Теплокровные животные, такие как мы, поддерживают постоянную температуру независимо от окружающей среды. Но как они это делают? Энергия должна подаваться изнутри. Я предполагаю, что реакции, подобные получению АТФ из глюкозы, являются экзотермическими. Это означает, что зимой наш организм реагирует больше. Вода поглощается этими реакциями. Нам нужно больше воды зимой. Что противоречит нашему реальному жизненному опыту.
С другой стороны, что мешает хладнокровным животным выделять тепло? Им не нужен АТФ? Используют ли они различные типы реакций для получения энергии? У них разный эволюционный путь? Они вроде не сильно отличаются от нас.
Поскольку в вашем вопросе, кажется, есть несколько отдельных подтем, я отвечу на них один за другим:
1). Существует множество механизмов, которые позволяют эндотермическим животным поддерживать тепловой гомеостаз в холодных условиях. Основные из них:
а). Реакция дрожи: когда внутренняя температура тела эндотерма падает ниже критического значения (36,8°C у людей), это заставляет задний гипоталамус стимулировать определенные группы скелетных мышц (особенно вокруг жизненно важных органов), которые начинают быстро «дрожать», генерируя нагревать.
б). По сравнению с экзотермами, у эндотермов больше митохондрий на клетку, что позволяет им иметь более высокий метаболизм. Поскольку метаболизм всегда генерирует тепло, [общее] увеличение клеточного метаболизма вызовет увеличение тепла тела.
в). Многие эндотермы имеют слои изолирующего вещества, такого как мех, ворвань, перья и т. д., что позволяет им сохранять тепло тела. Кроме того, эндотермы также могут отводить кровь от капилляров за счет вазоконстрикции артериол, уменьшая площадь, в которой может теряться тепло.
г). Как упоминал Мемминг, бурая жировая ткань также играет роль в регуляции температуры. Метаболизм бурого жира, основанный на терморегуляции, приводит к тому, что P+ в цепи переноса электронов проходит через термогенин вместо АТФ-синтазы. Этот процесс генерирует тепло, но не АТФ.
д). Некоторые эндотермы, такие как пингвины и арктические волки, имеют противоточный обмен в своих капиллярах. Это когда теплая артериальная кровь «передает» часть своего тепла более холодной венозной крови. Эта функция позволяет рециркулировать часть тепла, обычно «растрачиваемого» в воздухе, обратно в тело.
Примечание: хотя это правда, что эндотермы способны поддерживать постоянную температуру тела независимо от их окружения (игнорируя крайности), они делают это за счет значительного количества средств к существованию. Большинству эндотермов требуется гораздо больше средств к существованию, чем экзотермам.
2). Ваш второй подвопрос очень интересен. Хотя верно то, что для выработки тепла потребуются значительные количества углеводов/жиров/... и т. д., это не обязательно означает, что чистое потребление средств к существованию в холодных условиях больше, чем в нормальных условиях. В большинстве случаев эндотермы в холодных условиях будут проявлять значительно меньшую активность, чем в оптимальных условиях. Снижение активности в холоде, скорее всего, уравновесит увеличение метаболизма, основанного на терморегуляции. Это, вероятно, объясняет, почему люди склонны пить одинаковое или немного меньшее количество воды в холодных условиях. И еще: для некоторых реакций с выделением тепла (таких как альтернативный путь ЭТЦ) вода не требуется.
3). По правде говоря, ничто не «мешает» экзотермам генерировать тепло. У них просто нет сотовой «аппаратуры». Эктотермы метаболизируются так же, как и другие организмы, используя такие молекулы, как АТФ, глюкоза, жир и т. д. Однако, в отличие от эндотермов, они тратят очень мало своей энергии на регулирование температуры. Как следствие, их общая скорость метаболизма зависит от внешней температуры. Дело вот в чем: значительная часть эндотермного жизнеобеспечения используется для выработки тепла. Только небольшая (если вообще есть) часть эктотермного пропитания используется для регулирования тепла. В результате эндотермам требуется гораздо больше питания, чем экзотермам.
4). Я не совсем уверен, что вы подразумеваете под «эволюционным путем», но я просто скажу следующее: во многих отношениях эндотермы и экзотермы — это организмы, которые нашли разные пути решения одной и той же проблемы; как регулировать тепло тела для максимального выживания и размножения. В принципе,
Эктотермия - больше зависит от температуры окружающей среды, требует меньше средств к существованию
эндотермичен, менее зависит от температуры окружающей среды, требует большего жизнеобеспечения
5). Вы совершенно правы. Клеточные и генетические компоненты очень похожи. Некоторые морфологические аспекты также кажутся общими.
Источники:
Кэмбелл и Рис (2010) Биология (9-е изд.)
Лебедь, кг; Р. Е. Хеншоу (март 1973 г.), «Поясничная симпатэктомия и холодовая акклиматизация арктическим волком», Analysis of Surgery 177 (3): 286–292,
Гайтон и Холл (2006) Учебник медицинской физиологии. (11-е изд.)
Романовский АА. (2007). Терморегуляция: некоторые понятия изменились. Функциональная архитектура системы терморегуляции. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 292(1):R37-46.
Вот ответ на часть вашего вопроса. Зимой теплокровные животные сжигают больше пищи, поэтому они могут согреть свое тело. Зимой они потребляют не намного больше АТФ, чуть больше. Обычно у них есть механизм для уменьшения потери тепла, как у растущих волос. Как понять, что вам нужно пить больше воды? Вы должны знать, что зимой вы меньше потеете.
У хладнокровных животных в гене закодирован механизм, который не дает им согреться зимой. Это результат эволюции, так что зимой им не нужно потреблять много еды и АТФ. Это означает, что они принадлежат к другой ветви филогенетического древа, а значит, имеют разный путь эволюции.
Всегда есть дрожь, а также бурая жировая ткань , которая вырабатывает тепло, чтобы поддерживать внутреннюю температуру в равновесии. Дополнительные митохондрии в бурой жировой ткани могут использоваться для выработки тепла без производства АТФ. Как упоминает @jackweirdy, это негативная обратная связь с участием гипоталамуса.
странный