Thermoregulationsphysiologie, Mechanismen, Typen und Veränderungen

Der Thermoregulierung Es ist der Prozess, der es Organismen ermöglicht, die Temperatur ihres Körpers zu regulieren und den Verlust und den Wärmegewinn zu modulieren. Im Tierreich gibt es unterschiedliche Mechanismen der Temperaturregulation, sowohl physiologische als auch ethologische Mechanismen.

Die Regulierung der Körpertemperatur ist eine grundlegende Aktivität für jedes Lebewesen, da der Parameter für die Körperhomöostase von Körper entscheid.

Säugetiere sind Homeooterms und Endoterms. Quelle: Alan Wilson [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0)]]

In seiner einfachsten Form werden die Thermoregulationsnetzwerke mittels einer Schaltung aktiviert, die die Eingänge der Thermorezeptoren in der Haut, in der Eingeweide, im Gehirn integriert, unter anderem integriert.

Zu den Hauptmechanismen dieser Kälte- oder Wärmestimuli gehören Hautvasokonstriktion, Vasodilatation, Wärmeproduktion (Thermogenese) und Schwitzen. Andere Mechanismen sind Verhaltensweisen zur Förderung oder Reduzierung des Wärmeverlusts.

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Grundkonzepte: Wärme und Temperatur

Um über die Thermoregulation bei Tieren zu sprechen, ist es notwendig, die genaue Definition von Begriffen zu kennen, die häufig unter den Schülern verwirrt sind.

Das Verständnis des Unterschieds zwischen Wärme und Temperatur ist unverzichtbar, um die thermische Regulierung von Tieren zu verstehen. Wir werden leblose Körper verwenden, um den Unterschied zu veranschaulichen: Denken wir an zwei Würfel eines Metalls, einer ist 10 -mal größer als das andere.

Jeder dieser Würfel befindet sich in einem Raum bei einer Temperatur von 25 ° C. Wenn wir die Temperatur jedes Blocks messen, liegt beide bei 25 ° C, obwohl einer groß und ein klein ist.

Wenn wir nun die Wärmemenge in jedem Block messen, ist das Ergebnis zwischen ihnen unterschiedlich. Um diese Aufgabe auszuführen. In diesem Fall wird der Wärmegehalt im größten Metallschaufel 10 -mal höher sein.

Temperatur

Dank des vorherigen Beispiels können wir schließen, dass die Temperatur für die beiden gleich und unabhängig von der Menge an Materie in jedem Block ist. Die Temperatur wird als Geschwindigkeit oder Intensität der Molekülenbewegung gemessen.

In der biologischen Literatur, wenn die Autoren die "Körpertemperatur" erwähnen, beziehen sich die Temperatur der zentralen Regionen des Körpers und der Peripheriegeräte. Die Temperatur der zentralen Regionen spiegelt die Temperatur des „tiefen“ Gewebes des Körpers wider - Gehirn, Herz und Leber.

Die Temperatur der peripheren Regionen wird dagegen durch den Durchgang von Blut zur Haut beeinflusst und in der Haut von Händen und Füßen gemessen.

Hitze

Im Gegensatz dazu unterscheidet sich die Wärme in beiden Inertkörpern und direkt proportional zum Beispiel der Blöcke - die Wärme ist unterschiedlich zu der Menge an Materie. Es ist eine Energieform und hängt von der Anzahl der Atome und Moleküle der fraglichen Substanz ab.

Typen: Wärme Beziehungen zwischen Tieren

In der Tierphysiologie gibt es eine Reihe von Begriffen und Kategorien, mit denen thermische Beziehungen zwischen Organismen beschrieben werden. Jede dieser tierischen Gruppen hat besondere - physiologische, anatomische oder anatomische Anpassungen -, die ihnen hilft, ihre Körpertemperatur in einem angemessenen Bereich aufrechtzuerhalten.

Im Alltag nennen wir Tiere Endoterms und Homoothermen wie "heißes Blut" sowie poiquilothermische und ectothermus -Tiere wie "kaltblütig", wie "kaltblütig".

Endotherme und Ektotherme

Der erste Begriff ist Endothermie, Wird verwendet, wenn es das Tier schafft, die Vermittlung der Produktion von Stoffwechselwärme zu erhitzen. Das entgegengesetzte Konzept ist das Ektothermie, wo die Temperatur des Tieres durch die Umgebung auferlegt wird.

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Einige Tiere können keine Endoterms sein, denn obwohl sie Wärme produzieren, tun sie es nicht schnell genug, um sie zu behalten.

Poiquilotherm und Homeotherm

Eine andere Möglichkeit, sie zu klassifizieren. Der Begriff Poiquilotherm wird verwendet, um Tiere mit variablen Körpertemperaturen zu beziehen. In diesen Fällen ist die Körpertemperatur in heißen Umgebungen hoch und in kalten Umgebungen gering.

Ein Poiquilotherm -Tier kann seine Temperatur durch Verhaltensweisen selbst regulieren. Das heißt, in Bereichen mit hoher Sonnenstrahlung, um die Temperatur zu erhöhen oder sich vor der Strahlung zu verbergen, um sie zu reduzieren.

Poiquilotherme und Ektothermus beziehen sich im Grunde auf das gleiche Phänomen. Poiquilotherme betont jedoch die Variabilität der Körpertemperatur, während sie in Ektothermus auf die Bedeutung der Umgebungstemperatur bezieht, um die Körpertemperatur zu bestimmen.

Der Begriff gegen Poiquilotherm ist Homeothermus: Thermoregulation mit physiologischen Mitteln - und nicht nur dank der Darstellung von Verhaltensweisen. Die meisten Endoterms können ihre Temperatur regulieren.

Beispiele

Fisch

Fische sind das perfekte Beispiel für Ektoterms und Poiquilotermos -Tiere. Bei diesen Wirbeltieren schwimmen ihre Gewebe keine Wärme durch Stoffwechselwege und auch die Temperatur des Fisches wird durch die Temperatur des Wasserkörpers bestimmt, wo sie schwimmen.

Reptilien

Reptilien zeigen sehr ausgeprägte Verhaltensweisen, die es ihnen ermöglichen, ihre Temperatur (ethhologisch) zu regulieren. Diese Tiere suchen nach warmen Regionen - wie man auf einem heißen Stein lag -, um die Temperatur zu erhöhen. Andernfalls werden sie versuchen, es zu reduzieren, sie werden versuchen, sich vor Strahlung zu verstecken.

Vögel und Säugetiere

Säugetiere und Vögel sind Beispiele für Endotermien und Homeothermen. Diese erzeugen ihre Körpertemperatur und regulieren sie physiologisch. Einige Insekten zeigen auch dieses physiologische Muster.

Die Fähigkeit, seine Temperatur zu regulieren. Dies führte zu den Prozessen der Ernährung, des Stoffwechsels und der Ausscheidung waren robuster und effizienter.

Der menschliche Wesen hält beispielsweise seine Temperatur bei 37 ° C innerhalb eines ziemlich schmalen Bereichs - zwischen 33,2 und 38,2 ° C. Die Aufrechterhaltung dieses Parameters ist völlig kritisch für das Überleben der Arten und einer halben Reihe physiologischer Prozesse im Körper.

Raum- und zeitliche Wechsel der Endothermie und Ektothermie

Die Unterscheidung zwischen diesen vier Kategorien wird normalerweise verwirrend, wenn wir Fälle von Tieren untersuchen, die sich zwischen den Kategorien wechseln können, entweder räumlich oder vorübergehend.

Die vorübergehende Variation der thermischen Regulation kann mit Säugetieren veranschaulicht werden. Diese Tiere sind im Allgemeinen in den Zeiten des Jahres, in denen sie sich nicht zum Winterschlaf haben.

Raumschwankungen treten auf, wenn das Tier die Temperatur in Körperregionen unterschiedlich reguliert. Abejorros und andere Insekten können die Temperatur ihrer Brustsegmente regulieren und können den Rest der Regionen nicht regulieren. Diese Differentialregulierungsbedingung wird als Heterothermie bezeichnet.

Physiologie der Thermoregulation

Wie jedes System erfordert die physiologische Regulation der Körpertemperatur das Vorhandensein eines afferenten Systems, eines Kontrollzentrums und eines emotionalen Systems.

Das erste System, das Afferent, ist dafür verantwortlich, Informationen über Hautrezeptoren zu erfassen. Anschließend werden die Informationen durch das Blut an das Thermoregulatorzentrum über das Blut übertragen.

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Unter normalen Bedingungen sind die Organe des Körpers, die Wärme erzeugen. Wenn der Körper körperliche Arbeit leistet (Bewegung), ist der Skelettmuskel auch eine Wärmeerzeugungsstruktur.

Der Hypothalamus ist das Thermoregulationszentrum und die Aufgaben sind in Verlust und Wärmegewinn unterteilt. Die Funktionszone zur Vermittlung der Wärmebehörde befindet sich im hinteren Bereich des Hypothalamus, während der Verlust durch die vordere Region vermittelt wird. Dieses Organ funktioniert wie ein Thermostat.

Die Systemkontrolle tritt doppelt auf: positiv und negativ, vermittelt durch den Kortex des Gehirns. Die Effektorreaktionen sind vom Verhaltenstyp oder durch das autonome Nervensystem vermittelt. Diese beiden Mechanismen werden später untersucht.

Thermoregulationsmechanismen

Physiologische Mechanismen

Die Mechanismen zur Regulierung der Temperatur variieren zwischen der Art des empfangenen Stimulus, dh wenn es sich um eine Zunahme oder eine Abnahme der Temperatur handelt. Wir werden diesen Parameter also verwenden, um eine Klassifizierung der Mechanismen festzulegen:

Regulierung für hohe Temperaturen

Um die Regulierung der Körpertemperatur gegen Wärmereize zu erreichen, muss der Körper den Verlust fördern. Es gibt mehrere Mechanismen:

Vasodilatation

Beim Menschen ist eine der auffälligsten Eigenschaften der Hautzirkulation die breite Palette von Blutgefäßen, die sie besitzt. Die Durchblutung durch die Haut hat die Eigenschaft von unterschiedlichem Umfang in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen und modifiziert von hohen bis niedrigen Blutflüssen.

Die Vasodilatationsfähigkeit ist für die Thermoregulation von Individuen von entscheidender Bedeutung. Der hohe Blutfluss in Zeiten des Temperaturanstieg.

Wenn der Blutfluss erhöht ist, nimmt das Bluthautvolumen wiederum zu. Somit wird eine größere Menge Blut vom Kern des Körpers auf die Hautoberfläche übertragen, wo Wärmeübertragung auftritt. Das jetzt kältere Blut wird wieder in den Kern oder in die Mitte des Körpers übertragen.

Schweiß

Zusammen mit Vasodilatation ist die Schweißproduktion für die Thermoregulation von entscheidender. Tatsächlich sind die Produktion und die hintere Verdunstung von Schweiß die Hauptmechanismen des Körpers, um Wärme zu verlieren. Sie handeln auch während körperlicher Aktivität.

Sweat ist eine Flüssigkeit, die von Schweißdrüsen genannt wird, die als Ecrinas bezeichnet werden und in einer wichtigen Dichte im gesamten Körper verteilt sind.Die Verdunstung des Schweiß.

Regulierung für niedrige Temperaturen

Im Gegensatz zu den im vorherigen Abschnitt genannten Mechanismen muss in Situationen der Temperatur die Erhaltung und Herstellung von Wärme wie folgt fördern:

Vasokonstriktion

Dieses System folgt der entgegengesetzten Logik, die in der Vasodilatation beschrieben wird, sodass wir uns nicht viel in der Erklärung ausdehnen werden. Die Kälte stimuliert die Kontraktion der Hautgefäße und vermeidet so eine Wärmeabteilung.  

Piloerekion

Haben Sie sich gefragt, warum die "Hühnerhaut" auftritt, wenn wir mit niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind? Es ist ein Mechanismus, um einen Wärmeverlust zu vermeiden, der als Pionektion bezeichnet wird. Da Menschen jedoch relativ wenig Haare in unserem Körper haben, gilt es als ein wenig effektives und rudimentäres System.

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Wenn die Erhöhung jedes Haares auftritt, wird die Luftschicht, die mit der Haut in Kontakt kommt, erhöht, was die Konvektion der Luft verringert. Dies reduziert den Wärmeverlust.

Hitzeproduktion

Die intuitivste Möglichkeit, niedrige Temperatur entgegenzuwirken, ist die Wärmeerzeugung. Dies kann auf zwei Arten auftreten: durch Zittern und nicht schäbige Thermogenese.

Im ersten Fall produziert der Körper schnelle und unfreiwillige Muskelkontraktionen (deshalb zittern Sie), die zur Wärmeproduktion führen. Die Produktion von Zeigern ist teuer - energisch gesehen -, sodass der Körper darauf zurückgreift, wenn die oben genannten Systeme nicht ausfallen.

Der zweite Mechanismus wird von einem Stoff namens braunes Fett (oder braunes Fettgewebe in englischer Literatur geleitet Brown Fettgewebe).

Dieses System ist für die Entkopplung der Energieproduktion im Stoffwechsel verantwortlich: Anstatt ATP zu bilden, führt es zur Wärmeerzeugung. Es ist ein besonders wichtiger Mechanismus bei Kindern und kleinen Säugetieren, obwohl die jüngsten Beweise festgestellt haben, dass es auch bei Erwachsenen relevant ist.

Ethologische Mechanismen

Ethologische Mechanismen bestehen aus allen Verhaltensweisen, die Tiere aufweisen, um ihre Temperatur zu regulieren. Wie wir im Beispiel von Reptilien erwähnt haben, können Organismen in die glückverheißende Umgebung platziert werden, um Wärmeverlust zu fördern oder zu vermeiden.

Verschiedene Teile des Gehirns sind an der Verarbeitung dieser Reaktion beteiligt. Beim Menschen sind diese Verhaltensweisen wirksam, obwohl sie nicht fein als physiologisch reguliert werden.

Veränderungen der Thermoregulierung

Der Körper erfährt den ganzen Tag über kleine und empfindliche Temperaturänderungen, abhängig von einigen Variablen, wie dem zirkadianen Rhythmus, dem hormonellen Zyklus, unter anderem physiologische Aspekte.

Wie bereits erwähnt, Körpertemperaturorchester.

Beide thermischen Extreme - sowohl hoch als auch niedrig - beeinflussen die Organismen negativ negativ. Sehr hohe Temperaturen über 42 ° C beim Menschen beeinflussen Proteine ​​sehr deutlich und fördern ihre Denaturierung. Darüber hinaus ist die DNA -Synthese betroffen. Organe und Neuronen sind ebenfalls beschädigt.

In ähnlicher Weise führen Temperaturen von weniger als 27 ° C zu schwerer Unterkühlung. Veränderungen der neuromuskulären, kardiovaskulären und respiratorischen Aktivitäten haben fatale Konsequenzen.

Mehrere Organe sind betroffen, wenn die Thermoregulation nicht richtig funktioniert. Unter ihnen, das Herz, das Gehirn, der Magen -Darm -Trakt, die Lungen, die Nieren und die Leber.

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