Základy regulácie teploty u cicavcov

Iľja Gridnev / Shutterstock

Prekvapuje vás, že sobom, ktoré trávia veľa času státím v snehu, nebýva zima? Alebo to delfíny , ktorého tenké plutvy neustále kĺžu studenou vodou, stále zvládajú veľmi aktívny životný štýl? Špeciálna obehová adaptácia známa ako protiprúdová tepelná výmena umožňuje obom týmto živočíchom udržiavať primeranú telesnú teplotu v ich končatinách, a to je len jedna z mnohých šikovných adaptácií, ktoré sa u cicavcov vyvinuli za posledných sto miliónov rokov, aby im pomohla vyrovnať sa s premenlivými teploty.

Cicavce sú endotermické

Všetky cicavce sú endotermické – to znamená, že si udržiavajú a regulujú svoju telesnú teplotu bez ohľadu na vonkajšie podmienky. (Studenokrvné stavovce, ako sú hady a korytnačky, sú ektotermické.) Cicavce žijúce v rozšírených prostrediach po celom svete čelia každodenným a sezónnym výkyvom teplôt a niektoré – napríklad pôvodné až drsné arktické alebo tropické biotopy – sa musia vysporiadať s extrémny chlad alebo teplo. Na udržanie správnej vnútornej telesnej teploty musia mať cicavce spôsob, ako produkovať a uchovávať telesné teplo pri nižších teplotách, ako aj odvádzať prebytočné telesné teplo pri vyšších teplotách.

Mechanizmy, ktoré majú cicavce na produkciu tepla, zahŕňajú bunkový metabolizmus, obehové adaptácie a obyčajné, staromódne triaška. Bunkový metabolizmus je chemický proces, ktorý sa neustále vyskytuje v bunkách, pri ktorom sa organické molekuly štiepia a zbierajú na ich vnútornú energiu; tento proces uvoľňuje teplo a zahrieva telo. Obehové adaptácie, ako je protiprúdová výmena tepla spomínaná vyššie, prenášajú teplo z jadra tela zvieraťa (jeho srdca a pľúc) do jeho periférie prostredníctvom špeciálne navrhnutých sietí krvných ciev. Najľahšie sa vysvetľuje triaška, ktorú ste si pravdepodobne sami niekedy spôsobili: tento hrubý proces vytvára teplo rýchlym sťahovaním a trasením svalov.

Ak sa zviera príliš zahreje

Čo ak je zvieraťu príliš teplo, nie príliš zima? V miernom a tropickom podnebí sa nadmerné telesné teplo môže rýchlo nahromadiť a spôsobiť život ohrozujúce problémy. Jedným z prírodných riešení je umiestniť krvný obeh veľmi blízko povrchu pokožky, čo pomáha uvoľňovať teplo do okolia. Ďalšou je vlhkosť produkovaná potnými žľazami alebo dýchacími plochami, ktorá sa v pomerne suchšom vzduchu vyparuje a zviera ochladzuje. Bohužiaľ, chladenie odparovaním je menej účinné v suchom podnebí, kde je voda zriedkavá a jej strata môže byť skutočným problémom. V takýchto situáciách sa cicavcom, akoplazov, často hľadajú ochranu pred slnkom počas teplejších denných hodín a obnovujú svoju činnosť v noci.

Vývoj teplokrvných metabolizmu u cicavcov nebol priamočiarou záležitosťou, čoho dôkazom je skutočnosť, že mnohé dinosaury boli zjavne teplokrvné, niektoré súčasné cicavce (vrátane druhu kôz) majú v skutočnosti niečo podobné chladnokrvnému metabolizmu a dokonca jeden druh ryby vytvára vlastné vnútorné telesné teplo.