Fisiologi Thermoregulation, Mekanisme, Jenis dan Perubahan

The Thermoregulation Ini adalah proses yang membolehkan organisma mengawal suhu badan mereka, memodulasi kerugian dan keuntungan haba. Di dalam kerajaan haiwan terdapat mekanisme peraturan suhu yang berbeza, baik fisiologi dan etologi.

Mengatur suhu badan adalah aktiviti asas bagi mana -mana makhluk hidup, kerana parameternya penting untuk homeostasis badan dan mempengaruhi fungsi enzim dan protein lain, ketidakstabilan membran, aliran ion, antara lain.

Mamalia adalah homeooterms dan endoterms. Sumber: Alan Wilson [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0)]

Dalam bentuk yang paling mudah, rangkaian thermoregulation diaktifkan dengan cara litar yang mengintegrasikan pintu masuk thermoreceptor yang terletak di kulit, di viscera, di otak, antara lain.

Mekanisme utama dalam menghadapi rangsangan sejuk atau haba ini termasuk vasoconstriction kulit, vasodilasi, pengeluaran haba (thermogenesis) dan berpeluh. Mekanisme lain termasuk tingkah laku untuk mempromosikan atau mengurangkan kehilangan haba.

[TOC]

Konsep asas: haba dan suhu

Untuk bercakap mengenai thermoregulation pada haiwan, perlu mengetahui definisi tepat istilah yang sering dikelirukan di kalangan pelajar.

Memahami perbezaan antara haba dan suhu sangat diperlukan untuk memahami peraturan terma haiwan. Kami akan menggunakan badan mati untuk menggambarkan perbezaannya: mari kita fikirkan dua kiub satu logam, satu adalah 10 kali lebih besar daripada yang lain.

Setiap kiub ini berada di dalam bilik pada suhu 25 ° C. Sekiranya kita mengukur suhu setiap blok, kedua -duanya akan berada pada suhu 25 ° C, walaupun satu besar dan kecil.

Sekarang, jika kita mengukur jumlah haba di setiap blok, hasil di antara mereka akan berbeza. Untuk melaksanakan tugas ini, kita mesti memindahkan blok ke bilik dengan suhu sifar mutlak dan mengukur jumlah haba yang mereka berikan. Dalam kes ini, kandungan haba akan 10 kali lebih tinggi dalam baldi logam terbesar.

Suhu

Terima kasih kepada contoh sebelumnya, kita dapat menyimpulkan bahawa suhu adalah sama untuk kedua -dua dan bebas daripada jumlah perkara di setiap blok. Suhu diukur sebagai kelajuan atau intensiti pergerakan molekul.

Dalam kesusasteraan biologi, apabila penulis menyebut "suhu badan" merujuk kepada suhu kawasan pusat badan dan periferal. Suhu kawasan tengah mencerminkan suhu tisu "mendalam" badan - otak, jantung dan hati.

Suhu kawasan periferal, sebaliknya, dipengaruhi oleh laluan darah ke kulit dan diukur pada kulit tangan dan kaki.

Haba

Sebaliknya - dan kembali ke contoh blok - haba berbeza dalam kedua -dua badan lengai dan berkadar terus dengan jumlah perkara. Ia adalah bentuk tenaga dan bergantung kepada bilangan atom dan molekul bahan yang dipersoalkan.

Jenis: Hubungan terma antara haiwan

Dalam fisiologi haiwan, terdapat beberapa terma dan kategori yang digunakan untuk menggambarkan hubungan terma antara organisma. Setiap kumpulan haiwan ini mempunyai penyesuaian fisiologi, anatomi atau anatomi khas - yang membantu mereka mengekalkan suhu badan mereka dalam julat yang mencukupi.

Dalam kehidupan seharian, kita memanggil haiwan endoterm dan homeootherms seperti "darah panas", dan haiwan poiquilothermal dan ectothermus seperti "sejuk -dibelai".

Endotherm dan ectotherm

Istilah pertama adalah endothermia, digunakan apabila haiwan berjaya memanaskan pengeluaran haba metabolik pengantara. Konsep yang bertentangan adalah Ectothermia, di mana suhu haiwan dikenakan oleh persekitaran sekitarnya.

Ia boleh melayani anda: sitokimia: sejarah, objek kajian, utiliti dan teknik

Sebilangan haiwan tidak dapat menjadi endoterm, kerana walaupun mereka menghasilkan haba, mereka tidak melakukannya dengan cepat untuk mengekalkannya.

Poiquilotherm dan homeotherm

Cara lain untuk mengklasifikasikannya adalah mengikut thermoregulation haiwan. Istilah Poiquilotherm digunakan untuk merujuk kepada haiwan dengan suhu badan yang berubah -ubah. Dalam kes ini, suhu badan tinggi dalam persekitaran panas dan rendah dalam persekitaran sejuk.

Haiwan poiquilotherm dapat mengatasi suhu dengan tingkah laku. Iaitu, terletak di kawasan dengan sinaran suria yang tinggi untuk meningkatkan suhu atau bersembunyi dari sinaran tersebut untuk mengurangkannya.

Istilah poiquilotherm dan ectothermus merujuk pada dasarnya fenomena yang sama. Walau bagaimanapun, poiquilothermo menekankan kebolehubahan suhu badan, manakala dalam ectothermus ia merujuk kepada kepentingan suhu ambien untuk menentukan suhu badan.

Istilah yang bertentangan dengan poiquilotherm adalah homeothermus: thermoregulation dengan cara fisiologi - dan bukan hanya terima kasih kepada paparan tingkah laku. Sebilangan besar endoterm dapat mengawal suhu mereka.

Contoh

Ikan

Ikan adalah contoh sempurna ectoterms dan haiwan poiquilotermos. Dalam kes perenang vertebrata ini, tisu mereka tidak menghasilkan haba dengan laluan metabolik dan juga, suhu ikan ditentukan oleh suhu badan air di mana mereka berenang.

Reptilia

Reptilia mempamerkan tingkah laku yang sangat ketara yang membolehkan mereka mengawal (etologi) suhu mereka. Haiwan ini mencari kawasan yang hangat - bagaimana untuk menenggelamkan batu panas - untuk meningkatkan suhu. Jika tidak, di mana mereka ingin mengurangkannya, mereka akan berusaha bersembunyi dari radiasi.

Burung dan mamalia

Mamalia dan burung adalah contoh endoterm dan homotherms. Ini menghasilkan suhu badan mereka dan mengawalnya secara fisiologi. Beberapa serangga juga mempamerkan corak fisiologi ini.

Keupayaan untuk mengawal selia suhunya memberikan kedua -dua keturunan haiwan ini sebagai kelebihan ke atas rakan -rakan mereka, kerana mereka dapat menubuhkan keseimbangan terma dalam sel -sel mereka dan di dalam organ mereka. Ini membawa kepada proses pemakanan, metabolisme dan perkumuhan lebih mantap dan cekap.

Sebagai contoh, manusia mengekalkan suhunya pada suhu 37 ° C, dalam julat yang agak sempit - antara 33.2 dan 38.2 ° C. Penyelenggaraan parameter ini sangat kritikal untuk kelangsungan hidup spesies dan setengah siri proses fisiologi dalam badan.

Ruang dan penggantian temporal endotermia dan ectothermia

Perbezaan antara empat kategori ini biasanya menjadi mengelirukan apabila kita mengkaji kes -kes haiwan yang mampu berselang -seli antara kategori, sama ada secara spasial atau sementara.

Variasi sementara peraturan haba dapat dicontohkan dengan mamalia yang mengalami tempoh hibernasi. Haiwan ini biasanya homeooterms pada masa tahun di mana mereka tidak hibernasi dan semasa hibernasi mereka tidak dapat mengawal suhu badan mereka.

Variasi ruang berlaku apabila haiwan secara berbeza mengawal suhu di kawasan badan. Abejorros dan serangga lain dapat mengawal suhu segmen toraks mereka dan tidak dapat mengawal selebihnya di kawasan. Keadaan peraturan pembezaan ini dipanggil heterotermia.

Fisiologi Thermoregulation

Seperti mana -mana sistem, peraturan fisiologi suhu badan memerlukan kehadiran sistem afferent, pusat kawalan dan sistem emosi.

Sistem pertama, afferent, bertanggungjawab untuk menangkap maklumat melalui reseptor kulit. Selanjutnya, maklumat itu dihantar ke pusat thermoregulator melalui darah melalui darah.

Boleh melayani anda: immunoglobulin d

Dalam keadaan normal, organ badan yang menjana haba adalah jantung dan hati. Apabila badan melakukan kerja fizikal (senaman), otot rangka juga merupakan struktur penjanaan haba.

Hypothalamus adalah pusat termoregulatory dan tugas dibahagikan kepada kehilangan dan keuntungan haba. Zon fungsional untuk menengahi penyelenggaraan haba terletak di kawasan posterior hipotalamus, sementara kerugian dimediasi oleh kawasan anterior. Organ ini berfungsi seperti termostat.

Kawalan Sistem Berlaku Ganda: Positif dan Negatif, Ditubuhkan oleh Korteks Otak. Tindak balas effector adalah jenis tingkah laku atau dimediasi oleh sistem saraf autonomi. Kedua -dua mekanisme ini akan dikaji kemudian.

Mekanisme Thermoregulation

Mekanisme fisiologi

Mekanisme untuk mengawal selia suhu berbeza antara jenis rangsangan yang diterima, iaitu, jika ia adalah peningkatan atau penurunan suhu. Oleh itu, kami akan menggunakan parameter ini untuk mewujudkan klasifikasi mekanisme:

Peraturan untuk suhu tinggi

Untuk mencapai peraturan suhu badan terhadap rangsangan haba, badan mesti menggalakkan kehilangannya. Terdapat beberapa mekanisme:

Vasodilation

Pada manusia, salah satu ciri yang paling menarik dari peredaran kulit adalah pelbagai saluran darah yang dimilikinya. Peredaran darah melalui kulit mempunyai sifat yang berbeza -beza bergantung kepada keadaan alam sekitar dan mengubah suai dari aliran darah tinggi hingga rendah.

Keupayaan vasodilasi sangat penting dalam termoregulasi individu. Aliran darah tinggi semasa tempoh kenaikan suhu membolehkan badan meningkatkan penghantaran haba, dari teras badan ke permukaan kulit, akhirnya akan hilang.

Apabila aliran darah meningkat, jumlah kulit darah meningkat pada gilirannya. Oleh itu, jumlah darah yang lebih besar dipindahkan dari teras badan ke permukaan kulit, di mana pemindahan haba berlaku. Darah, kini lebih sejuk, dipindahkan lagi ke teras atau pusat badan.

Peluh

Bersama -sama dengan vasodilasi, pengeluaran peluh sangat penting untuk thermoregulation kerana ia membantu menghilangkan haba yang berlebihan. Malah, pengeluaran dan penyejatan posterior peluh adalah mekanisme utama badan untuk kehilangan haba. Mereka juga bertindak semasa aktiviti fizikal.

Peluh adalah cecair yang dihasilkan oleh kelenjar peluh yang dipanggil ecrinas, diedarkan ke seluruh badan dalam ketumpatan penting.Penyejatan peluh berjaya memindahkan haba badan ke alam sekitar sebagai wap air.

Peraturan untuk suhu rendah

Berbeza dengan mekanisme yang disebutkan di bahagian sebelumnya, dalam situasi suhu mengurangkan badan mesti mempromosikan pemuliharaan dan pengeluaran haba seperti berikut:

Vasoconstriction

Sistem ini mengikuti logik yang bertentangan yang diterangkan dalam vasodilasi, jadi kami tidak akan banyak memperluaskan penjelasannya. Sejuk merangsang penguncupan kapal kulit, dengan itu mengelakkan pelesapan haba.  

Piloerecion

Adakah anda tertanya -tanya mengapa "kulit ayam" muncul ketika kita menghadapi suhu rendah? Ini adalah mekanisme untuk mengelakkan kehilangan haba yang dipanggil perintis. Walau bagaimanapun, kerana manusia mempunyai rambut yang agak sedikit di dalam badan kita, ia dianggap sedikit sistem yang berkesan dan asas.

Ia dapat melayani anda: apakah kepelbagaian alam semulajadi?

Apabila ketinggian setiap rambut berlaku, lapisan udara yang bersentuhan dengan kulit meningkat, yang mengurangkan perolakan udara. Ini mengurangkan kehilangan haba.

Pengeluaran haba

Cara yang paling intuitif untuk mengatasi suhu rendah adalah dengan pengeluaran haba. Ini boleh berlaku dalam dua cara: dengan menggigil dan tidak memusingkan thermogenesis.

Dalam kes pertama, badan menghasilkan kontraksi otot yang cepat dan sukarela (itulah sebabnya anda gemetar) yang membawa kepada pengeluaran haba. Pengeluaran yang menunjukkan mahal - bertenaga secara bertenaga - jadi badan akan menggunakannya jika sistem yang disebutkan di atas gagal gagal.

Mekanisme kedua dipimpin oleh kain yang dipanggil lemak coklat (atau tisu adiposa coklat, dalam kesusasteraan Inggeris biasanya diringkaskan di bawah acronon Bat oleh Tisu adiposa coklat).

Sistem ini bertanggungjawab untuk merobohkan pengeluaran tenaga dalam metabolisme: bukannya membentuk ATP, ia membawa kepada pengeluaran haba. Ini adalah mekanisme yang sangat penting dalam kanak -kanak dan mamalia saiz kecil, walaupun bukti terbaru telah menyedari bahawa ia juga relevan pada orang dewasa.

Mekanisme etologi

Mekanisme etologi terdiri daripada semua tingkah laku yang dipamerkan oleh haiwan untuk mengawal suhu mereka. Seperti yang kita nyatakan dalam contoh reptilia, organisma boleh diletakkan di persekitaran yang menguntungkan untuk mempromosikan atau mengelakkan kehilangan haba.

Bahagian otak yang berbeza terlibat dalam pemprosesan tindak balas ini. Pada manusia tingkah laku ini berkesan, walaupun mereka tidak dikawal selia sebagai fisiologi.

Perubahan Thermoregulation

Tubuh mengalami perubahan suhu kecil dan halus sepanjang hari, bergantung kepada beberapa pembolehubah, seperti irama sirkadian, kitaran hormon, antara aspek fisiologi lain.

Seperti yang telah kami sebutkan, orkestra suhu badan.

Kedua -dua ekstrem haba - baik tinggi dan rendah - memberi kesan negatif kepada organisma. Suhu yang sangat tinggi, melebihi 42 ° C pada manusia, mempengaruhi protein dengan sangat ketara, mempromosikan denaturasi mereka. Di samping itu, sintesis DNA terjejas. Organ dan neuron juga rosak.

Begitu juga, suhu lebih rendah daripada 27 ° C membawa kepada hipotermia teruk. Perubahan aktiviti neuromuskular, kardiovaskular dan pernafasan mempunyai kesan maut.

Pelbagai organ terjejas apabila thermoregulation tidak berfungsi dengan cara yang betul. Antara mereka, jantung, otak, saluran gastrousus, paru -paru, buah pinggang dan hati.

Rujukan

1. Arellano, J. L. P., & Del Pozo, s. D. C. (2013). Manual Patologi Umum. Elsevier.
2. Argyropoulos, g., & Harper, m. Dan. (2002). Ulasan Dijemput: Protein Uncouling dan Themoregulation. Jurnal Fisiologi Gunaan, 92(5), 2187-2198.
3. Charkoudian n. (2010). Mekanisme dan pengubah reflem. Jurnal Fisiologi Gunaan (Bethesda, MD. : 1985), 109(4), 1221-8.
4. Hill, r. W. (1979). Fisiologi Haiwan Perbandingan: Pendekatan Alam Sekitar. Saya terbalik.
5. Hill, r. W., Wyse, g. Ke., Anderson, m., & Anderson, m. (2004). Haiwan fisiologi. Associates Sinauer.
6. Liedtke w. B. (2017). Membina semula mamalia mamalia. Prosiding Akademi Sains Negara Amerika Syarikat, 114(8), 1765-1767.
7. Morrison s. F. (2016). Kawalan pusat suhu badan. F1000Resarch, 5, F1000 Fakulti Rev-880.