أساسيات تنظيم درجة حرارة الثدييات

هل تجد أنه من المستغرب أن الرنة ، التي تقضي معظم وقتها في الوقوف في الثلج ، لا تحصل على أقدام باردة؟ أو ذاك الدلافين، التي تنزلق الزعانف الرقيقة باستمرار عبر الماء البارد ، ما زالت قادرة على متابعة أنماط الحياة النشطة للغاية؟ يتيح التكيف الدوري الخاص المعروف باسم التبادل الحراري للتيار المعاكس لكل من هذه الحيوانات الحفاظ على درجة حرارة الجسم المناسبة في بيئتها الأطراف ، وهذه ليست سوى واحدة من العديد من الثدييات التكيفات الذكية التي تطورت على مدى المائة مليون سنة الماضية لمساعدتها على التعامل مع المتغيرات درجات الحرارة.

جميع الثدييات ماصة للحرارة - أي أنها تحافظ على درجة حرارة أجسامها وتنظمها ، بغض النظر عن الظروف الخارجية. (الفقاريات ذات الدم البارد ، مثل الثعابين والسلاحف ، هي حالة حرارية.) تعيش الثدييات في بيئات واسعة حول العالم ، وتواجه الثدييات يوميًا التقلبات الموسمية في درجات الحرارة وبعضها - على سبيل المثال ، تلك الأصلية في الموائل القطبية أو الاستوائية القاسية - يجب أن تتعامل مع البرد القارس أو الحرارة. للحفاظ على درجة حرارة الجسم الداخلية الصحيحة ، يجب أن يكون لدى الثدييات طريقة لإنتاج حرارة الجسم والحفاظ عليها في درجات الحرارة الباردة ، وكذلك تبديد الحرارة الزائدة في الجسم في درجات الحرارة الأكثر دفئًا.

تشمل الآليات التي تمتلكها الثدييات لإنتاج الحرارة التمثيل الغذائي الخلوي ، وتعديل الدورة الدموية ، والارتعاش العادي القديم. التمثيل الغذائي الخلوي هو العملية الكيميائية التي تحدث باستمرار داخل الخلايا ، والتي يتم من خلالها تحطيم الجزيئات العضوية وحصادها من أجل طاقتها الداخلية ؛ هذه العملية تطلق الحرارة وتسخن الجسم. تكيفات الدورة الدموية ، مثل التبادل الحراري للتيار المعاكس المذكور أعلاه ، تنقل الحرارة من قلب جسم الحيوان (قلبه ورئته) إلى محيطه عبر شبكات دم مصممة خصيصًا أوعية. الرعشة ، التي ربما تكون قد قمت ببعضها بنفسك ، من الأسهل شرحها: هذه العملية الخام تولد الحرارة من خلال التقلص السريع وهز العضلات.

ماذا لو كان الحيوان دافئًا جدًا وليس باردًا جدًا؟ في المناخات المعتدلة والمدارية ، يمكن أن تتراكم حرارة الجسم الزائدة بسرعة وتتسبب في مشاكل تهدد الحياة. أحد حلول الطبيعة هو وضع الدورة الدموية بالقرب من سطح الجلد ، مما يساعد على إطلاق الحرارة في البيئة. آخر هو الرطوبة التي تنتجها الغدد العرقية أو الأسطح التنفسية ، والتي تتبخر في هواء مجفف نسبيًا وتبرد الحيوان. لسوء الحظ ، فإن التبريد التبخيري أقل فعالية في المناخات الجافة ، حيث يكون الماء نادرًا ويمكن أن يكون فقدان الماء مشكلة حقيقية. في مثل هذه الحالات ، الثدييات ، مثل الزواحفغالبًا ما يلتمس الحماية من الشمس خلال ساعات النهار الحارة ويستأنف نشاطهم ليلًا.

لم يكن تطور عمليات التمثيل الغذائي ذات الدم الدافئ في الثدييات علاقة مباشرة ، كما تشهد حقيقة أن العديد من الديناصورات كانت على ما يبدو بعض الثدييات المعاصرة (بما في ذلك أنواع من الماعز) ذات الدم الحار لديها بالفعل شيء يشبه عمليات التمثيل الغذائي في الدم البارد ، وحتى نوع واحد من سمك يولد حرارة الجسم الداخلية.