termoreglare este procesul care permite organismelor să-și regleze temperatura corpului, modulând pierderea și câștigul de căldură. În regnul animal există diferite mecanisme de reglare a temperaturii, atât fiziologice, cât și etologice.
Reglarea temperaturii corpului este o activitate de bază pentru orice ființă vie, deoarece parametrul este esențial pentru homeostazia organismului și influențează funcționalitatea enzimelor și a altor proteine, fluiditatea membranei, fluxul de ioni, printre altele..
În forma sa cea mai simplă, rețelele de termoreglare sunt activate prin intermediul unui circuit care integrează intrările de termoreceptoare situate în piele, în viscere, în creier, printre altele..
Principalele mecanisme pentru acești stimuli la cald sau la rece includ vasoconstricția cutanată, vasodilatația, producția de căldură (termogeneză) și transpirația. Alte mecanisme includ comportamente pentru a promova sau reduce pierderile de căldură.
Indice articol
Pentru a vorbi despre termoreglare la animale, este necesar să se cunoască definiția exactă a termenilor care deseori sunt confuzi în rândul elevilor.
Înțelegerea diferenței dintre căldură și temperatură este esențială pentru a înțelege reglarea termică a animalelor. Vom folosi corpuri neînsuflețite pentru a ilustra diferența: să ne gândim la două cuburi de metal, unul este de 10 ori mai mare decât celălalt.
Fiecare dintre aceste cuburi se află într-o cameră la o temperatură de 25 ° C. Dacă măsurăm temperatura fiecărui bloc, ambele vor fi la 25 ° C, chiar dacă una este mare și cealaltă mică.
Acum, dacă măsurăm cantitatea de căldură din fiecare bloc, rezultatul dintre cele două va fi diferit. Pentru a îndeplini această sarcină, trebuie să mutăm blocurile într-o cameră cu o temperatură zero zero și să cuantificăm cantitatea de căldură pe care o degajă. În acest caz, conținutul de căldură va fi de 10 ori mai mare în cel mai mare cub metalic..
Datorită exemplului anterior, putem concluziona că temperatura este aceeași pentru ambele și independent de cantitatea de materie din fiecare bloc. Temperatura este măsurată ca viteză sau intensitate a mișcării moleculelor.
În literatura biologică, când autorii menționează „temperatura corpului” se referă la temperatura regiunilor centrale și periferice ale corpului. Temperatura regiunilor centrale reflectă temperatura țesuturilor „profunde” ale corpului - creier, inimă și ficat..
Temperatura regiunilor periferice, pe de altă parte, este influențată de trecerea sângelui în piele și este măsurată în pielea mâinilor și a picioarelor..
În contrast - și revenind la exemplul blocurilor - căldura este diferită atât în corpurile inerte, cât și direct proporțională cu cantitatea de materie. Este o formă de energie și depinde de numărul de atomi și molecule ale substanței în cauză..
În fiziologia animalelor, există o serie de termeni și categorii folosite pentru a descrie relațiile termice dintre organisme. Fiecare dintre aceste grupuri de animale are adaptări speciale - fiziologice, anatomice sau anatomice - care îi ajută să-și mențină temperatura corpului într-un interval adecvat..
În viața de zi cu zi, numim animale endoterme și homeoterme ca „cu sânge cald”, iar animalele poikiloterme și ectoterme ca „cu sânge rece”..
Primul termen este endotermic, folosit atunci când animalul reușește să se încălzească prin medierea producției de căldură metabolică. Conceptul opus este ectotermie, unde temperatura animalului este dictată de mediul înconjurător.
Unele animale sunt incapabile să fie endoterme, deoarece, deși produc căldură, nu o fac suficient de repede pentru a o reține.
O altă modalitate de a le clasifica este în funcție de termoreglarea animalului. Termenul poikilotermic Se folosește pentru a se referi la animale cu temperaturi corporale variabile. În aceste cazuri, temperatura corpului este ridicată în medii calde și scăzută în medii reci..
Un animal poikilotermic își poate regla temperatura prin comportamente. Adică, localizarea în zone cu radiații solare ridicate pentru a crește temperatura sau pentru a se ascunde de radiația menționată pentru a o reduce..
Termenii poikiloterm și ectoterm se referă practic la același fenomen. Cu toate acestea, poikilotermul subliniază variabilitatea temperaturii corpului, în timp ce ectotermul se referă la importanța temperaturii mediului pentru a determina temperatura corpului..
Termenul opus pentru poikiloterm este homeotermic: termoreglare prin mijloace fiziologice - și nu numai datorită afișării comportamentelor. Majoritatea animalelor endoterme sunt capabile să-și regleze temperatura.
Peștii sunt exemplul perfect de animale ectoterme și poikilotermice. În cazul acestor vertebrate înotătoare, țesuturile lor nu produc căldură prin căi metabolice și, în plus, temperatura peștilor este determinată de temperatura corpului de apă unde înoată..
Reptilele prezintă comportamente foarte marcate care le permit să-și regleze (etologic) temperatura. Aceste animale caută regiuni calde - cum ar fi cocoțarea pe o piatră fierbinte - pentru a crește temperatura. În caz contrar, acolo unde vor să o reducă, vor căuta să se ascundă de radiații.
Mamiferele și păsările sunt exemple de animale endoterme și homeoterme. Acestea produc în mod metabolic temperatura corpului și o reglează fiziologic. Unele insecte prezintă, de asemenea, acest model fiziologic..
Capacitatea de a-și regla temperatura le-a oferit acestor două linii animale un avantaj față de omologii lor poikilotermici, deoarece pot stabili echilibrul termic în celulele și organele lor. Acest lucru a condus la procese de nutriție, metabolism și excreție mai robuste și mai eficiente..
Ființa umană, de exemplu, își menține temperatura la 37 ° C, într-un interval destul de îngust - între 33,2 și 38,2 ° C. Menținerea acestui parametru este esențială pentru supraviețuirea speciei și mediază o serie de procese fiziologice în organism..
Distincția dintre aceste patru categorii este adesea confundată atunci când examinăm cazuri de animale care sunt capabile să alterneze categoriile, fie spațial, fie temporal..
Variația temporală a reglării termice poate fi exemplificată cu mamifere care suferă perioade de hibernare. Aceste animale sunt în general homeoterme în perioadele anului când nu hibernează și în timpul hibernării nu sunt capabili să-și regleze temperatura corpului..
Variația spațială apare atunci când animalul reglează diferențial temperatura din regiunile corpului. Bomboanele și alte insecte pot regla temperatura segmentelor lor toracice și nu pot regla restul regiunilor. Această condiție de reglare diferențială se numește heterotermie..
Ca orice sistem, reglarea fiziologică a temperaturii corpului necesită prezența unui sistem aferent, a unui centru de control și a unui sistem eferent..
Primul sistem, aferent, este responsabil pentru captarea informațiilor prin intermediul receptorilor pielii. Ulterior, informațiile sunt transmise la centrul termoreglator neuronal prin sânge.
În condiții normale, organele corpului care generează căldură sunt inima și ficatul. Atunci când corpul lucrează fizic (exerciții fizice), mușchiul scheletic este, de asemenea, o structură generatoare de căldură.
Hipotalamusul este centrul termoreglator și sarcinile sunt împărțite în pierderi de căldură și câștig de căldură. Zona funcțională pentru medierea menținerii căldurii se află în zona posterioară a hipotalamusului, în timp ce pierderea este mediată de regiunea anterioară. Acest organ funcționează ca un termostat.
Controlul sistemului are loc în două moduri: pozitiv și negativ, mediat de cortexul creierului. Răspunsurile efectorilor sunt fie comportamentale, fie mediate de sistemul nervos autonom. Aceste două mecanisme vor fi studiate mai târziu..
Mecanismele de reglare a temperaturii variază între tipul de stimul primit, adică dacă este vorba de o creștere sau o scădere a temperaturii. Deci vom folosi acest parametru pentru a stabili o clasificare a mecanismelor:
Pentru a realiza reglarea temperaturii corpului în fața stimulilor de căldură, corpul trebuie să-și promoveze pierderea. Există mai multe mecanisme:
La om, una dintre cele mai izbitoare caracteristici ale circulației pielii este gama largă de vase de sânge pe care le are. Circulația sângelui prin piele are proprietatea de a varia enorm în funcție de condițiile de mediu și de a se modifica de la fluxuri sanguine crescute la scăzute..
Capacitatea de vasodilatație este crucială în termoreglarea persoanelor. Fluxul ridicat de sânge în perioadele de temperatură crescută permite corpului să crească transmisia căldurii, de la miezul corpului la suprafața pielii, pentru a fi în final disipată.
Când fluxul sanguin crește, volumul cutanat de sânge crește la rândul său. Astfel, o cantitate mai mare de sânge este transferată de la miezul corpului la suprafața pielii, unde are loc transferul de căldură. Sângele, acum mai rece, este transferat înapoi în miezul sau centrul corpului.
Împreună cu vasodilatația, producția de transpirație este crucială pentru termoreglare, deoarece ajută la disiparea căldurii în exces. De fapt, producția și evaporarea ulterioară a transpirației sunt principalele mecanisme ale corpului pentru pierderea căldurii. Aceștia acționează și în timpul activității fizice.
Transpirația este un fluid produs de glandele sudoripare numite eccrine, distribuite pe tot corpul într-o densitate semnificativă. Evaporarea transpirației transferă căldura din corp în mediu ca vapori de apă.
Spre deosebire de mecanismele menționate în secțiunea anterioară, în situații de temperatură scăzută corpul trebuie să promoveze conservarea și producerea căldurii în felul următor:
Acest sistem urmează logica opusă descrisă în vasodilatație, așa că nu vom detalia prea mult explicația. Frigul stimulează contracția vaselor cutanate, evitând astfel disiparea căldurii.
V-ați întrebat vreodată de ce apar „denivelările de găină” atunci când suntem în fața temperaturilor scăzute? Este un mecanism de prevenire a pierderii de căldură numit piloerecție. Cu toate acestea, deoarece oamenii au relativ puțini păr pe corpul nostru, este considerat un sistem ineficient și rudimentar..
Când apare înălțimea fiecărui păr, stratul de aer care vine în contact cu pielea este crescut, ceea ce scade convecția aerului. Acest lucru reduce pierderile de căldură.
Cel mai intuitiv mod de a contracara temperaturile scăzute este prin producerea căldurii. Acest lucru poate avea loc în două moduri: prin termogeneza tremurândă și fără tremurături.
În primul caz, corpul produce contracții musculare rapide și involuntare (de aceea, tremurați când sunteți frig) care duc la producerea căldurii. Producția de frisoane este costisitoare - din punct de vedere energetic - așa că organismul va cădea asupra ei dacă sistemele menționate anterior nu reușesc..
Al doilea mecanism este condus de un țesut numit grăsime brună (sau țesut adipos maro, în literatura engleză este de obicei rezumat sub acronimul BAT de către țesut adipos maro).
Acest sistem este responsabil pentru decuplarea producției de energie în metabolism: în loc să formeze ATP, conduce la producerea de căldură. Este un mecanism deosebit de important la copii și mamifere mici, deși dovezi mai recente au arătat că este relevant și la adulți.
Mecanismele etologice constau în toate comportamentele pe care animalele le prezintă pentru a-și regla temperatura. După cum am menționat în exemplul reptilelor, organismele pot fi plasate în mediul potrivit pentru a promova sau preveni pierderea de căldură.
Diferite părți ale creierului sunt implicate în procesarea acestui răspuns. La om aceste comportamente sunt eficiente, deși nu sunt reglementate fin ca cele fiziologice.
Corpul experimentează modificări de temperatură mici și delicate pe parcursul zilei, în funcție de unele variabile, cum ar fi ritmul circadian, ciclul hormonal, printre alte aspecte fiziologice..
După cum am menționat, temperatura corpului orchestrează o gamă largă de procese fiziologice și pierderea reglării poate duce la condiții devastatoare în organismul afectat..
Ambele extreme termice - atât ridicate, cât și scăzute - afectează negativ organismele. Temperaturile foarte ridicate, peste 42 ° C la om, afectează foarte semnificativ proteinele, favorizând denaturarea acestora. În plus, sinteza ADN-ului este afectată. Organele și neuronii sunt, de asemenea, deteriorați.
În mod similar, temperaturile sub 27 ° C duc la hipotermie severă. Modificările activității neuromusculare, cardiovasculare și respiratorii au consecințe fatale.
Mai multe organe sunt afectate atunci când termoreglarea nu funcționează corect. Acestea includ inima, creierul, tractul gastro-intestinal, plămânii, rinichii și ficatul..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.