Le scienze della vita sono un ambito di studio che valuta, spiega e ricerca risposte ai sistemi viventi. Parliamo di un ambito in costante evoluzione, con dinamiche ricerche che conducono a nuove idee e sempre più strumenti di indagine. In riferimento al mondo animale la ricerca basa i suoi studi a partire dal sequenziamento dei genomi e del loro effetto sulla nostra comprensione della biologia, della ricostruzione particolareggiata dell’albero della vita, della spiegazione di comportamenti ed adattamenti a base genetica. In questo mondo affascinante e complesso i sistemi di adattamento degli animali alle molteplici variabili ambientali in costante evoluzione hanno definito sempre scoperte sensazionali.
I sistemi di termoregolazione corporea animale sono sempre oggetto di dibattito scientifico come il tema degli organismi eterotermi. Quali sono gli animali basano la loro biologia sull'eterotermia e perché? In questo articolo di AnimalPedia vi spiegheremo tutto sugli eterotermi e su quello che c'è da sapere in relazione a questo argomento!
Eterotermi: caratteristiche e significato
I sistemi biologici si possono analizzare a differenti livelli di organizzazione a partire dal mondo molecolare fino alla comprensione degli ecosistemi. Da piccolissimo al macroscopico è possibile valutare delle interconnessioni propedeutiche e funzionali.
Quando si parla di temperatura corporea spesso ci si limita a definire i gradi centigradi che il corpo di un essere vivente ha. Questa è però una definizione frammentaria e incompleta. La temperatura corporea dipende dall'equilibrio del calore in ingresso e in uscita di un corpo. Ogni essere vivente produce del calore endogeno (derivante dal metabolismo corporeo) che scambia in entrata e in uscita con il mezzo circostante, l'ambiente (sia esso terrestre o marino). Questi concetti ci permettono di iniziare a comprendere gli adattamenti termoregolatori che conferiscono ai viventi la capacità di scambio calorico tra se stessi e l'ambiente. Esistono dei concetti chiave su cui basare questo tipo di conoscenze:
Esistono quattro meccanismi di scambio termico tra i viventi e l'ambiente: la radiazione, la convezione, la conduzione e l’evaporazione. Alle precedenti costanti termiche (valide per la maggioranza dei viventi) esistono delle particolarità come lo scambio di calore controcorrente: un meccanismo tipico di alcuni pesci molto attivi che conserva il calore generato dall’attività muscolare in relazione ad una forza naturale (la corrente).
In biologia è importante classificare gli animali (e gli esseri viventi in generale) secondo differenti categorie. Questo accade anche con la regolazione termica in cui vediamo due grandi famiglie:
- Omeotermi (endotermi): hanno una temperatura corporea costante
- Pecilotermi(ectotermi): hanno una temperatura corporea NON costante.
Un altro sistema di classificazione si basa sulla principale fonte di calore che influisce sulla temperatura corporea di un animale. Negli animali ectotermi come gli invertebrati, i pesci, gli anfibi e i rettili non uccelli la temperatura corporea è data in larga parte da una fonte di calore esterna. Di contro gli animali endotermi come gli uccelli e i mammiferi sono in grado di regolare la propria temperatura corporea con la produzione di calore endogeno (metabolico). E' importante specificare che in natura le definizioni non sono valide sempre come se si trattasse della descrizione di un oggetto: parliamo pur sempre di esseri viventi! Infatti molti ectotermi possono generare una considerevole quantità di calore interno per innalzare la temperatura corporea, mentre gli endotermi in particolari condizioni (ibernazione) perdono la capacità di generare calore metabolico. Queste eccezioni potremmo dire che confermano la regola e forniscono spunti di ricerca.
A questo proposito negli ultimi anni la comunità scientifica è stata suggestionata da una serie di comportamenti di organismi animali che suggeriscono l'esistenza di una terza classe di viventi con particolari caratteristiche termoregolatorie: gli eterotermi.
A questo proposito sfogliamo l'enciclopedia Treccani che ci fornisce questa definizione di animali eterotermi:
"Organismi viventi in cui la temperatura del corpo varia con quella dell'ambiente esterno. Gli animali eterotermi, comunemente chiamati ‘a sangue freddo’ (Pesci, Anfibi, Rettili), avendo un basso tasso metabolico, producono poco calore. Poiché, a differenza degli omotermi (Uccelli e Mammiferi), non posseggono meccanismi di regolazione della temperatura, ricorrono a vari accorgimenti per soddisfare la necessità di termoregolare il proprio corpo, come l’esposizione al sole, l’ibernazione e l’estivazione."
Ectotermia ed eterotermia
Come dicevamo prima le definizioni limitano la realtà dei fatti. In effetti è concettualmente sbagliato dire che negli eterotermi "la temperatura del corpo varia con quella dell'ambiente". Questa sarebbe un sunto del sistema di termoregolazione degli ectotermi. Scendendo nel dettagli il meccanismo che sta alla base del concetto di eterotermia è l'incontro degli altri due sistemi di adattamento del calore corporeo rispetto all'ambiente. Quindi si può affermare con sicurezza che un animale può essere definito "eterotermico" nel momento in cui al proprio sistema di regolazione del calore corporeo ne prevede un secondo: uno di emergenza.
Questo cosa significa? Significa che nel momento in cui, ad esempio, un animale a temperatura corporea costante (omeotermi) vanno in letargo perderanno per un periodo limitato di tempo la loro capacità di produrre calore endogeno. In conseguenza di questo il loro corpo si declinerà ad un adattamento termico che prevede solo lo scambio con il mezzo circostante (l'ambiente) che abbasserà la loro temperatura. Una volta fuori dal letargo le sue capacità di produzione di calore metabolico o endogeno torneranno a funzionare come prima e la temporanea ectotermia terminerà.
Il letargo è una condizione fisiologica in cui un animale cade in uno stato di quiescenza temporaneo per preservare le proprie funzioni vitali in relazione ad un periodo climatico ostico. Questo è caratteristico di invertebrati, vertebrati eterotermi (a sangue freddo) terrestri e di alcuni Mammiferi (roditori, insettivori, chirotteri). Gli Uccelli non vanno in letargo ma molte specie adottano sistemi di sopravvivenza differenti come le migrazioni periodiche che permettono di sottrarsi alle variazioni climatiche dell’ambiente. Il mondo ittico, dei pesci, è spesso più complesso e vario e vede alcune specie sottrarsi a situazioni ambientali avverse con migrazioni orizzontali mentre altre cadono in una sorta di letargo estivo. Tra quest'ultimi ricordiamo i Dipnoi, ma anche Teleostei (Anabas, Osfriorinidi, Ofiocefalidi, Clarias ecc.). Molti Anfibi Anuri, specialmente nei paesi caldi vanno in letargo estivo. Tra i mammiferi che vanno in stato di letargia invernale ricordiamo i Monotremi e alcuni Marsupiali; fra i Roditori ci sono la marmotta, l’istrice, il ghiro, il moscardino, il criceto, il citello; fra gli insettivori il riccio e quasi tutti i pipistrelli.
Quale filo unisce tutti questi animali che normalmente presentano profonde differenze anatomiche, fisiologiche e comportamentali? Il mantenimento di una temperatura costante in relazione alle proprie esigenze fisiche in diretta relazione con l'ambiente e le condizioni che li circondano.
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