Vekselvarm

 

 

Alle organismer er avhengige av kjemiske prosesser for å kunne leve, for eksempel celleånding. Hastigheten på slike prosesser vil variere med temperaturen.^[2] For at en organisme skal fungere effektivt, må disse prosessene være i balanse med hverandre, slik at ikke enkelte reaksjonsprodukter hoper seg opp eller blir mangelvare i organismen. Det finnes derfor et temperaturspenn som en organisme kan leve innenfor og et smalere spenn der de fysiologiske reaksjonene er helt avstemte og fungerer optimalt. Dyr som må leve med svært variabel kjernetemperatur vil ofte måtte ha 4 til 10 forskjellige enzymer for en og samme kjemiske reaksjon. Dette er noe av årsaken til at mange vekselvarme dyr har store og komplekse genomer sammenliknet med jevnvarme dyr.^[3]

Vekselvarme dyr har et bredere temperaturspenn der de kan fungere optimalt enn jevnvarme dyr. Fordelen med denne måten å leve på er at dyret ikke trenger å bruke energi på å holde kroppstemperaturen konstant. Ved å enten la omgivelsene varme seg opp, eller å forbli kalde når de ikke trenger å bevege seg, kan de spare betydelig energi i forhold til jevnvarme dyr på samme størrelse.^[4] En krokodille trenger fra en femtedel til en tiendedel av maten til en løve med samme vekt, og kan leve opptil et halvt år uten mat.^[5]

De aller fleste vekselvarme dyr har lavere optimaltemperatur enn fugler og pattedyr, hvilket er opphavet til begrepet kaldblodig. Optimaltemperaturen varierer sterkt mellom forskjellige grupper. Mange dyphavsarter har optimaltemperaturer nede under 10 °C, mens den ekstremt varmetilpassede ørkeniguanen Dipsosaurus dorsalis har optimaltemperaturer mellom 35 og 40 °C.^[6]

 

Metabolismen hos vekselvarme dyr kan ikke være like finstemt fordi den må fungere over et større temperaturspenn, og er derved ikke like effektiv som den er hos jevnvarme dyr. Et vekselvarmt dyr vil ikke kunne vedlikeholde en jevnt høy energiproduksjon nødvendig for å kunne løpe eller fly over lange avstander, eller på annen måte holde høy aktivitet over lang tid slik for eksempel pattedyr kan.^[7] De tilbringer ofte store deler av livet i ro, slik at det øyeblikkelige lageret av energi lagret i musklene holdes oppe. I motsetning til hos pattedyr og fugler blir ikke musklene støle, og kan yte full kraft uten oppvarming.

Vekselvarme dyr har likevel deler av sitt temperaturspenn der de fungerer bedre enn av andre. Hos de fleste øgler ligger dette området rundt 24–35 °C, hos mange frosker rundt 10–25 °C.^[8][9] Er kroppstemperaturen høyere vil dyret være slapt, blir det for kaldt vil dyret miste evnen til å bevege seg og andre kroppsfunksjoner. Synker kroppstemperaturen ytterligere, vil dyret fryse ihjel.

 

Å alltid ha samme temperatur som omgivelsene kalles poikilotermi, fra gresk ποικίλος (poikilos - variabel) og θερμός (thermós - varm). Dyr som lever i vann har begrensede muligheter til å regulere temperaturen, siden vann har høy varmekapasitet og leder varme godt. Vannlevende dyr med liten eller ingen evne til å bevege seg, slik som skjell, koraller og rur, er i større grad prisgitt omgivelsenes temperatur. Med unntak av marine pattedyr og de aller største fiskeartene, er i praksis alle marine dyrearter fullstendig vekselvarme. Havet har til gjengjeld relativt konstant temperatur, særlig på lave breddegrader. Mange marine arter lever derved med jevnere kroppstemperatur enn pattedyr, selv om de ikke har noen evne til temperaturregulering. Mange av disse er svært ømfintlige for temperatursvingninger; koraller vil dø om temperaturen beveger seg en eller to grader utenom den vanlige temperaturvariasjonen.^[10]

Mange vekselvarme dyr med evne til å bevege seg, slik som krypdyr og insekter vil kunne regulere kroppstemperaturen ved å flytte seg til varmere områder eller å varme seg opp i sola. Hos krypdyr styres denne aktiviteten via pinealøyet, en lysømfientlig organ på toppen av hodet.^[11] Denne formen for temperaturregulering kalles ectotherm, fra gresk εκτός (ektós – utenfor) og θερμός (thermós – varm). Marine arter som maneter kan regulere temperaturen ved å svømme høyere eller dypere i vannmassene. Vekselvarme dyr produserer også varme når de beveger seg slik som jevnvarme dyr, og vil kunne holde temperaturen relativt jevn på denne måten. Veps og tusmørkesvermere varmer opp vingemuskulaturen før de flyr, og kan holde høy aktivitet lenge takket være varmen som produseres under flukt. Humler, som er relativt store og godt isolerte, kan ha en indre temperatur som ligger 20–30 °C over temperaturen i omgivelsene.^[12]

Store vekselvarme dyr som hvithai og havlærskilpadde kan holde kroppstemperaturen relativt konstant ved hjelp av varmen de produserer under svømming.^[13][14] Dyr som veier mer enn 500 kilo vil i praksis være jevnvarme, selv om de ikke er varmblodige. Denne formen for jevnvarme kalles gigantothermi.

Små dyr har større overflate i forhold til volum enn store dyr, og mister derved varme raskere. Små dyrearter har derfor større problem med å holde jevn temperatur enn større dyr. De minste jevnvarme dyrene er bikolibri og pygméspissmus (Suncus etruscus), begge på 2–5 gram. Disse dyrene representerer den nedre grensen for hvor lite et jevnvarmt dyr kan være. Alle arter som er mindre enn disse vil være vekselvarme.