ECTOTHERMS: KARAKTERISTIK DAN CONTOH - BIOLOGI - 2024

The ectotherms adalah hewan yang suhu tubuhnya dan terutama tergantung langsung pada suhu lingkungan. Ini menyiratkan bahwa sedikit atau tidak ada suhu tubuh Anda yang disebabkan oleh metabolisme. Oleh karena itu, untuk mempertahankan suhunya dalam kisaran yang sesuai secara fisiologis, mereka harus memperoleh atau menghilangkan panas dari lingkungan.

Kondisi kebalikan dari menjadi ektotermik adalah endotermik. Semua burung dan mamalia dikategorikan sebagai endoterm. Semua amfibi dan invertebrata air, serta sebagian besar reptilia (tidak termasuk burung), serta ikan dan invertebrata darat, dikategorikan sebagai ektoterm.

Sumber: Graham Wise dari Brisbane, Australia

Semua tumbuhan juga dapat dianggap ektoterm, meskipun kualifikasi ini asing bagi botani. Dari perspektif termal, tumbuhan disebut makrotermal jika mereka hidup di lingkungan yang hangat (> 18 ° C setiap bulan), mesoterm jika mereka hidup di lingkungan beriklim sedang (> 22 ° C, bulan terhangat; 6–18 ° C, bulan terdingin ), atau mikrotermal jika mereka tinggal di lingkungan yang dingin.

Definisi

Endoterm adalah hewan yang suhu tubuhnya diatur secara internal oleh metabolisme mereka dan bukan secara eksternal oleh lingkungan. Secara umum, endotermik bersifat homeotermik, yaitu memiliki suhu tubuh yang relatif konstan, berbeda dengan poikiloterm yang memiliki suhu tubuh yang sangat bervariasi.

Ectotherms juga sering disebut poikilotherms (dari bahasa Yunani: poikilos, mengubah; thermos, heat). 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 sering disebut, masing-masing, hewan berdarah panas dan dingin. Penggunaan ini tidak disarankan karena ada ektoterm yang menjaga suhu tubuhnya setinggi di banyak endoterm. Hewan ini tidak bisa dikatakan berdarah dingin.

Heterotherms adalah ektoterm yang sebagian merupakan 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 sebagai fungsi lingkungan, seperti ektoterm lainnya.

Heteroterm regional adalah endoterm yang suhu tubuhnya sangat bervariasi antar bagian tubuh.

karakteristik

Kondisi endotermik membuat hewan tidak bergantung pada suhu lingkungan, memungkinkan mereka menempati lingkungan darat yang dingin, tetap aktif secara permanen untuk memanfaatkan peluang makan dan reproduksi, serta untuk menghindari predator.

Di daerah sirkumpolar tidak ada reptil, dan amfibi serta serangga tidak terlalu beragam dan melimpah. Di daerah ini menguntungkan dan bahkan perlu dilakukan endotermik.

Namun, endoterm membuat investasi energi yang sangat tinggi untuk mengatur suhunya. Dengan tidak melakukan investasi ini, ektoterm memiliki kebutuhan makanan hingga 17 kali lebih rendah daripada endoterm dengan massa tubuh yang serupa.

Untuk alasan ini, reptilia (tidak termasuk burung), amfibi dan ikan dapat mengeksploitasi relung ekologi, yang disediakan untuk organisme dengan konsumsi energi rendah, tidak tersedia untuk burung dan mamalia.

Begitu 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 keanekaragamannya; 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 pangan.

Bagaimana cara mereka mengatur suhunya?

Ectotherms meningkatkan suhu tubuh mereka dengan cara memaparkan diri ke sinar matahari langsung (heliothermia) atau dengan bersentuhan dengan substrat (contoh: batuan) yang telah dipanaskan oleh matahari. Mereka menurunkan suhu tubuh dengan berlindung di tempat teduh atau dengan bersentuhan dengan substrat yang relatif dingin.

Tubuh mereka kekurangan isolasi termal (misalnya: 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 kromatofor. Kedua strategi ini sangat umum pada reptil.

Ikan ektotermik tidak bisa berjemur sendiri untuk menghangatkan diri, tetapi mereka bisa mengatur suhu tubuhnya dengan memilih massa atau lapisan air yang memiliki suhu tertentu. Hal ini sering kali memungkinkan mereka mempertahankan suhu tubuh yang konstan (homeothermia) untuk jangka waktu yang lama.

Ectotherms juga dapat mengatur suhu mereka melalui penyesuaian vaskular (mengubah sirkulasi perifer), mengekspos permukaan bagian dalam mulut ke udara, atau kehilangan air melalui penguapan (mentolerir beberapa dehidrasi). Organ pineal ektoterm tampaknya bertindak sebagai dosimeter ringan untuk termoregulasi.

Resistensi dingin

Ectotherms Circumpolar dan alpine menghadapi, masing-masing, suhu lingkungan di bawah titik beku selama musim dingin, atau pada malam hari.

Untuk bertahan hidup dalam cuaca dingin yang ekstrim, 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 supercooling); 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).

Pada strategi kedua, diamati pada amfibi, plasma darah dibekukan, 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 mati.

Predator laut ektotermik (hiu dan ikan lainnya) jarang ditemukan di dataran tinggi, digantikan oleh predator laut endotermik (mamalia laut, penguin, auk). Di perairan dingin, predator ektotermik tidak dapat menandingi tingkat aktivitas predator endotermik.

Heterotherms

Ada terutama hewan ektotermik yang heterotermik, yaitu, mereka memanifestasikan derajat endoterm tertentu, baik sementara atau regional.

Beberapa serangga Arktik adalah ektoterm yang ketat saat berada di tanah. Namun, untuk bisa terbang, serangga ini sebelumnya harus menghangatkan otot yang menggerakkan sayap, yang mereka capai dengan menggerakkannya berulang kali. Selama penerbangan, serangga ini secara efektif adalah endoterm. Mereka bahkan perlu menghilangkan panas agar tidak terlalu panas.

Saat mereka meringkuk di sekitar telur untuk 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 arus berlawanan darah memungkinkan mereka untuk meningkatkan suhu otak, organ dalam, dan otot lainnya. Ini meningkatkan kemampuan berenang aerobik mereka dan menjadikannya predator yang lebih efektif.

Contoh hewan ektotermik

Vertebrata

Buaya, seperti Crocodylus porosus, adalah ectotherms terestrial terbesar. Suhu tubuh optimalnya adalah 30-33 ºC, yang seperti reptil lainnya, terus bergerak di antara tempat yang cerah dan teduh. Strategi khusus bagi buaya untuk menurunkan suhu tubuh adalah dengan membuka mulut lebar-lebar selama berjam-jam.

Ular berbisa Eropa, Viper berus, adalah ular berbisa yang distribusinya mencapai Lingkaran Arktik. Untuk memungkinkan inkubasi telur pada suhu rendah, ular ini bersifat vivipar. Selama musim panas, untuk menjaga suhu tubuh yang memadai untuk predasi dan reproduksi, ular ini mengekspos diri mereka sebanyak mungkin ke sinar matahari.

Di Alaska, amfibi Rana sylvatica bertahan dari suhu hingga -16 ° C. Ini karena konsentrasi tinggi zat antibeku yang ada dalam darah Anda selama musim dingin. Zat tersebut termasuk glukosa dan urea. Untuk mengurangi lapisan gula, katak ini juga mengalami dehidrasi selama musim dingin.

Ikan Arktik dari keluarga Gadidae dan ikan Antartika dari Nototheniidae telah secara mandiri mengembangkan zat krioprotektif yang pada dasarnya identik (glikoprotein). Ini mewakili kasus konvergensi adaptif yang luar biasa untuk menghadapi kondisi iklim yang serupa.

Invertebrata

Lebah madu (Apis mellifera) dan serangga sosial lainnya dipelihara secara homeotermik di sarangnya. Untuk tujuan ini: 1) mereka ditempatkan di tempat yang secara termal menguntungkan dan disusun untuk mendukung pemanasan dan pendinginan pasif; 2) mereka mengepakkan sayapnya dalam koordinasi untuk memanaskannya melalui thermogenesis otot, atau untuk mendinginkannya melalui sirkulasi 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, menyebabkan 50% manusia terkena penyakit ini.

Di Alaska, kumbang clavipes Cucujus, berkat zat terlarut antibeku dari hemolimfnya, tahan pada suhu musim dingin -58 ° C. Di laboratorium, telah ditetapkan bahwa kumbang ini dapat bertahan pada suhu di bawah -150 ºC, 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, tidak memiliki sistem pencernaan, sangat bergantung pada inang manusia untuk nutrisi.

Di dalam usus, cacing pita ini mempertahankan suhu konstannya (37 ºC), itulah sebabnya mereka disebut homeoterm.

Referensi

1. Andersson, S. 2003. Hibernasi, habitat dan aktivitas musiman di adder, Vipera berus, utara Lingkaran Arktik di Swedia. Amphibia-Reptilia, 24, 449–457.
2. Barrows, EM 2000. Referensi tabel perilaku hewan: kamus perilaku hewan, ekologi, dan evolusi. CRC Press, Boca Raton.
3. Brischoux, F., Bonnet, X., Cook, TR, Shine, R. 2008. Alometri kapasitas penyelaman: ectothermy vs. endothermy. Jurnal Evolusi Biologi, 21, 324-329.
4. Costanzo, JP, Lee, RE, Jr. 2013. Penghindaran dan toleransi pembekuan pada vertebrata ektotermik. Jurnal Biologi Eksperimental, 216, 1961–1967.
5. David K. Cairns, DK, Gaston, AJ, Huettmann, F. 2008. Endothermy, ectothermy dan struktur global komunitas vertebrata laut. Seri Kemajuan Ekologi Laut, 356, 239–250.
6. Dickson, KA, Graham, JB 2004. Evolusi dan konsekuensi endotermi pada ikan. Zoologi Fisiologis dan Biokimia, 77, 998-1018.
7. 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.
8. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. 2012. Fisiologi hewan. Sinauer, Sunderland.
9. Jones, JC, Oldroyd, BP 2007. Termoregulasi sarang pada serangga sosial. Advances in Insect Physiology, 33, 153–191.
10. Kay, I. 1998. Pengantar fisiologi hewan. Bios, Oxford.
11. Kearney, M. 2002. Batuan panas dan batuan yang terlalu panas: pola musiman pemilihan lokasi retret oleh ektoterm nokturnal. Jurnal Biologi Termal, 27, 205-218.
12. Moyes, CD, Schulte, PM 2014. Prinsip fisiologi hewan. Pearson, Essex.
13. Pough, FH, Janis, CM, Heiser, JB 2013. Kehidupan vertebrata. Pearson, Boston.
14. Ralph, CL, Firth, BT, Turner, JS 1979. Peran badan pineal dalam termoregulasi ektoterm. American Zoologist, 19, 273–293.
15. Ramløv, H. 2000. Aspek toleransi dingin alami pada hewan ektotermik. Reproduksi Manusia, 15, 26–46.
16. Randall, D., Burggren, W., French, K. 1998. Fisiologi hewan: mekanisme dan adaptasi. McGraw-Hill, Madrid.
17. 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 kumbang Cucujus Alaska clavipes puniceus (Coleoptera: Cucujidae) larva. Jurnal Biologi Eksperimental, 213, 502-509.
18. Sherwood, L., Klandorf, H., Yancey, PH 2013. Fisiologi hewan: dari gen ke organisme. Brooks / Cole, Belmont.
19. Willmer, P., Stone, G., Johnston, I. 2005. Fisiologi lingkungan hewan. Blackwell, Malden.