15. Jakie czynniki wpływają na regulację temperatury u zwierząt.
Termoregulacja polega na regulacji temperatury ciała przez żywy organizm. Umożliwia utrzymanie stałej temperatury wewnętrznej organizmu, niezależnej od temperatury otoczenia. Zwierzęta, które taką zdolność posiadają, określane są jako stałocieplne (homotermy). Odznaczają się wysokim tempem metabolizmu. Należą do nich ptaki i ssaki. Zwierzęta zmiennocieplne (poikilotermy) nie potrafią tak sprawnie regulować temperatury, stąd jest ona uzależniona od temperatury otoczenia. Odznaczają się niskim tempem metabolizmu. Należą do nich bezkręgowce, ryby, płazy, gady. Istnieją też zwierzęta przemiennocieplne, mające właściwości zwierząt stało i zmiennocieplnych. Są to m.in. zwierzęta, u których występuje hibernacja (sen zimowy) lub estywacja (sen letni).
Mechanizmy termoregulacyjne dzielą się na behawioralne i autonomiczne.
Zwierzęta można też podzielić na ektotermy i endotermy. Zwierzęta ektotermiczne dla podwyższenia temperatury ciała wykorzystują ciepło z otoczenia występują u nich głównie mechanizmy behawioralne, dla endotermicznych źródłem ciepła są przemiany metaboliczne zachodzące w ich organizmie za pośrednictwem mechanizmów autonomicznych.
Skóra i elementy z nią związane są głównym elementem uczestniczącym w wymianie ciepła pomiędzy środowiskiem a organizmem.
Utrata ciepła odbywa się na drodze przewodzenia, konwekcji, promieniowania i parowania;
~ przewodzenie ciepła polega na jego przemieszczaniu na inne ciało, jego wielkość zależy od różnicy temperatur obu ciał oraz od współczynnika przewodzenia; najwięcej ciepła oddajemy w wodzie;
~ konwekcja polega na usuwaniu ogrzanych cząsteczek powietrza z powierzchni skóry i zastępowanie ich przez nowe, zimne cząsteczki
~ promieniowanie polega na usuwaniu z powierzchni ciała ciepła i przekazywaniu go na inne powierzchnie bez kontaktu z nimi (organizm w zależności od temperatury otoczenia na tej drodze oddaje ciepło lub też je pobiera);
~ parowanie potu ma miejsce gdy wcześniej wymienione sposoby oddawania ciepła są zbyt mało wydajne; gdy temperatura wynosi powyżej 34 °C to ciepło jest oddawane tylko i wyłącznie przez parowanie, ale warunkiem jest mała wilgotność powietrza (duża wilgotność ogranicza parowanie i prowadzi do skraplania potu)
Wielkość utraty ciepła zależy od różnicy temperatury otoczenia i temperatury skóry oraz od wilgotności skóry - wilgotna skóra przewodzi ciepło znacznie szybciej niż sucha skóra powodując szybsze wychłodzenie ustroju.
Wytwarzanie ciepła w organizmie odbywa się przede wszystkim w przemianach metabolicznych zachodzących w różnych narządach (zwłaszcza w wątrobie i mózgu) oraz podczas pracy mięśni.
Metabolizm ten zależy od odpowiedniego stężenia hormonów:
- adrenalina: powoduje wzrost temperatury ciała poprzez wzmożenie procesów metabolicznych oraz przez zwężenie naczyń krwionośnych obwodowych, chroniąc tym samym organizm przed utratą ciepła.
- hormony tarczycy: powodują wzrost temperatury ciała na drodze wzrostu procesów metabolicznych.
- hormony przysadki: somatotropowy, tyreotropowy + hormony kory nadnerczy i trzustki = stymulują metabolizm.
Ośrodek termoregulacji znajduje się w podwzgórzu, natomiast w skórze i narządach wewnętrznych znajdują się termoreceptory - ciepła i zimna.
Temperatura ulega także dobowym wahaniom, tzn. rano jest najniższa, wzrasta w ciągu dnia i w godzinach popołudniowych osiąga najwyższą wartość - wahania te wynoszą od 0,5 do 1 °C i wynikają ze zróżnicowanego nasilenia procesów metabolicznych;
- u noworodka dopiero po 14 dniach włącza się prawidłowa termoregulacja, do tego czasu zachowuje się on zmiennocieplnie;
- w warunkach spoczynkowych głównym źródłem ciepła są narządy wewnętrzne, tj. serce, wątroba, nerki, narządy trawienne, mózg;
- podczas wysiłku głównym źródłem ciepła są pracujące mięśnie szkieletowe (temperatura ciała może wzrosnąć nawet do 40 °C)
Strefa komfortu termicznego mieści się dla większości org. w tym człowieka w granicach 21 - 24 stopni. Jednak zbyt wysoka lub niska temperatura może doprowadzić do zjawisk niekorzystnych:
- hipertermia: wzrost temperatury ciała do około 40°C powoduje utratę przytomności, porażenie mięśniówki gładkiej naczyń ze stanami zapaści i wstrząsu; temperatura wewnętrzna rzędu 43°C powoduje nieodwracalne uszkodzenie układu nerwowego i śmierć.
- hipotermia: obniżenie temperatury wewnętrznej powoduje u osoby nieuśpionej śmierć przy temperaturze pomiędzy 30-34°C;
Do mechanizmów behawioralnych regulacji temperatury należy:
- unikanie miejsc o nieodpowiedniej temperaturze;
- nagrzewanie ciała lub chłodzenie dzięki przebywaniu w określonych miejscach oraz przyjmowanie odpowiedniej postawy ciała, np. jaszczurki, węże, owady
- termoregulacja socjalna - gromadzenie się w grupy (np. mrówki w mrowisku, pingwiny).
Do mechanizmów autonomicznych należy:
- mechanizm przeciwprądowy, polegający na przekazywaniu ciepła między biegnącymi obok siebie naczyniami krwionośnymi, w których w jednym kierunku płynie krew, oziębiona z powierzchniowych części ciała, a w drugim krew ogrzana wewnątrz organizmu np. u ryb
- mechanizm naczynioruchowy - zwężanie lub rozszerzanie naczyń krwionośnych w
zależności od temperatury;
- termogeneza bezdrżeniowa - zwiększenie metabolizmu pod wpływem hormonów, co powoduje wzrost wytwarzania ciepła, przy obniżeniu temperatury organizmu zostaje pobudzony układ współczulny, w wyniku czego zwiększa się stężenie amin katecholowych , głównie noradrenaliny, we krwi; zwiększa się także wydzielanie hormonów o działaniu ciepłotwórczym które działają na wątrobę, mięśnie szkieletowe, tkankę tłuszczową brunatną np. u ssaków w brunatnej tkance tłuszczowej ciepło wytwarzane jest kosztem zmniejszenia syntezy ATP w utlenianiu komórkowym, dzięki „rozprzężeniu” metabolizmu przez białka termogeniny;
- termogeneza drżeniowa - wywołanie drżenia mięśni;
- obecność warstw termoregulacyjnych (włosy, pióra, komórki tłuszczowej);
- stroszenie piór i sierści (u ptaków i ssaków);
- zianie (niektóre gady, ptaki i ssaki) i pocenie się (ssaki);
- zmiana barwy skóry z ciemnej na jasną przy podwyższeniu temperatury (jaszczurki);
- ruch.