Lämpöjärjestelyfysiologia, mekanismit, tyypit ja muutokset

Se Lämmittely Juuri prosessi antaa organismeille mahdollisuuden säätää kehonsa lämpötilaa, moduloimalla häviötä ja lämmönvahvistusta. Eläinvaltiossa on erilaisia ​​lämpötilan säätelyn mekanismeja, sekä fysiologisia että etiologisia.

Kehon lämpötilan säätely on emäksistä aktiivisuutta jokaiselle elävälle olemukselle, koska parametri on kriittinen kehon homeostaasille ja vaikuttaa entsyymien ja muiden proteiinien, kalvojen juoksevuuden, ionivirtauksen toiminnallisuuteen, mm.

Nisäkkäät ovat homeootermit ja endotermit. Lähde: Alan Wilson [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0)]

Yksinkertaisimmassa muodossaan lämpöä säätelevät verkot aktivoidaan piirin avulla, joka integroi ihoon, sisäelimissä, aivoissa, aivoissa, muun muassa aivoissa, muun muassa, muun muassa, muun muassa, muun muassa.

Tärkeimmät mekanismit näiden kylmä- tai lämpöärsykkeiden edessä ovat ihon verisuonten supistuminen, verisuonten laajeneminen, lämmöntuotanto (lämpögeneesi) ja hikoilu. Muita mekanismeja ovat käyttäytyminen lämmön menetyksen edistämiseksi tai vähentämiseksi.

[TOC]

Peruskonseptit: lämpö ja lämpötila

Eläinten lämmöngulaatiosta puhuminen on välttämätöntä tietää tarkka määritelmä, joka usein sekoitetaan opiskelijoiden keskuudessa.

Lämmön ja lämpötilan välisen eron ymmärtäminen on välttämätöntä ymmärtää eläinten lämpösäätely. Käytämme elottomia runkoja eron havainnollistamiseksi: ajatellaan yhden metallin kahta kuutiota, yksi on 10 kertaa suurempi kuin toinen.

Jokainen näistä kuutioista on huoneessa lämpötilassa 25 ° C. Jos mittaamme kunkin lohkon lämpötilan, molemmat ovat 25 ° C: ssa, vaikka yksi on suuri ja pieni.

Nyt, jos mitataan lämmön määrän kussakin lohkossa, niiden välinen tulos on erilainen. Tämän tehtävän suorittamiseksi meidän on siirrettävä lohkot huoneeseen, jonka lämpötila on absoluuttinen nolla ja määritettävä niiden antaman lämmön määrä. Tässä tapauksessa lämpöpitoisuus on 10 kertaa korkeampi suurimmassa metallikauhassa.

Lämpötila

Edellisen esimerkin ansiosta voimme päätellä, että lämpötila on sama kahdelle ja riippumatta aineen määrästä kussakin lohkossa. Lämpötila mitataan molekyylien liikkeen nopeudella tai voimakkuudeksi.

Biologisessa kirjallisuudessa, kun kirjoittajat mainitsevat "kehon lämpötilan", viittaa kehon ja oheislaitteiden keskusalueiden lämpötilaan. Keskusalueiden lämpötila heijastaa kehon syvien kudosten - aivojen, sydämen ja maksan lämpötilaa.

Perifeeristen alueiden lämpötilaan toisaalta veren kulku iholle ja mitataan käsien ja jalkojen iholla.

Lämmitys

Sitä vastoin - ja palaaminen lohkojen esimerkkiin - lämpö on erilainen molemmissa inertteissä ja suoraan verrannollinen aineen määrään. Se on energian muoto ja riippuu kyseisen aineen atomien ja molekyylien lukumäärästä.

Tyypit: Eläinten välisuhteet

Eläinfysiologiassa on useita termejä ja luokkia, joita käytetään kuvaamaan organismien välisiä lämpösuhteita. Jokaisella näistä eläinryhmistä on erityisiä - fysiologisia, anatomisia tai anatomisia sopeutumisia - mikä auttaa heitä ylläpitämään kehon lämpötilaa riittävällä alueella.

Jokapäiväisessä elämässä kutsumme eläimiä endotermiksi ja homeootermeiksi, kuten "kuuma veri", ja Poquilotermisiksi ja ecothermus -eläimiksi, kuten "kylmäveroinen".

Endotermi ja ectotherm

Ensimmäinen termi on endotermia, Käytetään, kun eläin onnistuu lämmittämään aineenvaihdunnan lämmöntuotantoa. Päinvastainen käsite on Ektotermia, missä ympäröivä ympäristö asettaa eläimen lämpötilan.

Se voi palvella sinua: sytokemia: historia, opinto -objekti, hyödyllisyys ja tekniikat

Jotkut eläimet eivät pysty olemaan endotermejä, koska vaikka ne tuottavat lämpöä, he eivät tee sitä tarpeeksi nopeasti sen säilyttämiseksi.

Poiquilotherm ja homeotermi

Toinen tapa luokitella ne on eläinten lämmön säätelyn mukaan. Termi Poiquilotherm käytetään viittaamaan eläimiin, joilla on muuttuva kehon lämpötila. Näissä tapauksissa kehon lämpötila on korkea kuumissa ympäristöissä ja on vähäinen kylmissä ympäristöissä.

Poiquilotermi -eläin voi itse säätää lämpötilansa käyttäytymisen avulla. Toisin sanoen alueilla, joilla on korkea aurinkosäteily lämpötilan nostamiseksi tai piiloutua mainitulta säteilystä sen vähentämiseksi.

Poquilotherm- ja Ectothermus -termit viittaavat periaatteessa samaan ilmiöön. Poquilothermo korostaa kuitenkin kehon lämpötilan vaihtelua, kun taas ectothermus -alueella se viittaa ympäristön lämpötilan merkitykseen kehon lämpötilan määrittämiseksi.

Poiquilotermin vastainen termi on homeothermus: termoregulaatio fysiologisilla keinoilla - eikä vain käyttäytymisen osoittamisen ansiosta. Useimmat endotermit kykenevät säätelemään niiden lämpötilaa.

Esimerkit

Kalastaa

Kalat ovat täydellinen esimerkki ektootermeista ja poiquilotermos -eläimistä. Näiden selkärankaisten uimareiden tapauksessa niiden kudokset eivät tuota lämpöä aineenvaihduntareiteillä ja myös kalan lämpötila määritetään vesirungon lämpötilan perusteella, jossa ne uivat.

Matelijat

Matelijat osoittavat erittäin merkittäviä käyttäytymismalleja, joiden avulla he voivat säätää (eetologisesti) lämpötilaansa. Nämä eläimet etsivät lämpimiä alueita - kuinka ahventa kuuma kivi - lämpötilan nostamiseksi. Muuten, jos he haluavat vähentää sitä, he pyrkivät piiloutumaan säteilystä.

Linnut ja nisäkkäät

Nisäkkäät ja linnut ovat esimerkkejä endotermeista ja homeotermeistä. Nämä tuottavat kehon lämpötilansa ja säätelevät sitä fysiologisesti. Joillakin hyönteisillä on myös tämä fysiologinen malli.

Kyky säätää sen lämpötilaa antoi näille kahdelle eläinlinjalle edun verrattuna heidän Poquiloterms -vastaaviin, koska ne voivat luoda solutasapainon soluissaan ja elimissä. Tämä johti ravitsemuksen, aineenvaihdunnan ja erittymisen prosessiin, jotka olivat vankempia ja tehokkaampia.

Esimerkiksi ihminen ylläpitää lämpötilansa 37 ° C: ssa melko kapealla alueella - välillä 33,2 - 38,2 ° C. Tämän parametrin ylläpitäminen on täysin kriittinen lajin selviytymiselle ja puolet sarja fysiologisia prosesseja kehossa.

Endotermian ja ecothermian tila ja ajallinen vuorottelu

Näiden neljän luokan välinen ero tulee yleensä hämmentäväksi, kun tutkimme eläinten tapauksia, jotka kykenevät vuorotellen luokkien välillä, joko alueellisesti tai väliaikaisesti.

Lämpöasetuksen väliaikainen variaatio voidaan esimerkki nisäkkäistä, jotka kokevat hibernaatiojaksot. Nämä eläimet ovat yleensä homeootermeja vuoden aikana, jolloin ne eivät ole lepotilassa, ja lepotilassa he eivät pysty säätelemään kehon lämpötilaa.

Avaruusvaihtelu tapahtuu, kun eläin säätelee eri tavalla lämpötilaa kehon alueilla. Abejorros ja muut hyönteiset voivat säädellä heidän rintasegmenttien lämpötilaa eivätkä pysty säätelemään muita alueita. Tätä differentiaalisen säätelyolosuhteita kutsutaan heterotermiaksi.

Lämmönsokeroinnin fysiologia

Kuten mikä tahansa järjestelmä, kehon lämpötilan fysiologinen säätely vaatii aferenssijärjestelmän, ohjauskeskuksen ja emotionaalisen järjestelmän läsnäolon.

Ensimmäinen järjestelmä, afferenssi, vastaa tiedon sieppaamisesta iholeseptoreiden kautta. Myöhemmin tiedot siirretään Thermoregulator -keskukseen veren läpi veren läpi.

Voi palvella sinua: immunoglobuliini D

Normaaliolosuhteissa lämpöä tuottava kehon elimet ovat sydän ja maksa. Kun vartalo tekee fyysistä työtä (liikunta), luuranko on myös lämmöntuottava rakenne.

Hypotalamus on lämpöregulatorinen keskus ja tehtävät jaetaan häviö- ja lämmönvahvistukseen. Lämmön ylläpidon välitystoimintavyöhyke sijaitsee hypotalamuksen takaosassa, kun taas menetystä välittää etualue. Tämä elin toimii kuin termostaatti.

Järjestelmänvalvonta tapahtuu kaksinkertaisesti: Positiivinen ja negatiivinen, aivojen aivokuori. Efektorivasteet ovat käyttäytymistyyppiä tai autonominen hermosto välittää. Näitä kahta mekanismia tutkitaan myöhemmin.

Lämpöturvamekanismit

Fysiologiset mekanismit

Lämpötilan säätelemekanismit vaihtelevat vastaanotetun ärsykkeen tyypin välillä, toisin sanoen, jos se on lämpötilan nousu tai lasku. Joten käytämme tätä parametria mekanismien luokituksen luomiseen:

Korkeiden lämpötilojen sääntely

Kehon lämpötilan säätelyn saavuttamiseksi lämmön ärsykkeitä vastaan ​​kehon on edistettävä sen menetystä. Mekanismeja on useita:

Verisuonialue

Ihmisillä yksi ihon kiertolaisimpien ominaisuuksista on laaja valikoima verisuonia, joita sillä on. Verenkierron ihon läpi on ominaisuus vaihdella suuresti ympäristön olosuhteista riippuen ja modifiointi korkeasta alhaiseen verivirraan.

Vasodilaation kyky on ratkaisevan tärkeä yksilöiden lämpöä koskevassa säätelyssä. Korkea verenvirtaus lämpötilan nousun aikana antaa kehon lisätä lämmönsiirtoa kehon ytimestä ihon pintaan, lopulta hävitetään.

Kun veren virtaus kasvaa, veren ihon tilavuus kasvaa vuorollaan. Siten suurempi määrä verta siirretään kehon ytimestä ihon pintaan, missä lämmönsiirto tapahtuu. Veri, nyt kylmempi, siirretään jälleen kehon ytimeen tai keskustaan.

Hiki

Yhdessä verisuonten kanssa hiki -tuotanto on ratkaisevan tärkeää lämmönsäätelylle, koska se auttaa hajottamaan liiallista lämpöä. Itse asiassa hikon tuotanto ja takaosan haihtuminen ovat kehon tärkeimmät mekanismit, jotka menettävät lämpöä. Ne toimivat myös fyysisen toiminnan aikana.

Hiki on neste.Hikien haihtuminen onnistuu siirtämään kehon lämmön ympäristöön vesihöyrynä.

Matalan lämpötilan säätely

Toisin kuin edellisessä osassa mainitut mekanismit, lämpötilan tilanteissa kehon on edistettävä lämmön säilyttämistä ja tuotantoa seuraavasti:

Verisuonten supistuminen

Tämä järjestelmä noudattaa verisuonten määrittämisessä kuvattua vastakkaista logiikkaa, joten emme ulotu paljon selityksessä. Kylmä stimuloi iho -suonien supistumista välttäen siten lämmön hajoamista.  

Piloerekioni

Oletko miettinyt, miksi "kanan iho" ilmestyy, kun meillä on alhaiset lämpötilat? Se on mekanismi, jolla vältetään lämmön menetys, jota kutsutaan pionejaksi. Koska ihmisillä on kuitenkin kehossa suhteellisen vähän hiuksia, sitä pidetään hiukan tehokkaana ja alkeellisena järjestelmänä.

Se voi palvella sinua: mikä on maan luonnollinen monimuotoisuus?

Kun kunkin hiuksen korkeus esiintyy, ihon kanssa kosketukseen liittyvä ilmakerros kasvaa, mikä vähentää ilman konvektiota. Tämä vähentää lämpöhäviötä.

Lämmöntuotanto

Intuitiivisin tapa torjua matalaa lämpötilaa on lämmöntuotanto. Tämä voi tapahtua kahdella tavalla: värisevällä ja ei -kuljettamalla termogeneesi.

Ensimmäisessä tapauksessa vartalo tuottaa nopeita ja tahattomia lihasten supistuksia (siksi vapisit), jotka johtavat lämmöntuotantoon. Näyttäminen tuotanto on kallista - energisesti ottaen -, joten vartalo turvautuu siihen, jos edellä mainitut järjestelmät epäonnistuvat.

Toista mekanismia johtaa kangas, nimeltään ruskea rasva (tai ruskea rasvakudos, englanninkielisessä kirjallisuudessa on yleensä tiiviste Ruskea rasvakudos-A.

Tämä järjestelmä on vastuussa energiantuotannon irrottamisesta aineenvaihdunnassa: ATP: n muodostamisen sijasta se johtaa lämmöntuotantoon. Se on erityisen tärkeä mekanismi lapsilla ja pienikokoisilla nisäkkäillä, vaikka viimeisimmät todisteet ovat huomanneet, että se on merkityksellinen myös aikuisilla.

Etiomekanismit

Etiologiset mekanismit koostuvat kaikista käyttäytymisistä, joita eläimet osoittavat niiden lämpötilan säätelemiseksi. Kuten matelijoiden esimerkissä mainitsimme, organismit voidaan sijoittaa lupaavaan ympäristöön lämpöhäviön edistämiseksi tai välttämiseksi.

Aivojen eri osat osallistuvat tämän vasteen käsittelyyn. Ihmisillä nämä käytökset ovat tehokkaita, vaikka niitä ei säännellä hienosti fysiologisina.

Lämmönsäätelymuutokset

Keho kokee pienet ja herkät lämpötilan muutokset koko päivän ajan, joistakin muuttujista, kuten vuorokausipäivän rytmi, hormonaalinen sykli, muun muassa fysiologiset näkökohdat.

Kuten mainitsimme, kehon lämpötilaorkesteri.

Molemmat lämpöä - sekä korkea että matala - vaikuttavat negatiivisesti organismeihin. Erittäin korkeat lämpötilat, jotka ovat yli 42 ° C ihmisillä, vaikuttavat proteiineihin erittäin huomattavasti, edistäen niiden denaturointia. Lisäksi DNA -synteesiin vaikuttaa. Myös elimet ja neuronit ovat vaurioituneita.

Samoin alle 27 ° C: n lämpötilat johtavat vakavaan hypotermiaan. Neuromuskulaaristen, sydän- ja verisuonien ja hengitysvaikutusten muutoksilla on kuolemaan johtavia seurauksia.

Useita elimiä vaikuttaa, kun termoregulaatio ei toimi oikealla tavalla. Niiden joukossa sydän, aivot, maha -suolikanava, keuhkot, munuaiset ja maksa.

Viitteet

1. Arellano, J. Lens. P., & Del Pozo, S. D -d. C. (2013). Yleinen patologian käsikirja. Elsevier.
2. Argyropoulos, G., & Harper, M. JA. (2002). Kutsuttu katsaus: Proteiinien ja niiden koottamattomat säädöt. Journal of Applied Physiology, 92(5), 2187-2198.
3. Charkoudian n. (2010). Heijastusmekanismit ja muokkaimet. Journal of Applied Physiology (Bethesda, MD. : 1985), 109(4), 1221-8.
4. Mäki, r. W -. (1979). Vertaileva eläinfysiologia: ympäristölähestymistapa. Käännyin.
5. Mäki, r. W -., Wyse, g. -Lla., Anderson, m., & Anderson, M. (2004). Fysiologinen eläin. Sinauer Associates.
6. Liedtke w. B -. (2017). Nisäkkäiden purkaminen. Amerikan yhdysvaltojen kansallisen tiedeakatemian julkaisut, 114(8), 1765-1767.
7. Morrison S. F. (2016). Kehon lämpötilan keskushallinta. F1000Resarch, 5, F1000 tiedekunta Rev-880.