Adaptarea termică a organismelor homeothermice - stadopedia

Homoitermia este un mod fundamental diferit de adaptare la temperatură, care a apărut pe baza unei creșteri accentuate a nivelului proceselor oxidative la păsări și mamifere, ca urmare a dezvoltării evolutive a sistemelor circulatorii, respiratorii și a altor organe. Consumul de oxigen pe gram de greutate corporală la animalele cu sânge cald este de zeci și de sute de ori mai mare decât în ​​cazul animalelor poikilotermice.







Principalele diferențe ale animalelor homoeotermale din organismele poikilotermice sunt: ​​1) un flux puternic de căldură internă, endogenă; 2) dezvoltarea unui sistem integrat de funcționare efectivă a mecanismelor termoregulatoare și, ca rezultat, 3) cursul constant al tuturor proceselor fiziologice în regimul de temperatură optimă.

Homoiothermal păstrează un echilibru constant de căldură între producția de căldură și transferul de căldură și, în consecință, menține o temperatură constantă ridicată a corpului. Organismul unui animal cu sânge cald nu poate fi suspendat temporar așa cum apare în hipobioză sau criptobioză în poikiloterapie.

Animalele homotermale produc întotdeauna un anumit minim de producție de căldură, care asigură funcționarea sistemului circulator, organelor respiratorii, secrețiilor și altele, chiar și atunci când sunt în repaus. Acest minim a fost numit metabolismul bazal. Trecerea la activitate crește producția de căldură și, în consecință, necesită o creștere a transferului de căldură.

Sângele cald este caracterizat prin termoreglarea chimică - o creștere reflexă a producției de căldură ca răspuns la scăderea temperaturii mediului. Reglementarea chimică a termoregulării este complet absentă în poikiloterme, în care, în cazul eliberării de căldură suplimentară, este generată de activitatea motrică directă a animalelor.

Spre deosebire de poikilotermia sub acțiunea frigului în corpul animalelor cu sânge cald, procesele oxidative nu slăbesc, ci cresc, mai ales în mușchii scheletici. Multe animale au mai întâi tremurături musculare - o contracție musculară necoordonată, care duce la eliberarea energiei termice. În plus, celulele mușchiului și multe alte țesuturi produc căldură și fără a îndeplini funcțiile de lucru, ajungând la o stare de tonor special de termoreglare. Cu o scădere suplimentară a temperaturii mediului, efectul termic al tonusului termoregulator crește.

Atunci când se produce căldură suplimentară, metabolismul lipidic este în mod special sporit, deoarece grăsimile neutre conțin cea mai mare parte a energiei chimice. Prin urmare, rezervele de grăsimi ale animalelor asigură o mai bună termoreglare. Mamiferele au chiar un țesut de grăsime specializat, în care toată energia chimică eliberată, în loc să intre în legătură cu BLTP, se disipează sub formă de căldură, adică merge la încălzirea corpului. Țesutul de grăsime brună este cel mai dezvoltat la animalele - locuitorii climatului rece.

Menținerea temperaturii datorită creșterii producției de căldură necesită o cheltuială mare de energie, astfel încât animalele cu termoreglarea chimică crescătoare fie au nevoie de o cantitate mare de alimente, fie își petrec o mulțime de rezerve de grăsime acumulate mai devreme. De exemplu, un shrew scrumbian are un nivel extrem de ridicat de schimb. Alternând perioade foarte scurte de somn și activitate, este activ în orice moment al zilei și mănâncă hrana de 4 ori mai mare decât masa proprie. Frecvența bătăilor inimii în rațe este de până la 1000 pe minut. De asemenea, păsările care rămân pentru iarnă au nevoie de multă mâncare: le este teamă că nu îngheț ca îngrășare. Deci, cu o recolta buna de seminte de molid si pin, acarienii in timpul iernii chiar a scoate pui.

Prin urmare, întărirea termoregulării chimice are limitele datorită posibilității de a obține alimente. Cu o lipsă de alimente în timpul iernii, acest mod de termoreglare este nefavorabil din punct de vedere ecologic. El, de exemplu, este subdezvoltată în toate animalele care trăiesc în Cercul Arctic :. Foxes, morse, foci, ursi polari, ren, etc. Pentru locuitorii de la tropice termoreglare chimică cât mai puțin caracteristice, deoarece acestea au puține sau nu este necesară pentru producția suplimentară de căldură.

Într-o anumită gamă de temperaturi externe, homeothermal menține temperatura corpului fără a cheltui mai multă energie pe ea, dar folosind mecanisme eficiente de termoreglare fizică, care permit o mai bună menținere sau devierea căldurii metabolismului bazal. Această gamă de temperaturi, în care animalele se simt cel mai confortabil, se numește zona termoneutrală. În spatele pragului inferior al acestei zone începe termoreglarea chimică, în spatele celei superioare - consumul de energie pentru evaporare.

Reglarea termică fizică este benefică din punct de vedere ecologic, deoarece adaptarea la frig nu se realizează prin producția suplimentară de căldură, ci prin menținerea acesteia în corpul animalului. În plus, este posibil să se protejeze împotriva supraîncălzirii prin creșterea transferului de căldură în mediul extern.







Metodele de termoreglare fizică sunt multiple. Seria filogenetică de mamifere - de la lilieci insectivore, mecanisme de termoreglare rozătoare și animale de pradă fizice sunt din ce în ce mai sofisticate și divers. Acestea includ o gâtuire reflex și dilatarea vaselor sanguine din piele, care se schimbă conductivitatea, variația proprietăților de izolare termică de acoperire blană și pene, transferul de căldură în contracurent prin contactul cu corpuri separate ale vascularizației vasculare, reglarea căldurii de evaporare.

blana groasa de mamifere, și se acoperă cu pene special pufoasă să permită păstrarea păsărilor în jurul stratului corpului de aer cu o temperatură apropiată de temperatura corpului animal și, prin urmare, pentru a reduce radiația de căldură în mediul înconjurător. Producția de căldură este reglementată de înclinația părului și a penei, schimbarea sezonieră a blănurilor și a penajului. Bucătăria de iarnă extrem de caldă a mamiferelor din Arctica le permite să facă fără o creștere substanțială a metabolismului în frig și reduce nevoia de alimente. De exemplu, vulpile de pe coasta Oceanului Arctic iarnă consumă alimente chiar mai puțin decât în ​​vară.

La mamifere marine - balene și pinipedelor - un strat de grăsime subcutanată este distribuit în tot corpul. Grosimea stratului adipos subcutanat in anumite tipuri de sigilii ajunge la 7-9 cm, iar greutatea sa totală este de până la 40-50% din greutatea corporală. Efectul termic al unui astfel de „ciorap gras“ este atât de mare, încât sub sigiliile, ceas culcat în zăpadă, topiturile de zăpadă, în timp ce temperatura corpului animalului a fost menținută la 38 ° C In zonele cu clima animale calde, cum ar fi distribuția țesutului adipos în organism ar duce la deces la supraîncălzire din cauza imposibilității de eliminare a excesului de căldură, astfel încât grăsimea acestea stocate local în anumite părți ale corpului, fără a interfera cu căldura radiantă, cu o suprafață totală (cămile, oi cu coada de grăsime, zebu, și altele. ).

Sisteme de schimb de căldură în contracurent pentru a ajuta la menținerea unei temperaturi constante a organelor interne au fost găsite în labele și marsupialele cozii, lenes, anteaters, prosimienii, pinipedelor, balene, pinguini, macarale și altele. Astfel vasele care sângele încălzit se deplasează din centrul corpului sunt strâns contactate peretii vasului, ghidând sângele răcit de la periferie spre centru, și să le dea căldura lor.

O importanță redusă pentru menținerea echilibrului de temperatură este raportul dintre suprafața corpului și volumul său, deoarece în final scara producției de căldură depinde de masa animalului, iar schimbul de căldură trece prin capacele sale.

Relația dintre dimensiunea corpului și proporțiile animalelor la condițiile climatice ale habitatului lor a fost observat în secolul al XIX-lea. Conform regulii lui Bergman (1848), în cazul în care două specii înrudite de animale cu sânge cald diferă în mărime, viețile mai mari într-o mai rece și mai mică - într-un climat cald. Bergman a subliniat că acest model se manifestă numai în cazul în care alte specii nu diferă de adaptări la termoreglare. Din cele 75 de grupe de păsări analizate în fauna germană, aproximativ o treime a satisfăcut regula. D. Lllen în 1877 a observat că, în multe mamifere și păsări din emisfera nordică, și dimensiunile relative ale diferitelor părți ale corpului membrelor proeminente (coadă, urechi ciocuri) crește în sub - regula de Allen. Semnificația termoregulatorie a părților individuale ale corpului este departe de a fi egală. Părțile proeminente au o suprafață relativă mare, care este avantajoasă într-un climat cald. Un număr de mamifer, de exemplu, de o importanță deosebită pentru a menține urechile echilibru termic sunt prevăzute cu de obicei, un număr mare de vase sanguine (Fig. 18). Imens urechi de elefant african, un mic vulpi deșert, Fenech, Jackrabbit devin organe specializate termoreglare. Atunci când adaptarea la rece manifestată Legea suprafață de economii, deoarece o forma corpului compact, cu o suprafață minimă raport de volum este cel mai favorabil pentru păstrarea cald.

Fig. 18. Jerboa africană cu urechi lungi (conform VE Sokolov și colab., 1977)

Dacă temperatura mediului depășește limita superioară a zonei termoneutrale, animalele trebuie să cheltuiască o cantitate suplimentară de energie pe termoreglarea prin evaporare.

Un mecanism eficient pentru eliberarea căldurii este evaporarea apei prin transpirație sau prin membranele mucoase umede ale cavității orale și ale căilor respiratorii superioare. Capacitatea de a forma sudoare la diferite specii este foarte diferită. O persoană cu o căldură puternică poate aloca până la 12 litri de transpirație pe zi, în timp ce risipește căldura de zece ori mai mult decât norma. Apa eliberată, în mod firesc, trebuie recuperată prin băut. La unele animale, evaporarea trece numai prin membranele mucoase. La un câine pentru care dispneea este singura metodă de termoreglare prin evaporare, rata de respirație atinge astfel 300-400 respirații pe minut. Reglarea temperaturii prin evaporare necesită consumul de apă de către organism și, prin urmare, nu este posibilă în toate condițiile de existență.

Comportamentale regulament tehnici de căldură pentru animalele cu sânge cald au fost mai puțin importante decât cele pentru poikilothermic, și, de asemenea extrem de diverse - schimbarea postura și construirea de adăposturi caută găuri complexe, sloturi, ale migrației apropiat și îndepărtat.

În urmele animalelor înfipte, progresul temperaturii este mai neted, cu atât mai mare este adâncimea burrowului. În latitudinile medii, la o distanță de 150 cm de suprafața solului, chiar fluctuațiile sezoniere de temperatură încetează să mai fie resimțite. În cuiburile construite în mod deosebit inteligent, se menține un microclimat favorabil și favorabil (Figura 19). În cuibul similar al titmouse-remez, care are doar o intrare laterală îngustă, este caldă și uscată în orice vreme.

Fig. 19. Caracteristici și nici structura și localizarea cuiburi de specii diferite de mamifere (prin NP Naumov 1963 Barabash-Nikiforov, LN Formozov, 1963):

1 zi de iepure în dune de nisip; 2 - gaura de zăpadă a iepurelui; Gura de 3 ani a gerbilului de la miezul nopții; 4 - urzeala unei veverițe mici; 5 - cerb de mosc; 6 - hutka a muskratului; 7 - cuiburi de voles roșu într-un gol de stejar; 8 - cuib de iarnă de veverițe comune

Într-o serie de cazuri, animalele homeothermice utilizează comportamentul grupului pentru a permite termoreglarea. De exemplu, unele pinguini din amare viscolului reci și alunecarea într-o grămadă strâns, așa-numita broasca testoasa. Persoanele care sunt la margine, după un timp, își fac drumul înăuntru și "broasca țestoasă" se rotește încet și se mișcă. În interiorul unui astfel de grup, temperatura este menținută la aproximativ +37 ° C, chiar și în cele mai severe înghețuri. locuitorii deșert, de asemenea, camilele fără stăpân de căldură, împreună, apăsând pe fiecare alte părți, dar acest lucru se obține efectul opus - prevenirea încălzirii excesive în întreaga suprafață a corpului lumina soarelui. Temperatura din centrul grupului de animale este temperatura corpului lor, 39 ° C, în timp ce parul de pe spate și lateral animalele extreme încălzite la 70 ° C

Combinația dintre metodele eficiente de termoreglare chimică, fizică și comportamentală, cu un nivel general ridicat de procese oxidative în organism, permite animalelor homotermice să-și mențină echilibrul de căldură pe fundalul fluctuațiilor mari ale temperaturii externe.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: