エネルギー制約下における内温動物の生理的調節(<特集>植物と動物におけるエネルギー消費)
動物がその生物活動を維持するためには、食物としてのエネルギー摂取が必要である。動物は獲得した食物をエネルギー基質とし、それらを酸化する（消費する）ことによって生物活動に必要な化学エネルギー(ATP)を得ている。この一連の代謝過程は複雑な酵素触媒反応によって支えられており、その反応は温度依存的である。一般に、高温になると分子運動が活発になり、温度が30℃から40℃に上がると分子の運動エネルギーは2～3％の上昇に過ぎないが、反応速度は200～300％まで上昇する。これはQ10の関係として認められている。したがって、動物のエネルギー消費の大小は体温の高低と密接な関係があることが分かるだろう。内温動物...
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| Published in | Nihon Seitai Gakkai shi Vol. 53; no. 1; pp. 49 - 53 |
|---|---|
| Main Author | |
| Format | Journal Article |
| Language | Japanese |
| Published |
一般社団法人 日本生態学会
01.04.2003
|
| Online Access | Get full text |
| ISSN | 0021-5007 2424-127X |
| DOI | 10.18960/seitai.53.1_49 |
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| Abstract | 動物がその生物活動を維持するためには、食物としてのエネルギー摂取が必要である。動物は獲得した食物をエネルギー基質とし、それらを酸化する（消費する）ことによって生物活動に必要な化学エネルギー(ATP)を得ている。この一連の代謝過程は複雑な酵素触媒反応によって支えられており、その反応は温度依存的である。一般に、高温になると分子運動が活発になり、温度が30℃から40℃に上がると分子の運動エネルギーは2～3％の上昇に過ぎないが、反応速度は200～300％まで上昇する。これはQ10の関係として認められている。したがって、動物のエネルギー消費の大小は体温の高低と密接な関係があることが分かるだろう。内温動物である鳥類や哺乳類は、日周や年周による小さな変動があるものの、それらの体温は、一般に37～41℃と高い温度で一定に保たれる。この高体温は、どのような環境においても素早い運動を可能とし、餌を獲得するとき、あるいは捕食者から逃げるときなどに、利点となる。また、外温動物が活動することのできない、例えば極域のような低温環境への進出を可能としている。しかし、この高い体温の維持には、大きなエネルギー消費が必要とされる。小型哺乳類は37℃の体温を維持するのに同じ大きさのトカゲの代謝速度と比較すると4～11培も大きなエネルギーを消費しなければならない。このような内温動物が、数ヶ月にも及ぶ冬期の餌不足や、潜水中の数分間という僅かな時間における酸素不足といったエネルギー制約にさらされると、彼らはエネルギー消費を節約するため体温を低下させることが知られている。 |
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| AbstractList | 動物がその生物活動を維持するためには、食物としてのエネルギー摂取が必要である。動物は獲得した食物をエネルギー基質とし、それらを酸化する（消費する）ことによって生物活動に必要な化学エネルギー(ATP)を得ている。この一連の代謝過程は複雑な酵素触媒反応によって支えられており、その反応は温度依存的である。一般に、高温になると分子運動が活発になり、温度が30℃から40℃に上がると分子の運動エネルギーは2～3％の上昇に過ぎないが、反応速度は200～300％まで上昇する。これはQ10の関係として認められている。したがって、動物のエネルギー消費の大小は体温の高低と密接な関係があることが分かるだろう。内温動物である鳥類や哺乳類は、日周や年周による小さな変動があるものの、それらの体温は、一般に37～41℃と高い温度で一定に保たれる。この高体温は、どのような環境においても素早い運動を可能とし、餌を獲得するとき、あるいは捕食者から逃げるときなどに、利点となる。また、外温動物が活動することのできない、例えば極域のような低温環境への進出を可能としている。しかし、この高い体温の維持には、大きなエネルギー消費が必要とされる。小型哺乳類は37℃の体温を維持するのに同じ大きさのトカゲの代謝速度と比較すると4～11培も大きなエネルギーを消費しなければならない。このような内温動物が、数ヶ月にも及ぶ冬期の餌不足や、潜水中の数分間という僅かな時間における酸素不足といったエネルギー制約にさらされると、彼らはエネルギー消費を節約するため体温を低下させることが知られている。 |
| Author | 新妻, 靖章 |
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| References | 2) BERNER N. J. Oxygen consumption by mitochondria from an endotherm and an ectotherm. Comparative Biochemistry and Physiology B. (1999) vol.124, p.25-31. 8) HANDRICH Y. Hypothermia in foraging king penguins. Nature. (1997) vol.388, p.64-67. 24) WATTS P. D. Mammalian hibernation and the oxygen consumption of a denning black bear (Ursus americanus). Comparative Biochemistry and Physiology. (1981) vol.69, p.121-123. doi:10.1016/0300-9629(81)90645-9 9) LOUW G. Physiological Animal Ecology.. Longman Scientific & Technical.. (1993 15) SCHMIDT-NIELSEN K. Animal Physiology : adaptation and environment. Cambridge University Press. (1997 3) BLUMBERG M. S. Body Heat. Harvard University Press. (2002 1) ALEXANDER R. M. Energy for Animal Life. Oxford University Press. (1999 16) SCOTT I. The metabolic output of avian (Sturnus vulgaris, Calidris alpina) adipose tissue liver and skeletal muscle : implications for BMR/body mass relationships. Comparative Biochemistry and Physiology A. (1992) vol.103, p.329-332. 18) GUPPY M. The hibernating bear : why is it so hot, and why does it cycle urea through the gut?. Trends in Biochemical Science. (1986) vol.11, p.274-276. doi:10.1016/0968-0004(86)90022-8 20) HOLLAND K. N. Physiological and behavioural thermoregulation in bigeye tuna (Thunnus obesus). Nature. (1992) vol.358, p.410-412. doi:10.1038/358410a0 5) BUTLER P. J. Seasonal hypothermia in a large migrating bird : saving energy for fat deposition ?. Journal of Experimental Biology. (2001) vol.204, p.1361-1367. 10) MORENO J. Strategies of mass change in breeding birds. Biological Journal of The Linnean Society. (1989) vol.37, p.297-310. 13) REINERTSEN R. E. Physiological and ecological aspects of hypothermia. Avian Energetics and Nutritional Ecology. Chapman & Hall. (1996) p.125-157. 4) BUTLER P. J. Physiology of diving of birds and mammals. Physiological Reviews. (1997) vol.77, p.837-899. 21) NIIZUMA Yasuaki. el al. Benefits of mass reduction for commuting fight with heavy food load in Leach's storm-petrel, Oceanodroma leucorboa. Ecological Research. Ecological Society of Japan. (2001) vol.16, no.2, p.197-203. 19) HEINRICH B. Why have some animals evolved to regulate a high body temperature ?. American Naturalist. (1997) vol.111, p.623-640. doi:10.1086/283196 6) ELSNER R. Living in water : solution to physiological problems. Biology of Marine Mammals. Smithsonian Institution Press. (1999) p.73-116. 17) BECH C. The energy economy of the arctic-breeding Kittiwake (Rissa tridactyla) : a review. Comp. Biochem. Physiol. A.. (2002) vol.133, p.765-770. doi:10.1016/S1095-6433(02)00153-8 11) NIIZUMA Y. Physiological and morphological studies on different fasting-foraging patterns in three species of seabirds : Leach's storm-petrel, rhinoceros auklet, and king penguin. Doctor thesis. (1999 14) RICKLEFS R. E. Some considerations on the reproductive energetics of pelagic seabirds. Studies in Avian Biology. (1983) vol.8, p.84-94. 22) NIIZUMA Y. el al. Effects of Circadian Rhythm and Breeding Stage on Resting Metabolic Rates in Fasting Leach′s Storm-petrels. Journal of the Yamashina Institute for Ornithology. 山階鳥類研究所. (1997) vol.29, no.2, p.83-90. 7) GEISER F. Hibernation versus daily torpor i mammals and birds : physiological variables and classification of torpor patterns. Physiological Zoology. (1995) vol.68, p.935-966. 23) PRINZINGER R. Body temperature in birds. Comp. Biochem. Physiol., A. (1991) vol.99, p.499-506. doi:10.1016/0300-9629(91)90122-S 12) PIERSMA T. Rapid reversible changes in organ size as a component of adaptive behaviour. Trends in Ecology and Evolution. (1997) vol.12, p.134-138. |
| References_xml | – reference: 16) SCOTT I. The metabolic output of avian (Sturnus vulgaris, Calidris alpina) adipose tissue liver and skeletal muscle : implications for BMR/body mass relationships. Comparative Biochemistry and Physiology A. (1992) vol.103, p.329-332. – reference: 9) LOUW G. Physiological Animal Ecology.. Longman Scientific & Technical.. (1993) – reference: 12) PIERSMA T. Rapid reversible changes in organ size as a component of adaptive behaviour. Trends in Ecology and Evolution. (1997) vol.12, p.134-138. – reference: 20) HOLLAND K. N. Physiological and behavioural thermoregulation in bigeye tuna (Thunnus obesus). Nature. (1992) vol.358, p.410-412. doi:10.1038/358410a0 – reference: 23) PRINZINGER R. Body temperature in birds. Comp. Biochem. Physiol., A. (1991) vol.99, p.499-506. doi:10.1016/0300-9629(91)90122-S – reference: 6) ELSNER R. Living in water : solution to physiological problems. Biology of Marine Mammals. Smithsonian Institution Press. (1999) p.73-116. – reference: 11) NIIZUMA Y. Physiological and morphological studies on different fasting-foraging patterns in three species of seabirds : Leach's storm-petrel, rhinoceros auklet, and king penguin. Doctor thesis. (1999) – reference: 1) ALEXANDER R. M. Energy for Animal Life. Oxford University Press. (1999) – reference: 7) GEISER F. Hibernation versus daily torpor i mammals and birds : physiological variables and classification of torpor patterns. Physiological Zoology. (1995) vol.68, p.935-966. – reference: 14) RICKLEFS R. E. Some considerations on the reproductive energetics of pelagic seabirds. Studies in Avian Biology. (1983) vol.8, p.84-94. – reference: 21) NIIZUMA Yasuaki. el al. Benefits of mass reduction for commuting fight with heavy food load in Leach's storm-petrel, Oceanodroma leucorboa. Ecological Research. Ecological Society of Japan. (2001) vol.16, no.2, p.197-203. – reference: 24) WATTS P. D. Mammalian hibernation and the oxygen consumption of a denning black bear (Ursus americanus). Comparative Biochemistry and Physiology. (1981) vol.69, p.121-123. doi:10.1016/0300-9629(81)90645-9 – reference: 15) SCHMIDT-NIELSEN K. Animal Physiology : adaptation and environment. Cambridge University Press. (1997) – reference: 5) BUTLER P. J. Seasonal hypothermia in a large migrating bird : saving energy for fat deposition ?. Journal of Experimental Biology. (2001) vol.204, p.1361-1367. – reference: 3) BLUMBERG M. S. Body Heat. Harvard University Press. (2002) – reference: 10) MORENO J. Strategies of mass change in breeding birds. Biological Journal of The Linnean Society. (1989) vol.37, p.297-310. – reference: 2) BERNER N. J. Oxygen consumption by mitochondria from an endotherm and an ectotherm. Comparative Biochemistry and Physiology B. (1999) vol.124, p.25-31. – reference: 22) NIIZUMA Y. el al. Effects of Circadian Rhythm and Breeding Stage on Resting Metabolic Rates in Fasting Leach′s Storm-petrels. Journal of the Yamashina Institute for Ornithology. 山階鳥類研究所. (1997) vol.29, no.2, p.83-90. – reference: 19) HEINRICH B. Why have some animals evolved to regulate a high body temperature ?. American Naturalist. (1997) vol.111, p.623-640. doi:10.1086/283196 – reference: 18) GUPPY M. The hibernating bear : why is it so hot, and why does it cycle urea through the gut?. Trends in Biochemical Science. (1986) vol.11, p.274-276. doi:10.1016/0968-0004(86)90022-8 – reference: 8) HANDRICH Y. Hypothermia in foraging king penguins. Nature. (1997) vol.388, p.64-67. – reference: 4) BUTLER P. J. Physiology of diving of birds and mammals. Physiological Reviews. (1997) vol.77, p.837-899. – reference: 17) BECH C. The energy economy of the arctic-breeding Kittiwake (Rissa tridactyla) : a review. Comp. Biochem. Physiol. A.. (2002) vol.133, p.765-770. doi:10.1016/S1095-6433(02)00153-8 – reference: 13) REINERTSEN R. E. Physiological and ecological aspects of hypothermia. Avian Energetics and Nutritional Ecology. Chapman & Hall. (1996) p.125-157. |
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| Title | エネルギー制約下における内温動物の生理的調節(<特集>植物と動物におけるエネルギー消費) |
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