Nisäkkäiden lämpötilan sääntelyn perusteet

Pidätkö yllättävänä sitä, että porot, jotka viettävät suurimman osan ajastaan ​​lumen seisaamisessa, eivät saa kylmiä jalkoja? Tai tuota delfiinit, joiden ohut räpylä liukuu jatkuvasti viileän veden läpi, onnistuu edelleen harjoittamaan erittäin aktiivista elämäntapaa? Erityinen verenkiertoelimistö, joka tunnetaan vastavirtalämmönvaihtona, antaa molemmille näistä eläimistä ylläpitää sopivan kehon lämpötilan omassa lämpötilassaan raajat, ja tämä on vain yksi monista fiksuista mukautuksista, joita nisäkkäät ovat kehittyneet viimeisen sadan miljoonan vuoden aikana auttamaan heitä käsittelemään muuttuvia lämpötiloissa.

Kaikki nisäkkäät ovat endotermisiä - toisin sanoen he ylläpitävät ja säätelevät omaa kehon lämpötilaa riippumatta ulkoisista olosuhteista. (Kylmäveriset selkärankaiset, kuten käärmeet ja kilpikonnat, ovat ektotermisiä.) Asuessaan laajassa ympäristössä ympäri maailmaa, nisäkkäät kohtaavat päivittäin ja lämpötilojen kausivaihteluiden ja joidenkin - esimerkiksi arktisten tai trooppisten elinympäristöjen alkuperäiskansojen - on kohdattava äärimmäistä kylmää tai kuumenna. Oikean sisäisen kehon lämpötilan ylläpitämiseksi nisäkkäillä on oltava tapa tuottaa ja säilyttää kehon lämpöä kylmempinä lämpötiloina sekä hajottaa ylimääräinen kehon lämpö lämpimämpinä lämpötiloina.

Mekanismeilla, joita nisäkkäillä on lämmön tuottamiseksi, kuuluvat solujen aineenvaihdunta, verenkiertoon sopeutumiset ja tavallinen, vanhanaikainen vapina. Solun aineenvaihdunta on kemiallinen prosessi, jota tapahtuu jatkuvasti soluissa, jonka avulla orgaaniset molekyylit hajotetaan ja kerätään sisäisen energiansa vuoksi; tämä prosessi vapauttaa lämpöä ja lämmittää vartaloa. Verenkierrossovitukset, kuten edellä mainittu vastavirtalämmönvaihto, siirtävät lämpöä eläimen kehon ydin (sen sydän ja keuhkot) sen reuna-alueelle erityisesti suunniteltujen veriverkostojen kautta aluksia. Vaurioituminen, jonka olet todennäköisesti tehnyt itsestäsi, on helpointa selittää: tämä raakaprosessi tuottaa lämpöä lihaksen nopean supistumisen ja täristymisen avulla.

Entä jos eläin on liian lämmin eikä liian kylmä? Laukaisessa ja trooppisessa ilmastossa ylimääräinen kehon lämpö voi kertyä nopeasti ja aiheuttaa hengenvaarallisia ongelmia. Yksi luonnon ratkaisuista on sijoittaa verenkierto hyvin lähellä ihon pintaa, mikä auttaa vapauttamaan lämpöä ympäristöön. Toinen on hikirauhasten tai hengityspintojen tuottama kosteus, joka haihtuu suhteellisen kuivassa ilmassa ja jäähdyttää eläimen. Valitettavasti haihtumisjäähdytys on vähemmän tehokasta kuivassa ilmastossa, jossa vettä on harvinaista ja veden menetykset voivat olla todellinen ongelma. Tällaisissa tilanteissa nisäkkäät, kuten matelijat, etsivät usein suojaa auringolta kuumailla kesäaikoina ja jatkavat toimintaansa yöllä.

Lämpöveristen metabolismien kehitys nisäkkäissä ei ollut suoraviivainen tapaus, mikä todistaa tosiasian, että monet dinosaurukset olivat ilmeisesti lämminverisillä, joillakin nykyajan nisäkkäillä (mukaan lukien vuohilaji) on tosiasiassa jotain, jotka muistuttavat kylmäverisiä metabolismeja, ja jopa yhtä tyyppiä of kalastaa tuottaa oman kehon sisäisen lämmön.