TERMOREGULACJA

Wykład

24.04.2007

Podział:

1.

• Ciepło i zimnokrwiste -> podział błędny np.: jakiś jaszczur

• zmiennocieplne (poikilotermiczne) i stałocieplne (homeotermiczne)

• stałocieplne - te które temperatura wewnętrzna mimo środowiska zewnętrznego wacha się nie więcej niż +/- 2^oC. Jeśli nie spełnia tego warunku to zaliczamy takie zwierzę do zmiennocieplnych

• Przemiennocieplne (heterotermiczne) - zwierzęta hibernujące po za niedźwiedziem, chodzi tu o zwierzęta zmieniające temperaturę w przeciągu dnia

2.

• ektotermy - te zwierzęta w których produkcja temperatury ciała jest na niskim poziomie i potrzebują pobierać energie ze środowiska (słońce)

• endotermy - odwrotnie czyli same produkują temperaturę niezbędną do produkcji metabolicznej

*podziały te nie są stałe np.: owady kiedy siedzą można je zaliczyć do ektoterm (wygrzewają się na słońcu), a kiedy są w ruchu zliczamy je do endoderm (wytwarzają same ciepło)

3.

Tempo metabilicznej produkcji ciała

• bradymetaboliczne - powolna produkcja ciepła np.: jaszczurka

• tachymetaboliczne - szybka produkcja ciepła np.: ryba głębinowa - stałocieplna ektotermanlna - stała temperatura z małozmiennością (oscylacja i małą produkcja ciepła)

Termoregulacja - utrzymywania temperatury środowiska wewnętrznego organizmu możliwie w wysokich granicach. Związane to jest z dostosowaniem do bieżących potrzeb:

• ilość ciepła wymienianego ze środowiskiem zewnętrznym na 4 sposoby: przewodzenie, konwencja, parowanie i pocenie (?)

• ilość ciepła wytwarzanego i magazynowanego przez organizm w danej chwili

*stałość temperatury jest utrzymywana tylko wtedy, gdy sumy zysków i strat cieplnych równoważą się, a jego bilans cieplny równy jest zeru!

Mechanizm behawioralny (etologiczny) składającą się na tzw. Termoregulacje Behawioralną - regulacja prowadząca do ustalenia takich parametrów zarówno środowiska zewnętrznego jak i własnego, które zapewnia optymalną wymianę ciepła z otoczeniem

Regulacja samoto...

• plusy i minusy termokinezy i termotaksji

• zmiany postawy, krzształtu i powierzchni ciała,jej zwilażanie

• tulenie się do siebie

• niektóre zachowania rodzicielskie, zachowanie prowadzące do utrzymania pewnego mikroklimatu (np.: budowanie gniazd i nor)

Mechanizmy mimowolne składające się na tzw.: termoregulację autonomiczną (fizjologiczną). Precyzyjne działanie mechanizmu behawioralnego i autonomicznego wiąże się z udziałem 4 struktur:

• struktury recepcyjne (termoreceptory, termodetektory) odbierają informacje o stanie termicznym zewnętrznym i wewnętrznym środowiska organizmu

• ośrodki termoregulacji, integracji informacji o temperaturze w różnych częściach ciała

• struktury efektorowe służą w rozpoznaniu lub produkcji ciepła i jego zatrzymania w organiźmie

• wewnątrzustrojowe przenoszenie ciepła jakimi jest krążące płyny ustroju

*U zwierząt ektotermalnych ważniejsze są mechanizmy behawioralne, a u zwierząt endotermalnych ważniejsze są mechanizmy mimowolne!

Najstarszą reakcją behawioralną jest termokineza ujemna - czyli miarowanie przez organizm temperatur zbyt wysokich i zbyt niskich. Nie dotyczy zwierząt osiadłych np.: płazy bezogonowe i owady.

Zmiana aktywności - temperatura wzrostu ciała w czasie w ciepłe dnie i noce np.: żaba trawna, aktywna jest w ciągu nocy (wtedy jest trochę zimniej i ta temperatura jest najbardziej optymalna dla tego zwierzaka), a na jesień bardziej w dzień (temperatura optymalna występuje w przeciągu dnia)

Efekt postawy - takie ustawienie ciała do światła które maksymalizuje lub minimalizuje zyski lub straty ciepła w organizmie np.: motyle żeby latać muszą mieć odpowiednią temperaturę - ustawiają skrzydła tylne, gdzie nie ma chityny (lepsze przewodzenie ciepła) i się grzeją. Odpowiednikiem tego zjawiska u ssaków jest drżenie mięśni. Podobnie jaszczurka z rana nastawia się cała do słońca, gdyż ziemia jest zimna, kiedy ziemia się nagrzeje, jaszczurka przykłada się do niej i absorbuje ciepło. Unoszenie kończyn u jaszczurek pustynnych, chroni przed poparzeniem i przewodzeniem zbyt dużej ilości ciepła z otoczenia.

Normalny zakres aktywności - zakres temperatury leży pomiędzy dowolnie wybieraną temperaturą minimalną i maksymalną (większość zwierząt utrzymuje mniejszy zakres aktywności)

Tempertura wybierana (preferowana) - temperatura zwierząt ektotermalnych - temperatura określana przez same zwierzę, które ma wybór. Poziom temperatury wybieranej może zależeć od:

• informacji termicznej z powierzchni ciała oraz jego wytwory (przetwarzany w ośrodku podwzgórza).

• Mechanizm podlegający kontroli chemoendokrynowej

• płci

• stadium rozwojowego

• stanu najedzenia

• stanu zdrowia

Kryterium minimum i maksimum - to najwyższa i najniższa tempertura przy której zwierzę traci zdolność koordynacji ucieczki. Efekt ten jest odczuwalny jest do pewnego czasu

Mechanizmy autonomiczne - reakcje układu krążenia prowadzące do zmiany szybkości wymiany cieplnej zachodzące przez całą powierzchnie ciała lub przez niektóre jego części.

Miejscowa heterotermia - w danej okolicy ciała temperatura ciała utrzymująca się i inna temperatura niż w innych jego częściach, dotyczy zwierząt ektotermicznych . U owadów występuje miejscowa ektotermia przy mięśniach skrzydeł. Prowadzi to do 100x wzrostu przemian metabolicznych. U ryb może być ogonowa, miedzy ogonem a resztą ciała i czaszkowa czyli miedzy czaszką a resztą ciała np.: tuńczyk. Skupienie i rozproszenie barwników w melanoforach i odbijanie dzięki temu większej lub mniejszej dawki promieniowania słonecznego w paśmie bliskiej podczerwieni. Odkładanie złogów kryształków puryny w skórze przy postępującym odwodnieniu - zwiększa zdolność skóry do ...

U gadów:

• przyspieszenie lub opóźnienie pobieranie ciepła z otoczenia:

• zmiana w ubarwieniu

• zmiana w układzie krążenia

• wzmożenie poprzez wzmożenie strat cieplnych przez wzmożenie parowania

• wzmożenie metabolicznej produkcji ciepła (te które mają wyższą temperaturę to są jaśniejsze, a ciemniejsze są zimniejsze

Powierzchnia a rozmiary:

krążenie - bardzo ważna rola, gady szybciej się ogrzewają niż schładzają. Związane to jest z przepływem skórnym oraz ze względu na budowie serca (niepełna przegroda,a przez to mieszanie się krwi). Przy ogrzewaniu na słońcu rozszerzają się naczynia na skórze grzbietu a na skórze brzucha się zwężają. Te zmiany nie podlegają regulacji nerwowej, ale miejscowych nerwu wazodylatacyjnych np.: węże, dzięki możliwości przepływu kierunkowego krwi krew kierowana jest:

• najcieplejsza do głowy

• zimna do płuc

• najzimniejsza obwodowo do skóry

U owadów występuje termoregulacja grupowa - mrówki termity pszczoły. Dotyczy to mechanizmów behawioralnych i autonomicznych, budowy kształtu, rodzaju materiałów, różnica temperatury w mrowisku i na zewnątrz dochodzi do 20^oC, kanały wentylacyjne na noc są zamykane, zwiększa się ilość pary wodnej w środku i dzięki temu środek mrowiska nie ochładza się, jeśli nie, ciepło będzie uciekać.

Model reakcji termoregulacyjnych ektotermów:

• kontrola typu on/off (ziajanie)

• sprzężenie dwóch systemów typu on/off (behawior u gadów, płazów, owadów, słońce ogrzewa - zwierzę przesuwa się w cień, ochłodzone przesuwa się na słońce)

• system kontroli proporcjonalnej - falujące podgardle u jaszczurek

Termiliza - utrata ciepła, przez skórę i wytwory skóry, układ oddechowy, naczynia krwionośne

* ogon szczura pełni rolę termoregulacyjną, przepływ krwi może wzrosnąć 40x, pozbawienie ogona powoduje zaburzenia termoregulacyjne, może prowadzić do śmierci (im dłuższy ogon tym większe jego znaczenie)

* wydatne uszy też mogą pełnić taką rolę np.: u słonia, związane to jest z chłodzeniem mózgu

Wymienniki przeciwprądowe u podstawy mózgu - tworzą go liczne rozgałęzienia tętnicy szyjnej (sieć cudowna), zanurzenie w rozlewisku żylnym (zatoki jamistej lub splotu skrzydłowego, przez którą przechodzi krew żylna ochłodzona w śluzówce nosa), spotykamy u psa koni i parzystnokopytnych.

Po ochłodzeniu mózgu zostaje bezpośrednio wyprowadzona do układu krew żylna spływająca z narządów służących w rozprzestrzenianiu ciepła na głowie np.: uszy oraz z jamy nosowej. Krew ta trafia do parzystego rozlewiska opływa zatoki, oczodoły i splot skrzydłowy, który tworzy ... i bocznej powierzchni mózgowioczaszki. Występuje u królika, chomika i świnki morskiej.

U szczura ,małpy i człowieka występuje bardzo sprawny system chłodzenia: krew ze skóry, sklepienia czaszki ... zatok opony twardej mózgu tzw.: żyła wypustowymi i żyła kręta dna z twarzy, żyła ciemieniowa z czaszki, żyła sutkowa z małżowin usznych, żyła potyliczna ze skóry karku, żyły te nie posiadają zastawek, więc krew płynie w obu kierunkach. Do wnętrza mózgowioczaszki krew płynie w sytuacji zagrożenia przegrzania mózgu. System ten wspiera silnie unaczynienie skóry głowy oraz duże zagęszczenie w niej gruczołów potowych u człowieka i małp.

Parowanie z powierzchni skóry związane jest z wydzielaniem potu i ma znaczenie jeśli pot będzie parował (przy dużej wilgotności powietrza nie ma znaczenia temoregulacyjnego. Zwierzęta nie pocące się zieją.

Mechanizmy chroniące przed przechłodzeniem

Efekty:

• wytwarzanie ciepła mięśni i narządy (termogeneza drżeniowa i bezdrżęniowa)

• struktury izolacyjne, skóra i wytwory

1

3

---