Torpor - Torpor

Torpor er en tilstand av redusert fysiologisk aktivitet hos et dyr, vanligvis preget av redusert kroppstemperatur og metabolsk hastighet . Torpor gjør at dyr kan overleve perioder med redusert mattilgjengelighet. Begrepet "torpor" kan referere til tiden en dvalemodus bruker på lav kroppstemperatur, fra dager til uker, eller det kan referere til en periode med lav kroppstemperatur og metabolisme som varer mindre enn 24 timer, som i "daglig torpor".

Dyr som gjennomgår daglig torpor inkluderer fugler (selv små kolibrier , særlig Cypselomorphae ) og noen pattedyr, inkludert mange pungdyrarter , gnagere (som mus ) og flaggermus . I løpet av den aktive delen av dagen opprettholder slike dyr normal kroppstemperatur og aktivitetsnivå, men stoffskiftet og kroppstemperaturen synker i løpet av en del av dagen (vanligvis om natten) for å spare energi.

Noen dyr går sesongmessig inn i lange perioder med inaktivitet, med redusert kroppstemperatur og metabolisme, som består av flere kamper med torpor. Dette er kjent som dvalemodus hvis det skjer om vinteren eller aestivasjon hvis det skjer om sommeren. Daglig torpor er derimot ikke sesongavhengig og kan være en viktig del av energibesparelsen når som helst på året.

Torpor er en godt kontrollert termoregulerende prosess og er ikke, som tidligere antatt, resultatet av å slå av termoregulering. Pungdyr torpor skiller seg fra ikke-pungdyr pattedyr ( euthersk ) torpor i egenskapene til opphisselse. Euthersk opphisselse er avhengig av et varmeproduserende brunt fettvev som en mekanisme for å akselerere oppvarming. Mekanismen for pungdyrsopphisselse er ukjent, men ser ikke ut til å stole på brunt fettvev.

Utvikling

Utviklingen av torpor fulgte sannsynligvis utviklingen av homeothermy . Dyr som er i stand til å opprettholde en kroppstemperatur over omgivelsestemperaturen når andre medlemmer av arten ikke kunne det, ville ha en treningsfordel. Fordelene ved å opprettholde indre temperaturer inkluderer økt fôringstid og mindre utsatt for ekstreme temperaturfall. Denne tilpasningen av økende kroppstemperatur til fôr har blitt observert hos små nattlige pattedyr når de først våkner om kvelden.

Selv om homeotermi gir fordeler som økt aktivitetsnivå, bruker små pattedyr og fugler som opprettholder en indre kroppstemperatur opptil 100 ganger mer energi i lave omgivelsestemperaturer sammenlignet med ektotermer. For å takle denne utfordringen opprettholder disse dyrene en mye lavere kroppstemperatur, holder seg litt over omgivelsestemperaturen i stedet for ved normal driftstemperatur. Denne reduksjonen i kroppstemperatur og stoffskiftehastighet tillater langvarig overlevelse av dyr som er i stand til å komme inn i uklar tilstand.

I 2020 rapporterte forskere bevis på torpor i Lystrosaurus som lever ~ 250 Mya i Antarktis-det eldste beviset på en dvalelignende tilstand hos et virveldyr.

Funksjoner

Sakte metabolisme for å spare energi i tider med utilstrekkelige ressurser er det først og fremst kjente formålet med torpor. Denne konklusjonen er i stor grad basert på laboratoriestudier der torpor ble observert for å følge matmangel. Det er bevis for andre adaptive funksjoner av torpor der dyr observeres i naturlige sammenhenger:

Døgnrytme under torpor

Dyr som kan gå inn i torpor stole på biologiske rytmer som torpor for å fortsette naturlige funksjoner. Ulike dyr vil håndtere døgnrytmen annerledes, og hos noen arter ser det ut til å stoppe helt (for eksempel i europeiske hamstere). Andre organismer som svartbjørn går inn i torpor og bytter til flerdagssykluser i stedet for å stole på en døgnrytme. Imidlertid ser man at både bjørner i fangenskap og vill uttrykker lignende døgnrytme når de kommer inn i torpor. Bjørner som kommer inn i torpor i en simulert hule uten lys uttrykte normale, men lavt fungerende rytmer. Det samme ble observert hos villbjørner som dennet i naturområder. Funksjonen til døgnrytmer i svarte, brune og isbjørner tyder på at deres torporsystem er evolusjonært avansert.

Fettbevaring observert hos småfugler

Torpor har vist seg å være en strategi for små trekkfugler for å øke kroppsfettet. Kolibrier, som hvilte om natten under migrasjonen, ble observert å komme inn i torpor som bidro til å bevare fettlagre for resten av migrasjonen.

Denne strategien med å bruke torpor for å øke kroppsfett har også blitt observert hos vinterende kyllinger. Svartkledde kikader , som bor i tempererte skoger i Nord-Amerika, vandrer ikke sørover om vinteren. Kyllingen kan opprettholde en kroppstemperatur 12 ° C lavere enn normalt. Denne reduksjonen i stoffskiftet gjør det mulig å spare 30% av fettlagrene som er samlet fra forrige dag. Uten å bruke torpor ville ikke chickadee bevart fettlagrene for å overleve vinteren.

Fordel i miljøer med uforutsigbare matkilder

Torpor kan være en strategi for dyr med uforutsigbare matforsyninger. For eksempel bruker levende gnagere på høy bredde torpor sesongmessig når de ikke reproduserer. Disse gnagere bruker torpor som et middel for å overleve vinteren og lever for å reprodusere i neste reproduksjonssyklus når matkilder er mange, og skiller perioder med torpor fra reproduksjonsperioden. Noen dyr bruker torpor i løpet av sin reproduktive syklus, sett i uforutsigbare habitater. De opplever kostnaden for en lang reproduksjonsperiode, men gevinsten er overlevelse for i det hele tatt å kunne reprodusere.

Den østlige langørede flaggermusen bruker torpor om vinteren og er i stand til å vekke og fôre i varme perioder.

Overlevelse under masseutryddelser

Det antydes at denne daglige torporbruken kan ha tillatt overlevelse gjennom masseutryddelse. Heterotermer utgjør bare fire av 61 pattedyr som er bekreftet å ha blitt utdødd de siste 500 årene. Torpor gjør det mulig for dyr å redusere energibehovet slik at de bedre kan overleve tøffe forhold.

Konkurranse mellom arter

Interspesifikk konkurranse oppstår når to arter krever samme ressurs for energiproduksjon. Torpor øker kondisjonen i tilfelle inter-spesifikk konkurranse med den nattlige vanlige piggmusen. Når den gylne piggmus opplever redusert tilgjengelighet av mat ved diettoverlapping med den vanlige piggmusen, bruker den mer tid i en uklar tilstand.

Parasittmotstand av flaggermus

Et temperaturfall fra torpor har vist seg å redusere parasittenes evne til å reprodusere. Ektoparasitter av flaggermus i tempererte soner har redusert reproduksjonshastighet når flaggermus kommer inn i torpor. Der flaggermus ikke kommer inn i torpor, formerer parasittene seg med en konstant hastighet gjennom året.

NASA alternativ for dyp søvn for et oppdrag til Mars

I 2013 begynte SpaceWorks Engineering å forske på en måte å dramatisk redusere kostnadene for en menneskelig ekspedisjon til Mars ved å sette mannskapet i utvidet torpor i 90 til 180 dager. Å reise i dvale ville redusere astronauters metabolske funksjoner og minimere kravene til livsstøtte under flerårige oppdrag.

Languages

In other projects