Гомойотермные организмы, механизмы терморегуляции и теплоотдачи

Гомойотермные организмы (греч. homoios – одинаковый, подобный) (теплокровные) - организмы, способные поддерживать внутреннюю температуру тела на относительно постоянном уровне независимо от температуры окружающей среды. Это птицы и млекопитающие.

Сохранение внутреннего постоянства, температура тела постоянна при изменении температуры окружающей среды. Присущ тепловой гомеостаз. Гомеостаз – это состояние динамического равновесия организма со средой, при котором организм сохраняет свои свойства и способность к осуществлению жизненных функций на фоне меняющихся внешних условий. Высокий уровень метаболизма: суточный метаболизм змеи 32 Дж/кг, у сурка 120 Дж/кг, кролика 180 Дж/кг.

Значение внешнего обогрева невелико, живут за счет внутреннего тепла, выделяющегося при экзотермических биохимических реакциях. Эндотермные организмы. Для мужчины среднего веса и среднего роста необходимо ежесуточно ~ 8000 кДж.

Температура тела: у птиц 41°С, у грызунов 35-39 °С, у копытных 35 – 39 °С.

Гомойотермные организмы не только обеспечены теплом за счет собственной теплопродукции, но и способны активно регулировать его производство и расходование.

Механизмы терморегуляции:

1. Химическая терморегуляция – тепло окислительно-восстановительных метаболических реакций. Активно выделяют тепло печень и скелетные мышцы. Теплопродукция регулируется температурой окружающей среды и гормонами (тироксин повышает скорость метаболических реакций). Окисление бурой жировой ткани (под кожей, в области шеи, груди). Важно для животных, впадающих в спячку, после сна.

Терморегуляционный тонус – под действием нервных импульсов. Микросокращения фибрилл – холодовая дрожь. Газообмен повышается на 300 – 400 %. Потирание рук, притоптывание ногами, физические упражнения повышают скорость метаболизма, повышается температура тела.

2. Физическая терморегуляция – теплоизолирующие покровы (перья, волосы, подкожный жир).

Механизмы теплоотдачи: теплопроводность, конвекция, испарение, излучение.

Теплоотдача зависит от D t = t _oc – t _тела.

Испарение влаги с поверхности тела, потоотделение. Увеличивается при повышении температуры окружающей среды и повышении температуры тела. Животные с шерстяным покровом облизывают тело. Испарение влаги с поверхности слизистых оболочек рта, верхних дыхательных путей. Учащенное поверхностное дыхание – полипноэ. У верблюда, например, при жаре частота дыхания возрастает до 8-18 раз в мин. (против 6-11 в комфортных условиях). У собак при жаре 300-400 дыханий в минуту при норме 20-40 дыханий в минуту. Для птиц характерна горловая дрожь – колебательные движения нижней стороны шеи (вентиляция дыхательных путей).

В комплекс механизмов физической терморегуляций входят и сосудистые реакции – расширение мелких сосудов, расположенных близко к поверхности (теплоотдача во внешнюю среду повышается), сжатие поверхностных и расширение глубоколежащих сосудов (консервация тепла в организме). Большое значение имеют участки дыхательных путей с развитой сетью кровеносных сосудов – носовых ходах млекопитающих. Вдыхаемый воздух нагревается, стенки носа охлаждаются, выдох – обратный процесс (наоборот). У куриц хохолок – область сосудистой терморегуляции (температура хохолка более низкая, V_ar).

Потоотделение – результат повышения температуры внутри тела. Если выпить холодной воды, охладить сонные артерии, потоотделение понижается. Поскольку из сонных артерий кровь попадает в гипоталамус, то это указывает на его важную роль в терморегуляции. В гипоталамус информация о температуре окружающей среды стекается с холодовых и тепловых рецепторов на коже. Кожные рецепторы – это детекторы внешнего возмущения. Рецепторы генерируют импульсы, часть идет в гипоталамус, часть – в кору головного мозга.

При некоторых заболеваниях температура тела повышается, т.к. термостат оказывается настроен на более высокую температуру. Эту настройку вызывают пирогены (например, токсины микробов, вещества, выделяемые нейтрофилами крови). Повышение температуры стимулирует защитные реакции организма, способствует разрушению патогенных факторов. Аспирин понижает заданное значение температуры, снимает симптомы лихорадочного состояния, но при этом замедляются защитные реакции.

Приспособительная реакция – выбор оптимального места, тесные групповые скопления. Ночевка, зимовка под снегом. Сооружение гнезд, нор.

Обратимая гипотермия – спячка (нерегулярное оцепенение, суточное и сезонное). Эстивация – летняя спячка.