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外溫動物

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屬於外溫動物既淡水龜用曬太陽既方式取暖
紅線代表空氣溫度。紫色線代表蜥蜴既體溫。綠線代表洞穴既基礎溫度。蜥蜴係外溫動物,佢利用行為適應既方式嚟控制體溫。佢哋根據外面既溫度嚟調節自己既行為;天氣暖既時候,佢哋會走出洞穴,喺必要時會返番洞穴。

外溫動物(英文:ectotherm,嚟自希臘文:ἐκτός/ektós意思係「外部」同 θέρμη/thermē 意思係「熱」),通常又叫做「冷血動物」[1] ,係一種內部生理熱源相對比較少既動物,佢哋既體溫控制方面唔重要性 [2]。呢啲生物體(例如青蛙)依賴環境熱源[3];咁樣做,佢哋就能夠用好低既新陳代謝率而唔會影響佢哋既生存[4]

其中一啲動物生活喺溫度幾乎固定既環境嗰度,例如典型既深海區域,所以可以被視為恆溫既外溫動物。相反,喺溫度變化好大,大到足以限制其他外溫動物既生理活動既地方,好多外溫動物物種會習慣搵外部熱源(太凍既時候)或者避暑(太熱既時候);例如,除了一系列既行為溫度調節機制之外,好多爬行動物仲會用曬太陽,或者係太熱既時候搵陰涼既地方,嚟到調節體溫[5]

同外溫動物相反,內溫動物,好多時候主要喺依靠內部新陳代謝過程產生熱量,而中溫動物(mesotherms)就用中間策略。

由於動物用既溫度控制方式有兩種以上,所以以前既術語「溫血」(warm-blooded)同「冷血」(cold-blooded)已經唔再喺科學術語,不過一般人仍然有啲繼續咁用。



適應

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唔同既行為模式令到某啲外溫動物能夠喺一定程度上調節體溫。 為咗取暖,爬行動物同好多昆蟲​​會搵陽光充足既地方,而且會用盡方法將自己暴露喺太陽之下。喺有害既高溫之下,佢哋會搵陰涼既地方或者涼爽既水。喺天寒地凍既時候,蜜蜂迫埋一齊嚟減少熱量流失。蝴蝶同飛蛾會調整翅膀既方向,用最大既受熱翼面積,曬太陽,喺起飛之前,盡量積聚多啲熱量[6] 。群居毛毛蟲,例如森林帳篷毛毛蟲(forest tent caterpillar)同美國白蛾(fall webworm),都喺用一大群一齊曬太陽既辦法嚟調節體溫[7][8][9][10][11]。 好多飛行昆蟲,例如蜜蜂同大黃蜂,亦會喺飛行之前,用低幅度振動飛行肌肉既方式,喺啲翼無大幅度活動既情況之下,嚟提高佢哋既內部溫度。 呢種內溫活動就係點解咁難一致咁用「變溫性」(英語:Poikilothermy)同「恆溫性」(Homeothermy),同埋「變溫動物」(英語:Poikilotherms)同「恆溫動物」(Homeotherms)等既呢啲生物學術語[2]

除咗行為適應之外,生理適應(physiological adaptations)亦都對外溫動物調節體溫有幫助。潛水爬蟲類透過熱交換機制保存熱量,嚟自皮膚既冷血喺身體核心向外流動既血液嗰度吸收熱量,重新利用同保存一啲本來可能會浪費咗既熱量。牛蛙既皮膚喺炎熱既時候會分泌更多既黏液,透過蒸發呢啲黏液,可以實現更好既冷卻效果。

喺好凍既時期,一啲外溫動物會進入蟄伏狀態,新陳代謝會減慢,或者喺某啲情況之下,例如林蛙,佢哋係會實際上停止咗新陳代謝。呢種蟄伏狀態,可能會持續一整晚,亦都可能會持續一個季節,甚至好幾年,呢啲時間既長短,取決於物種同環境。

有養爬行類動物既人,可以用紫外光燈嚟幫佢哋既寵物「曬太陽」。

優缺點

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外溫動物好大程度上依靠陽光之類既外部熱源嚟達到各種身體活動需要既最佳體溫,所以佢哋依靠環境條件嚟達到需要既體溫。相反,內溫動物主要依靠自身既新陳代謝活躍既器官(肝、腎、心臟、大腦、肌肉),甚至係棕色脂肪組織等專門產熱既器官嚟產生需要既溫度嚟維持幾乎固定既體溫。喺一樣既體重之下,外溫動物既代謝率通常低過內溫動物好多,所以內溫動物通常需要比較多既食物消耗,而且通常需要能量含量比較高既食物。同外溫動物既承載能力相比,呢種要求,可能會限制咗內溫動物可以生活既環境。

由於外溫動物依靠環境條件嚟調節體溫,所以佢哋通常喺夜晚同朝早表現得比較遲緩。當佢哋啱啱先喺藏身既地方出嚟既時候,好多晝行外溫動物需要喺朝早俾太陽曬下,等體溫升高咗之後,先至能夠開始正常既活動。因為呢個原因,喺涼爽既天氣之下,大多數外溫脊椎動物既覓食活動只可能喺日頭,而喺好凍既天氣之下,大多數物種根本無辦法生存到。例如,喺蜥蜴之中,大多數夜間活動既物種,例如檐蛇(壁虎),會用「等運到」既搵食策略。呢種策略唔需要好似主動搵食咁花費咁多能量,亦都唔需要用高強度既狩獵行動。不過,喺另一個角度嚟睇,「等運到」既搵食方法,可能需要等好長既時間,甚至會徒勞無功。一般嚟講,內溫動物唔能夠承受咁長既時間無嘢食,但係適當既適應,外溫動物可以等待好耐而唔會消耗太多能量。因為呢個原因,內溫脊椎動物物種對環境條件既依賴性比較小,而且喺佢哋既日常活動模式之中,形成咗更大既差異性(包括物種內同物種間)[12]

喺外變溫動物之中,環境溫度既波動可能會影響佢哋既體溫。呢種體溫變化叫做變溫性(英文:poikilothermy),雖然呢個概念並無得到廣泛既認同,而且呢個術語既使用量正喺度減少緊。對於輪蟲等既小型水生生物嚟講,變溫性實際上係絕對既,但係其他生物(例如蟹)有更多既生理選擇,佢哋可以走去溫度適合既地方,避免環境溫度變化,或者減輕呢啲變化既影響[2][13] 。外溫動物亦可以表現出恆溫既特徵,特別係喺水生生物之中。通常,佢哋周圍既環境溫度範圍相對固定,而且由於增加體溫會消耗比較多既能量,佢哋好少會保持一個比較高既內部體溫。

參考

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  1. "Ectotherm | Definition, Advantages, & Examples | Britannica".
  2. 2.0 2.1 2.2 Davenport, John (1992). Animal life at low temperature (第1版). London: Chapman & Hall. ISBN 978-0-412-40350-7.
  3. Jay M. Savage; with photographs by Michael Fogden and Patricia Fogden. (2002). The Amphibians and Reptiles of Costa Rica: a Herpetofauna Between Two Continents, Between Two Seas. Chicago, Ill.: University of Chicago Press. p. 409. ISBN 978-0-226-73538-2.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: 作者名單 (link)
  4. Milton Hildebrand; G. E. Goslow, Jr. Principal ill. Viola Hildebrand. (2001). Analysis of vertebrate structure. New York: Wiley. p. 429. ISBN 978-0-471-29505-1.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: 作者名單 (link)
  5. 陳韋宏; 邱慶奇、高善 (2005-10-01)。北市內湖金面山區黃口攀蜥停棲行為之分析學教育月刊 (283): 35–50。doi:10.6216/SEM.200510_(283).0002
  6. Davenport, John. Animal Life at Low Temperature. Publisher: Springer 1991. ISBN 978-0412403507
  7. McClure, Melanie; Cannel, Elizabeth; Despland, Emma (June 2011). "Thermal ecology and behaviour of the nomadic social forager Malacosoma disstria". Physiological Entomology. 36 (2): 120–127. doi:10.1111/j.1365-3032.2010.00770.x.
  8. Schowalter, T. D.; Ring, D. R. (2017-01-01). "Biology and Management of the Fall Webworm, Hyphantria cunea (Lepidoptera: Erebidae)". Journal of Integrated Pest Management. 8 (1). doi:10.1093/jipm/pmw019. 原先內容歸檔喺2017-11-15.
  9. Rehnberg, Bradley (2002). "Heat Retention by webs of the fall webworm Hyphantria cunea (Lepidoptera: Arctiidae): infrared warming and forced convective cooling". Journal of Thermal Biology. 27 (6): 525–530. doi:10.1016/S0306-4565(02)00026-8.
  10. Loewy, Katrina. "Life History Traits And Rearing Techniques For Fall Webworms (Hyphantria Cunea Drury) In Colorado" (PDF). Journal of the Lepidopterists' Society. 原著 (PDF)喺2018-05-06歸檔. 喺2017-11-15搵到.
  11. Hunter, Alison F. (2000-11-01). "Gregariousness and repellent defences in the survival of phytophagous insects". Oikos (英文). 91 (2): 213–224. doi:10.1034/j.1600-0706.2000.910202.x. ISSN 1600-0706.
  12. Hut, Roelof A.; Kronfeld-Schor, Noga; van der Vinne, Vincent; De la Iglesia, Horacio (2012-01-01). Kalsbeek, Andries; Merrow, Martha; Roenneberg, Till; Foster, Russell G. (編). Chapter 17 - In search of a temporal niche: Environmental factors. The Neurobiology of Circadian Timing.第199卷. Elsevier. pp. 281–304. doi:10.1016/b978-0-444-59427-3.00017-4.
  13. Lewis, L; Ayers, J (2014). "Temperature Preference and Acclimation in the Jonah Crab, Cancer borealis". Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 455: 7–13. doi:10.1016/j.jembe.2014.02.013.