內溫動物

內溫動物是指通過自身體內氧化代謝產熱來調節體溫的動物，是脊椎動物在進化過程中出現的最重要特徵之一，對內溫動物進化的研究處在進化生物學、 生態學和生理學三門學科的交叉領域。無論是在細胞水平上 , 還是從古生物學角度皆有相當的研究報導 。

基本介紹

• 中文名：內溫動物
• 外文名：Endothermic animal
• 類別：脊椎動物
• 分布：全球
• 是否恆溫：恆溫
• 主要種類：哺乳動物、鳥類

概念的由來

最初，人們根據動物體溫的高低把動物分成兩種類型：溫血動物 (warm-blooded animals)和冷血動物 (cold-blooded animals)。前者包括獸類和鳥類，後者包括鳥獸以外的其他動物。後來，人們根據體溫的穩定程度又把動物分為恆溫動物(homeotherms)和變溫動物 (poikilotherms)。其中又把恆溫動物中具冬眠習性的種類特稱之為異溫動物，如刺蝟、旱獺、黃鼠等。再以後，人們發現一些變溫動物也具有保持恆定體溫的可能性，於是提出外溫動物 (ec-totherms)和內溫動物 (endotherms)。前者機體的熱傳導率較高，代謝水平低，決定其體溫的熱主要從外界環境獲得；相反，後者熱傳導低，代謝水平高，決定其體溫的熱來源於自身的代謝產熱，並將這種特性成為內溫性。

內溫動物的特點

哺乳動物和鳥類

哺乳動物和鳥類的內溫性是獨特的。在靜止時其代謝產熱基本上來自內臟器官，從廣義上說還包括腦，而不是肌肉。維持恆定體溫的方式主要有二：一是降低熱傳導率(如獸類與鳥類分別利用其毛皮和羽毛的良好隔熱性)， 同時在某些情況下還利用大量貯存的皮下脂肪(爬行動物與此不同, 在身體內部貯存脂肪)；二是保持代謝產熱與環境中散熱平衡。隨著低溫下散熱的增加，耗氧量增加；在一定的溫度範圍內(即熱中性溫度區)，代謝產熱最低， 且恆定不變。

這兩類動物對低溫的反應是增加產熱。鳥類主要是通過顫抖性產熱，特別是通過拮抗肌的收縮來完成。大多數哺乳動物在急性低溫中也進行顫抖產熱；而在長期冷環境下，許多哺乳動物，特別是小哺乳動物主要依賴於非顫抖性產熱。NST 涉及到激素和褐色脂肪組織。其中激素包括甲狀腺素和腎上腺髓質激素，它們具有刺激產熱的作用, 效應時間長；而BAT則是即時性發生的，可短暫增加產熱。

內溫動物的熱中性區

其他動物

除鳥獸外, 其他許多動物也具有內溫性。這些動物包括爬行類 (如孵卵的蟒、大型海龜、恐龍)、鯖科魚(如鮪魚和長嘴魚)、鼠鯊和昆蟲。其中蟒 、 海龜 、 鯖科魚和鯊的內溫性基本上依賴於肌源性產熱和相對較大的個體；昆蟲的內溫性也是肌源性的，但個體小，因而還需高效的隔熱性。這類動物肌肉運動停止，體溫則降至環境水平，此時所維持的代謝率與親緣關係較近且無內溫性的物種無任何差別。

蟒 (Python molurus bivattatus)在孵卵時通過間歇性的強有力的軸肌收縮進行產熱 , 使其體溫高出環境溫度 7 °C之多, 以維持孵化所需的溫度。尾環巨蜥 的代謝產熱已成為決定其體溫的重要因素。生活於熱帶的科摩多巨蜥的表面積與體積比相對較小 , 因而夜間的散熱率較低, 也達到擬恆溫狀態。鯖科魚的內溫主要是通過高速的運動水平和發育良好的逆流熱交換系統, 即奇異網來實現的;有些種類則利用高度特化的產熱細胞來提高中心神經系統的溫度。無論如何, 這類動物缺少恆定的產熱骨骼肌,不能充分地維持較高的體溫。其內溫性與鳥獸是無法相比的。

內溫動物起源

鳥類和哺乳動物的內溫性是各自獨立進化的，但二者卻具有共同的特點：靜止時的代謝主要由內臟和腦完成，骨骼肌並沒有參與。只有較高的代謝率、有效的隔熱性或足夠大的個體，才能保證其體溫維持在環境溫度之上。在一定的溫度範圍內，內溫動物的代謝水平是在基礎水平上的，這個溫度範圍稱為熱中性區，在超過或者低於熱中性區溫度範圍上；內溫動物都會提高消耗能量的速率來維持恆定的體溫。內溫動物是由腦控制其產熱速率的，這使它們的體溫通常保持在35~40℃，因此趨向於像環境中散熱。