Ecological, functional, and thermodynamic prerequisites and consequences of the origin and development of homoiothermy: A case study of avian energetics •

Gavrilov, V.M.

Автор: Gavrilov V.M.
Журнал: ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ БИОЛОГИИ
Том: 3
Номер: 1
Год издания: 2013
Издательство: ФГБУ "Издательство "Наука"
Местоположение издательства: Москва
Первая страница: 27
Последняя страница: 48
DOI: 10.1134/S2079086413010040
Аннотация: И у птиц, и у млекопитающих гомойотермия возникла независимо и в разное геологическое время. Однако и у тех и других она формировалась как побочный результат отбора на совершенствование аэробного метаболизма, обеспечивавшего увеличение активности. Преимущества высокой и стабильной температуры тела, неизбежно связанные с повышением метаболизма, вызвали развитие таких терморегуляторных адаптаций, как мех и перо. Это дало возможность сохранять метаболически вырабатываемое тепло и уменьшать поглощение тепла в жаркой среде. Возникновение гомойотермии с аэробным обеспечением длительной активности, возможностями регулировать уровень метаболизма и теплоотдачи открыло много новых возможностей для гомойотермных. Достижение такого уровня длительной утилизации энергии позволило иметь более продолжительную активность, а ее сенсорное обеспечение усложнило и разнообразило поведенческий репертуар птиц (и млекопитающих тоже) и позволило им завоевать практически всю пригодную для жизни часть биосферы. Этому способствовало включение в развитие заботу о потомстве и передача потомкам накопленную в процессе жизни информацию. Образование высоких уровней аэробного метаболизма у птиц и млекопитающих развивалось параллельно среди различных групп рептильных предков. Уровень гомойотермии, при котором аэробный метаболизм обеспечивает достаточно продолжительную активность, у птиц и млекопитающих сформировался различно: иное разделение венозной и артериальной систем, ядерные или безъядерные эритроциты, разное строение легких, но при этом – одинаковые минимальные метаболические мощности и сходная температура тела, соответствующая условиям среды на Земле. Естественный отбор позволил животным с высоким энергетическим метаболизмом увеличить разнообразие и численность только тогда, когда гомойотермные животные могли удовлетворять свои возросшие во много раз потребности в пищевых ресурсах. Произошло это в середине мела, с появлением покрытосеменных растений и увеличением фауны беспозвоночных, связанных с ними. The study is based on the results of the integrated measurement of the energy expenditure at rest and common activity in birds belonging to various systematic groups that display considerable variation in their phylogenesis, specific features of ecology and feeding, locomotor methods, and body sizes. We believe that the emergence of homoiothermy was directly associated with the development of high activity due to the aerobic metabolism. The standard metabolism of the extant birds and mammals is over one order of magnitude higher than poikilotherms of equal size. This high level of heat production, in combination with low heat conductance, is the basis for homoiothermy. Heat conductance is a result of the interactions between vasomotor and pilomotor responses. The differences in the level of heat production by one order of magnitude are present, even when the body temperature of poikilotherms reaches the same values as in homoiotherms. The maintenance of homoiothermy is energetically expensive and requires considerably higher level of food consumption as compared with poikilotherms. It is rather unlikely that such an increase in metabolism developed in phylogenesis only for the sake of thermoregulation, especially at the earliest stages in the evolution of homoiothermy, when it was inefficient to maintain thermal stability. This is also highly improbable, since homoiotherms developed in the early Mesozoic era, which was the warmest and most thermostable period in the history of the Earth. Thermoregulation is a side effect of the increase in aerobic capacity. We believe that an increase in the aerobic capacity, which leads to an increase in activity, was the major selective factor that formed the background for the development of homoiothermy. The selective advantage of elevated activity may be considered to be a major condition for the survival and reproduction of homoiotherms. An advantage of birds and their ancestors with higher energetics can easily be explained in terms of selection; they are able to maintain higher flying speed and cover larger distances when searching for food and, in defensive behavior, will better protect their area and occupy new sites, as well as succeed in courting and reproduction. Despite an increase in the energetic cost for existence, these advantages are also important, since increased minimal capacity makes it possible to correspondingly elevate the energy input for meeting new energetic demands.
Добавил в систему: Гаврилов Валерий Михайлович

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	ИСТИНА ЦЭМИ РАН
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

ИСТИНА ЦЭМИ РАН

Ecological, functional, and thermodynamic prerequisites and consequences of the origin and development of homoiothermy: A case study of avian energetics •статья

Прикрепленные файлы