Топлинни явления в живота на животните
Изучавайки темата за физиката >, реших да задълбоча познанията си в способността на животните да издържат на температурни крайности, да отглеждат малки в сурови условия.
Животните получават топлина от два източника: отвън - поради топлообмен с външната среда - и отвътре - поради разграждането на химическите субстрати в клетките. Степента, до която животните са способни да генерират и съхраняват топлина, зависи от характерните физиологични механизми.
Всички безгръбначни, риби, земноводни и влечуги нямат способността да поддържат телесната си температура в тесни граници. Следователно такива животни се наричат пойкилотермични или ектотермични, тъй като те са по-зависими от топлината, идваща отвън, отколкото от топлината, генерирана в метаболитните процеси. Преди това тези животни обикновено се наричаха хладнокръвни, но този термин е неточен и може да бъде подвеждащ.
При земноводните влажната кожа осигурява идеален механизъм за пренос на топлина чрез изпаряване на влагата. Загубата на вода при тях обаче не може да се регулира чрез физиологични механизми, както при бозайниците. В суха среда амфибията незабавно започва да губи вода, което, въпреки че насърчава преноса на топлина, води до дехидратация, ако животното не може да намери влажно и хладно място, където скоростта на изпарение е по-ниска.
Влечугото морска игуана, когато се припича на скалистите брегове на Галапагоските острови, поддържа телесна температура от 37 градуса. Тъй като игуаната се храни с водорасли, тя е принудена да прекарва доста дълго време в морето при температура от 25 градуса. Бързото охлаждане във водата обаче се предотвратява от намаляването на кръвния поток между повърхностните и дълбоките части на тялото в резултат на забавяне на сърдечната честота.
Всяка сутрин, преди да започне да търси насекоми, перленият гущер се припича на слънцеповишава телесната си температура до 30-35 ° C. Когато се затопли, става много активен, но ако прегрее, трябва да се охлади на сянка. Така до вечерта тя или се появява на слънце, или се крие на сянка, за да поддържа оптималната температура.
Tuataras са уникални влечуги, които са се адаптирали към живота на малки студени острови край бреговете на Нова Зеландия.
Повечето влечуги живеят в топли страни, тъй като за тях е по-лесно да охладят тялото от прегряване, отколкото да го затоплят в студен въздух. Tuatara остава активен при +12 ° C, което е по-ниско от това на всички други влечуги
Крокодилите, докато са на сушата, регулират телесната си температура, като променят позицията си спрямо слънцето и отварят устата си, за да увеличат преноса на топлина чрез изпаряване. Ако стане твърде горещо, те се преместват във водата, която остава по-хладна от сушата. През нощта, напротив, крокодилите се гмуркат във водата, за да избегнат излагането на вече по-хладния въздух.
Птиците и бозайниците са в състояние да поддържат доста постоянна телесна температура независимо от околната среда.
Мъжкият на пилето с очи служи като кладач по време на снасяне. Неговата задача е да поддържа постоянна температура в гнездото на ниво от 33 - 34 ° C, независимо от външната температура, за 62 - 64 дни инкубация. Тези птици живеят в Южна Австралия. С наближаването на зимните дъждове двойката изкопава дупка с дълбочина около 90 см и диаметър 5 м с мощните си крака, след което я запълва със сухи листа, като ги загребва в околната гора. При дъжд тази компостна купчина започва да гние и може да се затопли до 60+ градуса. Върху растенията кокошките изсипват слой пясък с дебелина половин метър, оставяйки незапълнена зона в средата, така че да се получи гнездо. След това мъжкият проверява температурата в гнездото чрез понижаванеезик, след което женската снася яйца. В бъдеще мъжът постоянно го проверява и регулира. През пролетта той изхвърля горния слой пясък преди зазоряване, за да охлади малко гнездото. През лятото до обяд се добавя пясък, който предпазва яйцата от топлината.
Всяка вечер колибрито изпада в ступор. Тези малки птици се нуждаят от постоянно снабдяване с нектар. Планинските видове, като андската планинска звезда, трябва да компенсират загубата на топлина през нощта със съхранена енергия.
Птицата намери изход от тази ситуация: за нея всяка нощ е малка зима. Когато въздухът се охлади със залез слънце, сърцето на колибрито започва да бие по-рядко, телесната му температура пада рязко, докато метаболизмът почти замръзва, така че консумацията на енергия става минимална. Когато слънцето изгрява, температурата на въздуха се повишава, тялото на колибрито се връща към нормалното и то отново тръгва да търси храна. Благодарение на това планинската звезда е в състояние да издържи на студени нощи на надморска височина от 4000 м.
В краката на гълъба артериите и вените са разположени толкова близо една до друга, буквално преплетени, че между тях възниква топлообмен. Студената венозна кръв с температура около +3 ° C тече от краката нагоре към тялото и в същото време се нагрява, докато топлата (около + 40 ° C) артериална кръв тече надолу и в същото време постепенно се охлажда. Така лапите остават леко топли, което позволява на птиците да не замръзнат в леда и да поддържат подвижност.
Повечето пингвини живеят в студен климат, така че са се адаптирали към суровата среда. През антарктическата зима, при студове до -60 ° C при бурен вятър, някои видове от тези невероятни птици успяват да се размножават и отглеждат пилета. Мастният слой помага на пингвина да се стопли в такива тежки условия.с дебелина до 3 см, над които има три слоя водоустойчиви пера, които равномерно покриват цялото тяло на птицата. Такива > надеждно защитени от намокряне, освен това въздухът между перата ви позволява да се затоплите както във водата, така и на открито, издухано пространство.
Специално внимание заслужава топлообменът в единствените отворени части на тялото на пингвините - краката. чудесно! При липса на достатъчна защита лапите на птиците не замръзват, което им позволява да стоят с часове на студено или да плуват в ледена вода. Те се спасяват от замръзване чрез намаляване на топлинните загуби: горещата артериална кръв в лапите на пингвините предава топлината си на настъпващия венозен поток и по този начин се охлажда.
Температурата на краката на подбрадния пингвин обикновено е около 4 градуса, което не само допринася за запазването на топлината, но и ви позволява да се движите свободно по леда. Но топлите лапи със сигурност биха разтопили леда и замръзнали в него.
Бялата мечка си прави бърлога в снежна преспа насред ледена пустиня. С мощни лапи тя копае тунел с дължина до 12 м в твърд слой сняг, където ражда малки и се крие с тях от студ до пролетта. Въпреки това, при силна виелица, тя може да остави снега да се затрупа, след което разширява отвътре пространството, което се образува около тялото й. В края на тунела има сводеста камера с широк рафт. Навън температурата може да падне до -30 -40 [0] C, а в бърлогата, поради топлината на мечката, няма да бъде по-ниска от 20 [0] C.
Телесната температура на перконоги, оставайки постоянна, може драстично да се промени във външните части на тялото. Топлообменът при перконоги се осъществява с помощта на кожна мастна торба и концентрацията под кожата на почти всички резерви на телесни мазнини, гъста циркулационна мрежа в кожата и плавниците и променяща се интензивност на кръвния поток. Слоят на подкожната мазнина при моржовете може да достигне около 10 см.ниска топлопроводимост и спомага за запазване на топлината. В студена вода съдовете в перките и на повърхността на кожата се стесняват, интензивността на кръвния поток рязко намалява и преносът на топлина към външната среда намалява. В същото време кожата на моржовете рязко изсветлява и понякога изглежда почти бяла. Когато моржът се пече на слънце, за да избегне прегряване, кръвта активно се втурва към плавниците и топлината напуска тялото. Кожата на моржовете става розова. Телесната температура на моржа е около 36-37 [0] C. Кожата на моржа винаги остава с 1-3 [0] C по-топла от температурата на водата. При температури от -20 до +15[0]C метаболизмът на моржа практически не се променя и наблюдателите не отбелязват температурния ефект върху животното. Моржовете могат да издържат дори на по-ниски температури, според някои източници до -35 [0] C.
След като се освежат старателно рано сутринта, носорозите намират убежище в кални ями, резервоари или езера, където остават до вечерта, обичайки да се въргалят в блата. Такива хладни бани понижават телесната му температура и го предпазват от насекоми, които живеят в гънките на дебелата му кожа.
Огромните уши на заека антилопа, достигащи до 20 см, му помагат да понижи телесната си температура, когато е на сянка. Артериите доставят гореща кръв към ушите и топлината се разсейва във въздуха. Обикновено заекът обръща муцуната си на север, откъдето духа малко по-хладен бриз.
В жегата на сушата хипопотамът се покрива > - отделя червеникава течност. Голата повърхност на тялото на гиганта бързо губи влага в сухия въздух на африканската савана, а влажната среда предпазва кожата на хипопотама от изсушаване и слънчево изгаряне, а също така поддържа топлинния баланс.
Тигрите не зависят от външни източници на топлина, тъй като генерират достатъчно топлина, която може да се съхранява. Но в същото време те не обичат прекалено много топлина ипо-голямата част от деня се прекарва в гъсти треви или в охлаждащи бани в езера.
Камилите са добре адаптирани към липсата на вода. В жегата те почти не изпаряват влагата, а дебелата вълна ги спасява от прегряване. Освен това те позволяват на слънчевите лъчи през деня да повишат телесната им температура до +40,5 [0] C, > през нощта до + 34-35 [0] C. Тялото на камила може да загуби 30% влага, което е фатално за почти всяко същество и дори леко съсирване на кръвта не се случва в камила. Една камила може да живее без вода 45 дни. Освен това в продължение на 15 дни работи нормално и яде обичайната порция абсолютно сухо сено. При първа възможност обаче изпива около 50 литра вода на един дъх. > Камила е мастни натрупвания в гърбиците. Една добре охранена камила има впечатляващ запас от мазнини: 110-120 кг.
Пустинният скакалец е относително неактивен при 17°C, но под прав ъгъл спрямо посоката на слънчевите лъчи той е в състояние да абсорбира топлинна енергия. Когато температурата на въздуха се повиши до около 40 ° C, насекомото променя позицията си и се намира успоредно на слънчевите лъчи, за да намали нагрятата повърхност на тялото. За да се избегне по-нататъшно повишаване на телесната температура, което може да доведе до смърт, скакалецът се издига над земята или се катери по растенията.
Дневната пеперуда трябва да се затопли до 30 ° C сутрин, в противен случай няма да лети. Затова тя прави слънчеви бани със сгънати на гърба си крила - тъмната им страна улавя повече топлина. Пеперудите изглеждат пички, но се конкурират с птиците по отношение на обхвата на полета.
Водните кончета са студенокръвни, за летене те загряват мускулите си, като седят на слънце или просто > без да излитат. Но във въздуха може да се прегрее, така че след кратък полет насекомото планира 15 секунди, охлаждайки се. Освен това,загрята от летящите мускули, кръвта се изпомпва от гърдите в дълъг корем, където температурата винаги е по-ниска.
Арктически бръмбари и мухи.
Арктическите бръмбари и мухи от Аляска са в състояние да оцелеят при температури до -60 ° C. И въпреки че замръзват, ледените кристали се образуват от външната страна на клетките, без да ги увреждат. Бръмбарите, живеещи в мъхове и лишеи на арктическите острови, благодарение на охлаждането, могат да оцелеят при температури до -38 ° C. Глицериновото масло в тялото на бръмбарите действа като антифриз.
Земните пчели имат >. Те могат да поддържат телесната си температура на 30-37 ° C, когато температурата на въздуха е близо до 0 ° C. Топлината се генерира поради химичните процеси, които се случват в мускулите по време на полет.
Така че всички видове животни са добре адаптирани към суровите условия. Някои имат пухкава козина, други натрупват голям слой мазнини, някои видове спят зимен сън. И всичко това не им пречи да инкубират яйца, да отглеждат малки и да ловуват.