متغيرة الحرارة

الكائنات متغيرة الحرارة ( Poikilotherm ) هي حيوانات ( من اليونانية poikilos وتعني "متنوع" أو "مرقط"، و therme وتعني " حرارة " ) تتفاوت درجة حرارتها الداخلية بشكل كبير . يتعين على هذه الكائنات البقاء والتكيف مع الضغوط البيئية. [ 1 ^{] يُعد تغير} درجة حرارة البيئة الخارجية أحد أهم عوامل الإجهاد، إذ يُمكن أن يؤدي إلى تغييرات في ترتيب دهون الأغشية ، وقد يتسبب في تفكك البروتينات وتغير طبيعتها عند درجات الحرارة المرتفعة. ^{[ 1 ]} الكائنات متغيرة الحرارة هي عكس الكائنات ثابتة الحرارة (Homeotherm) التي تحافظ على توازن درجة حرارتها . عادةً ما تكون التقلبات الحرارية نتيجة لتغير درجة حرارة البيئة المحيطة. العديد من الكائنات الأرضية الخارجية الحرارة هي كائنات متغيرة الحرارة. ^{[ ٢ ]} مع ذلك، تسعى بعض الكائنات ذات الدم البارد إلى بيئات ذات درجة حرارة ثابتة لدرجة تمكنها من الحفاظ على درجة حرارة داخلية ثابتة، وتُعتبر كائنات حية ذاتية الحرارة فعلياً أو عملياً . ^{[ ٣ ]} هذا التمييز هو ما يجعل مصطلح "متغير الحرارة " أكثر فائدة من المصطلح الشائع "ذو الدم البارد"، والذي يُستخدم أحياناً للإشارة إلى الكائنات ذات الدم البارد بشكل عام.

تشمل الحيوانات متغيرة الحرارة أنواعًا من الفقاريات، وتحديدًا بعض الأسماك والبرمائيات والزواحف، بالإضافة إلى العديد من اللافقاريات . يُعدّ جرذ الخلد العاري ^{[ 4 ] [ 5 ]} والكسلان ^{[ 6 ]} من الثدييات النادرة متغيرة الحرارة.

يشتق المصطلح من الكلمة اليونانية poikilos ( ποικίλος )، والتي تعني "متنوع"، وهي في الأصل من جذر يعني "مرقط" أو "مطلي"، و thermos ( θερμός )، والتي تعني "حرارة".

يجب أن تكون الحيوانات متغيرة الحرارة قادرة على العمل ضمن نطاق أوسع من درجات الحرارة مقارنةً بالحيوانات ثابتة الحرارة. تتغير سرعة معظم التفاعلات الكيميائية بتغير درجة الحرارة، وقد تمتلك الحيوانات متغيرة الحرارة من أربعة إلى عشرة أنظمة إنزيمية تعمل عند درجات حرارة مختلفة لإتمام التفاعل الكيميائي الواحد. ^{[ 7 ]} ونتيجةً لذلك، غالبًا ما تمتلك الحيوانات متغيرة الحرارة جينومات أكبر وأكثر تعقيدًا من الحيوانات ثابتة الحرارة في نفس البيئة . تُعد الضفادع مثالًا بارزًا على هذا التأثير، على الرغم من أن تطورها المعقد يُعد أيضًا عاملًا مهمًا في كبر حجم جينومها. ^{[ 8 ]}

نظرًا لأن معدل الأيض لدى الحيوانات متغير، وعادةً ما يكون أقل من معدل الأيض لدى الحيوانات ثابتة الحرارة ، فإن الأنشطة عالية الطاقة التي تتطلب طاقة عالية، مثل الطيران لدى الحيوانات الكبيرة أو الحفاظ على دماغ كبير، تُعد عمومًا خارج نطاق قدرة الحيوانات متغيرة الحرارة. ^{[ 9 ]} يُفضل معدل الأيض لدى الحيوانات متغيرة الحرارة استراتيجيات مثل الصيد بالتربص بدلاً من مطاردة الفرائس التي تتطلب جهدًا حركيًا كبيرًا لدى الحيوانات الكبيرة. ولأنها لا تستخدم معدل الأيض لتدفئة أو تبريد أجسامها، فإن إجمالي احتياجاتها من الطاقة على مدار الوقت يكون منخفضًا. فلكل وزن جسم مماثل، تحتاج الحيوانات متغيرة الحرارة إلى ما بين 5 إلى 10% فقط من طاقة الحيوانات ثابتة الحرارة . ^{[ 10 ]}

• بعض التكيفات سلوكية. السحالي والثعابين تتشمس في الصباح الباكر وفي وقت متأخر من المساء، وتبحث عن مأوى حوالي الظهر.
• لا تستطيع بيوض النحل الطنان ذي الوجه الأصفر تنظيم درجة حرارتها. وللتغلب على هذه المشكلة، يلجأ النحل إلى سلوك الحضانة، حيث تقوم الملكة وعاملاتها بحضانة اليرقات بشكل شبه دائم للحفاظ على درجة حرارتها الداخلية، وذلك بتدفئة بطونهن وملامستها للبيض. ويولد النحل الطنان الحرارة عن طريق ارتعاش عضلات الطيران حتى وإن لم يكن يطير.
• عادة ما تكون تلال النمل الأبيض موجهة في اتجاه شمال-جنوب بحيث تمتص أكبر قدر ممكن من الحرارة عند الفجر والغسق وتقلل من امتصاص الحرارة عند الظهر.
• تستطيع أسماك التونة تدفئة أجسامها بالكامل من خلال آلية تبادل حراري تُسمى الشبكة العجيبة ، والتي تساعد على الاحتفاظ بالحرارة داخل الجسم، وتقلل من فقدانها عبر الخياشيم . كما أن عضلات السباحة لديها تقع بالقرب من مركز أجسامها بدلاً من سطح الماء، مما يقلل من فقدان الحرارة.
• تعني ضخامة الجسم النمو إلى أحجام كبيرة لتقليل فقدان الحرارة، كما هو الحال في السلاحف البحرية والحيوانات الضخمة التي عاشت في العصر الجليدي . مع ازدياد حجم الجسم، يزداد حجمه بشكل أسرع نسبيًا من مساحة سطحه. فانخفاض مساحة سطح الجسم لكل وحدة حجم يقلل من فقدان الحرارة.
• على الرغم من أن الجمال من ذوات الدم الحار، إلا أنها تنظم درجة حرارة أجسامها باستخدام طريقة تُسمى "التناوب الحراري" للحفاظ على الطاقة. ففي الصحاري الحارة، تسمح الجمال لدرجة حرارة أجسامها بالارتفاع خلال النهار والانخفاض خلال الليل، مُعدّلةً درجة حرارة أجسامها لتتراوح بين 6  درجات مئوية تقريبًا. ^{[ 11 ]}

يسهل على الكائنات متغيرة الحرارة نسبياً تجميع طاقة كافية للتكاثر. غالباً ما يكون لأجيال هذه الكائنات، التي تقع في نفس المستوى الغذائي، دورات حياة أقصر بكثير من أجيال الكائنات ثابتة الحرارة: أسابيع بدلاً من سنوات. وينطبق هذا حتى على الحيوانات ذات الأدوار البيئية المتشابهة، مثل القطط والثعابين .

يعني هذا الاختلاف في متطلبات الطاقة أيضًا أن مصدرًا غذائيًا معينًا يمكن أن يدعم كثافة أكبر من الحيوانات متغيرة الحرارة مقارنةً بالحيوانات ثابتة الحرارة. ^{[ 12 ]} وينعكس هذا في نسبة المفترس إلى الفريسة، والتي عادةً ما تكون أعلى في الحيوانات متغيرة الحرارة مقارنةً بالحيوانات ثابتة الحرارة. مع ذلك، عندما تتشابه الحيوانات ثابتة الحرارة ومتغيرة الحرارة في بيئاتها وتتنافس، غالبًا ما تدفع الحيوانات ثابتة الحرارة منافسيها متغيري الحرارة إلى الانقراض، لأنها تستطيع جمع الطعام لفترة أطول من كل يوم وبطرق أكثر فعالية وتخصصًا (مثل الشمبانزي الذي يبحث بنشاط عن النمل الجوال ويجمعه بالعصي، مقابل استراتيجية الانتظار المعتادة لدى الحيوانات متغيرة الحرارة).

في الطب، يُشار إلى فقدان التنظيم الحراري الطبيعي للجسم باسم تغيّر درجة حرارة الجسم . ويُمكن ملاحظة ذلك في متلازمة الحيز ومع استخدام المهدئات والمنومات مثل الباربيتورات والإيثانول وهيدرات الكلورال . يُعتبر نوم حركة العين السريعة حالة من حالات تغيّر درجة حرارة الجسم لدى البشر. ^{[ 13 ]} يُعد تغيّر درجة حرارة الجسم أحد علامات نقص التروية الحاد في الأطراف .

• تعريف كلمة "poikilotherm" في قاموس ويكشنري