Pomaly metabolizmus u plazov: Adaptácia na životné prostredie

Plazy (Reptilia) sú definované ako primárne suchozemské štvornohé stavovce, na rozdiel od obojživelníkov, ktoré možno označiť za primárne vodné štvornožce. Niektoré znaky však môžu byť druhotne zmenené, napríklad niektoré druhy prešli späť do vody (krokodíly, vodné korytnačky a hady), alebo u nich došlo k redukcii končatín (hady).

Telo plazov je pokryté kožou, na ktorej sa často nachádzajú rôzne štíty a výrastky, ktoré chránia pokožku pred poškodením (korytnačky, krokodíly). Vylučovacie žľazy sa v pokožke, na rozdiel od obojživelníkov, nenachádzajú, okrem pachových žliaz na vymedzovanie teritória. Niektoré plazy počas života zvliekajú pokožku (hady).

Kostra a pohyb

Kostra plazov je kostená a poskytuje lepšiu oporu a pohyb ako v prípade obojživelníkov. Hlavová a tvárová časť je dokonalejšia. Chorda sa nachádza len v embryonálnom štádiu, neskôr vznikajú stavce. Chrbtica je rozdelená na časti, vrátane driekovej časti, a prvé dva stavce sú nosič (atlas) a čapovec (epistrofeus). Plazy majú len jeden kostený výbežok, ktorý umožňuje, na rozdiel od obojživelníkov, pohyblivé spojenie medzi hlavou a chrbticou, čo umožňuje otáčanie hlavy do strán.

Nachádzajú sa u nich dobre vyvinuté rebrá, ktoré súvisia s dokonalejšie vyvinutými pľúcami a celkovým prispôsobením sa životu na suchej zemi. V chvostovej časti je veľký počet stavcov.

Nervová a zmyslová sústava

Nervová sústava je u plazov dokonalejšia, s vyvinutým predným a stredným mozgom. Napriek veľkosti predného mozgu je tu pomerne málo šedej hmoty.

Zo zmyslových orgánov je prítomné ucho. Slabo je vyvinuté vonkajšie a stredné ucho s jednou sluchovou kostičkou (extracolumella), ale dobre je vyvinuté vnútorné ucho.

Kvalita zraku závisí od skupiny živočíchov. U niektorých sa nachádzajú mihalnice a žmurka, tenká, priesvitná blana, ktorá slúži na ochranu a zvlhčovanie oka. U hadov je žmurka prirastená.

Temenné oko, ktoré registruje svetlo a tmu, sa nachádza medzi temennými kosťami. U mnohých druhov plazov, vrátane jašteríc, korytnačiek a krokodílov, sa žmurka vyskytuje. U hadov je žmurka prirastená.

Dýchacia a obehová sústava

U všetkých plazov sú vyvinuté vakovité, párové pľúca s priehradkami a mechúrikmi. Dýchanie kožou sa v dôsledku hrubej kože a kožných útvarov nevyskytuje. Hrudnú dutinu od brušnej oddeľuje bránica, ktorá napomáha pri dýchaní. Hady majú, podobne ako červone, pľúca asymetrické. Dôležité je poznamenať, že aj druhotne vodné plazy dýchajú pľúcami a žiadnym sa nevyvíjajú žiabre.

V srdci dochádza oproti nižším stavovcom ku zmene. Väčšina plazov má trojdielne srdce s dvomi predsieňami a jednou komorou, ktorá je čiastočne rozdelená prepážkou, čo spôsobuje čiastočné miešanie okysličenej a odkysličenej krvi. U krokodílov je už štvordielne srdce s dvomi úplne oddelenými komorami. Aj u plazov s trojdielnym srdcom vybiehajú z komory dve hlavné tepny, ktoré zabezpečujú oddelenie veľkého a malého obehu. Toto oddelenie nie je také efektívne ako u krokodílov alebo cicavcov, ale stále umožňuje základné rozdelenie okysličenej a neokysličenej krvi.

Porovnanie srdcovej sústavy stavovcov:

Regulácia telesnej teploty a metabolizmus

Plazy nemajú stálu telesnú teplotu (sú studenokrvné), väčšina z nich preto obľubuje teplejšie podnebie alebo vyhrievanie sa na slnku. Slnečné lúče sú v prírode základným zdrojom energie, rastliny ich premieňajú na biomasu, no aj živočíchy ich aktívne využívajú. Ektotermné živočíchy, napríklad plazy, sú na slnečnom žiarení priamo závislé. Bez externého zdroja tepla nedokážu efektívne fungovať. Ich metabolizmus, pohyb aj trávenie sú viazané na teplotu prostredia. Preto ich často vidíme vyhrievať sa na kameňoch alebo piesku. V chladnom počasí a v zime pôsobia mŕtvo a skrehnuto, no na teple sa pomaly prebúdzajú a dávajú do pohybu.

Vplyv slnečného žiarenia na živočíchy:

• Regulácia telesnej teploty: Ektotermné živočíchy sa spoliehajú na vonkajšie zdroje tepla.
• Energetická úspora: Aj endotermné zvieratá (napr. mačky, psy) využívajú slnko na zníženie energetických nákladov na udržiavanie telesnej teploty.
• Syntéza vitamínu D: U plazov je syntéza vitamínu D zo slnečného žiarenia zásadná.
• Ovplyvnenie biologických hodín: Slnečné svetlo ovplyvňuje cirkadiánne rytmy (spánok, aktivita, hormóny, chuť do jedla).

V chladnom počasí a v zime pôsobia ektotermy veľmi pomaly, ich metabolizmus sa spomalí, čo ich robí zraniteľnejšími voči predátorom. Keď je teplo, ich metabolizmus sa zrýchli, čo im zlepšuje trávenie a umožňuje im efektívnejšie fungovať. Tento správaný prejav im pomáha regulovať telesnú teplotu. Jašterice využívajú prostredie na reguláciu svojej teploty.

Plazy sú studenokrvné, zatiaľ čo iné sa vyvinuli v teplokrvné, v závislosti od ich potrieb a adaptácií na prostredie. Nízka spotreba energie im umožňuje prežiť s menším množstvom potravy a v klimatických podmienkach, ktoré by pre teplokrvné živočíchy boli nepríjemné. Táto nízka energetická náročnosť je výhodná pre mnohé teplokrvné predátory.

Štruktúra kože a pomalý metabolizmus hatérií sú tiež považované za primitívne vlastnosti. Hatérie majú veľmi pomalý metabolizmus, pri odpočinku sa nadychujú niekedy len raz za hodinu. Na rozdiel od iných plazov veľmi dobre znášajú chlad, takže sú aktívne aj pri nízkych teplotách okolo 12 ºC.

Spomalenie metabolizmu vplyvom chladu je adaptáciou, ktorá im umožňuje prežiť s nízkym príjmom energie, keď by bolo príliš nákladné udržiavať vysokú aktivitu.

Tráviaca sústava

Ústna dutina je výraznejšie oddelená od hltanovej časti. Zuby plazov sú rôznorodé, môžu byť jednoduché a kuželovité (jašterice), čiastočne tvarovo i funkčne diferencované (krokodíly), alebo môžu úplne chýbať a sú nahradené rohovinovým zobákom (korytnačky). Niektoré hady a jaštery majú špeciálne jedové zuby.

Jazyk je u mnohých plazov rozdvojený (jašterice, hady), čo súvisí s prítomnosťou zmyslového Jacobsonového orgánu. Prvýkrát sa vyskytuje slepé črevo na rozhraní tenkého a hrubého čreva.

Trávenie veľkej porcie potravy sa začína v ústach pôsobením silných štiav a trvá veľmi dlho. Hadí jed je zmesou modifikovaných tráviacich štiav, ktorá obyčajne rýchlo pôsobí na nervový systém alebo krvný obeh koristi.

Vylučovacia a rozmnožovacia sústava

Prvýkrát sa u plazov vyskytujú pravé obličky (metanefros) s močovými cestami a aj s močovým mechúrom (jaštery, korytnačky). Nachádza sa tu spoločné vyústenie tráviacich, močových a pohlavných ciest - kloaka. Plazy sú urikotelné živočíchy, ktoré sa zbavujú dusíka v podobe vo vode nerozpustenej kyseliny močovej (podobne ako vtáky).

Rozmnožovacia sústava je tvorená párovými pohlavnými žľazami, ktoré končia nepárovým (krokodíly, korytnačky) alebo párovým kopulačným orgánom, tzv. hemipenis (hady, jašterice), výnimočne kopulačné orgány chýbajú (hatérie).

Rozmnožovanie a vývin

Plazy sú oddeleného pohlavia. Počas embryonálneho vývinu dochádza k tvorbe zárodočných obalov (amnion, alantois, serosa), čo ich spolu s vtákmi a cicavcami zaraďuje do skupiny blanovcov - Amniota. Vývoj jedinca prebieha mimo tela vo vajci, tvoreného z viacerých vajcových obalov (bielko, papierová blana, škrupina). Škrupina vajca plazov však, na rozdiel od vtákov, len výnimočne vápenatie (korytnačky).

Plazy sú najčastejšie vajcorodé alebo vajcoživorodé, ale výnimočne sa vyskytuje aj živorodosť. Vývoj prebiehá niekoľko týždňov. Plazy, na rozdiel od obojživelníkov, nemajú larválne štádium.

Samice kladú 8-15 vajec do malých hniezd pod zemou, ktoré prikrývajú. Mláďatá sa vyvíjajú pomerne dlho, 12-15 mesiacov. Hatérie rastú veľmi pomaly, trvá až 20 rokov, kým dospejú a dosiahnu dĺžku okolo 60 cm.

Väčšinou hady kladú vajcia, ale časť z nich je živorodá. Druhy žijúce v miernom pásme sa zvyčajne pária na jar, potom ako sa prebudia zo zimného spánku a vajcia alebo mláďatá sa objavia v lete. Tropické druhy sa rozmnožujú podľa množstva zrážok, niekedy majú dlhú rozmnožovaciu sezónu, pričom kladú niekoľko znášok každý rok. Samce a samice sa navzájom vyhľadávajú pomocou chemických pachových stôp. Dvorenie je u hadov zriedkavé. Hady preukazujú malú rodičovskú starostlivosť, pytóny a niekoľko iných druhov sa obtočí okolo vajec a tak ich zohrieva. Mláďatá si pri liahnutí pomáhajú vaječným zubom, ktorý onedlho vypadne.

Taxonómia a rozmanitosť plazov

Plazy sú najviac rozšírené v tropických oblastiach, mnohé sa prispôsobili životu vo vode (krokodíly, korytnačky). Plazy (Reptilia) tvoria veľmi heterogénnu skupinu stavovcov, z ktorých máme navyše aj mnoho paleontologických nálezov. Tradičný pojem Reptilia sa však už v modernej systematike nepoužíva, nakoľko dôraz sa kladie na monofyletické zoskupovanie. Plazy totiž tvoria východiskovú skupinu pre všetky vtáky, ktoré sa v minulosti odčlenili od skupiny teropodných dinosaurov. Toto monofyletické zoskupenie nemá slovenský ekvivalent, no používa sa termín Sauropsida.

Anapsida a Diapsida

Praplazy (Anapsida), alebo presnejšie anapsidné praplazy, je skupina charakteristická anapsidným typom lebky. Táto lebka nemá spánkové jamy ani jarmové oblúky a je mnohými autormi považovaná za pôvodný fylogenetický typ. Podľa niektorých autorov sa sem zaraďujú dnes žijúce korytnačky, pretože majú takýto typ lebky.

Pravé plazy (Diapsida) sú, podobne ako Anapsida, skupinou založenou na prítomnosti špecifického, a to diapsidného typu lebky. Všetky ostatné plazy, ktoré nepatria medzi Anapsida, a z nich odvodené vtáky, majú tento typ lebky (s miernymi špecifikami).

Korytnačkotvaré (Testudines)

Taxonomické postavenie korytnačkotvarých (Testudines) nie je úplne vyriešené. Podľa niektorých autorov sú zaradené medzi Anapsida, teda živočíchy s pôvodným typom anapsidnej lebky bez spánkových jám. Niektorí autori však absenciu spánkových jám korytnačiek považujú za druhotný znak a zaraďujú ich medzi Diapsida, podobne ako všetky ostatné recentné plazy.

Telo korytnačiek pokrýva dvojdielny pancier z rohovinových štítov. Vrchná časť panciera - karapax je spojená na bokoch so spodnou časťou - plastrónom pomocou väziva. S pancierom sú zrastené mnohé kosti, predovšetkým hrudné a brušné stavce, ako aj niektoré kosti končatín. Korytnačky majú rohovinové a zobáku podobné čeľuste a sú druhotne bezzubé. Kladú vajcia, ktoré vápenatejú (znak podobný s vtákmi).

Korytnačky dýchajú pomocou pohybu krku a nôh. V súčasnosti jediným druhom korytnačiek, ktorej severná hranica rozšírenia siaha do strednej Európy, je emyska bahenná. Dorastá do dĺžky 30 cm. Žije predovšetkým v zachovalých stojatých vodách s hustým trávnatým zárastom.

Medzi ďalšie známe druhy patria korytnačka maľovaná, korytnačka zelenkastá, korytnačka slonia (najväčšie žijúce druhy, pochádza z Galapág) a kožatka morská (najväčšia a najťažšia žijúca korytnačka s mäkkou, koženou pokožkou).

Karety patria k morským korytnačkám, typické sú širokými plutvovitými prednými končatinami. Nedokážu vtiahnuť do panciera končatiny ani hlavu, len krk si môžu čiastočne schovať. Najmenším druhom je kareta pravá.

Krokodílotvaré (Crocodylia)

Krokodílotvaré (Crocodylia) sú v súčasnosti najväčšie žijúce plazy, dosahujú dĺžku až 7 m a hmotnosť viac ako 1 000 kg. Krokodíly sa výrazne podobajú na svojich prastarých predkov z fosílií, pričom ich základná anatómia a ekológia sa za ostatných 100 miliónov rokov zmenili len minimálne.

Prvýkrát sa u nich vyskytuje úplne rozdelené srdce na dve predsiene a dve komory. Z ľavej komory vychádza ľavý aortálny oblúk, ktorý vedie okysličenú krv do tela. Z pravej komory vychádza pravý aortálny oblúk, ktorý môže viesť neokysličenú krv buď do pľúc, alebo, pri potápaní, priamo do systémového obehu cez tzv. Foramen Panizzae. Foramen Panizzae je otvor, ktorý spája ľavý a pravý aortálny oblúk mimo srdca a umožňuje prechod krvi medzi nimi. Pri potápaní sa špeciálna chlopňa v pľúcnej tepne uzavrie, čím sa krv z pravej komory presmeruje cez pravý aortálny oblúk do systémového obehu, čo krokodílom umožňuje efektívne využívať kyslík a predlžovať čas strávený pod vodou.

Taktiež sa u nich vyskytuje alveolárny (tekodontný) chrup (zuby sa nachádzajú v dutinách čeľuste). Krokodíl africký, aligátor severoamerický a gaviál indický patria medzi známe druhy.

Rozdiely medzi krokodílmi a aligátormi:

• Tvar čeľustí: Aligátory majú širšie a zaoblené čeľuste v tvare písmena U, zatiaľ čo krokodíly majú dlhé, štíhle čeľuste v tvare písmena V.
• Viditeľnosť zuba: U aligátorov nie je štvrtý dolný zub viditeľný, keď majú zatvorené ústa, zatiaľ čo u krokodílov je tento zub viditeľný.
• Prostredie: Aligátory preferujú sladkovodné prostredia, zatiaľ čo krokodíly môžu žiť aj v slaných alebo brakických vodách.

Gaviál indický patrí k ázijským krokodílom s výrazne predĺženými čeľusťami s ostrými ihlicovitými zubami a žije vo veľkých indických riekach.

Šupináče (Squamata)

Šupináče (Squamata) predstavujú početnú a rôznorodú skupinu plazov, ktorých telo pokrývajú škridlicovito usporiadané prekrývajúce sa šupiny. Mnohé z nich majú rozoklaný jazyk a vyvinutý Jacobsonov orgán.

Jaštery (Sauria)

Jaštery sú rôznorodou skupinou plazov, ktorých spoločnými znakmi sú šupinaté telá a prítomnosť končatín, aj keď niektoré druhy majú redukované končatiny (slepúchy). Žijú v rôznych prostrediach od tropických pralesov po púšte a vysokohorské oblasti. Sú prevažne hmyzožravé, ale môžu byť aj bylinožravé (leguány) alebo mäsožravé (varany).

Gekónovité (Geckonidae): Malé jaštery so strnulými očami a prstami s terčovitými prísavkami a drsnou bradavičnatou kožou. Gekón toké je jedným z najväčších druhov, známy schopnosťou meniť farbu kože a vynikajúcimi lezeckými schopnosťami. Gekón múrový je európsky druh s robustným telom a ostnatým vzhľadom.

Leguánovité (Iguanidae): Relatívne veľké plazy vyskytujúce sa v Amerike a na Madagaskare. Leguán zelený dosahuje dĺžku až 2 m a je známy svojou schopnosťou skákať do vody a plávať. Dračík lietavý má pestrú kožu napnutú na nepravých rebrách, pomocou ktorej "lieta" z konára na konár.

Agama golierikatá (Chlamydosaurus kingii): Dosahuje dĺžku až 1 m, má silne zrohovatenú pokožku pokrytú hrboľmi a tŕňmi. Často majú zreteľné temenné oko.

Chameleónovité (Chamaeleonidae): Tropické a subtropické druhy charakteristické tenkými, dlhými nohami so zrastenými chytavými prstami a špirálovite stočeným chvostom.

Hady (Serpentes)

Hady sú predátory na vysokom stupni vývoja. Aj keď nemajú končatiny, očné viečka a uši, dokážu ľahko vyhľadať korisť dokonalými zmyslami. Všetky hady sú mäsožravce a svoju korisť prehĺtajú v celku. Sú rozšírené na všetkých kontinentoch s výnimkou Antarktídy.

Tvar tela hada odráža prostredie v ktorom žije: dlhé a tenké hady sú prispôsobené na šplhanie, hady žijúce v dierach sú väčšinou krátké a mohutné, hady žijúce v mori zas majú ploský, veslovitý chvost. Hady majú na rozdiel od ostatných plazov rad šupín aj na spodnej strane tela, ktoré im slúžia na zachytávanie sa o podklad.

Vnútorná stavba tela je prispôsobená predĺženému tvaru tela. Vnútorné orgány, ako srdce či pľúca, sú dlhé a tenké, pričom sú usporiadané za sebou. Párové orgány sú striedavo rozložené v telovej dutine. Niektoré druhy majú funkčnú iba jednu časť pľúc, druhá je redukovaná. Morské hady majú zväčšené pľúca, časť z nich vytvára vztlakovú komoru.

Telo hada tvorí viac ako 400 stavcov, ktoré na seba nadväzujú a vytvárajú veľmi pohyblivú kostru. V telovej časti sú k stavcom pripojené rebrá, v chvostovej časti nie. Niektoré druhy hadov majú aj vyvinutý pletenec zadnej končatiny a niektoré aj zakrpatené zadné končatiny, ale žiadny had nemá vyvinutý pletenec predných končatín.

Primitívne hady majú masívnu lebku s malým počtom zubov. Väčšina ostatných hadov má hladkú lebku s voľne spojenými čeľusťami, takže ich môžu od seba oddialiť. Zuby sú upevnené v hornej a dolnej čeľusti alebo v podnebí. Jedové zuby môžu byť v prednej alebo zadnej časti ústnej dutiny.

Hady majú dobre vyvinutý čuch, ktorý dopĺňa Jacobsonov orgán; neustále vystrkujú rozoklaný jazyk a skúmajú tak svoje okolie. Štrkáče, niektoré veľhady a pytóny majú navyše termoreceptory, ktorými dokážu rozlíšiť aj malé zmeny teploty.

Pohyb hadov:

• Priamočiary pohyb: Pohyb dopredu s vlnivým pohybom tela, využíva brušné šupiny na zachytávanie.
• Bočný pohyb: Vlnivý pohyb zo strany na stranu, využíva nerovnosti terénu.
• Harmonikový pohyb: Pohyb v podzemných dierach, zapieranie sa o steny.
• Bočné vlnenie: Pohyb v púštnych oblastiach, minimalizujúci kontakt s horúcim podkladom.

Škrtiče usmrcujú svoju korisť zovretím, pričom zosilňujú tlak pri každom výdychu koristi. Pohyblivé čeľuste a elastická koža umožňujú hadom prehltnúť korisť, ktorá je väčšia ako ich hlava. Prehĺtanie veľkého úlovku môže trvať aj niekoľko hodín.

Hatérie (Rhynchocephalia)

Hatérie sú jedinými žijúcimi potomkami skupiny plazov, ktorá žila asi pred 220-150 miliónmi rokov. Je to plaz podobný jašterom. Dnes sa vyskytuje už len na dvoch malých súostroviach pri pobreží Nového Zélandu. Hatérie cez deň odpočívajú v dierach v zemi a sú prevažne nočnými živočíchmi, občas ich vidieť vyhrievať sa na skalách. Majú veľmi pomalý metabolizmus, pri odpočinku sa nadychujú niekedy len raz za hodinu. Na rozdiel od iných plazov veľmi dobre znášajú chlad, takže sú aktívne aj pri nízkych teplotách okolo 12 ºC.

Hatérie majú veľkú hlavu, dobre vyvinuté končatiny a dlhý chvost, merajú asi 75 cm. V ich anatomickej stavbe sa zistila podobnosť s obojživelníkmi aj s rybami. Stavba lebky je odlišná od lebky jašterov, v jej zadnej časti sa nachádzajú dva otvory, zatiaľ čo jaštery majú väčšinou len jeden. Tiež sa líšia tým že nemajú vyvinuté ušné bubienky, stredné ucho a samčeky navyše nemajú vonkajší pohlavný orgán. Vývojovo zaujímavé je to, že má doteraz zachované temenné oko, čo je zriedkavý jav aj u niektorých iných druhov plazov. Neexistujú však žiadne dôkazy o jeho funkčnosti.

Hatérie sa živia takmer výlučne hmyzom, rôznymi druhmi chrobákov, občas požierajú aj iné bezstavovce, slimáky, červy, žaby, drobné jaštery alebo vajcia a mláďatá vtákov, s ktorými spoločne obývajú podzemné hniezda. Potravu hľadajú po zotmení, v blízkosti svojej diery.

Samice kladú 8-15 vajec do malých hniezd pod zemou, ktoré prikrývajú. Mláďatá sa vyvíjajú pomerne dlho, 12-15 mesiacov. Hatérie rastú veľmi pomaly, trvá až 20 rokov, kým dospejú a dosiahnu dĺžku okolo 60 cm.

tags: #pomaly #metabolizmus #u #plazov