Гомойотермные животные

Гомойотермные (теплокровные) организмы

К этой группе относят два класса высших позвоночных – птицы и млекопитающие. Принципиальное отличие теплообмена гомойотермных (от греч. homoios – одинаковый, подобный) животных от пойкилотермных заключается в том, что у них функционирует комплекс активных регуляторных механизмов поддержания теплового гомеостаза внутренней среды организма. Благодаря этому биохимические и физиологические процессы всегда протекают в оптимальных температурных условиях.

Интенсивность метаболизма у гомойотермных организмов на один-два порядка выше, чем у пойкилотермных. В основе их теплового баланса лежит использование собственной теплопродукции. Поэтому птиц и млекопитающих относят к эндотермным организмам. Эндотермия – важное свойство, благодаря которому существенно снижается зависимость жизнедеятельности организма от температуры внешней среды.

Температура тела гомойотермных животных характеризуется довольно высоким постоянством. Даже у арктических и антарктических видов при температуре среды до минус 50°С температура тела колеблется не более чем в пределах 2 – 4°С (и составляет у птиц около +41°С).

У млекопитающих температура тела несколько ниже, чем у птиц, и у многих видов подвержена более сильным колебаниям. Характерны видовая специфичность температуры тела млекопитающих. Межвидовые отличия укладываются в диапазон 30 – 39°С. Для многих млекопитающих характерно снижение температуры во время сна (от десятых долей градуса до 4 – 5°С).

У всех гомойотермных животных наружные слои тела (покровы, часть мускулатуры и т.д.) образуют оболочку, температура которой изменяется в широких пределах. Таким образом, устойчивая температура характеризует лишь область локализации важных внутренних органов и процессов.

Механизмы терморегуляции. Физиологические механизмы, обеспечивающие тепловой гомеостаз организма, подразделяются на две функциональные группы: механизмы химической и физической терморегуляции.

Химическая терморегуляцияпредставляет собой регуляцию теплопродукции организма. Это процесс рефлекторного усиления либо уменьшения теплопродукции в ответ на снижение либо повышение температуры окружающей среды.

Тепло постоянно вырабатывается в организме в процессе окислительно-восстановительных реакций метаболизма. При этом часть его отдаётся во внешнюю среду тем больше, чем больше разница температуры тела и среды. Поэтому поддержание устойчивой температуры тела при снижении температуры среды требует соответствующего усиления процессов метаболизма и сопровождающего их теплообразования, что компенсирует теплопотери и приводит к сохранению общего теплового баланса организма.

Специфическое терморегуляторное теплообразование сосредоточено преимущественно в скелетной мускулатуре. Терморегуляционный тонус выражен микросокращениями фибрилл, что регистрируется в виде повышения электрической активности внешне неподвижной мышцы при её охлаждении. При этом наблюдается повышение потребления мышцей кислорода более чем на 15%. При более сильном охлаждении наряду с резким повышением терморегуляционного тонуса включаются видимые сокращения мышц в форме холодовой дрожи. Газообмен при этом возрастает до 300-400% .

При длительном воздействии холода сократительный тип термогенеза может быть замещён (или дополнен) переключением тканевого дыхания в мышце на так называемый свободный (нефосфорилирующий) путь, при котором выпадает фаза образования и последующего расщепления АТФ.

У млекопитающих (а также возможно и у птиц) существует ещё одна форма недрожевого термогенеза, связанная с окислением особой бурой жировой ткани, откладывающейся в области межлопаточного пространства, шеи и грудной части позвоночника. Бурый жир содержит большое количество митохондрий и пронизан многочисленными кровеносными сосудами. Под действием холода увеличивается кровоснабжение бурого жира, интенсифицируется его дыхание, возрастает выделение тепла. Важно, что при этом непосредственно нагреваются расположенные вблизи органы: сердце, крупные сосуды, лимфатические узлы, а также центральная нервная система. Бурый жир используется, главным образом, как источник экстренного теплообразования.

Физическая терморегуляция – процесс поддержания оптимальной температуры тела регулированием теплоотдачи при помощи комплекса морфофизиологических механизмов.

Теплоизоляционные структуры (перьевой, волосяной покровы) удерживают вокруг тела слой воздуха, который играет роль теплоизолятора. Рефлекторное управление (пиломоторная реакция) параметрами покровов (объём, плотность и т.п.) обеспечивает быстрый и эффективный ответ организма на нарушения теплового баланса при меньших по сравнению с химической терморегуляцией затратах энергии.

Для гомойотермных животных характерны охлаждающие механизмы регулируемого испарения воды (пота с поверхности кожи, влаги слизистых оболочек с поверхности ротовой полости и верхних дыхательных путей с изменением частоты дыхания), а также сосудистые реакции (при которых изменение теплоотдачи достигается расширением и сужением мелких кровеносных сосудов, расположенных близко к поверхности кожи).

В выступающих или поверхностных частях тела у ряда животных, например, в ластах китов, в лапах некоторых птиц имеется приспособление – «чудесная сеть», сплетение сосудов, в котором вены плотно прижаты к артериям (рисунок 7.1). Текущая по артериям кровь отдает тепло венам, оно возвращается к телу, а артериальная поступает в конечности охлажденной. При этом конечности оказываются пойкилотермными, но температура остального тела поддерживается с меньшими затратами.

Рисунок 7.1 – «Чудесная сеть»

Поведенческие адаптации направлены на более экономичное расходование энергии на терморегуляцию. Характерно использование и поддержание особенностей микроклимата.

Обратимая гипотермия – способность некоторых групп гомойотермных животных подобно пойкилотермным впадать в состояние оцепенения со снижением интенсивности метаболизма и понижением температуры тела. У видов с сезонной и суточной ритмикой гипотермии развиты эндогенные биологические часы, основанные на термофотопериодической реакции.

Гомойотермия (теплокровность) — это особенность, которая появилась в конце эволюционного пути и встречается только у современных представителей фауны. Теплокровных животных также называют эндотермными или гомойотермными животными.

Они вырабатывают тепло внутри своего тела, и имеют терморегуляторную систему, которая поддерживает постоянную температуру тела, в значительной степени независимую от условий окружающей среды. Также температура их тела остается практически неизменной на протяжении всей жизни.

Теплокровные животные, чтобы поддерживать тепло своего тела большую часть пищи, которую они употребляют преобразовать в энергию. Этот процесс осуществляется при помощи митохондрий — органелл в эукариотических клетках. Лишь малая часть еды, преобразовывается в массу тела.

В частности, мелкие животные, должны интенсивно питаться, особенно пищей с высоким содержанием энергии, такой как семена, насекомые или другие небольшие животные. Более крупные животные нуждаются в меньшем количестве пищи. Обычно у теплокровных животных температура тела выше, чем у окружающей среды. Гомойотермным животным сложно потерять тепло, и относительно легко согреться.

Примеры теплокровных животных

Люди, которые также являются теплокровными, поддерживают постоянную температуру на уровни около 37° C. Большинство млекопитающих, крупных и маленьких, а также птиц — гомойотермные.

Все приматы (включая, людей), кошачьи (тигры, гепарды, львы, домашние кошки и др.), грызуны (крысы, бобры, бурундуки и др.), сумчатые (кенгуру), куньи (барсуки и выдры), однопроходные (утконосы), морские млекопитающие (киты, тюлени, моржи, ламантины, дельфины и др.), собаки, свиньи, слоны и многие другие являются теплокровными.

Однако, некоторые виды птиц не относятся к гомойотермным животным. Более того, млекопитающие, такие как летучие мыши, крысы, кроты и ехидны, не являются ни теплокровными, ни холоднокровными.

Эволюционные механизмы адаптации гомойотермных животных

Так как теплокровные животные не зависят от окружающей среды, чтобы поддерживать температуру тела, они могут жить как в жарких, так и холодных регионах мира. Они имеют различные адаптации, чтобы сохранить тепло, включая густую шерсть, перья у птицы, или жир у морских млекопитающих.

Существует также различные поведенческие реакции, включая озноб, миграцию, или спячку в холодное время года. Некоторые птицы мигрируют на тысячи километров в более теплые регионы. Есть также много мелких теплокровных птиц и млекопитающих, которые, как известно, впадают в спячку.

Потовые железы используются для снижения температуры тела; у приматов они присутствуют по всему телу, в то время как у кошек и собак железы встречаются только на ногах. Одышка — это еще один механизм для потери тепла.

Преимущества гомойотермии

Теплокровные животные, как правило, не впадают в зимнюю спячку, кроме нескольких исключений, и они могут быть активными в течение всего года, питаясь, перемещаясь и защищая себя от хищников.

Хотя теплокровные животные должны потреблять много пищи, чтобы оставаться активными, у них есть энергия и средства для доминирования во всех природных зонах, даже в холодной Антарктиде или высоких горных хребтах. Они также могут перемещаться быстрее и на большие расстояния, чем холоднокровные животные.

Недостатки гомойотермии

Так как температура тела у теплокровных животных остается стабильной, они являются идеальными хозяевами для жизни многих паразитов, таких как черви, или микроорганизмы, включая бактерии и вирусы, многие из которых могут вызвать смертельные заболевания.

Поскольку гомойотермные животные выделяют собственное тепло, важным фактором является соотношение массы к площади поверхности тела. Большая масса тела производит больше тепла, а большая поверхность тела используется для охлаждения летом или в более жаркой среде обитания, например, огромные уши у слонов. Поэтому теплокровные животные не могут быть такими маленькими, как холоднокровные насекомые.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Ectotherm — Ectotherm

Терморегуляция у животных

• Ectotherm
• эндотерм
• Mesotherm
• пойкилотермных
• Homeothermy
• Heterothermy
• Stenotherm
• Eurytherm
• термолабильных
• Термостойкость
• Gigantothermy
• Kleptothermy
• Bradymetabolism
• Tachymetabolism
• термогенез

Pseudemys черепахи (показанная здесь грелись для тепла) является ectothermic.Красная линия представляет температуру воздуха. Фиолетовая линия представляет температуру тела ящерицы. Зеленая линия представляет собой базовую температуру норки. Ящерицы эктотермные животные и использовать поведенческие приспособления для контроля их температуры. Они регулируют их поведение в зависимости от температуры снаружи; если это тепло они будут выходить на улицу до точки и вернуться к своей норе по мере необходимости. Junonia lemonias греется под солнцем.

Ectotherm (от греческого ἐκτός ( ektós ) «снаружи» и θερμός ( термос ) «горячий»), представляет собой организм , в котором внутренние физиологических источники тепла имеют относительно небольшой или совсем незначительной важности в регулировании температуры тела . Такие организмы (например лягушка ) полагаются на источники тепла окружающей среды, которые позволяют им работать при очень экономичных метаболических ставках. Некоторые из этих животных живут в условиях , где температура практически постоянна, как это характерно для регионов глубоководного океана и , следовательно , можно рассматривать как теплокровных эктотермные животное. В противоположность этому , в тех местах , где температура изменяется настолько широко, чтобы ограничить физиологические активности других видов эктотермные животные, многие виды обычно ищут внешние источники тепла или укрытия от тепла; например, многие рептилии регулировать температуру тела, греясь на солнце, или ищут тень , когда это необходимо в дополнении к целому ряду других поведенческих механизмов терморегуляции. Для домашнего плена , как домашнее животное, пресмыкающиеся владельцы могут использовать / UVA систему света UVB , чтобы помочь поведению греясь у животных.

В отличии от эктотермных животных, эндотермические полагаются в значительной степени, даже в основном, на тепле от внутренних метаболических процессов, и mesotherms использует промежуточную стратегию.

В эктотермных животных, колеблющаяся температура окружающей среды может повлиять на температуру тела. Такое изменение температуры тела называется poikilothermy , хотя концепция не является широко удовлетворительной и использование термина снижается. В небольших водных существах , такие как коловратки , то poikilothermy практически абсолютное, но и другие существа (как крабы ) имеют более широкие физиологические параметры в своем распоряжении, и они могут перейти на предпочтительные температуры, во избежание изменение температуры окружающей среды, или смягчить их последствие. Эктотермные животные могут также отображать особенности homeothermy , особенно в водных организмах. Обычно их диапазон температур окружающей среды окружающей среды является относительно постоянным, и существует небольшое число , которые пытаются поддерживать более высокую температуру из — за высокие связанные с ними затратами.

Адаптации

Различные модели поведения позволяют определенные эктотермные животным , чтобы регулировать температуру тела в полезную степень. Подогреть, рептилии и многие насекомые находят солнечные места и принять позиции , которые максимизируют их воздействие; при высоких температурах , пагубно они ищут тень или прохладную воду. В холодной погоде, пчелы ютиться вместе , чтобы сохранить тепло. Бабочки и мотыльки могут ориентировать свои крылья , чтобы максимизировать воздействие солнечной радиации , для того , чтобы создать тепло перед взлетом. Стадные гусеницы, такие как палатки гусеница лесной и падать мотылек , выгоды от купаюсь в больших группах для терморегуляции. Многие летающие насекомые, такие как медоносные пчелы и шмели, также поднимают температуру внутри endothermally до полета, за счетом вибрации мускулов полета без насильственного движения крыл (см терморегуляции насекомых ). Такая эндотермический деятельность является примером сложности последовательного применения таких терминов, как poikilothermy и homiothermy.

В дополнении к поведенческой адаптации, физиологические приспособления помогают эктотермным животным регулировать температуру. Дайвинг рептилии сохранить тепло за счет теплообмена механизмов, в результате чего холодная кровь из кожи улавливает тепло от крови , движущейся наружу от сердечника тела, повторного использования и , таким образом сохраняя часть тепла , которые в противном случае были бы потрачены впустую. Кожа Bullfrogs секретирует больше слизи , когда он горячий, что позволяет больше охлаждение за счет испарения.

В периоды холода, некоторые эктотермные животные входят в состояние оцепенения , в котором их метаболизм замедляется или, в некоторых случаях, таких как древесной лягушки , эффективно останавливает. Оцепенение может длиться в течение ночи или в последний раз за сезон, или даже в течение многих лет, в зависимости от вида и обстоятельств.

Плюсы и минусы

1.8м южный черный гонщик купаются в Инвернесс, Флорида солнце на прохладное утро.

Эктотермные животные полагаются в основном на внешних источников тепла , таких как солнечный свет , чтобы достичь их оптимальной температуры тела для различных телесной деятельности. Соответственно, они зависят от условий окружающей среды , чтобы достичь эксплуатационной температуры тела. В противоположность этому , эндотермические животные, как правило, поддерживают почти постоянные высокие эксплуатационные температуры тела в основном за счет опоры на внутреннюю тепла , производимого метаболически активных органов (печень, почки, сердце, мозг, мышцы) или даже специализированных тепловых производстве органов , как бурой жировой ткани (ЛЕТУЧАЯ МЫШЬ). Кроме того , как правило, имеют более низкую эктотермных животное скорости метаболизма , чем эндотермические при заданной массе тела. Как следствие, эндотермические обычно полагаются на более высокое потребление пищи, и обычно на продукты питания более высокого содержания энергии. Такие требования могут ограничить пропускную способность в данной среде для эндотермических по сравнению с ее несущей способностью для эктотермных животных.

Поскольку эктотермные животные зависят от условий окружающей среды для регулирования температуры тела, как правило, они более вялые в ночное время и в рано утром. Когда они выходят из укрытия, многие дневные эктотермные животные должны нагреваться в начале солнечного света , прежде чем они смогут начать свою повседневную деятельность. В холодной погоде собирательство активность таких видов поэтому ограничена в дневное время в большинстве позвоночных эктотермных животных, и в холодном климате большинство из них не может выжить вообще. У ящериц, например, большинство ночных видов гекконов , специализирующиеся на «сидеть и ждать» стратегию поиска пищи. Такие стратегии не требуют столько же энергии , как активный поиск пищи и не делают, как правило, требуют охоты деятельности той же интенсивность. С другой точки зрения, сидеть и ожидание хищничества может потребовать очень длительные периоды непроизводительного ожидания. Эндотермических не может, вообще говоря , позволить себе такие длительные периоды без пищи, но соответствующим образом приспособленные эктотермные животные могут ждать , не затрачивая много энергии. Эндотермические виды позвоночных, следовательно , в меньшей степени зависят от условий окружающей среды и разработали более высокую изменчивость (как внутри , так и между видами) в своих повседневных деятельности паттернов.

Контраст между термодинамикой и биологической терминологией

Возможная путаница может возникнуть из — за разницы в терминологии физики и биологии. В то время как термодинамические термины » экзотермическая » и » эндотермической » соответственно относятся к процессам , которые выдают тепловую энергию и процессы , которые поглощают тепловую энергию, в биологии чувство эффективно перевернутой. Метаболическое термин «ectotherm» относится к организмам , которые полагаются в значительной степени от внешнего тепла , чтобы достичь полной рабочей температуры, и «эндотермический» относится к организмам , которые выделяют тепло внутри как основной фактор в контроле за их температуру тела.

Рекомендации

Заметки

НОВОСТИ БИБЛИОТЕКА КАРТА САЙТА О САЙТЕ

18.3. Эктотермные животные

Большинство животных относится к эктотермным, и их активность зависит от температуры окружающей среды. Для эктотермных животных характерна низкая интенсивность обмена и отсутствие механизмов сохранения тепла. Водные эктотермные животные живут в ограниченном интервале температур — в зоне переносимости, определяемой размером водоема, в котором они обитают. Например, температура воды в пруду иногда значительно варьирует на протяжении года, тогда как температура океана может меняться всего лишь на несколько градусов. Несмотря на широкие пределы температурных колебаний в малых водоемах, стадии личинки и куколки (или же нимфы) многих насекомых проходят в воде, так как температура здесь более стабильна и в зимние месяцы понижается не так сильно, как на поверхности суши. У поденок, стрекоз, ручейников и многих двукрылых насекомых диапауза проходит в воде (разд. 21.10.1).

Благодаря относительной простоте строения и физиологии водные беспозвоночные способны переносить более сильные колебания температуры, чем водные позвоночные. У рыб интенсивность метаболизма выше, чем у водных беспозвоночных, но большая часть эндогенного тепла быстро рассеивается по всему телу и передается в окружающую среду через жабры и кожу. В связи с этим рыбы имеют обычно такую же температуру, как окружающая вода. Температура тела у рыб не может быть ниже температуры воды, но в некоторых случаях бывает выше, как, например, у тунца. Тепло в этих случаях удерживается в теле благодаря противоточной системе теплообмена, и температура «красной» плавательной мускулатуры может подниматься на 12° выше температуры морской воды.

Наземным эктотермным животным приходится сталкиваться с более резкими колебаниями температуры, чем водным, но зато они имеют возможность жить при более высокой температуре внешней среды. Это позволяет им быть более активными и осуществлять ряд сложных поведенческих реакций, определяемых температурными условиями. Многие из наземных эктотермных видов способны поддерживать температуру несколько выше или ниже, чем температура воздуха, и таким образом избегать крайностей. Сравнительно малая теплопроводность воздуха уменьшает у этих животных теплоотдачу, а для охлаждения организма может использоваться потеря воды за счет испарения.

ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ

Смотреть что такое «ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ» в других словарях:

• ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ — (от греч. homoios сходный, одинаковый и therme тепло), теплокровные животные, животные, температура тела которых более или менее постоянна и как правило не зависит от температуры окружающей среды. К ним относятся птицы и млекопитающие.… … Экологический словарь

• ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ — Теплокровные с постоянной температурой. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. гомойотермные животные (гр. homoios одинаковый + therme теплота, жар) теплокровные животные животные с постоянной, устойчивой… … Словарь иностранных слов русского языка

• ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ — (от греч. homoios подобный и therme тепло), теплокровные животные, поддерживают внутреннюю темп ру тела на относительно постоянном уровне независимо от темп ры окружающей среды. К Г. ж. относятся птицы и млекопитающие. Гомойотермность… … Биологический энциклопедический словарь

• ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ — (от греч. homoios подобный одинаковый и therme тепло) (теплокровные животные), сохраняют относительно постоянной температуру тела при изменении температуры окружающей среды. К гомойотермным животным относятся птицы и млекопитающие. Ср.… … Большой Энциклопедический словарь

• ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ — ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ, термин описывает животных, чья температура тела не изменяется от воздействия температуры окружающей среды их часто называют также теплокровными. Млекопитающие и птицы теплокровны. Они поддерживают температуру тела при… … Научно-технический энциклопедический словарь

• гомойотермные животные — (от греч. hómoios подобный, одинаковый и thérmē тепло) (теплокровные животные), сохраняют относительно постоянной температуру тела при изменении температуры окружающей среды. К гомойотермным животным относятся птицы и млекопитающие.… … Энциклопедический словарь

• Гомойотермные животные — (от греч. hómoios сходный, одинаковый и thérmë тепло) животные с постоянной, устойчивой температурой тела, почти не зависящей от температуры окружающей среды. К Г. ж. относятся птицы и млекопитающие. Характерная черта Г. ж. наличие у них… … Большая советская энциклопедия

• ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ — (от греч. homoios подобный, одинаковый и тепло) (теплокровные животные), сохраняют относительно постоянной темп ру тела при изменении темп ры окружающей среды. К Г. ж. относятся птицы и млекопитающие. Ср. Пойкилотермпые животные … Естествознание. Энциклопедический словарь

• гомойотермные — животные – теплокровные животные, т. е. с постоянной температурой тела, не зависящей от температуры окружающей среды (противоп. пойкилотермные); к гомойотермным животным относятся птицы и млекопитающие Большой словарь… … Словарь иностранных слов русского языка

• Животные гомойотермные — – животные, поддерживающие постоянную стабильную температуру внутренних органов и тела; теплокровные … Словарь терминов по физиологии сельскохозяйственных животных

ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ (греч, homoios подобный, тот же самый + thermos теплый, горячий; син.: гомотермные животные, теплокровные животные) — животные с относительно постоянной температурой тела. К Г. ж. относятся высшие позвоночные животные — птицы и млекопитающие (в т. ч. и человек). Относительное постоянство температуры тела (т. е. гомойотермия) обусловливает независимость протекания различных физиол, процессов в организме Г. ж. от условий окружающей «среды (см. Гомеостаз). В основе гомойотермии лежат высокий уровень основного обмена (теплопродукции) и тонкая Hейрогуморальная регуляция физиол, механизмов терморегуляции (см.). Терморегуляция осуществляется путем изменения величины теплопродукции (хим. терморегуляция) или теплоотдачи (физ. терморегуляция). Хим. терморегуляция включает изменение интенсивности окислительных процессов в тканях живого организма, степени сопряженности дыхания с фосфорилированием (см. Окисление биологическое, Обмен веществ и энергии) и другие процессы. К физ. факторам терморегуляции относятся регуляция теплоотдачи (потоотделение и др.) и изолирующие покровы (волосяной, перовой и шерстный покровы, слой подкожного жира и т. д.). Изменение функционального состояния организма у Г. ж. сопряжено с адаптивным изменением температуры тела. Диапазон таких изменений у человека находится в пределах от 35,0—36,0° (глубокий сон) до 38,5—39,0° (интенсивная мышечная или умственная деятельность). Постоянство температуры тела с незначительными колебаниями вокруг какой-то средней величины, специфической для каждого вида животных, является объективным признаком здоровья. Значительное отклонение температуры в ту или иную сторону свидетельствует о наличии патол, процессов в организме.

Несмотря на то что температура тела у Г. ж. в целом относительно постоянна, температура отдельных участков тела (напр., кисти рук, стопа, мочка уха, кончик носа и др.) в большей степени зависит от температуры окружающей среды. В частности, в условиях низкой температуры возможны случаи отморожения именно этих участков тела (см. Отморожения). Кроме того, различие в температуре тех или иных участков тела лежит в основе термометрии тела (см.) и может служить одним из диагностических признаков некоторых заболеваний.

Библиография: Иванов К. П. Мышечная система и химическая терморегуляция, М.— Л., 1965, библиогр.; Майстрах Е. В. Патологическая физиология охлаждения человека, Л., 1975, библиогр.; Шилов И. А. Регуляция теплообмена у птиц, М., 1968, библиогр.

С. П. Маслов.

Холоднокровные млекопитающие: они существуют

Бывают ли холоднокровными млекопитающие? Ерунда! — скажет подкованный читатель. Ведь само определение этого вида включает в себя понятие теплокровности. Мы помним это еще из школьных уроков биологии. Большинство участников недавнего опроса, проведенного BBC в Фейсбуке, тоже уверены, что это именно так. Но на деле все не так просто. Американского суслика, австралийского крылана, мадагаскарского карликового мышиного лемура и некоторых других млекопитающих теплокровными назвать никак нельзя. Разбираемся вместе с обозревателем BBC Генри Николлсом.

К млекопитающим относятся самые разные существа — это и утконосы, и мыши, и слоны, и люди. Большинство из них покрыты шерстным покровом, и все они вскармливают детенышей молоком.

Действительно, все млекопитающие умеют производить тепло — этот процесс называется эндотермией. То есть у большинства млекопитающих на самом деле теплая кровь, и они умеют поддерживать постоянную достаточно высокую температуру тела, что позволяет им вести жизнедеятельность в разных, весьма широких климатических условиях. Этим они отличаются от холоднокровных животных — рыб, рептилий и амфибий, которые не могут самостоятельно сохранять стабильную температуру тела и полностью зависят от температуры окружающей среды.

Вот почему большинство учебников описывают млекопитающих как теплокровных: это служит их отличительным признаком. Но, как обычно, из каждого правила есть исключения.

Существует множество видов гетеротермных млекопитающих, и их никак нельзя назвать теплокровными. Конечно, они не столь холодны, как рыбы и лягушки, но температура тела некоторых из них может падать до отрицательных значений.

«Чем больше мы изучаем разные виды млекопитающих, тем больше встречаем гетеротермных животных», — говорит Джастин Бойлз, эколог-физиолог из Университета Южного Иллинойса в Карбондейле.

Один из самых ярких представителей гетеротермных — американский (беренгийский) суслик. Еще в 1989 году физиолог Брайан Бармс из Аляскинского университета в Фэрбэнксе опубликовал в журнале Science статью, посвященную американскому суслику. Барнс изучал это животное в период зимней спячки. И выяснил, что суслик способен пережить снижение температуры тела ниже нуля — в одном случае она составила -2,9 градусов по Цельсию!

Конечно, американский суслик существо исключительное, но температуру тела могут снижать многие млекопитающие. К примеру, температура тела новорожденных детенышей полностью зависит от температуры окружающей среды. Способность к самостоятельной терморегуляции развивается позже. Точно так же во сне температура тела млекопитающих падает на 1-2 градуса.

Но маленькие животные, например грызуны, насекомоядные, летучие мыши, сумчатые и даже некоторые приматы, в процессе эволюции выработали умение снижать температуру тела еще сильнее. Это энергосберегающее состояние получило название торпор.

Например, австралийский крылан может снижать температуру тела с 36 до 20 градусов. А мадагаскарский карликовый мышиный лемур проводит в состоянии торпора по 10 часов, в течение которых его температура тела падает ниже 7 градусов.

Некоторые млекопитающие могут впадать в торпор на более длительные периоды. Это называется зимней или летней спячкой. В это время их температура тела снижается еще сильнее.

Существует еще более любопытное млекопитающее. Это голый землекоп. Голые землекопы не очень хорошо поддерживают температуру тела. Дело в том, что им это просто не нужно: большую часть жизни они проводят в подземных туннелях с постоянной температурой от 29 до 32 градусов.

«Землекопам не нужна эта способность, и они не тратят энергию на терморегуляцию», — говорит Бойлз. Это яркий пример эволюционной адаптации, а не физиологической ограниченности.

Другой пример млекопитающего, не способного к поддержанию температуры, — капский даман. Эти млекопитающие, в отличие от голых землекопов, живут на поверхности земли, поэтому днем греются на солнце, как и многие рептилии. Это необходимо им для выживания.

В одном исследовании, результаты которого были опубликованы в 2009 году, появилась гипотеза, что ископаемый вид козла Myotragus balearicus, который жил на Балеарских островах около 3000 лет назад, был полностью эктотермным. Возможно, потому, что в тот период на Балеарских островах пищевые ресурсы были весьма изменчивы, и таким образом животное приспособило свой метаболизм к колебаниям количества еды.

Эта гипотеза базировалась на микроструктуре его костей, которая позволила предположить, что процесс роста миотрагуса отличался от такового у млекопитающих и своим медленным и приспосабливающимся к условиям среды темпом напоминал скорее рептилию. Но дальнейших исследований не проводилось, а данных работы 2009 года недостаточно для подтверждения гипотезы об эктотермности миотрагуса.

Один факт остается бесспорным: поддержание постоянной температуры тела требует больших затрат энергии. И удивительно, что мы встречаем так мало гетеротермных животных.

Многие виды часто теряют определенные способности, когда не нуждаются в них. Например, животные, обитающие в кромешной тьме пещер, лишаются зрения, им не нужны глаза. А млекопитающие, живущие в условиях стабильных теплых температур, как голые землекопы, не нуждаются в поддержании температуры тела.

По словам Бойлза, современные гаджеты постоянно регистрируют новые паттерны температурных флуктуаций у млекопитающих. «Я полагаю, что в следующие 10-15 лет мы обнаружим гораздо больше любопытных животных с «прохладной» кровью», — говорит Бойлз.

Животные

На Земле существует приблизительно 1,5 миллиона видов изученных животных. Они населяют все континенты. По мнению ученых, еще больше видов предстоит открыть! Но многим видам грозит опасность исчезновения, в частности из-за воздействия человека на окружающую среду. Вырубка лесов, загрязнение или охота – все это угрожает животному миру.

Каждое животное развивается в своей естественной среде, питается и размножается согласно особенностям той породы, к которой оно принадлежит. Существуют основные правила, которые помогают научиться различать разные виды животных.

От самого маленького к самому большому

В природе можно найти животных разных форм и размеров. Среди самых больших приведем в пример кита, который может достигать 25 метров в длину при весе в 120 тонн. На суше самыми большими млекопитающими являются слоны. С другой стороны, некоторые микроскопические организмы имеют размер лишь 0,05 мм в длину и даже меньше. А самая маленькая мушка не превосходит 0,2 мм!

Теплокровные и хладнокровные животные

Большая часть животных – хладнокровные (или экотермические). Это значит, что температура их тела зависит от температуры окружающей среды, как, например, у насекомых, рептилий или амфибий. Теплокровные (или эндотермические) животные поддерживают постоянную внутреннюю температуру тела, вырабатывая собственное тепло. Такими, например, являются птицы или млекопитающие.

Позвоночные и беспозвоночные

Различают класс позвоночных и беспозвоночных животных. Позвоночные имеют позвоночный столб, а беспозвоночные его не имеют. Они-то и являются самыми многочисленными и составляют 97% всех животных. Кальмар – самое крупное беспозвоночное: он может превосходить 16 метров в длину. Но в большинстве своем беспозвоночные – это крошечные особи, мало заметные или вовсе невидимые невооруженным глазом и, следовательно, менее известные.

Группы животных

Млекопитающие

Тело млекопитающих покрыто шерстью. Самки выкармливают своих детенышей собственным молоком, откуда и происходит название – млекопитающие. Это теплокровные животные, то есть температура тела у них постоянна. (Для человека так же характерны эти признаки). Хотя большая часть млекопитающих эволюционировала на суше, они также освоили и водную среду (речь идет о китообразных, таких как дельфин или кит), реже их можно встретить в воздухе: летучая мышь является единственным летающим млекопитающим.

Рептилии

Температура тела рептилий колеблется в зависимости от температуры окружающей среды, поэтому они любят теплые места обитания. Рептилии могут быть яйцекладущими (то есть несут яйца) и яйцеживородящими (сперва детеныши вылупляются в организме матери и только потом выталкиваются наружу). Их кожа покрыта роговой чешуей. Среди рептилий принято выделять следующие категории: чешуйчатые (змеи и ящерицы), черепахи и крокодилы. Динозавры и множество других ископаемых видов также были рептилиями.

Беспозвоночные

Беспозвоночные названы так потому, что их тело не имеет внутреннего скелета. При этом в большинстве случаев они маленького размера и представляют собой необычайно разнообразную группу: именно они составляют приблизительно 97% от всех представителей животного царства. Так как они были среди первых видов животных, появившихся на Земле, сейчас беспозвоночные встречаются повсюду, в особенности в водной среде, там, где и началась жизнь.

Амфибии

Амфибии – хладнокровные позвоночные, такие как тритоны и саламандры или лягушки и жабы. Эти животные появляются в воде и остаются там до тех пор, пока не подрастут и не выйдут на сушу. Большинство амфибий начинает жизнь в воде в виде личинок (как, например, головастики – личинки лягушек). Во взрослом состоянии они видоизменяются, покидают воду и выходят на сушу.

Птицы

На Земле существует более 9 200 видов птиц. Приблизительно половина из них – перелетные. Они совершают дальние перелеты на постоянную зимовку.

Из всех летающих животных птицы – наиболее интересные. Это позвоночные теплокровные животные, в отличие от млекопитающих – яйцекладущие. У них легкий скелет (так как большая часть костей – полая), а наличие особой дыхательной системы, крыльев и оперения позволяет им летать в воздухе.

В воздухе, на земле или в морях

Способы движения у млекопитающих очень разнообразны, но только летучая мышь способна летать. Некоторые млекопитающие являются древолазами, то есть живут на деревьях – как, например, обезьяны, другие живут в воде (дельфины или киты). Большинство наземных млекопитающих в большинстве своем четвероногие (то есть перемещаются на четырех лапах) или двуногие (перемещаются на двух лапах, как кенгуру).

2. Понятие о гомойотермных и пойкилотермных организмах. Значение и механизмы поддержания постоянства температуры тела. Понятие о температурном ядре и оболочке тела.

• •1. Понятие о возбудимых тканях. Основные свойства возбудимых тканей. Раздражители. Классификация раздражителей.
• •2. Особенности почечного кровотока. Нефрон: строение, функции, характеристика процессов мочеобразования и мочевыведения. Первичная и вторичная моча. Состав мочи.
• •1. Современные представления о строении и функции клеточных мембран. Понятие о мембранном потенциале клетки. Основные положения мембранной теории возникновения мембранного потенциала. Потенциал покоя.
• •2. Внутриплевральное давление, его значение. Эластичность легочной ткани. Факторы, определяющие эластическую тягу легких. Пневмоторакс.
• •3. Задача. Одинаковы ли условия возникновения «теплового удара» и теплового обморока у людей?
• •1. Характеристика изменений мембранного потенциала клетки в процессе возбуждения и торможения. Потенциал действия, его параметры и значение.
• •2. Автоматия сердечной мышцы: понятие, современные представления о причинах, особенности. Степень автоматии различных отделов сердца. Опыт Станниуса.
• •3. Задача. Определите, какое дыхание более эффективно:
• •1. Общая характеристика нервных клеток: классификация, строение, функции
• •2. Транспорт кислорода кровью. Зависимость связывания кислорода кровью от его парциального давления, напряжения углекислого газа, pH и температура крови. Эффект Бора.
• •3. Задача. Объясните, почему охлаждение в воде 20° больше, чем при неподвижном воздухе той же температуры?
• •1. Строение и типы нервных волокон и нервов. Основные свойства нервных волокон и нервов. Механизмы распространения возбуждения по нервным волокнам.
• •2. Типы кровеносных сосудов. Механизмы движения крови по сосудам. Особенности движения крови по венам. Основные гемодинамические показатели движения крови по сосудам.
• •3. Задача. Перед едой большого количества мяса один испытуемый выпил стакан воды, второй – стакан сливок, третий – стакан бульона. Как это повлияет на переваривание мяса?
• •1. Понятие о синапсе. Строение и типы синапсов. Механизмы синаптической передачи возбуждения и торможения. Медиаторы. Рецепторы. Основные свойства синапсов. Понятие об эфаптической передаче.
• •2. Характеристика обмена углеводов в организме.
• •3. Задача. Если бы клеточная мембрана была абсолютно непроницаема для ионов, как бы изменилась величина потенциала покоя?
• •1. Общие закономерности адаптации человека. Эволюция и формы адаптации. Адаптогенные факторы.
• •2. Транспорт углекислого газа кровью
• •2. Характеристика обмена жиров в организме.
• •3. Задача. При обработке нерва тетродотоксином пп увеличивается, а пд не возникает. В чем причина этих различий?
• •1. Понятие о нервном центре. Основные свойства нервных центров. Компенсация функций и пластичность нервных процессов.
• •2. Пищеварение: понятие, физиологические основы голода и насыщения. Пищевой центр. Основные теории, объясняющие состояние голода и насыщения.
• •1. Характеристика основных принципов координации в деятельности цнс.
• •2. Проводимость сердечной мышцы: понятие, механизм, особенности.
• •3. Задача. У человека установлена задержка оттока желчи из желчного пузыря. Влияет ли это на переваривание жиров?
• •1. Функциональная организация спинного мозга. Роль спинальных центров в регуляции движений и вегетативных функций.
• •2. Теплопродукция и теплоотдача: механизмы и факторы их определяющие. Компенсаторные изменения теплопродукции и теплоотдачи.
• •1. Характеристика функций продолговатого, среднего, промежуточного мозга, мозжечка, их роль в моторных и вегетативных реакциях организма.
• •2. Нейрогуморальные механизмы регуляции постоянства температуры тела
• •1. Кора больших полушарий головного мозга как высший отдел цнс, ее значение, организация. Локализация функций в коре больших полушарий. Динамический стереотип нервной деятельности.
• •2. Основные функции желудочно-кишечного тракта. Основные принципы регуляции процессов пищеварения. Основные эффекты нервных и гуморальных воздействий на органы пищеварения по и.П.Павлову.
• •3. Задача. При анализе экг обследуемого было сделано заключение о нарушении процессов восстановления в миокарде желудочков. На основании каких изменений на экг было сделано такое заключение?
• •1. Функциональная организация и функции вегетативной нервной системы (внс). Понятие о симпатическом и парасимпатическом отделах внс. Их особенности, отличия, влияние на деятельность органов.
• •2. Понятие о железах внутренней секреции. Гормоны: понятие, общие свойства, классификация по химической структуре.
• •3. Задача. Ребенок, который учится играть на пианино, первое время играет не только руками, но и «помогает» себе головой, ногами и даже языком. Каков механизм этого явления?
• •1. Характеристика зрительной сенсорной системы.
• •2. Характеристика обмена белков в организме.
• •3. Задача. Яд, содержащийся в некоторых видах грибов, резко укорачивает абсолютно рефлекторный период сердца. Может ли отравление этими грибами привести к смерти. Почему?
• •1. Характеристика двигательной сенсорной системы.
• •3. Задача. Если Вы находитесь:
• •1. Понятие о слуховой, болевой, висцеральной, тактильной, обонятельной и вкусовой сенсорных системах.
• •2. Половые гормоны, функции в организме.
• •1. Понятие о безусловных рефлексах, их классификация по различным показателям. Примеры простых и сложных рефлексов. Инстинкты.
• •2. Основные этапы пищеварения в желудочно-кишечном тракте. Классификация пищеварения в зависимости от ферментов его осуществляющих; классификация в зависимости от локализации процесса.
• •3. Задача. Под влиянием лекарственных веществ увеличилась проницаемость мембраны для ионов натрия. Как изменится мембранный потенциал и почему?
• •1. Виды и характеристика торможения условных рефлексов.
• •2. Основные функции печени. Пищеварительная функция печени. Роль желчи в процессе пищеварения. Желчеобразование и желчевыделение.
• •3. Задача. Рассмотрите кривую диссоциации оксигемоглобина. Как, по вашему мнению, изменится процентное насыщение гемоглобина кислородом, если:
• •1. Основные закономерности управления движениями. Участие различных сенсорных систем в управлении движениями. Двигательный навык: физиологическая основа, условия и фазы его образования.
• •2. Понятие и характеристика полостного и пристеночного пищеварения. Механизмы всасывания.
• •3. Задачи. Объясните, почему при кровопотере происходит уменьшение образования мочи?
• •1. Типы высшей нервной деятельности и их характеристики.
• •3. Задача. При подготовке кошки к участию в выставке некоторые хозяева содержат ее на холоде и при этом кормят жирной пищей. Зачем это делают?
• •2. Характеристика нервной, рефлекторной и гуморальной регуляции сердечной деятельности.
• •3. Задача. Какой тип рецепторов должно блокировать лекарственное вещество, чтобы моделировать перерезку:
• •1. Электрическая активность сердца. Физиологические основы электрокардиографии. Электрокардиограмма. Анализ электрокардиограммы.
• •2. Нервная и гуморальная регуляция деятельности почек.
• •1. Основные свойства скелетной мышцы. Одиночное сокращение. Суммация сокращений и тетанус. Понятие об оптимуме и пессимуме. Парабиоз и его фазы.
• •2. Функции гипофиза. Гормоны передней и задней доли гипофиза, их эффекты.
• •3. Задача. Рассмотрите кривую диссоциации оксигемоглобина. Как, по вашему мнению, изменится процентное насыщение гемоглобина кислородом, если:
• •2. Выделительные процессы: значение, органы выделения. Основные функции почек.
• •3. Задача. Под влиянием химического фактора в мембране клетки увеличилось количество калиевых каналов, которые могут активироваться при возбуждении. Как это скажется на потенциале действия и почему?
• •1. Понятие об утомлении. Физиологические проявления и фазы развития утомления. Основные физиологические и биохимические изменения в организме при утомлении. Понятие об «активном» отдыхе.
• •2. Понятие о гомойотермных и пойкилотермных организмах. Значение и механизмы поддержания постоянства температуры тела. Понятие о температурном ядре и оболочке тела.
• •1. Сравнительная характеристика особенностей гладкой, сердечной и скелетной мышц. Механизм мышечного сокращения.
• •1. Понятие «система крови». Основные функции и состав крови. Физико — химические свойства крови. Буферные системы крови. Плазма крови и ее состав. Регуляция кроветворения.
• •2. Значение щитовидной железы, ее гормоны. Гипер- и гипофункция. Паращитовидная железа, ее роль.
• •3. Задача. Какой механизм доминирует как поставщик энергии:
• •1. Эритроциты: строение, состав, функции, методы определения. Гемоглобин: структура, функции, методы определения.
• •2. Нервная и гуморальная регуляция дыхания. Понятие о дыхательном центре. Автоматия дыхательного центра. Рефлекторные влияния от механорецепторов легких, их значение.
• •3. Задача. Объясните, почему возбуждение м-холинорецепторов сердца приводит к угнетению деятельности этого органа, а возбуждение тех же рецепторов в гладкой мускулатуре сопровождается ее спазмом?
• •1. Лейкоциты: типы, строение, функции, методика определения, подсчет. Лейкоцитарная формула.
• •3. Задача. Каков будет результат трех исследований соотношения мышечных волокон I и II типа в 4-хглавой мышце бедра, у подростка, обследование которого проводилось в 10, 13 и 16 лет?
• •1. Учение о группах крови. Группы крови и резус — фактор, методика их определения. Переливание крови.
• •2. Основные этапы обмена веществ в организме. Регуляция обмена веществ. Роль печени в обмене белков, жиров, углеводов.
• •3. Задача. Во время кровопускания наблюдается падение ад, которое затем восстанавливается до исходной величины. Каков механизм?
• •1. Свертывание крови: механизм, значение процесса. Противосвертывающая система, фибринолиз.
• •2. Сердце: строение, фазы сердечного цикла. Основные показатели деятельности сердца.
• •1. Возбудимость сердечной мышцы: понятие, механизмы. Изменения возбудимости в разные периоды сердечного цикла. Экстрасистола.
• •2. Физиология надпочечников. Гормоны коры надпочечников, их функции. Гормоны мозгового слоя надпочечников, их роль в организме.
• •3. Задача. Для проведения эксперимента у собаки необходимо выработать условный рефлекс с пищевым подкреплением. Какие указания надо дать работнику вивария, который ухаживает за животными?
• •1. Особенности кровообращения в различных отделах сосудистого русла. Микроциркуляция. Механизмы обмена в микроциркуляторном русле.
• •2. Сократимость сердечной мышцы: понятие, механизм. Гетеро- и гомометрические механизмы регуляции сократимости.

Гомойотермия, пойкилотермия, гетеротермия

В животном мире существует несколько основных способов реагирования на внешнюю температуру. У пойкилотермных (холоднокровных) животных, к которым относятся большинство

беспозвоночных и низших позвоночных, температура тела зависит от температуры окружающей среды. Интенсивность энергетических процессов и уровень активности пойкилотермных организмов определяются температурой внешней среды В процессе эволюции у млекопитающих и птиц выработалась способность сохранять одинаковую температуру внутренних частей тела, несмотря на ее изменения в окружающей среде (терморегуляция)что обеспечивает относительное постоянство метаболических процессов и делает организм менее зависимым от внешних изменений. Такие организмы называются гомойотермными (теплокровными), их отличают от пойкилотермиых организмовблизких по массе, значительно более высокий уровень энергетического обмена и относительно независимый от температуры окружающей среды уровень активности. Интенсивность обмена энергии на единицу массы тела у гомойотермных животных

даже после разрушения центров терморегуляции как минимум в 3 раза превышает интенсивность обмена у пойкилотермных (при одинаковой температуре). Поскольку гомойотермные организмы могут поддерживать

постоянную температуру, а следовательно, постоянный уровень активности независимо от окружающей температуры, они имеют превосходство над пойкилотермными животными. Вместе с тем, пойкилотермия дает преимущество в том случае, когда пищевыересурсы ограничены или подвержены сезонным изменениям. Есть животные, которые обладают способностью переходить на некоторое время из гомойотермного состояния в пойкилотермное и наоборот. Такой переход наблюдается у животных,

впадающих в зимнюю спячку (сурки, суслики, сони и др.), отчего они получили название гетеротермных. Гетеротермия — это особоесостояние, при котором гомойотермные животные на время выключают терморегуляцию и температура их тела снижается до пределов, отличных приблизительно на ГС от окружающей среды. Гетеротермия является свойством, приобретенным в процессе эволюции позже, чем гомойотермия, и имеет важное значениедля приспособления организма к неблагоприятным условиям (например, к недостатку пищи, воды). Животных можно также классифицировать по тем источникам тепла, которые они используют для поддержания температуры тела. Эктотермные, например рептилии, используют для этого наружное тепло; эндотермные, и в частности человек, используют тепло метаболического происхождения.

Физическая и химическая терморегуляция

Процесс образования тепла в организме получил названиехимической терморегуляции, процесс, обеспечивающий удаление тепла из организма, — физической терморегуляции.Химическая терморегуляция. Тепловой обмен в организме тесно связан с энергетическим. При окислении органических веществ выделяется энергия. Часть энергии идет на синтез АТФ. Эта потенциальная энергия может быть использована организмом в дальнейшей его деятельности. Источником тепла в организме являются все ткани. Кровь, протекая через ткани, нагревается.Повышение температуры окружающей среды вызывает рефлекторное снижение обмена веществ, вследствие этого в организме уменьшается теплообразование. При понижении температуры окружающей среды рефлекторно увеличивается интенсивность метаболических процессов и усиливается теплообразование. В большей степени увеличение теплообразования происходит за счет повышения мышечной активности. Непроизвольные сокращения мышц (дрожь) являются основной формой повышения теплообразования. Увеличение теплообразования может происходить в мышечной ткани и за счет рефлекторного повышения интенсивности обменных процессов — несократительный мышечный термогенез.Физическая терморегуляция. Этот процесс осуществляется за счет отдачи тепла во внешнюю среду путем конвекции (теплопроведения), радиации (теплоизлучения) и испарения воды.Конвекция — непосредственная отдача тепла прилегающим к коже предметам или частицам среды. Отдача тепла тем интенсивнее, чем больше разница температур между поверхностью тела и окружающим воздухом.Теплоотдача увеличивается при движении воздуха, например при ветре. Интенсивность отдачи тепла во многом зависит от теплопроводности окружающей среды. В воде отдача тепла происходит быстрее, чем на воздухе. Одежда уменьшает или даже прекращает теплопроведение.Радиация — выделение тепла из организма происходит путем инфракрасного излучения с поверхности тела. За счет этого организм теряет основную массу тепла. Интенсивность теплопроведения и теплоизлучения во многом определяется температурой кожи. Теплоотдачу регулирует рефлекторное изменение просвета кожных сосудов. При повышении температуры окружающей среды происходит расширение артериол и капилляров, кожа становится теплой и красной. Это увеличивает процессы теплопроведения и теплоизлучения. При понижении температуры воздуха артериолы и капилляры кожи суживаются. Кожа становится бледной, количество протекающей через ее сосуды крови уменьшается. Это приводит к понижению ее температуры, теплоотдача уменьшается, и организм сохраняет тепло.Испарение воды с поверхности тела (2/з влаги), а также в процессе дыхания (1/з влаги). Испарение воды с поверхности тела происходит при выделении пота. Даже при полном отсутствии видимого потоотделения через кожу испаряется в сутки до 0,5 л воды — невидимое потоотделение. Испарение 1 л пота у человека с массой тела 75 кг может понизить температуру тела на 10° С.В состоянии относительного покоя взрослый человек выделяет во внешнюю среду 15% тепла путем теплопроведения, около 66% посредством теплоизлучения и 19% за счет испарения воды.В среднем человек теряет за сутки около 0,8 л пота, а с ним 500 ккал тепла.При дыхании человек также выделяет ежесуточно около 0,5 л воды.

28 Механизм теплопродукции и теплоотдачи

Механизмы Теплопродукции

Сократительный термогенез

Наибольшее количество тепла образуется в мышцах при их тоническом напряжении и сокращении. Образование тепла, наблюдающееся в мышцах при этих условиях, получило название сократительного термогенеза. Сократительный термогенез является наиболее значимым механизмом дополнительного теплообразования у взрослого человека.

Несократительный термоге­незУ новорожденных, а также у мелких млекопитающих животных имеется механизм ускоренного теплообразования за счет возрастания общей метаболической активности в других тканях и, прежде всего, в результате высокой скорости окисления жирных кислот бурого жира. Это механизм получил название несократительного термоге­неза. Окисление жирных кислот в бурой жировой ткани осущест­вляется без значимого синтеза макроэргов и, таким образом, с мак­симально возможным образованием теплоты. Посредством механиз­мов несократительного термогенеза уровень теплопродукции у чело­века может быть увеличен примерно в три раза по сравнению с уровнем основного обмена.

Механизмы ТеплоотдачиРазличают следующие механизмы отдачи тепла ор­ганизмом в окружающую среду:
1. Излучение, 2. Теплопроведение, 3. Конвекцию, 4. Испарение.

1. Теплоотдача путем ИзлученияИзлучение — это способ отдачи тепла в окружающую среду по­верхностью тела человека в виде электромагнитных волн инфрак­расного диапазона (а = 5 — 20 мкм). Количество тепла, рассеивае­мого организмом в окружающую среду излучением, пропорциональ­но площади поверхности изучения и разности средних значений температур кожи и окружающей среды. Площадь поверхности излу­чения — это суммарная площадь поверхности тех частей тела, ко­торые соприкасаются с воздухом.При температуре окружающей среды 20°С и относительной влаж­ности воздуха 40-60% организм взрослого человека рассеивает путем излучения около 40-50% всего отдаваемого тепла. Теплоотдача пу­тем излучения увеличивается при понижении температуры окружаю­щей среды и уменьшается при ее повышении. В условиях постоян­ной температуры окружающей среды излучение с поверхности тела возрастает при, повышении температуры кожи и уменьшается при ее понижений. Если средние температуры поверхности кожи и окру­жающей среды выравниваются (разкость температур становится рав­ной нулю), отдача тепла излучением становится невозможной. Сни­зить теплоотдачу организма излучением можно за счет уменьшения площади поверхности излучения («сворачивания тела в клубок»). Если температура окружающей среды превышает среднюю температуру кожи, тело человека, поглощая инфракрасные лучи, излучаемые предметами, согревается.

2. Теплоотдача путем ТеплопроведенияТеплопроведение — способ отдачи тепла, имеющий место при кон­такте, соприкосновении тела человека с другими физическими те­лами. Количество тепла, отдаваемого в окружающую среду этим способом, пропорционально разнице средних температур контакти­рующих тел, площади контактирующих поверхностей, времени теп­лового контакта и теплопроводности контактирующего тела. Сухой воздух, жировая ткань характеризуются низкой теплопроводностью и являются теплоизоляторами. Использование одежды из тканей, со­держащих большое число маленьких неподвижных «пузырьков» воз­духа, дает возможность уменьшить рассеяние тепла путем теплопро­водности. Влажный, насыщенный водяными парами воздух, вода характеризуются высокой теплопроводностью. Поэтому пребывание при низкой температуре в среде с высокой влажностью сопровож­дается усилением теплоиотерь организма. Влажная одежда также теряет свои теплоизолирующие свойства.

3. Теплоотдача путем Конвек­цииКонвекция — способ теплоотдачи организма, осуществляемый пу­тем переноса тепла движущимися частицами воздуха (воды). Для рассеяния тепла конвекцией требуется обтекание поверхности тела потоком воздуха с более низкой температурой, чем температура кожи. При этом контактирующий с кожей слой воздуха нагревается, снижает свою плотность, поднимается и замещается более холодным и более плотным воздухом. В условиях, когда температура воздуха равна 20°С, а относительная влажность — 40-60%, тело взрослого человека рассеивает в окружающую среду путем теплопроведения и конвекции около 25-30% тепла. Количество отдаваемого конвекцией тепла увеличивается при увеличении скорости движения воздушных потоков (ветер, вентиляция). Теплопроведение и конвекция, также как излучение, становятся неэффективными способами отдачи тепла при выравнивании средних температур поверхности тела и окру­жающей среды.

4. Теплоотдача путем испаренияТеплоотдача путем испарения — это способ рассеяния организ­мом тепла в окружающую среду за счет его затраты на испарение пота или влаги с поверхности кожи и влаги со слизистых дыха­тельных путей. У человека постоянно осуществляется выделение пота потовыми железами кожи, увлажняются слизистые дыхательных пу­тей. При температуре внешней среды около 20°С, испарение влаги составляет около 36 г/ч. Учитывая, что на испарение 1 г воды затрачивается 0,58 ккал тепловой энергии, нетрудно подсчитать, что путем испарения организм взрослого человека отдает в этих усло­виях в окружающую среду около 20% всего рассеиваемого тепла. Повышение внешней температуры, выполнение физической работы, длительное пребывание в теплоизолирующей одежде усиливают по­тоотделение, и оно может возрасти до 500-2000 г/ч.Если внешняя температура превышает среднее значение темпера­туры кожи, то организм не может отдавать во внешнюю среду тепло излучением, конвекцией и теплопроведением. Организм в этих ус­ловиях начинает поглощать тепло извне и единственным способом рассеяния тепла становится усиление испарения влаги с поверхности тела. Такое испарение возможно до тех пор, пока влажность воздуха окружающей среды остается меньше 100%. При интенсивном пото­отделении, высокой влажности и малой скорости движения воздуха, когда капельки пота, не успевая испариться, сливаются и стекают с поверхности тела, теплоотдача путем испарения становится менее эффективной.

29 Представление о тепловом балансе и уравнение\Температура тела зависит от двух факторов: интенсивности образования тепла (теплопродукции) и величины потерь тепла (теплоотдачи). Главным условием поддержания постоянной температуры тела гомойотермных животных, в том числе и человека, является достижение устойчивого баланса теплопродукции и теплоотдачи. Такой баланс описывается уравнением M Ѓ} E HЃ} E t Ѓ} E K- E KЃ} S = О,где М — метаболическая теплопродукция; Ея — излучение; ЕТ — теплопроведение; Ек — конвекция; Ет — испарение; 5 — накоплениетепла; плюс означает приток, минус — теплоотдачу.Тепло может быть получено или отдано путем излучения, теплопроведения и конвекции в зависимости от условий внешнейсреды. Тепло всегда образуется в качестве побочного продукта биохимических реакций, протекающих в организме, поэтому метаболизм всегда имеет положительный знак, а испарение — отрицательный.