Teplo - teplota
Rozsah schopnosti přizpůsobení organismů teplotám na Zemi
Poikilotermie ?? Homoiotermie?? co je lepší strategie?
• Endotermie • Homoiotermie • Ektotermie • Poikilotermie
rypoš stříbřitý
I brouci se mohou pohybovat po sněhu….
© Canis
Příklady termogeneze a termoregulace hmyzu
Příklady termogeneze a termoregulace hmyzu
teplota tělního jádra savců roste s evoluční vyspělostí ptáci mají teplotu vyšší než savci
Systém kontroly tělesné teploty u savců
Energetické toky mezi prostředím a živočichem
Model výměny energie pozemního endotermního živočicha se znázorněním toků dlouhovlnného (LW) a krátkovlnného (SW) záření
Model výměny energie pozemního ektotermního živočicha se znázorněním toků dlouhovlnného (LW) a krátkovlnného (SW) záření
Termoregulace podle velikosti těla
Proč se mozek nepřehřeje? Dýchání při zvýšené tělesné teplotě
Chlazení výparem na sliznici
Nižší teplota vydechovaného vzduchu jako důsledek kondenzace vody v nose
Je lepší tuk, srst, nebo peří???
Izolační vlastnosti materiálů
Tloušťka srsti (a její izolační vlastnosti) rostou s velikosti živočicha Platí to ale jen u savců chladných a polárních oblastí, u afrických nikoliv (nejkratší srst mají největší antilopy)
Rozdíl termoizolačních vlastností letní a zimní srsti (u drobnějších savců je menší )
Charakter vlníků bobra (Castor sp.) z 1 folikulu vyrůstá okolo 25 vláken, každé o průměru 10 -15 µm, průměr pesíků 25 -65 µm. Zimní srst 23.200-27.000, letní 13.900-18.700 chlupů na 1 cm2
Charakter vlníků vydry (Lutra sp.) každé o průměru 8 - 22 µm (pesíky 70 -120 µm) Zimní srst 35.000 chlupů na 1 cm2
Příčný průřez pesíku kočky (Felis sp.) z každého folikulu vyrůstá okolo 3 vláken
Podélný průřez pesíku vydry (Lutra sp.)
Izolační vlastnosti tělesné izolace a vliv ponoření se do vody
Podpravidlo srsti
• Někteří endotermní živočichové (savci) žijící v chladnějších oblastech mají hustší a delší srst než savci žijící v oblastech teplejších
Termoregulace pomocí změn sklonu tělního pokryvu a zrychleného dýchání (polypnoe)
Bergmanovo pravidlo (endotermní živočichové)
• S klesající teplotou prostředí roste velikost těla • Endotermní živočichové jsou v chladnějších oblastech větší než jejich příbuzné formy žijící v oblastech teplejších • Endotermní živočichové v rámci jedné taxonomické skupiny, žijící blíže pólů, jsou větší
A - tučňák císařský (115 cm, 34 kg) B - tučňák patagonský (95 cm) C - tučňák oslí (81 cm) D - tučňák magellánský(70 cm) E - tučňák galapážský (53 cm, 2,5 kg) F - tučňák nejmenší (40cm) G - tučňák bělopásý (40cm)
Hmotnost těla a bazální metabolismus endotermů Vysoký bazální metabolismus = vysoké nároky na příjem energie = nevýhoda v chladné oblasti
Také některé ryby jsou schopny regulovat tělesnou teplotu – zejména v tělním jádru
Možnosti termoregulace u ryb jsou omezené – ale existují
(tento druh tuňáka je velký a má účinný systém podkožních cév – obdoba protiproudového cévního systému) – a náznak Bergmanova pravidla
Alenovo pravidlo •
Někteří endotermní živočichové v rámci jedné taxonomické skupiny, žijící v chladnějších podmínkách, mají kratší tělní výběžky. S rostoucí teplotou se prodlužují externity těla. (uši, zobáky, ocasy a končetiny)
A proč máš tak velké uši, králíku?
Abych se lépe chladil!
Má zbarvení vliv na termoregulaci ??? Nebo je důležitější mimeze??? Aneb proč je (možná) lední medvěd bílý a tučňák
černobílý
Vyzařování energie z povrchu těla živočichů (černý živočich) je při vysoké teplotě vyšší než z např. povrchu skály. Celkové vyzáření pak převyšuje i příjem ze sluneční energie – a živočich se nemusí přehřát (pokud se nemusí hýbat!)
Glogerovo pravidlo
• teplejší a vlhčí klima má vliv na tmavší zbarvení • V teplejších a vlhčích oblastech jsou někteří endotermní živočichové tmavší než jejich příbuzné formy ze sušších a chladnějších oblastí
Dehnellův fenomén
• Někteří drobní savci na podzim zmenšují tělesné rozměry a snižují hmotnost (zmenšuje se i kostra)
Teplota a bazální metabolismus endotermů
Noční změny tělesné teploty u pěvců
Vliv větru na ztrátu energie
20
Ochlazování větrem (wind chill)
ochlazování na povrchu těla
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
rychlost větru (km/hod)
70,00
80,00
90,00
100,0
110,0
Proč ptáci nepřimrznou k ledu??
Fungování protiproudového cévního systému Pracuje = malé tepelné ztráty
Překlenutí = velké tepelné ztráty
Protiproudový cévní systém (výměník) vodních endotermů
Povrchové cévy
propojovací cévy
Jak kytovci regulují teplotu
Hesseovo pravidlo •
relativní hmotnost srdce některých druhů endotermních živočichů se zvětšuje ve studenějším klimatu.
•
Jedinci populace druhu živočicha žijící v severnějších částech areálu, popřípadě v horách, mají větší relativní hmotnost srdce než jedinci populace živočichů téhož druhu žijící v jižněji položených částech areálu.
Vztah mezi spotřebou kyslíku endotermů a teplotou prostředí
Vztah mezi spotřebou kyslíku ektotermů a teplotou prostředí
Závislost rychlosti a délky délky vývoje ektotermů na teplotě
Vliv teploty na rychlost vývoje poikilotermů C – suma efektivních teplot (koncept „denních“ stupňů – ryby)
C = (T - k) d
T – účinná teplota (ještě – už probíhá vývoj) k – teplotní hranice vývoje D – délka vývoje
Příklad: Kapr:
C = 60 , T = 20oC, k = 0oC,
Pstruh: C = 480, T = 8oC, k = 0oC,
d = 3 dny d = 60 dnů
Polygon vyjadřující toleranci teploty vody pstruhem a rozsah teplot pro jeho reprodukci (v závislosti na teplotě aklimace)
Vliv teploty na počet generací poikilotermů
J
=
(T - k) dr _________ C
J
=
S _________ SET’
J – počet generací dr – průměrná denní teplota C – suma efektivních teplot S – suma průměrných denních teplot SET’ – suma efekt. teplot pro vývoj
Samice krajty má dobrou schopnost tvorby tepla kontrakcemi velkých svalů. V čase inkubace vajec udržuje téměř stálou teplotu těla
Termoregulace ještěrky pomocí změny chování a „lokalizace v prostoru
Termoregulace bezobratlých – mravenec Atta, štíři
Pohyb po horkém písku – snížení rizika přehřátí (ale též únik z volného prostoru před predátorem)
Teplota těla a prostředí u různých druhů plazů a hmyzu
Slunění a schopnost hmyzu zachytit křídly sluneční záření a koncentrovat jen na povrch těla
Termoregulace je úzce spojená s hospodařením s vodou
Voda – teplo - velký – malý?
Evaporace, nutná k udržení konstantní tělesné teploty, je základní charakteristikou řady pouštních živočichů. Příjem tepla je úměrný povrchu těla, množství vody je úměrné objemu (hmotnosti) těla. Takže malí živočichové, s relativně velkým povrchem těla vzhledem k hmotnosti, jsou v nevýhodě
