POIKILOTHERMEN: EVOLUTION, REGULATION, NUTZEN - BIOLOGIE - 2025

Poikilothermo ( Poikilos , mehrfach oder vielfältig) bezieht sich auf Tiere, die ihre Innentemperatur nicht regulieren können, sodass ihre Körpertemperatur mit der Raumtemperatur schwankt.

In der Vergangenheit verwendeten Zoologen andere häufig verwendete Begriffe wie "kaltblütig", um sich auf eine vielfältige Gruppe von Tieren zu beziehen. Es ist jedoch ein Begriff, der im engeren Sinne ineffizient ist, um zwei Gruppen von Tieren zu trennen.

Quelle: Bjørn Christian Tørrissen

Ein anderer Begriff, der häufig verwendet wird, um sich ausschließlich auf die Quelle der Körperwärme zu beziehen, ist "Ektotherme", wie jene Tiergruppen, die fast ausschließlich von Umweltwärmequellen abhängen. Die Kombination dieser Begriffe liefert somit wertvolle Informationen darüber, wie Tiere ihre Körpertemperatur regulieren.

Temperaturregulierung in poikilothermen Organismen

Tiere haben während ihrer gesamten Entwicklung Strategien angewendet, um ihre innere Umgebung unter optimalen Bedingungen zu erhalten und eine normale Zellfunktion aufrechtzuerhalten. Außerdem haben sie den Aufwand optimiert oder metabolische Energie gespart.

Poikilotherme Tiere produzieren vergleichsweise weniger Stoffwechselwärme als endotherme Tiere. Daher ist der Austausch von Kalorienenergie mit der Umwelt von großer Bedeutung, um Ihre Körpertemperatur zu bestimmen.

In diesem Sinne absorbiert ein poikilothermes Tier Wärme aus der Umgebung, wenn es seine Körpertemperatur erhöhen muss, und verhält sich wie Wärmekonformisten, da sie von der Umgebungstemperatur abhängen. In energetischer Hinsicht sind sie schlecht isolierte Tiere.

Erstens weisen sie eine niedrige Stoffwechselwärmeerzeugungsrate auf, die sich schnell in die Umgebung auflöst und nicht wesentlich zum Anstieg der Körpertemperatur beiträgt. Andererseits haben sie eine hohe Wärmeleitfähigkeit, wodurch Ektothermen Wärme leicht absorbieren können.

In den meisten Fällen haben ektotherme Organismen eine Verhaltensregulierung der Körpertemperatur. Zum Beispiel sonnen sich Schlangen und Eidechsen, bis sie eine geeignete Temperatur für eine effiziente Muskelfunktion erreichen, wodurch die Auswirkungen der Umwelt durch Verhalten gemindert werden.

Stoffwechsel bei poikilothermen Tieren

Es ist bekannt, dass biochemische Reaktionen temperaturempfindlich sind, da die Aktivität vieler Enzyme eine optimale Temperatur aufweist. Jede Änderung der Temperatur verändert die Effizienz der enzymatischen Maschinerie und stellt ein Hindernis für die Tiere dar.

Wenn die Temperatur auf ein kritisches Niveau fällt, wird die Geschwindigkeit der Stoffwechselprozesse beeinträchtigt, wodurch die Energieerzeugung und die Menge, die Tiere für ihre Aktivitäten und ihre Fortpflanzung verwenden können, verringert werden.

Im Gegensatz dazu ist die Stoffwechselaktivität instabil und wird sogar zerstört, wenn die Temperatur zu stark ansteigt. Dies ermöglichte es, optimale Bereiche für die Entwicklung des Lebens zwischen 0 ° C und 40 ° C festzulegen.

Die Körpertemperatur in poikilothermen Organismen ist nicht konstant wie bei homöothermischen (endothermen) Organismen.

In diesem Fall geht Wärme zwar als Produkt der Stoffwechselaktivität erzeugt, diese geht jedoch so schnell verloren, wie sie erzeugt wird. Die Innentemperatur hängt nicht wie bei Homöothermen vom Verbrennungsmechanismus von Lebensmitteln ab.

Im Allgemeinen sind poikilotherme Tiere mit einem Metabolismus vom Bradymetabolismus assoziiert. Es ist jedoch eine Bedingung, die nur strenge ektotherme Organismen erfüllen, wobei der Bradymetabolismus der Metabolismus in einem Ruhezustand ist.

Poikilothermie in der Natur

Poikilothermie ist die häufigste Art der Wärmeregulierung im Tierreich. Innerhalb dieser Gruppe befinden sich die Gruppen der niederen Wirbeltiere wie Fische, Amphibien und Reptilien sowie die überwiegende Mehrheit der wirbellosen Land- und Wassertiere (mit einigen Ausnahmefällen).

Bei aquatischen Poikilothermen entspricht die Körpertemperatur aufgrund ihrer Kalorieneigenschaften im Wesentlichen der von Wasser. Andererseits könnten terrestrische Organismen aufgrund der Wirkung von Strahlung eine Temperatur haben, die höher als die Lufttemperatur ist.

Ektotherme Tiere nutzen durch ihr Verhalten Orte mit günstigeren Temperaturen aus. Wie bereits erwähnt, stammt die Energiequelle zur Erhöhung ihrer Körpertemperatur jedoch aus der Umwelt und nicht aus dem Inneren des Körpers.

In tropischen Gebieten konkurrieren Ektothermen wie Reptilien effektiv mit Säugetieren und übertreffen sie in vielen Fällen in Bezug auf Arten und Individuen. Dies liegt daran, dass die konstante Temperatur der Tropen den ganzen Tag über Aktivität ermöglicht und auch die Energie verwendet, die bei Fortpflanzungsaktivitäten und beim Überleben eingespart wird.

Dieser Vorteil nimmt in gemäßigten Umgebungen tendenziell ab, in denen aufgrund ungünstiger Bedingungen für die Ektothermie endotherme Organismen bevorzugt werden.

Nutzen und Kosten der Poikilothermie

Da die Körpertemperatur vieler Ektothermen in erheblichem Maße von der Umwelt abhängt, können Ektothermenarten, die an Orten mit Temperaturen unter dem Gefrierpunkt leben, Probleme haben.

Sie haben jedoch Reaktionen als Substanzen entwickelt, um die Keimbildung von Eiskristallen in extrazellulären Flüssigkeiten zu verhindern und somit zytoplasmatische Flüssigkeit, Unterkühlung und Frostschutzmittel in Körperflüssigkeiten zu schützen.

In heißen Umgebungen sind die Gewebefunktionen der meisten Ektothermen beeinträchtigt. Aufgrund einer geringeren Affinität von Hämoglobin zu Sauerstoff bei höheren Körpertemperaturtemperaturen verhindert es aufgrund seiner geringen Raten im aeroben Stoffwechsel, dass Tiere anspruchsvolle Aktivitäten ausführen.

Letzteres bringt die Entwicklung eines Sauerstoffdefizits während der anaeroben Atmung und die Einschränkungen beim Erreichen großer Größen mit sich.

Ektothermie ist eine langsame Lebensform mit kleinen Energieflüssen, dh mit geringem Energiebedarf. Letzteres ermöglicht es ihnen, ungenutzte terrestrische Nischen von homöothermischen Wirbeltieren zu besetzen und weniger Energie in die Wärmeerzeugung und mehr in Wachstums- und Fortpflanzungsaktivitäten zu investieren.

Entwicklung der Ektothermie bei Dinosauriern

Seit der Aufzucht der ersten Fossilien gab es eine Debatte darüber, ob Dinosaurier homöotherm oder poikilotherm waren. Wie wir bereits wissen, beinhaltet die Ektothermie geringe Stoffwechselinvestitionen zur Erzeugung von Wärme. Stattdessen wird die aus der Umwelt verfügbare Energie zur Regulierung der Körpertemperatur verwendet.

Dies bringt offensichtlich eine Reihe von Problemen mit sich, wie den Mangel an Strahlung oder Sonnenenergie in der Nacht oder die Tatsache, dass der Lebensraum warm und kalt ist. Angesichts der Beziehungen zwischen Dinosauriern und aktuellen Reptilien wurden Dinosaurier traditionell als Ektothermen klassifiziert.

Aufgrund des Lebensstils, der über Dinosaurier abgeleitet wurde, sprechen mehrere Argumente dafür, dass es sich um endotherme Tiere handelt.

Das erste ist, dass sie eine oberflächliche Isolierung hatten (Federn in Archaeopteryx), die eine Barriere für die Absorption von Energie aus Strahlung und für eine Endotherme darstellen würde, vorausgesetzt, sie könnten die Stoffwechselwärme aufrechterhalten.

Viele der Fossilienfunde kamen in gemäßigten Zonen vor, weshalb es als endotherm angesehen wird, das Klima mit Stoffwechselwärme zu überleben. Andere Hinweise legen nahe, dass die Beziehung zwischen Raubtier und Beute für endotherme und nicht ektotherme Tiere charakteristisch ist.

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