Ektotherm

Ein Ektotherm (vom altgriechischen ἐκτός ( ektós ) „ außen “ und θερμός ( thermós ) „ Wärme “ ), im Allgemeinen als „ wechselwarmes Tier “ bezeichnet ^{[ 1 ],} ist ein Tier, bei dem interne physiologische Wärmequellen, wie beispielsweise das Blut , für die Regulierung der Körpertemperatur von relativ geringer oder vernachlässigbarer Bedeutung sind ^{[ 2 ]} . Solche Organismen ( zum Beispiel Frösche ) sind auf Wärmequellen in ihrer Umgebung angewiesen ^{[ 3 ]} , wodurch sie mit einem sehr sparsamen Stoffwechsel arbeiten können ^{[ 4 ]} .

Einige dieser Tiere leben in Umgebungen mit nahezu konstanten Temperaturen, wie sie typisch für die Tiefsee sind, und können daher als homöotherme Ektotherme betrachtet werden. Im Gegensatz dazu suchen viele Arten in Gebieten mit stark schwankenden Temperaturen, die die physiologischen Aktivitäten anderer Ektothermen einschränken, gewohnheitsmäßig externe Wärmequellen oder Schutz vor der Hitze auf. So regulieren beispielsweise viele Reptilien ihre Körpertemperatur, indem sie sich sonnen oder bei Bedarf Schatten aufsuchen, zusätzlich zu einer Vielzahl anderer Verhaltensmechanismen zur Thermoregulation.

Im Gegensatz zu Ektothermen sind Endotherme größtenteils, ja überwiegend, auf Wärme aus internen Stoffwechselprozessen angewiesen, während Mesothermen eine intermediäre Strategie anwenden.

Da Tiere mehr als zwei Kategorien der Temperaturregulierung nutzen, gelten die Begriffe warmblütig und kaltblütig als veraltete wissenschaftliche Terminologie.

Verschiedene Verhaltensmuster ermöglichen es bestimmten wechselwarmen Tieren, ihre Körpertemperatur effektiv zu regulieren. Reptilien und viele Insekten suchen sonnige Plätze auf, um sich aufzuwärmen, und nehmen Positionen ein, die die Sonneneinstrahlung maximieren; bei schädlich hohen Temperaturen suchen sie Schatten oder kühleres Wasser. Bei Kälte drängen sich Honigbienen zusammen, um Wärme zu speichern. Schmetterlinge und Motten richten ihre Flügel so aus, dass sie die Sonneneinstrahlung optimal nutzen, um vor dem Abflug Wärme aufzubauen. ^{[ 2 ]} Gesellige Raupen wie die Waldzeltraupe und die Herbstgespinstmotte profitieren vom Sonnenbaden in großen Gruppen zur Thermoregulation. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} Viele fliegende Insekten, wie Honigbienen und Hummeln, erhöhen ihre Körpertemperatur vor dem Flug auch endotherm , indem sie ihre Flugmuskulatur vibrieren lassen, ohne die Flügel heftig zu bewegen. Diese endotherme Aktivität verdeutlicht die Schwierigkeit, Begriffe wie Poikilothermie und Homöothermie einheitlich anzuwenden . ^{[ 2 ]}

Neben Verhaltensanpassungen helfen wechselwarme Tiere auch physiologische Anpassungen bei der Temperaturregulierung. Tauchende Reptilien nutzen Wärmeaustauschmechanismen, um Wärme zu speichern. Dabei nimmt kaltes Blut aus der Haut Wärme aus dem vom Körperkern nach außen fließenden Blut auf und nutzt so einen Teil der Wärme, der sonst verloren ginge. Die Haut von Ochsenfröschen sondert bei Hitze mehr Schleim ab, wodurch die Kühlung durch Verdunstung verstärkt wird.

Bei Kälte fallen einige wechselwarme Tiere in eine Art Winterstarre , in der sich ihr Stoffwechsel verlangsamt oder, wie beispielsweise beim Waldfrosch , sogar vollständig zum Erliegen kommt. Diese Winterstarre kann je nach Art und Umständen über Nacht, eine ganze Saison oder sogar Jahre andauern.

Reptilienhalter können ein ultraviolettes Lichtsystem verwenden, um ihren Tieren das Sonnenbaden zu ermöglichen. ^{[ 10 ]}

Ektotherme Tiere sind weitgehend auf externe Wärmequellen wie Sonnenlicht angewiesen , um ihre optimale Körpertemperatur für verschiedene Körperfunktionen zu erreichen. Daher sind sie von den Umgebungsbedingungen abhängig, um ihre optimale Körpertemperatur zu erreichen. Im Gegensatz dazu halten endotherme Tiere ihre hohe Körpertemperatur nahezu konstant aufrecht, indem sie hauptsächlich auf die interne Wärme angewiesen sind, die von metabolisch aktiven Organen (Leber, Niere, Herz, Gehirn, Muskeln) oder sogar von spezialisierten wärmeproduzierenden Organen wie braunem Fettgewebe erzeugt wird. Ektotherme haben typischerweise niedrigere Stoffwechselraten als Endotherme bei gleicher Körpermasse. Folglich sind Endotherme im Allgemeinen auf eine höhere Nahrungsaufnahme und häufig auf energiereichere Nahrung angewiesen. Diese Anforderungen können die Tragfähigkeit eines bestimmten Lebensraums für Endotherme im Vergleich zu seiner Tragfähigkeit für Ektotherme einschränken.

Da wechselwarme Tiere zur Regulierung ihrer Körpertemperatur auf Umweltbedingungen angewiesen sind, sind sie in der Regel nachts und am frühen Morgen träger. Viele tagaktive Wechselwarme müssen sich nach dem Verlassen ihrer Verstecke im frühen Sonnenlicht aufwärmen, bevor sie ihre täglichen Aktivitäten aufnehmen können. Bei kühlem Wetter beschränkt sich die Nahrungssuche dieser Arten daher bei den meisten wechselwarmen Wirbeltieren auf den Tag, und in kalten Klimazonen können die meisten gar nicht überleben. Bei Eidechsen beispielsweise sind die meisten nachtaktiven Arten Geckos, die sich auf die Jagd nach Beute durch Lauerjagd spezialisiert haben. Diese Strategie benötigt weniger Energie als die aktive Nahrungssuche und erfordert keine Jagdaktivität in derselben Intensität. Andererseits kann die Lauerjagd sehr lange Perioden unproduktiven Wartens erfordern. Gleichwarme Tiere können sich im Allgemeinen solche langen Perioden ohne Nahrung nicht leisten, aber entsprechend angepasste Wechselwarme können warten, ohne viel Energie aufzuwenden. Endotherme Wirbeltierarten sind daher weniger von den Umweltbedingungen abhängig und haben eine höhere Variabilität (sowohl innerhalb als auch zwischen den Arten) in ihren täglichen Aktivitätsmustern entwickelt. ^{[ 11 ]}

Bei ektothermen Tieren können schwankende Umgebungstemperaturen die Körpertemperatur beeinflussen. Diese Schwankungen der Körpertemperatur werden als Poikilothermie bezeichnet , obwohl das Konzept nicht allgemein anerkannt ist und der Begriff immer seltener verwendet wird. Bei kleinen Wassertieren wie Rädertierchen ist Poikilothermie nahezu absolut, andere Tiere (wie Krebse ) verfügen jedoch über ein breiteres physiologisches Spektrum und können sich zu bevorzugten Temperaturen begeben, Umgebungstemperaturschwankungen ausweichen oder deren Auswirkungen abmildern. ^{[ 2 ] [ 12 ]} Ektotherme können auch Merkmale der Homöothermie aufweisen, insbesondere Wasserorganismen. Normalerweise ist ihr Temperaturbereich relativ konstant, und nur wenige Tiere versuchen, eine höhere Körpertemperatur aufrechtzuerhalten, da dies mit hohen Energiekosten verbunden wäre. ^{[ 13 ]}