De termoreglering det är processen som gör det möjligt för organismer att reglera temperaturen i sina kroppar och modulera förlusten och värmeförstärkningen. I djurriket finns det olika mekanismer för temperaturreglering, både fysiologiska och etologiska.
Reglering av kroppstemperatur är en grundläggande aktivitet för alla levande varelser, eftersom parametern är kritisk för kroppens homeostas och påverkar funktionerna hos enzymer och andra proteiner, membranets flytbarhet, flödet av joner, bland andra..
I sin enklaste form aktiveras termoreguleringsnätverk med hjälp av en krets som bland annat integrerar ingångarna till termoreceptorer i huden, i inälvorna, i hjärnan..
Huvudmekanismerna för dessa heta eller kalla stimuli inkluderar kutan vasokonstriktion, vasodilatation, värmeproduktion (termogenes) och svettning. Andra mekanismer inkluderar beteenden för att främja eller minska värmeförlusten.
Artikelindex
För att prata om termoregulering hos djur är det nödvändigt att veta den exakta definitionen av termer som ofta är förvirrande bland studenter.
Att förstå skillnaden mellan värme och temperatur är viktigt för att förstå djurens termiska reglering. Vi kommer att använda livlösa kroppar för att illustrera skillnaden: låt oss tänka på två kuber av en metall, den ena är tio gånger större än den andra.
Var och en av dessa kuber är i ett rum vid en temperatur på 25 ° C. Om vi mäter temperaturen på varje block kommer båda att vara vid 25 ° C, även om den ena är stor och den andra liten.
Nu, om vi mäter mängden värme i varje block, blir resultatet mellan de två olika. För att utföra denna uppgift måste vi flytta blocken till ett rum med temperaturen absolut noll och kvantifiera mängden värme de avger. I detta fall kommer värmehalten att vara tio gånger högre i den största metallkuben..
Tack vare föregående exempel kan vi dra slutsatsen att temperaturen är densamma för båda och oberoende av mängden materia i varje block. Temperatur mäts som hastigheten eller intensiteten för molekylernas rörelse.
I den biologiska litteraturen, när författarna nämner ”kroppstemperatur”, hänvisar de till temperaturen i kroppens centrala och perifera regioner. Temperaturen i de centrala regionerna återspeglar temperaturen i kroppens "djupa" vävnader - hjärna, hjärta och lever..
Temperaturen i de perifera regionerna, å andra sidan, påverkas av blodets passage till huden och mäts i huden på händer och fötter..
Däremot - och tillbaka till exemplet på block - är värmen annorlunda i både inerta kroppar och direkt proportionell mot mängden materia. Det är en form av energi och beror på antalet atomer och molekyler i ämnet i fråga..
Inom djurfysiologi finns det ett antal termer och kategorier som används för att beskriva de termiska förhållandena mellan organismer. Var och en av dessa djurgrupper har speciella anpassningar - fysiologiska, anatomiska eller anatomiska - som hjälper dem att bibehålla sin kroppstemperatur i ett lämpligt intervall..
I vardagen kallar vi endotermiska och homeotermiska djur som "varmblodiga" och poikilotermiska och ektotermiska djur som "kallblodiga"..
Den första terminen är endotermisk, används när djuret lyckas värma sig genom att förmedla metabolisk värmeproduktion. Det motsatta konceptet är ektotermi, där djurets temperatur dikteras av den omgivande miljön.
Vissa djur är oförmögna att vara endotermiska, för även om de producerar värme gör de det inte tillräckligt snabbt för att behålla det.
Ett annat sätt att klassificera dem är enligt djurets termoreglering. Termen poikilotermisk Det används för att hänvisa till djur med varierande kroppstemperatur. I dessa fall är kroppstemperaturen hög i heta miljöer och låg i kalla miljöer..
Ett poikilotermiskt djur kan självreglera sin temperatur genom beteenden. Det vill säga lokalisering i områden med hög solstrålning för att öka temperaturen eller gömma sig för nämnda strålning för att minska den..
Termerna poikilotherm och ectotherm hänvisar i princip till samma fenomen. Poikilotherm betonar dock variationen i kroppstemperaturen, medan ektoterm hänvisar till vikten av omgivningstemperatur för att bestämma kroppstemperaturen..
Den motsatta termen för poikilotherm är homeotermisk: termoreglering med fysiologiska medel - och inte bara tack vare uppvisningen av beteenden. De flesta endotermiska djur kan reglera sin temperatur.
Fisk är det perfekta exemplet på ektotermiska och poikiloterma djur. När det gäller dessa simmar ryggradsdjur producerar deras vävnader inte värme genom metaboliska vägar och dessutom bestäms fiskens temperatur av temperaturen i vattenkroppen där de simmar..
Reptiler uppvisar mycket markanta beteenden som gör att de kan reglera (etologiskt) temperaturen. Dessa djur söker varma regioner - som att sätta sig på en het sten - för att öka temperaturen. Annars, där de vill minska det, kommer de att försöka gömma sig från strålning.
Däggdjur och fåglar är exempel på endotermiska och homeotermiska djur. Dessa producerar metaboliskt din kroppstemperatur och reglerar den fysiologiskt. Vissa insekter uppvisar också detta fysiologiska mönster..
Förmågan att reglera deras temperatur gav dessa två djurlinjer en fördel jämfört med deras poikilotermiska motsvarigheter, eftersom de kan skapa termisk jämvikt i sina celler och organ. Detta ledde till mer robusta och effektiva närings-, ämnesomsättnings- och utsöndringsprocesser..
Människan håller till exempel sin temperatur vid 37 ° C, inom ett ganska smalt intervall - mellan 33,2 och 38,2 ° C. Upprätthållandet av denna parameter är helt kritiskt för artens överlevnad och förmedlar en serie fysiologiska processer i kroppen..
Skillnaden mellan dessa fyra kategorier förväxlas ofta när vi undersöker fall av djur som kan växla mellan kategorierna, antingen rumsligt eller temporärt..
Den tidsmässiga variationen av termisk reglering kan exemplifieras med däggdjur som genomgår perioder av viloläge. Dessa djur är i allmänhet homeotermiska under de tider på året när de inte är i viloläge och under viloläge kan de inte reglera sin kroppstemperatur..
Spatial variation uppstår när djuret reglerar temperaturen differentiellt i kroppsregioner. Humlor och andra insekter kan reglera temperaturen i sina bröstsegment och kan inte reglera resten av regionerna. Detta villkor för differentiell reglering kallas heterotermi..
Liksom alla system kräver den fysiologiska regleringen av kroppstemperaturen närvaron av ett afferent system, ett kontrollcenter och ett efferent system..
Det första systemet, den härledda, är ansvarig för att fånga information genom hudreceptorer. Därefter överförs informationen till det termoregulatoriska centret neuralt genom blodet.
Under normala förhållanden är kroppens organ som genererar värme hjärtat och levern. När kroppen gör fysiskt arbete (motion) är skelettmuskler också en värmegenererande struktur.
Hypothalamus är det termoregulatoriska centrumet och uppgifterna delas in i värmeförlust och värmeförstärkning. Den funktionella zonen för att förmedla upprätthållandet av värme ligger i hypotalamusens bakre zon, medan förlusten förmedlas av den främre regionen. Detta organ fungerar som en termostat.
Kontroll av systemet sker på två sätt: positivt och negativt, förmedlat av hjärnbarken. Effektorsvar är antingen beteende eller förmedlas av det autonoma nervsystemet. Dessa två mekanismer kommer att studeras senare..
Mekanismerna för att reglera temperaturen varierar mellan vilken typ av stimulans som tas emot, det vill säga om det är en ökning eller en minskning av temperaturen. Så vi kommer att använda denna parameter för att skapa en klassificering av mekanismerna:
För att uppnå regleringen av kroppstemperaturen inför värmestimuli måste kroppen främja dess förlust. Det finns flera mekanismer:
Hos människor är en av de mest slående egenskaperna hos hudcirkulationen det stora utbudet av blodkärl det har. Blodcirkulationen genom huden har den egenskapen att variera enormt beroende på miljöförhållanden och förändras från höga till låga blodflöden..
Förmågan hos vasodilatation är avgörande för värmereglering av individer. Högt blodflöde under perioder med ökad temperatur gör att kroppen kan öka överföringen av värme, från kroppens kärna till hudens yta, för att slutgiltigt försvinna.
När blodflödet ökar ökar den kutana blodvolymen i sin tur. Således överförs en större mängd blod från kroppens kärna till hudens yta, där värmeöverföring sker. Blodet, nu kallare, överförs tillbaka till kroppens kärna eller centrum.
Tillsammans med vasodilatation är svettproduktion avgörande för termoreglering eftersom det hjälper till att sprida överflödig värme. I själva verket är produktionen och efterföljande avdunstning av svett kroppens huvudsakliga mekanismer för att förlora värme. De agerar också under fysisk aktivitet.
Svett är en vätska som produceras av svettkörtlar som kallas eccrine, fördelad i kroppen i en betydande densitet. Avdunstningen av svett överför värme från kroppen till miljön som vattenånga.
Till skillnad från de mekanismer som nämnts i föregående avsnitt, måste kroppen i låg temperatur främja bevarande och produktion av värme på följande sätt:
Detta system följer motsatt logik som beskrivs i vasodilatation, så vi kommer inte att utarbeta mycket om förklaringen. Kylan stimulerar sammandragningen av de kutana kärlen och undviker därmed värmeavledningen.
Har du någonsin undrat varför "gåshud" dyker upp när vi står inför låga temperaturer? Det är en mekanism för att förhindra värmeförlust som kallas piloerection. Men eftersom människor har relativt lite hår på vår kropp anses det vara ett ineffektivt och rudimentärt system..
När höjningen av varje hår inträffar ökas luftskiktet som kommer i kontakt med huden vilket minskar luftens konvektion. Detta minskar värmeförlusten.
Det mest intuitiva sättet att motverka låga temperaturer är att producera värme. Detta kan inträffa på två sätt: genom skakning och icke-skakande termogenes.
I det första fallet producerar kroppen snabba och ofrivilliga muskelsammandragningar (det är därför du ryser när du är kall) som leder till värmeproduktion. Skakproduktion är dyrt - energiskt sett - så kroppen kommer att falla tillbaka på den om de ovannämnda systemen misslyckas..
Den andra mekanismen leds av en vävnad som kallas brunt fett (eller brun fettvävnad, i engelsk litteratur sammanfattas det vanligtvis under akronymen BAT av brun fettvävnad).
Detta system ansvarar för att koppla bort energiproduktionen i ämnesomsättningen: istället för att bilda ATP leder det till produktion av värme. Det är en särskilt viktig mekanism hos barn och små däggdjur, även om nyare bevis har visat att det också är relevant hos vuxna.
Etologiska mekanismer består av allt beteende som djur uppvisar för att reglera deras temperatur. Som vi nämnde i exemplet med reptiler kan organismer placeras i rätt miljö för att främja eller förhindra värmeförlust.
Olika delar av hjärnan är involverade i bearbetningen av detta svar. Hos människor är dessa beteenden effektiva, även om de inte är finreglerade som de fysiologiska.
Kroppen upplever små och känsliga temperaturförändringar under dagen, beroende på vissa variabler, såsom dygnsrytmen, den hormonella cykeln, bland andra fysiologiska aspekter..
Som vi nämnde organiserar kroppstemperaturen ett stort antal fysiologiska processer och dess förlust av reglering kan leda till förödande förhållanden inom den drabbade organismen..
Båda termiska ytterligheterna - både höga och låga - påverkar organismer negativt. Mycket höga temperaturer, över 42 ° C hos människor, påverkar proteiner mycket markant och främjar deras denaturering. Dessutom påverkas DNA-syntes. Organ och nervceller är också skadade.
På samma sätt leder temperaturer under 27 ° C till svår hypotermi. Förändringar i neuromuskulär, kardiovaskulär och andningsaktivitet får dödliga konsekvenser.
Flera organ påverkas när termoreglering inte fungerar på rätt sätt. Dessa inkluderar hjärtat, hjärnan, mag-tarmkanalen, lungorna, njurarna och levern..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.