolicznych) jest zużywane na utrzymanie temperatury ciała. Są to ilości szczególnie istotne w momentach, gdy nie są aktywne czyli na przykład podczas snu.

Tempo metabolizmu zwierząt ektotermicznych (zmiennocieplnych) jest zmienne w zależności od pogody, dlatego zużywają one znacznie mniej energii na utrzymanie wysokiego tempa metabolizmu niż zwierzęta endotermiczne (stałocieplne). W związku z uzależnieniem reakcji chemicznych od warunków, zmiennocieplne posiadają od czterech do dziesięciu układów enzymatycznych, które działają w różnych temperaturach. W rezultacie ektotermiczne posiadają większe i bardziej złożone genomy niż endotermiczne. Ektotermiczne mogą przeżyć pobierając mniej pożywienia, a dzięki temu mogą sobie pozwolić na przeznaczenie energii na wzrost oraz na rozmnażanie. Ze względu na to, że zmiennocieplne nie wykorzystują metabolizmu na ogrzewanie i chłodzenie, to mają dużo mniejsze zapotrzebowanie kaloryczne. W porównaniu do stałocieplnych potrzebują od 5 do 10 % energii przy tej samej masie ciała. Również strategie polowania są uzależnione od tempa metabolizmu. Zwierzęta ektotermiczne chętnie korzystają ze strategii sit-and-wait czyli czekanie na ofiarę zamiast pogoni dzięki czemu oszczędzają mnóstwo energii która byłaby wykorzystana na ruch. Największą wadą zmiennocieplności jest to, że zwierzęta są uzależnione od dobowych i rocznych zmian temperatury, co może wpłynąć na znaczne ograniczenie aktywności organizmu.

Adaptacje różnych zwierząt do zmiennocieplności

Jaszczurki i węże nie wygrzewają się cały dzień na słońcu, tylko robią to rankiem i popołudniu, a w okolicy południa szukają schronienia. U trzmieli występujących w Ameryce Północnej Bombus vosnesenskii jaja nie potrafią regulować ciepła dlatego zwierzęta te wykorzystują inkubację.

W celu utrzymania odpowiedniej wewnętrznej temperatury jaj, królowa i jej pracownicy prawie cały czas wylęgają potomstwo ogrzewając je własnym ciałem i dotykając brzuchem do jaj. Trzmiele generują ciepło poprzez drżenie mięśni podczas lotu, a także w czasie spoczynku. Termity z kolei wykorzystują jak najdłuższe naświetlenie i budują swoje kopce w orientacji północ-południe. Dzięki temu dociera do nich jak najwięcej ciepła o świcie oraz o zmierzchu, gdyż w okolicach południa absorpcja ciepła jest minimalna. Kolejnym ciekawym przypadkiem jest zjawisko gigantotermii wykorzystywane na przykład przez żółwie morskie. Polega ono na zmniejszeniu stosunku powierzchni ciała do jego objętości, co powoduje minimalizację utraty ciepła. Dzięki temu duże zwierzęta bardziej przypominają mniejsze i mimo, że są ektotermiczne to mają temperaturę endotermicznych.