Ökophysio der Tiere Flashcards
Murmeltier: braunes Fettgewebe
Dient der zitterfreien Wärmeproduktion- genügend Wärmeproduktion während Winterschlaf.
- gut durchblutet, viele Mitochondrien+ Kapillaren.
-> Wärmegewinnung ohne körperliche Anstrengung- nur durch die Entkoppelung der Mitochondrien/ oxidative Phosphorylierung der ATP- Synthese.
Wo kann Hautatmung beobachtet werden? Durch was ist sie limitiert?
Diffusion durch die Haut nur möglich, wenn realtiv dünne Schicht (ca 1mm). -> Barrierefunktion dann aber nicht mehr gegeben!
-> wasserlebende Invertebraten (Hydren, Planarien)
-> wasserlebende Vertebraten (Fische- nur 02 Aufnahme)
-> wasserlebende Organismen mit schlecht ausgebildeten Kiemen (Salamander& Frösche)
-> terrestrisch kaum: Ausnahme: lungenloser Salamander
Unstirred layer
Im Wasser geringeres Vorkommen von O2+ höhere Viskosität-> Gase diffundieren schlechter.
Wenn Tiere O2 durch Diffusion aufnehmen möchten, ohne sich zu bewegen dauert die Diffusion auf Grund der erhöhten Viskosität zu lange… = Unstirred layer = etwas O2 aufgenommen, Aber es folgt keines mehr nach…
Gegenstromprinzip in der Kiemenlamelle
Kiemenlamelle= funktionelle Einheit an den Kiemenfillamenten (an Kiemenbögen)
Blutstrom in den Lamellen genau entgegen dem Wasserstrom-> perfekter Austausch.
+ Diffusion wird erhöhter durch eine EXTREM dünne Schicht (2 Zellschichten)
- sog. pillar cells schhützen die Lamellen vor Kollabs.
Buccal Pumping
Wasserstromerzeugung bei Teleostiern.
Kiemendeckel während Einsog durch den Mund geschlossen, öffnen um Wasser rauszulassen.
Tidal Atmung
Wasser gelangt durch die Kiemen rein und wieder raus (9 Auge; Stör)
Wie erfolgt die Wärmeproduktion im braunen Fettgewebe der Winterschläfer?
Es wird Noradrenalin freigesetzt, dieses bindet an Rezeptoren an den Mitochondrien, Dadurch erhöhte Expression von UPC1.
UPC1 verhindert die Ausbildung von ATP im Mitochondrium, indem der Aufbau eines Protonengradienten verhindert wird. -> die Gesamtenergie einer Fettsäure wird in Wärmeenergie umgewandelt.
Wie erfolgt die Wärmeproduktion im braunen Fettgewebe der Winterschläfer?
Es wird Noradrenalin freigesetzt, dieses bindet an Rezeptoren an den Mitochondrien, Dadurch erhöhte Expression von UPC1.
UPC1 verhindert die Ausbildung von ATP im Mitochondrium, indem der Aufbau eines Protonengradienten verhindert wird. -> die Gesamtenergie einer Fettsäure wird in Wärmeenergie umgewandelt.
Unterschiede Winterschlaf/ daily Torpor?
Winterschlaf: langfristig, deutliche Reduzierung Herzrate, Atemfrequenz, Körpertemperatur, Metabolismus
Daily Torpor: kurzzeitige Antwort auf schlechte Umweltbedingungen. Kann das ganze Jahr über auftreten. Körpertemperatur weniger extrem gesenkt. Bsp Kolibris.
Winterschlaf: längerer Zeitraum, meist im Winter. Drastische Senkung der Körpertemperatur, starke Reduzierung des Stoffwechsels. Bsp Igel, Murmeltier
Warum ist der Bär kein echter Winterschläfer?
Regelmäßige Aufwachphasen -> Futtersuche. - Körpertemperatur wird hochgehalten und Stoffwechselraten verhältnismäßig hoch gehalten.
Freece avoidance
Frostvermeidung
gefrieren= lethal
Supercoolingpoint höher (Unterkühlen -> kein Einfrieren), Supercoolingkapazität hoch
Gefrierschutzproteine
Keine ice nucleating agents = Eiskristalle
Geschützte Bereiche werden aufgesucht- nur bis ca -20 Grad
Zbsp: antarktischer Eisfisch
Freece tolerance
Frosttoleranz
Flüssigkeit im extrazellulären Raum gefriert - Zellen und Gewebe bleiben unbeschädigt
Ice nucleating agents
Geringerer Supercoolingpoint (ermöglicht gezieltes einfrieren), geringere supercooling Kapazität
Cryoprotectane und antifreeze proteine intrazellulär
Extreme Bedingungen möglich (bis zu -70 Grad)
Zbsp. Holzfrosch
Warum haben Tiere, die freece tolerant sind oft einen niedrigeren Supercoolingpoint als Tiere, die freece avoidance nutzen?
Weil freece tolerante Tiere gezielt extrazelluläre Regionen einfrieren lassen und freece avoider Einfrieren allgemein verhindern indem sie unterkühlen.
Welchen EInfluss hat die Temperatur auf Substrat- Enzymaffinität?
Enzyme sind bei höheren Temperaturen aktiver, daher ist die Enzym- Substrataffinität erhöht. Allerdings findet ab einem turning point Denaturierung der Enzym statt. Jedes Enzym besitzt einen optimalen Temperaturbereich.
Ablauf des Gefrierens bei freece toleranten Tieren
Akkumulation von Cryoprotectans in den Zellen.
Erhöhen der ice nucleating agents
Extrazellulärer Raum friert von Außen nach innen ein.
Warum schrumpfen die Zellen beim Einfrieren? (3)
Druck von Außen durch Eiskristalle
Wasserabgabe nach außen zur Bildung von ice nucleating agents
Weiterer osmotisch bedingter Verlust von Wasser
Wie atmen Schlangen wenn sie Beute gefressen haben?
Durch zusätzliche tracheale Lungen.
Wie nennt man physiologische Strukturen mit gemeinsamen evolutiven Ursprung?
Homologe Strukturen
Nachteile der Buccalatmung
Ständiges Pumpen von Luft in den Buccalraum nötig-> erhöhter Energieverbrauch. (Teleostier)
+ Mund durchgehend beschäftigt! (Hauptproblem!)
Tidalatmung
Wasser geht durch Kiemen rein und wieder aus.
Basal- Neunauge/ Stör
Wie groß kann ein kugeliger Organismus sein um Diffusion als Atmung?
R= 0,134cm
Metabolic depression
Reduzierung des Stoffwechsels um Ernergie zu sparen.
Vor Allem bei echter Hibernation zu beobachten
Selective braincooling
Energiesparende Methode um zu Gehirn zu kühlen, restliche Körpertemperatur kann erhöht werden.
Blut kühlt in den Nasengängen durch Evoporation ab -> geht über Venus angularis retour
Warmes Blut über Arterie carotis in Gehirn
Im Sinus cavernosus treffen sich beide Gefäße und teilen sich in viele feine Gefäße -> Temperaturausgleich
Mechanismen zur Wasserhomöostase bei kleinen/ großen Säugern in der Wüste.
Klein: nachtaktivität; Schutz in Schatten/ Höhlen
groß: Wasserrückgewinnung bei Atmung; Fressen von wasserhaltigen Nahrung (Wüstenfuchs); Fressen von Vegetation kurz vor Dämmerung- höchster Wassergehalt
Anpassungen Kamel
Adaptive Hyperthermie= Erhöhung der Körpertemperatur
In Gruppen eng zusammenstehen
Starke Aufkonzentrierung des Harns
Dichtes Fell (Wasser bleibt in Fell hängen)
Dehnbarer Magen (mehr Wasseraufnahme in kurzer Zeit)
ADL
= aerobic diving limit
Längstmöglicher Tauchgang ohne dass die Lactat Konzentration ansteigt
Diving bradycardia
Reflex bei EIntauchen ins Wasser. -> Apnoe + Erhöhung des vaskulären Drucks. -> Zentralisation um Sauerstoffmangel auszugleichen. + Verlangsamung der Herzfrequenz
Weitere Anpassungen (neben diving bradycardia) von guten Tauchern wie Delfinen
Energiesparendes scwimmen- weniger Schläge
Verzögerung der Verdauung
Hohe Sauerstoffspeicherung im Gewebe (Mg) und in den Blutzellen (Hg)
Blubber = dicke Fettschicht- Schutz vor Kälte und Druck
Ektotherm
= Tier kann Körpertemperatur nicht aktiv steuern
Poikilotherm
Körpertemperatur passt sich der der Umgebungstemperatur an
