Akklimatisierung - Acclimatization
Akklimatisierung oder Akklimatisierung ( auch genannt Akklimatisierung oder acclimatation ) ist der Prozess , in dem ein einzelner Organismus passt zu einer Veränderung in seiner Umgebung (wie zB eine Änderung in der Höhe, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Lichtperiode , oder pH - Wert ), so dass es halten Fitness über eine Reihe von Umgebungsbedingungen. Die Akklimatisierung erfolgt in kurzer Zeit (Stunden bis Wochen) und innerhalb der Lebenszeit des Organismus (im Vergleich zur Anpassung , die Evolution ist, die über viele Generationen hinweg stattfindet). Dies kann ein diskretes Auftreten (zum Beispiel, wenn sein Bergsteiger akklimatisieren zu großer Höhe über Stunden oder Tage) oder stattdessen Teil eines periodischen Zyklus, wie ein darstellen Säugetier vergießt schweres Winterfell zugunsten einem leichteren Sommermantel. Organismen können ihre morphologischen, Verhaltens-, physikalischen und/oder biochemischen Merkmale als Reaktion auf Veränderungen in ihrer Umgebung anpassen. Während die Fähigkeit, sich an neue Umgebungen zu gewöhnen, bei Tausenden von Arten gut dokumentiert ist, wissen Forscher immer noch sehr wenig darüber, wie und warum sich Organismen so akklimatisieren, wie sie es tun.
Namen
Die Substantive akklimatisieren und akklimatisieren (und die entsprechenden Verben akklimatisieren und akklimatisieren ) werden weithin als Synonyme angesehen , sowohl im allgemeinen als auch im medizinischen Vokabular. Das Synonym acclimatation wird weniger häufig auftreten und weniger Wörterbücher öffnen Sie es.
Methoden
Biochemisch
Um die Leistung über eine Reihe von Umweltbedingungen aufrechtzuerhalten, gibt es verschiedene Strategien, mit denen sich Organismen akklimatisieren. Als Reaktion auf Temperaturänderungen können Organismen die Biochemie der Zellmembranen verändern, indem sie sie bei kalten Temperaturen flüssiger und bei warmen Temperaturen weniger flüssig machen, indem sie die Anzahl der Membranproteine erhöhen . Als Reaktion auf bestimmte Stressoren exprimieren einige Organismen sogenannte Hitzeschockproteine , die als molekulare Chaperone fungieren und die Denaturierung reduzieren, indem sie die Faltung und Rückfaltung von Proteinen steuern. Es hat sich gezeigt, dass Organismen, die an hohe oder niedrige Temperaturen akklimatisiert sind, relativ hohe Ruhegehalte an Hitzeschockproteinen aufweisen, so dass die Proteine, wenn sie noch extremeren Temperaturen ausgesetzt sind, leicht verfügbar sind. Die Expression von Hitzeschockproteinen und die Regulierung der Membranfluidität sind nur zwei von vielen biochemischen Methoden, die Organismen verwenden, um sich an neue Umgebungen zu gewöhnen.
Morphologisch
Organismen sind in der Lage, verschiedene Merkmale in Bezug auf ihre Morphologie zu ändern, um ihre Leistung in neuartigen Umgebungen aufrechtzuerhalten. Zum Beispiel vergrößern Vögel oft ihre Organgröße, um ihren Stoffwechsel zu steigern. Dies kann in Form einer Zunahme der Masse von Nahrungsorganen oder wärmeerzeugenden Organen wie den Brustmuskeln erfolgen (wobei letztere bei allen Arten konsistenter sind).
Die Theorie
Obwohl die Fähigkeit zur Akklimatisierung bei Tausenden von Arten dokumentiert wurde, wissen Forscher immer noch sehr wenig darüber, wie und warum sich Organismen auf diese Weise akklimatisieren. Seit Forscher mit der Akklimatisierung begannen, war die überwältigende Hypothese, dass jede Akklimatisierung dazu dient, die Leistungsfähigkeit des Organismus zu steigern. Diese Idee wurde als die Hypothese der günstigen Akklimatisierung bekannt . Trotz so weit verbreiteter Unterstützung für die Hypothese der günstigen Akklimatisierung zeigen nicht alle Studien, dass die Akklimatisierung immer der Leistungssteigerung dient ( siehe Hypothese der günstigen Akklimatisierung ). Einer der Haupteinwände gegen die Hypothese der günstigen Akklimatisierung besteht darin, dass sie davon ausgeht, dass mit der Akklimatisierung keine Kosten verbunden sind. Die Akklimatisierung ist jedoch mit Kosten verbunden. Dazu gehören die Kosten für die Erfassung der Umweltbedingungen und die Regulierung von Reaktionen, die Herstellung von Strukturen, die für die Plastizität erforderlich sind (wie die energetischen Kosten bei der Expression von Hitzeschockproteinen ) und die genetischen Kosten (wie die Verknüpfung von plastizitätsbezogenen Genen mit schädlichen Genen).
Angesichts der Unzulänglichkeiten der Hypothese der günstigen Akklimatisierung suchen die Forscher weiterhin nach einer Theorie, die durch empirische Daten gestützt wird.
Der Grad, in dem sich Organismen akklimatisieren können, wird durch ihre phänotypische Plastizität oder die Fähigkeit eines Organismus, bestimmte Merkmale zu verändern, diktiert . Neuere Forschungen zur Akklimatisationskapazität haben sich stärker auf die Entwicklung der phänotypischen Plastizität als auf die Akklimatisierungsreaktionen konzentriert. Wissenschaftler glauben, dass sie die Akklimatisierung besser verstehen werden, wenn sie mehr darüber wissen, wie Organismen die Fähigkeit zur Akklimatisierung entwickelt haben.
Beispiele
Pflanzen
Viele Pflanzen, wie Ahornbäume , Schwertlilien und Tomaten , können Minustemperaturen überleben, wenn die Temperatur über einen Zeitraum von Tagen oder Wochen jede Nacht nach und nach sinkt. Derselbe Tropfen könnte sie töten, wenn er plötzlich auftrat. Studien haben gezeigt, dass Tomatenpflanzen, die über mehrere Tage an höhere Temperaturen akklimatisiert wurden, bei relativ hohen Temperaturen bei der Photosynthese effizienter waren als Pflanzen, die sich nicht akklimatisieren durften.
In der Orchidee Phalaenopsis werden Phenylpropanoid-Enzyme im Prozess der Pflanzenakklimatisierung auf verschiedenen Ebenen des photosynthetischen Photonenflusses verstärkt.
Tiere
Tiere akklimatisieren sich in vielerlei Hinsicht. Schafe wachsen in kalten, feuchten Klimazonen sehr dicke Wolle . Fische können sich nur langsam an Veränderungen der Wassertemperatur und -qualität anpassen. Tropische Fische, die in Zoohandlungen verkauft werden, werden oft in Akklimatisierungsbeuteln aufbewahrt , bis dieser Prozess abgeschlossen ist. Lowe & Vance (1995) konnten zeigen, dass an warme Temperaturen akklimatisierte Eidechsen bei wärmeren Temperaturen eine höhere Laufgeschwindigkeit halten konnten als nicht an warme Bedingungen akklimatisierte Echsen. Fruchtfliegen, die sich bei relativ kühleren oder wärmeren Temperaturen entwickeln, haben als Erwachsene eine erhöhte Kälte- bzw. Hitzetoleranz ( siehe Entwicklungsplastizität ).
Menschen
Der Salzgehalt von Schweiß und Urin nimmt ab, wenn sich Menschen an heiße Bedingungen gewöhnen. Plasmavolumen, Herzfrequenz und Kapillaraktivierung werden ebenfalls beeinflusst.
Die Akklimatisierung an die große Höhe dauert Monate oder sogar Jahre nach dem ersten Aufstieg und ermöglicht es Menschen letztendlich, in einer Umgebung zu überleben, die sie ohne Akklimatisierung töten würde. Menschen , die dauerhaft auf eine höhere Höhe wandern natürlich an ihre neue Umgebung akklimatisieren durch eine Erhöhung der Anzahl von Entwicklungs roten Blutkörperchen , die zur Erhöhung Sauerstofftransportkapazität des Blutes , um geringere Mengen an zu kompensieren Sauerstoffaufnahme.