Пойкілотермність і гомойтермність тварин

У тварин реакції на різний тепловий режим життєзабезпечення не менш різноманітні і вони направлені на регулювання рівня теплопередачі. На відміну від рослин для тварин характерні два типи теплообміну: пойкілотермність (poikilos – різноманітний) і гомойтермність (homois – однаковий).

До пойкілотермних (ектотермних, холоднокровних) відносяться всі безхребетні, риби, рептилії і амфібії. Вони позбавлені здатності підтримувати постійну температуру тіла. Для пойкілотермних організмів типова низька інтенсивність обміну речовин і майже повна відсутність механізмів теплорегуляції. У тропічних країнах вони зустрічаються частіше, ніж в інших.

Терморегуляція здійснюється за рахунок особливої структури і кольору покривів, специфіки поведінки – відшукують найбільш відповідні місця проживання (змії виповзають на скельні виходи, ящірки – на стовбури дерев з сонячного боку, жаби – на тепле каміння, листя), посиленням мускульної роботи (у польоті – на 15-20°С температури вище навколишнього середовища; за рахунок суспільного життя (мурашники, термітники, вулики); різним вмістом вологи в тілі і різною інтенсивністю випаровування вологи з поверхні тіла. Стійкість до низьких температур забезпечується накопиченням жирів, глікогену, деяких солей. Несприятливі умови пойкілотермні тварини переживають в неактивному стані – анабіозі.

Гомойотермні (ендотермні, теплокровні) – тварини з високим рівнем обмінних процесів – птахи і ссавці, що забезпечують підтримку постійної температури тіла навіть при значних коливаннях температури зовнішнього середовища. Тепло виділяється при біохімічних реакціях усередині організму. Чим нижче температура середовища, тим більше втрати тепла і тим інтенсивніше йдуть обмінні процеси, підвищується продукування тепла, що йде на підтримку постійної температури тіла. Аналогічна закономірність і при підвищенні температури. Але ця закономірність простежується лише до певної межі. Ресурси організму не безмежні. При тривалому перегріві або переохолодженні він гине.

У гомойотермних тварин розрізняють хімічну і фізичну терморегуляції. Хімічна виявляється в продукуванні тепла, фізична – в його розподілі по тілу і віддачі. У тваринах перед настанням холодів зростає в тканинах печінки вміст глікогену, в нирках – аскорбінової кислоти. Спостерігається накопичення жирів під шкірою і поблизу життєво важливих органів – серця, спинного мозку. Жири відкладаються в особливій бурій жировій тканині, і при клітинному диханні вся енергія йде не на синтез АТФ, а розсівається по тілу у вигляді тепла.

Підтримка температури за рахунок зростання теплопродукції вимагає великої витрати енергії, тому тварини при посиленні хімічної терморегуляції або мають потребу у великій кількості їжі, або витрачають багато жирових запасів, накопичених раніше. Наприклад, бурозубка має виключно високий рівень обміну. Чергуючи дуже короткі періоди сну і активності, вона активна в будь-який час доби, не впадає в сплячку взимку і в день з'їдає корму в 4 рази більше власної маси. Частота серцебиття у бурозубок до 1000 ударів в хвилину. Також і птахам, що залишаються на зиму, потрібно багато корму; їм страшні не стільки морози, скільки нестаток кормів.

На основі фізіологічних процесів здійснюється терморегуляція в межах тіла: у кінцівках вени і артерії підходять близько один до одного («чудова мережа») і артерії віддають тепло венам, повертаючи його тілу. У результаті кінцівки залишаються холоднішими в порівнянні з тілом. У жарі підтримувати температуру тіла на постійному рівні дозволяє потовиділення, прискорене дихання (собаки, птахи).

 В екологічно близьких ссавців в холодних кліматичних зонах, згідно з правилом Бергмана, закономірно збільшуються розміри тіла і вага внутрішніх органів, що мають відношення до регулювання процесів обміну (серце, нирки, печінка). Згідно з правилом Алена в холодних зонах щодо розміру тіла скорочуються площі поверхонь виступаючих органів (вуха, носи, хвости) порівняно з ссавцями тепліших зон. Правило Алена наочно демонструють розміри вух у песця (Арктика), європейської лисиці і африканської лисиці-фенека (рис.3).

Зниженню тепловтрат сприяють опушення (як і у рослин), оперення, хутровий покрив, жирові відкладення, темне забарвлення покриву (правило Глогера).

Проміжне положення між пойкілотермними і гомойотермними організмами займають гетеротермні (ховрахи, їжаки, кажани, ведмеді). В активному стані у цих тварин підтримується постійна відносно висока температура тіла. У зимовий час вони впадають в сплячку або глибокий сон, і температура тіла у них в цей час мало відрізняється від зовнішньої. Рівень обміну речовин знижується.