الدفء الداخلي والبرودة الخارجية
الاستراتيجيتان العظميان لتحديد درجة حرارة الجسم: توليد الحرارة الذاتية والحفاظ على دفء ثابت، أو ترك البيئة والسلوك يقومان بالتنظيم.
Definition
الدفء الداخلي هو الحفاظ على درجة حرارة الجسم بشكل رئيسي عن طريق الحرارة الأيضية المتولدة داخليًا، بينما البرودة الخارجية هي الاعتماد على مصادر الحرارة الخارجية والسلوك لتحديد درجة حرارة الجسم؛ وتصف هذه المصطلحات مصدر الحرارة بدلاً من ما إذا كانت درجة الحرارة منظمة.
Scope
يغطي هذا الموضوع فسيولوجيا الاستراتيجيات الرئيسية لتنظيم الحرارة: البرودة الخارجية (ectothermy)، حيث تتبع درجة حرارة الجسم البيئة إلى حد كبير ويتم تعديلها سلوكياً، والتدفئة الداخلية (endothermy)، حيث يحافظ إنتاج الحرارة الأيضية العالية على درجة حرارة مستقرة ومرتفعة غالبًا. ويتناول طرق تبادل الحرارة، والآليات التي تستخدمها الكائنات ذات الدم الحار لإنتاج الحرارة والحفاظ عليها، ومنطقة الحياد الحراري، والاستراتيجيات الوسيطة والإقليمية مثل التغاير الحراري (heterothermy)، والتكاليف والفوائد لكل منها. التغطية مقارنة وميكانيكية.
Core questions
- بأي طرق تكتسب الحيوانات الحرارة وتفقدها؟
- كيف تولد الكائنات ذات الدم الحار وتحافظ على ما يكفي من الحرارة لتبقى دافئة؟
- كيف تنظم الكائنات ذات الدم البارد درجة حرارتها دون حرارة أيضية عالية؟
- ما هي التكاليف الطاقوية والفوائد البيئية للدفء الداخلي مقابل البرودة الخارجية؟
Key theories
- معادلة توازن الحرارة
- تتغير درجة حرارة الحيوان وفقًا لصافي إنتاج الحرارة الأيضية والحرارة المتبادلة مع البيئة عن طريق التوصيل والحمل والإشعاع والتبخر، لذا فإن تنظيم الحرارة هو إدارة هذه المصطلحات.
- منطقة الحياد الحراري في الكائنات ذات الدم الحار
- ضمن نطاق من درجات الحرارة المحيطة، يمكن للكائن ذي الدم الحار أن يحافظ على درجة حرارة جسمه ثابتة عن طريق تعديل العزل وتدفق الدم دون إنتاج حرارة إضافية، وفقط خارج منطقة الحياد الحراري هذه يجب عليه زيادة الأيض أو التبريد التبخيري.
Mechanisms
تنتقل الحرارة بين الحيوان ومحيطه عن طريق التوصيل والحمل والإشعاع والتبخر، وتعكس درجة حرارة الجسم توازن هذه العوامل مع الحرارة الأيضية. تتميز الكائنات ذات الدم البارد بانخفاض الأيض الأساسي وتعديل درجة الحرارة سلوكيًا — مثل التشمس، والبحث عن الظل، وتغيير الوضعية — وفسيولوجيًا عن طريق تغيير تدفق الدم واللون. تنتج الكائنات ذات الدم الحار حرارة وفيرة من معدل أيض مرتفع، وتحتفظ بها بواسطة عزل مثل الفراء والريش والدهون، وتنظم الفقدان عن طريق التحكم الوعائي الحركي؛ في البرد تزيد من إنتاج الحرارة عن طريق الارتعاش، وفي بعضها، توليد الحرارة غير الارتعاشي في الدهون البنية، بينما في الحرارة تبددها عن طريق اللهاث أو التعرق أو وسائل تبخر أخرى. ضمن منطقة الحياد الحراري، تكفي هذه التعديلات دون تكلفة أيضية إضافية. العديد من الحيوانات هي كائنات متغايرة الحرارة (heterotherms)، تمزج الاستراتيجيات في الوقت أو عبر مناطق الجسم، على سبيل المثال تدفئة عضلات الطيران أو الدماغ فقط.
Clinical relevance
توضح الفسيولوجيا الحرارية المقارنة الاستجابات للبرد والإجهاد الحراري، ودور الدهون البنية في توليد الحرارة، وعواقب الحمى وانخفاض حرارة الجسم. هذا المدخل هو مادة مرجعية تعليمية وليست إرشادات طبية.
History
أدت دراسات شولاندر وإيرفينغ للعزل وتبادل الحرارة في الحيوانات القطبية والاستوائية إلى تحديد كيفية حفاظ الكائنات ذات الدم الحار على الحرارة، واستكشف بارثولوميو وآخرون تنوع السلوك التنظيمي الحراري في الكائنات ذات الدم البارد والمتغايرة الحرارة، مما أرسى الفسيولوجيا المقارنة لدرجة حرارة الجسم.
Key figures
- Knut Schmidt-Nielsen
- Per Scholander
- George Bartholomew
- Laurence Irving
Related topics
Seminal works
- schmidtnielsen1997
- hill2016
- randall2002
Frequently asked questions
- هل الحيوانات 'ذات الدم البارد' باردة دائمًا؟
- لا. العديد من الكائنات ذات الدم البارد تحافظ على دفء أجسامها بشكل جيد عن طريق التشمس واختيار الموائل الدقيقة الدافئة؛ المصطلح يعني ببساطة أن حرارتها تأتي بشكل رئيسي من البيئة بدلاً من أيضها الخاص.
- لماذا يكلف الدفء الداخلي الكثير من الطاقة؟
- يتطلب الحفاظ على درجة حرارة جسم عالية ومستقرة إنتاج الحرارة باستمرار، لذا يجب على الكائنات ذات الدم الحار أن تأكل أكثر بكثير من الكائنات ذات الدم البارد ذات الحجم المماثل لتغذية هذا الإنتاج المستمر للحرارة.