De termoregulering det er prosessen som gjør det mulig for organismer å regulere temperaturen på kroppene sine, og modulere tapet og gevinsten av varme. I dyreriket er det forskjellige mekanismer for temperaturregulering, både fysiologisk og etologisk.
Regulering av kroppstemperatur er en grunnleggende aktivitet for ethvert levende vesen, fordi parameteren er kritisk for kroppens homeostase og påvirker funksjonaliteten til enzymer og andre proteiner, fluiditeten i membranen, strømmen av ioner, blant andre..
I sin enkleste form aktiveres termoreguleringsnettverk ved hjelp av en krets som integrerer inngangene til termoreseptorer som ligger i huden, i innvollene, i hjernen, blant andre..
De viktigste mekanismene for disse varme eller kalde stimuli inkluderer kutan vasokonstriksjon, vasodilatasjon, varmeproduksjon (termogenese) og svette. Andre mekanismer inkluderer atferd for å fremme eller redusere varmetap.
Artikkelindeks
For å snakke om termoregulering hos dyr, er det nødvendig å vite den eksakte definisjonen av begreper som ofte er forvirrende blant studentene.
Å forstå forskjellen mellom varme og temperatur er viktig for å forstå den termiske reguleringen av dyr. Vi vil bruke livløse kropper for å illustrere forskjellen: la oss tenke på to kuber av et metall, den ene er 10 ganger større enn den andre.
Hver av disse kubene er i et rom ved en temperatur på 25 ° C. Hvis vi måler temperaturen på hver blokk, vil begge være på 25 ° C, selv om den ene er stor og den andre er liten.
Nå, hvis vi måler varmen i hver blokk, vil resultatet mellom de to være forskjellige. For å utføre denne oppgaven må vi flytte blokkene til et rom med en temperatur på absolutt null og kvantifisere mengden varme de avgir. I dette tilfellet vil varmeinnholdet være 10 ganger høyere i den største metallkuben..
Takket være det forrige eksemplet kan vi konkludere med at temperaturen er den samme for begge og uavhengig av mengden materie i hver blokk. Temperatur måles som hastigheten eller intensiteten til molekylers bevegelse.
Når forfatterne nevner "kroppstemperatur" i den biologiske litteraturen, refererer de til temperaturen i de sentrale og perifere områdene i kroppen. Temperaturen i de sentrale regionene gjenspeiler temperaturen i de "dype" vevene i kroppen - hjerne, hjerte og lever..
Temperaturen i de perifere områdene er derimot påvirket av blodoverføring til huden og måles i huden på hender og føtter..
I kontrast - og tilbake til eksemplet med blokker - er varmen forskjellig i både inerte legemer og direkte proporsjonal med mengden materie. Det er en form for energi og avhenger av antall atomer og molekyler av det aktuelle stoffet..
I dyrefysiologi er det en rekke begreper og kategorier som brukes for å beskrive de termiske forholdene mellom organismer. Hver av disse dyregruppene har spesielle tilpasninger - fysiologiske, anatomiske eller anatomiske - som hjelper dem med å opprettholde kroppstemperaturen i et passende område..
I hverdagen kaller vi endotermiske og homeotermiske dyr som "varmblodige", og poikilotermiske og ektotermiske dyr som "kaldblodige"..
Første periode er endoterm, brukes når dyret klarer å varme seg selv ved å formidle metabolsk varmeproduksjon. Det motsatte konseptet er ektotermi, der dyrets temperatur er diktert av omgivelsene.
Noen dyr er ikke i stand til å være endotermiske, for selv om de produserer varme, gjør de det ikke raskt nok til å beholde det.
En annen måte å klassifisere dem på er i henhold til dyrets termoregulering. Begrepet poikilotermisk Den brukes til å referere til dyr med varierende kroppstemperatur. I disse tilfellene er kroppstemperaturen høy i varme miljøer og lave i kalde omgivelser..
Et poikilotermt dyr kan selvregulere temperaturen gjennom atferd. Det vil si å lokalisere i områder med høy solstråling for å øke temperaturen eller skjule seg for nevnte stråling for å redusere den..
Begrepene poikilotherm og ectotherm refererer til i utgangspunktet det samme fenomenet. Poikilotherm understreker imidlertid variasjonen i kroppstemperatur, mens ektoterm refererer til viktigheten av miljøtemperatur for å bestemme kroppstemperaturen..
Det motsatte begrepet for poikilotherm er homeotermisk: termoregulering med fysiologiske midler - og ikke bare takket være oppførsel. De fleste endotermiske dyr er i stand til å regulere temperaturen.
Fisk er det perfekte eksemplet på ektotermiske og poikilotermiske dyr. Når det gjelder disse svømmende virveldyrene, produserer ikke vevet deres varme gjennom metabolske veier, og i tillegg bestemmes fiskens temperatur av temperaturen i vannmassen der de svømmer..
Reptiler utviser veldig markant atferd som gjør at de kan regulere (etologisk) temperaturen. Disse dyrene søker varme områder - som å sette seg på en varm stein - for å øke temperaturen. Hvis de ellers vil redusere det, vil de ellers forsøke å skjule seg for stråling.
Pattedyr og fugler er eksempler på endotermiske og homeotermiske dyr. Disse produserer kroppstemperaturen din metabolsk og regulerer den fysiologisk. Noen insekter viser også dette fysiologiske mønsteret..
Evnen til å regulere temperaturen ga disse to dyrelinjene en fordel i forhold til deres poikilotermiske kolleger, da de kan etablere termisk likevekt i celler og organer. Dette førte til mer robust og effektiv ernæring, metabolisme og utskillelsesprosesser..
Mennesket holder for eksempel temperaturen på 37 ° C, innenfor et ganske smalt område - mellom 33,2 og 38,2 ° C. Vedlikeholdet av denne parameteren er helt kritisk for artenes overlevelse og formidler en rekke fysiologiske prosesser i kroppen..
Skillet mellom disse fire kategoriene forveksles ofte når vi undersøker tilfeller av dyr som er i stand til å veksle mellom kategoriene, enten romlig eller temporalt..
Den tidsmessige variasjonen av termisk regulering kan eksemplifiseres med pattedyr som gjennomgår perioder med dvale. Disse dyrene er vanligvis homeotermiske i løpet av de tider av året når de ikke er i dvale, og i dvale er de ikke i stand til å regulere kroppstemperaturen..
Romlig variasjon oppstår når dyret regulerer temperaturen forskjellig i kroppsregioner. Humler og andre insekter kan regulere temperaturen i brystsegmentene og klarer ikke å regulere resten av regionene. Denne differensialreguleringstilstanden kalles heterotermi..
Som ethvert system krever den fysiologiske reguleringen av kroppstemperaturen tilstedeværelsen av et afferent system, et kontrollsenter og et efferent system..
Det første systemet, det avferente, er ansvarlig for å fange informasjon gjennom hudreseptorer. Deretter overføres informasjonen til det termoregulerende senteret nevralt gjennom blodet.
Under normale forhold er kroppens organer som genererer varme hjertet og leveren. Når kroppen gjør fysisk arbeid (trening), er skjelettmuskulatur også en varmegenererende struktur.
Hypothalamus er det termoregulerende senteret og oppgavene er delt inn i varmetap og varmetilførsel. Den funksjonelle sonen for å formidle vedlikehold av varme ligger i hypothalamus bakre sone, mens tapet formidles av den fremre regionen. Dette organet fungerer som en termostat.
Kontroll av systemet skjer på to måter: positiv og negativ, formidlet av hjernebarken. Effektorsvar er enten atferdsmessig eller formidlet av det autonome nervesystemet. Disse to mekanismene vil bli studert senere..
Mekanismene for å regulere temperatur varierer mellom typen mottatt stimulus, det vil si om det er en økning eller en reduksjon i temperaturen. Så vi vil bruke denne parameteren til å etablere en klassifisering av mekanismene:
For å oppnå regulering av kroppstemperaturen i møte med varmestimuli, må kroppen fremme tapet. Det er flere mekanismer:
Hos mennesker er en av de mest slående egenskapene til hudsirkulasjonen det brede spekteret av blodkar den har. Blodsirkulasjon gjennom huden har den egenskapen at den varierer enormt avhengig av miljøforholdene og endrer seg fra høye til lave blodstrømmer..
Evnen til vasodilatasjon er avgjørende i termoreguleringen av individer. Høy blodstrøm i perioder med økt temperatur gjør at kroppen kan øke overføringen av varme, fra kroppens kjerne til overflaten av huden, for å bli endelig spredt.
Når blodstrømmen økes, øker det kutane blodvolumet igjen. Dermed overføres en større mengde blod fra kroppens kjerne til overflaten av huden, der varmeoverføring skjer. Blodet, nå kaldere, overføres tilbake til kjernen eller sentrum av kroppen.
I tillegg til vasodilatasjon er svetteproduksjon avgjørende for termoregulering, da det hjelper med å spre overflødig varme. Produksjon og påfølgende fordampning av svette er faktisk kroppens viktigste mekanismer for å miste varme. De handler også under fysisk aktivitet.
Svette er en væske produsert av svettekjertler kalt eccrine, fordelt over hele kroppen i en betydelig tetthet. Fordampningen av svette overfører varme fra kroppen til miljøet som vanndamp.
I motsetning til mekanismene nevnt i forrige avsnitt, må kroppen i situasjoner med lav temperatur fremme bevaring og produksjon av varme på følgende måte:
Dette systemet følger den motsatte logikken som er beskrevet i vasodilatasjon, så vi vil ikke utdype mye om forklaringen. Kulden stimulerer sammentrekning av de kutane karene, og unngår dermed spredning av varme.
Har du noen gang lurt på hvorfor "gåsehud" dukker opp når vi står foran lave temperaturer? Det er en mekanisme for å forhindre varmetap kalt piloerection. Men da mennesker har relativt lite hår på kroppen vår, regnes det som et ineffektivt og rudimentært system..
Når høyden på hvert hår oppstår, økes laget av luft som kommer i kontakt med huden, noe som reduserer luftens konveksjon. Dette reduserer varmetapet.
Den mest intuitive måten å motvirke lave temperaturer er å produsere varme. Dette kan skje på to måter: ved rystelse og ikke-rystende termogenese.
I det første tilfellet produserer kroppen raske og ufrivillige muskelsammentrekninger (det er grunnen til at du skjelver når du er kald) som fører til produksjon av varme. Rystende produksjon er dyrt - energisk sett - så kroppen vil falle tilbake på den hvis de nevnte systemene svikter..
Den andre mekanismen ledes av et vev som kalles brunt fett (eller brunt fettvev, i engelsk litteratur er det vanligvis oppsummert under akronymet BAT av brunt fettvev).
Dette systemet er ansvarlig for å koble fra energiproduksjon i metabolisme: i stedet for å danne ATP, fører det til produksjon av varme. Det er en spesielt viktig mekanisme hos barn og små pattedyr, selv om nyere bevis har vist at det også er relevant hos voksne.
Etologiske mekanismer består av all atferd som dyr viser for å regulere temperaturen. Som vi nevnte i eksemplet på reptiler, kan organismer plasseres i riktig miljø for å fremme eller forhindre varmetap.
Ulike deler av hjernen er involvert i behandlingen av denne responsen. Hos mennesker er denne oppførselen effektiv, selv om den ikke er finregulert som de fysiologiske.
Kroppen opplever små og delikate temperaturendringer gjennom dagen, avhengig av noen variabler, som døgnrytmen, den hormonelle syklusen, blant andre fysiologiske aspekter..
Som vi nevnte, organiserer kroppstemperatur et stort utvalg av fysiologiske prosesser, og tapet av regulering kan føre til ødeleggende forhold i den berørte organismen..
Begge termiske ekstremene - både høye og lave - påvirker organismer negativt. Svært høye temperaturer, over 42 ° C hos mennesker, påvirker proteiner veldig markant og fremmer denaturering. I tillegg påvirkes DNA-syntese. Organer og nevroner er også skadet.
Tilsvarende fører temperaturer under 27 ° C til alvorlig hypotermi. Endringer i nevromuskulær, kardiovaskulær og respiratorisk aktivitet har fatale konsekvenser.
Flere organer påvirkes når termoregulering ikke fungerer på riktig måte. Disse inkluderer hjerte, hjerne, mage-tarmkanalen, lunger, nyrer og lever..
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.