Содержание
Почему черепахи долго живут?
Если ответить совсем коротко, то черепахи живут долго, потому что они а) холоднокровные и б) большие. Поясним эти два ответа.
Жизнь поддерживается химическими реакциями. Чтобы существо оставалось живым, химические вещества в нем постоянно должны превращаться друг в друга, или, как еще говорят, обмениваться. Скорость этих превращений, или обмена веществ, напрямую связана с тем, насколько активным может быть животное, сколько пищи ему нужно употреблять, сколько ему нужно спать и сколько оно проживет.
Скорость обмена веществ зависит от размера животного. У маленьких животных поверхность тела большая относительно объема, а с увеличением размера животного площадь поверхности растет медленнее, чем его объем. Например, у слона на 1 кубический сантиметр объема тела приходится примерно 0,03 квадратных сантиметров поверхности тела, а у хомячка — целых 0,6, то есть в 20 раз больше. Через эту большую поверхность улетучивается тепло, которое хомячок старательно вырабатывает, поэтому хомячку приходится есть и сжигать намного больше питательных веществ в расчете на единицу массы тела, чем слону.
Обмен веществ хомячка с неизбежностью идет быстрее, потому что он много ест и вырабатывает много тепла, а от переработанной пищи быстро избавляется и немедленно поглощает новую.
Животные с быстрым обменом веществ более активные (когда не спят), потому что у них вырабатывается много энергии и потому что им всё время нужна новая пища. При этом им нужно больше спать, из-за того что в их мозге быстрее накапливаются токсичные побочные продукты работы нейронов, для избавления от которых, по-видимому, необходим сон. Если мелкие грызуны спят до 20 часов в сутки, то слоны — всего 3–5 часов.
Позвоночные животные с медленным обменом веществ (то есть крупные животные) живут дольше животных с быстрым обменом веществ — это известная закономерность. Рекордсмены по продолжительности жизни среди позвоночных — это киты, слоны и галапагосские черепахи, тоже довольно крупные и растущие, по-видимому, в течение всей жизни.
Почему с медленным обменом веществ можно прожить дольше, чем с быстрым, это не такой простой вопрос.
Ответ как-то связан с накоплением повреждений и старением, которые происходят быстрее у животных с быстрым обменом веществ, но не совсем напрямую. К примеру, мелкие грызуны голые землекопы знамениты своим отсутствием признаков старения и устойчивостью к раку (который может возникать из-за самых разных повреждений). Но даже без старения и с замечательной устойчивостью к повреждениям эти животные живут не дольше 30 лет. Это намного больше, чем средняя продолжительность жизни у других животных такого размера (которая составляет около двух лет), но все-таки существенно меньше средней продолжительностей крупных животных, которые при этом не свободны от старения. В теории, голые землекопы могли бы жить до тех пор, пока их кто-нибудь не съест или с ними не произойдет какой-то другой несчастный случай, но все-таки иногда они умирают, не дожив до этого.
Разумнее всего выглядит предположение о балансе рождений и смертей, который должен поддерживаться в популяции. В какой-то момент любая особь должна погибнуть, чтобы освободить жизненное пространство для нового, более приспособленного поколения.
Но она должна делать это в определенный момент, сообразный с ее скоростью размножения. У животных с быстрым обменом по сравнению с остальными жизнь проходит как будто в ускоренной съемке — они проживают ее быстрее, но и более активно, оставляя большое количество потомков за достаточно краткий срок. Поэтому они быстро справляются со своей задачей участников популяции и быстро же освобождают место для нового поколения. Слоны или другие крупные животные размножаются намного реже мелких животных и приносят меньше потомства. Их жизнь как бы замедлена, так что им необходимо жить дольше, чтобы всё успеть.
Точно так же замедлена жизнь у холоднокровных животных по сравнению с теплокровными. Холоднокровные животные не тратят ресурсов на поддержание постоянно высокой температуры и тела, а значит, и высокой скорости обмена. Поэтому скорость обмена у них такая, как повезет: если ящерица погреется на солнышке, она будет активнее, а если нет, то ей придется немного замедлиться. Но в среднем скорость обмена веществ у холоднокровных животных всегда ниже, чем у теплокровных, потому что и солнечно бывает не всегда, и нагреться на солнце до таких температур тела, как у млекопитающих или птиц, обычно нелегко.
Поэтому жизнь холоднокровных животных еще более замедлена, чем у теплокровных.
Черепаха — холоднокровное животное, и черепахи действительно живут довольно долго. А вот большие черепахи — жители Галапагосских островов, совмещают замедленность обмена крупных животных и холоднокровных животных. Такое удачное сочетание позволило им поставить рекорд среди позвоночных животных (если брать хорошо задокументированные свидетельства) — 177 лет жизни.
Но черепахам не стоит завидовать, потому что, как уже говорилось, их скорость метаболизма отличается от нашей. Скорость метаболизма связана с ощущением субъективного времени: чем она выше, тем медленнее в восприятии животного меняется мир вокруг. Эту скорость индивидуального времени можно узнать, измерив минимальную частоту вспышек света, начиная с которой свет начинает восприниматься как непрерывный, — так называемую критическую частоту слияния мельканий (КЧСМ).
У человека это число в среднем равно 60 вспышкам в секунду, а у черепахи — 15.
Это означает, что по ощущениям черепахи время идет в 4 раза быстрее, чем для человека: за время, за которое человек успевает заметить 4 мелькания, черепаха может заметить только одно.
Легче это представить на примере с мухами, у которых КЧСМ в 4 раза больше, чем у людей, 240 мельканий в секунду. Человеку кажется, что он быстро замахивается на муху газетой, но для мухи его движение выглядит очень медленным, поэтому по ней почти невозможно попасть. А снаружи все выглядит наоборот — животное, которому кажется, что время быстро летит, движется медленно.
То есть 177 лет для черепахи — это не так уж много.
Так что первое, что можно извлечь из этой истории, — что черепахам не стоит завидовать. Второе, немного менее очевидное, — что уменьшение калорийности пищи может увеличить продолжительность жизни. Действительно, чем больше питательных веществ мы перерабатываем, тем выше метаболическая нагрузка на наш организм. Она не проходит бесследно, особенно у тех животных, которые, в отличие от голых землекопов, и стареют, и не обладают невероятной устойчивостью к повреждениям.
Особенно обидно перерабатывать лишние калории, которые большинству современных людей, ведущих сидячий образ жизни, не нужны. Эксперименты по ограничению калорийности пищи проводились на мышах и крысах, а также некоторых рыбах и обезьянах, и дали неплохие результаты. У мышей, например, среднюю и максимальную продолжительность жизни удавалось увеличивать на 30–50%, уменьшая калорийность диеты на 55–65% (C. M. McCay, Mary F. Crowell, and L. A. Maynard, 1935. The Effect of Retarded Growth Upon the Length of Life Span and Upon the Ultimate Body Size: One Figure).
Ответила: Юлия Кондратенко
примеры, характеристика, преимущества и недостатки пойкилотермии — Природа Мира
Содержание
- Примеры холоднокровных животных
- Характеристика пойкилотермных животных
- Преимущества пойкилотермии
- Недостатки пойкилотермии
Источник энергии, используемый животными является главным критерием, на основе которого животных разделяют на две группы: холоднокровных (пойкилотермия или эктотермия) и теплокровных (гомойотермия или эндотермия).
Холоднокровные животные не могут самостоятельно регулировать внутреннее тепло, поэтому температура их тела не постоянна и меняется в зависимости от условий окружающей среды. В жаркой среде, их кровь может быть гораздо теплее, чем у теплокровных животных, в том же районе. Для того, чтобы регулировать температуру, пойкилотермные животные греются на открытом солнце или охлаждаются в тени.
Примеры холоднокровных животных
Пойкилотермные животные могут быть наземными или водными. Пресмыкающиеся (включая змей, ящериц, черепах, аллигаторов и крокодилов), некоторые насекомые (такие как стрекозы и пчелы), амфибии (лягушки, жабы и саламандры), а также рыбы (в том числе акулы) – все являются хладнокровными. Хотя динозавры были рептилиями, они, как полагают, имели характеристики как холоднокровных, так и теплокровных животных, и принадлежали к переходной группе со сложным метаболизмом, подобно птицам.
Характеристика пойкилотермных животных
В теплой среде обитания, холоднокровные животные более активны и могут перемещаться относительно быстро.
Это происходит потому, что термоактивируемые реакции обеспечивают энергию для работы мышц. Если тепла недостаточно, то животное становится вялым и медленным. Поэтому холоднокровные, как правило, неактивны и отдыхают, когда холодно.
Поскольку пойкилотермные животные не нуждаются в большом количестве пищи, они тратят меньше времени на ее поиск. В таких местах, как пустыни, где пищи мало, ящерицы и змеи имеют преимущество. Большинство холоднокровных животных впадают в спячку, чтобы преодолеть зимние холода, или имеют короткую продолжительность жизни, как и в случае многих насекомых.
Рыбы перемещаются в более глубокие и теплые воды, в то время как насекомые прячутся под землей или в обогреваемых местах, чтобы избежать зимнего холода. Некоторые виды рыб имеют специальный белок в крови со свойствами антифриза.
Во избежания длительных периодов на дневной жаре многие холоднокровные животные спят в прохладных или затененных местах. Летняя спячка или летний сон отличается от зимней спячки тем, что длится только в течение дня.
Преимущества пойкилотермии
Так как холоднокровные не генерируют свое собственное тепло, отношение массы к площади поверхности тела не столь важно, как у теплокровных животных. Таким образом, пойкилотермные животные могут быть как маленькими (насекомые, улитки, ящерицы и т.п.), так и очень большими (крокодилы). Кроме того, температура их тела не является постоянной, поэтому они меньше страдают от болезней, чем теплокровные животные.
Так как холоднокровные не нуждаются в пище, чтобы генерировать тепло, они могут выжить без кормления в течение длительного времени, именно поэтому некоторые змеи питаются только один раз в месяц. В периоды дефицита пищи, пойкилотермные животные малоактивны и преимущественно отдыхают. Большая часть пищи, которую они употребляют преобразовывается в массу тела.
Холоднокровные животные, как правило, распространены в более теплых регионах мира. Когда температура падает, их метаболизм замедляется. Если температура остается холодной в течение длительных периодов, пойкилотермные животные могут умереть.
Гугломаг
Спрашивай! Не стесняйся!
Задать вопрос
Не все нашли? Используйте поиск по сайту
Search for:
Черепахи холоднокровные или теплокровные?
Черепахи, в отличие от некоторых рептилий, являются эктотермными (хладнокровными), что означает, что их внутренняя температура меняется в зависимости от окружающей среды. Другими словами, они горячие, когда их среда горячая, и холодные, когда их среда холодная. В жарких условиях у хладнокровных животных, таких как черепаха, кровь намного теплее, чем у теплокровных животных. Хладнокровные животные также гораздо более активны в теплых условиях и очень вялые в холодных. Это связано с тем, что их мышечная активность зависит от химических реакций, которые протекают быстро, когда им жарко, и медленно, когда им холодно. Хладнокровные существа могут преобразовывать гораздо больше своей пищи в массу тела по сравнению с теплокровными существами.
Многие теплокровные животные потеют или тяжело дышат, чтобы отдать тепло за счет испарения воды, и могут охладиться, переместившись в затененное место или промокнув, хладнокровные животные, такие как черепахи, часто любят греться на солнце, чтобы согреться и ускорить обмен веществ .
Некоторые могут также предпочесть лампы накаливания при содержании в неволе.
Холоднокровным животным для выживания требуется гораздо меньше энергии, чем теплокровным. Млекопитающие и птицы (теплокровные существа) требуют гораздо больше пищи и энергии, чем холоднокровные животные того же веса. Это связано с тем, что у теплокровных животных потеря тепла их телами пропорциональна площади поверхности их тел, а тепло, создаваемое их телами, пропорционально площади поверхности их тел; тепло, создаваемое их телами, пропорционально их массе.
Кроме того, отношение площади поверхности тела к его массе тем меньше, чем крупнее животное. Это означает, что более крупные теплокровные животные способны генерировать больше тепла, чем теряют, и им легче поддерживать стабильную температуру тела. Это, в свою очередь, также облегчает им сохранение тепла за счет большего размера. Это также означает, что если теплокровное животное слишком маленькое, оно будет терять тепло быстрее, чем сможет его произвести.
Поскольку хладнокровным животным, таким как черепахи, не нужно сжигать столько пищи, чтобы поддерживать постоянную температуру тела, они более энергоэффективны и могут выживать более длительные периоды времени без еды, чем теплокровные существа. Многие хладнокровные существа стараются поддерживать температуру своего тела как можно ниже, когда еды не хватает.
Хладнокровные существа менее подвержены инфекциям, чем теплокровные. Это связано с тем, что теплокровное тело обеспечивает теплую среду для проживания вирусов, бактерий и паразитов. Как правило, млекопитающие и птицы, поскольку они теплокровные, обычно более склонны к инфекциям и тому подобному, чем рептилии, у которых постоянно меняющаяся температура тела затрудняет выживание бактерий и т. д. Однако известно, что черепахи переносят болезни и страдают от инфекций довольно часто, поэтому они могут быть одним из исключений из этого правила.
Млекопитающие по сравнению с хладнокровными животными обычно имеют более сильную иммунную систему, чем хладнокровные животные, такие как черепахи.
Иммунная система рептилий более эффективна, когда животному теплее, однако, поскольку известно, что бактерии, скорее всего, растут медленнее при более низких температурах, рептилии иногда снижают температуру своего тела, когда у них есть инфекция.
Теплокровные черепахи? | Размер в байтах Биология
Иддо, 20 ноября 2010 г.
Если вы зашли в этот пост, чтобы прокомментировать ошибку в заголовке, то у меня к вам одно слово.
Попался!
Да, «теплокровные» животные на самом деле не теплокровные. Ведь у ящерицы на палящем солнце температура тела выше, чем у большинства млекопитающих, но ее все равно называют «хладнокровной». Так называемые хладнокровные животные не могут регулировать температуру своего тела и полагаются на внешние источники тепла. Поэтому их обычно называют экзотермическими (нагреваемые/охлаждаемые извне), в отличие от млекопитающих и птиц, которые являются эндотермическими (нагреваются/охлаждаются изнутри). На самом деле многие экзотермы тоже пойкилотермы : температура их тела варьируется в широком диапазоне температур.
Это противоположно млекопитающим, которые являются гомеотермными : их эффективный диапазон температур тела намного уже: люди умирают при температуре выше 43°C или ниже 32°C.
Постоянный выход энергии (в джоулях) пойкилотерма (ящерица) и гомойотерма (мышь) в зависимости от внутренней температуры тела. Гомеотерм имеет гораздо более высокую мощность, но может работать только в очень узком диапазоне температур тела. Предоставлено: Петтер Бёкман Викисклад
Так что там с теплокровными черепахами? Ответ кроется в давней загадке кожистых черепах. Кожистые черепахи — это крупные морские черепахи, обитающие в самых разных средах, от тропиков до Арктики и Антарктики. Речь идет об отдельном виде, а не семействе и даже не роде. И, кстати, для 900-килограммовой черепахи кожистая черепаха наверняка может двигаться: кожистая спина плавала со скоростью 36 км/ч; Однажды я получил штраф за меньшие деньги.
Источник: ecolocalizer.com
У этой быстрой и яростной черепахи довольно высокая внутренняя температура, которая более или менее стабильно поддерживается в морозной Арктике и в ароматных тропиках.
Давний вопрос: поддерживает ли кожанка свою температуру поведением (подобно ящерице, которая уходит под землю, когда становится слишком жарко, и садится на солнце, чтобы согреться утром), или у нее есть набор внутренних механизм контроля температуры, как у млекопитающих и птиц? Обратите внимание, что ящерица, будучи экзотермической, может работать в более широком диапазоне внутренних температур, чем, скажем, мышь (или человек).
Что ж, у кожистой спины есть что-то внутри, но не механизм млекопитающего. Скорее, у него большая масса тела: 900 кг, поэтому его отношение поверхности к объему намного ниже, чем у более мелких животных. В результате кожистая спина теряет меньше тепла в окружающую среду и поддерживает более высокую внутреннюю температуру, чем экзотермы меньшего размера. Но как насчет охлаждения? Было показано, что кожистые спины иногда имеют розовую кожу: так что они могут использовать дополнительный приток крови к поверхности, чтобы охладиться. В 1990 Паладино, О’Коннор и Спотила предложили новый механизм контроля температуры, который они назвали гигантотермией : контроль внутренней температуры за счет большого размера тела.
Используя уравнения размера и формы (и предполагая цилиндрическую черепаху), они показали, что большие экзотермы могут минимизировать потерю тепла, и что приток крови к поверхности может объяснить механизм потери тепла. Они даже зашли так далеко, что предположили, что крупные динозавры приспособились к большому разнообразию климата благодаря гигантотермии. Таким образом, в отличие от ящериц, которые являются экзотермными и пойкилотермными, они предположили, что кожистая спина является экзотермической, но гомотермической.
Однако исследование , опубликованное на прошлой неделе в PLoS-ONE , утверждает, что кожистые на самом деле эндотермические. Группа ученых из Канады, США и Британских Виргинских островов изучала двух молодых кожистых особей в резервуарах с водой. Один весит 16 кг, а другой 37 кг. При охлаждении резервуаров они увидели, что обе черепахи поддерживали внутреннюю температуру выше, чем температура воды,
, но у более крупной черепахи сохранялась большая разница между внутренней температурой и температурой воды.
Так что размер имеет значение… помогая поддерживать постоянную температуру. Активность черепах также увеличивалась по мере снижения температуры: они в основном двигались, чтобы согреться. Это были молодые черепахи, поэтому температура колебалась между 19С и 31С. Предполагается, что по мере того, как черепахи взрослеют и становятся больше, размер их тела увеличивается, так что 900-килограммовая версия может плавать как в Арктике, так и на экваторе.
При высокой температуре воды черепахи проявляли пониженную активность: как бы валялись, ничего не делали, отдыхали, пили замороженную маргариту. Но они также теряли больше тепла через свой панцирь и ласты. Итак, смесь поведенческого и внутреннего контроля. Картина состоит в том, что кожистые, следовательно, эндотермичны и гомеотермичны, хотя и не так хороши в этом: они контролируют свою внутреннюю температуру с помощью метаболизма, и у них это получается намного лучше, чем у ящериц, но не так хорошо, как у мыши. Таким образом, в этом есть и эволюционный аспект: кожистые спины демонстрируют, как некоторые животные могли перейти от эктотермии к эндотермии.