درونگرمایی و برونگرمایی
دو راهبرد اصلی برای تنظیم دمای بدن: تولید گرمای درونی و حفظ گرمای ثابت، یا واگذاری تنظیم دما به محیط و رفتار.
Definition
درونگرمایی عبارت است از حفظ دمای بدن عمدتاً از طریق گرمای متابولیکی تولید شده درونی، در حالی که برونگرمایی اتکا به منابع گرمایی خارجی و رفتار برای تنظیم دمای بدن است؛ این اصطلاحات منبع گرما را توصیف میکنند نه اینکه آیا دما تنظیم میشود یا خیر.
Scope
این موضوع فیزیولوژی راهبردهای اصلی تنظیم حرارت را پوشش میدهد: برونگرمایی، که در آن دمای بدن عمدتاً از محیط پیروی میکند و به صورت رفتاری تنظیم میشود، و درونگرمایی، که در آن تولید گرمای متابولیکی بالا دمای پایدار و اغلب بالایی را حفظ میکند. این مبحث به مسیرهای تبادل گرما، مکانیسمهایی که درونگرماها برای تولید و حفظ گرما استفاده میکنند، منطقه بیطرف حرارتی، راهبردهای میانی و منطقهای مانند دگرگرمایی، و هزینهها و مزایای هر یک میپردازد. پوشش مطالب مقایسهای و مکانیکی است.
Core questions
- حیوانات از چه مسیرهایی گرما کسب کرده و از دست میدهند؟
- درونگرماها چگونه گرمای کافی برای گرم ماندن تولید و حفظ میکنند؟
- برونگرماها چگونه دمای خود را بدون گرمای متابولیکی بالا تنظیم میکنند؟
- هزینههای انرژی و مزایای اکولوژیکی درونگرمایی در مقابل برونگرمایی چیست؟
Key theories
- معادله تعادل حرارتی
- دمای بدن یک حیوان بر اساس خالص تولید گرمای متابولیکی و گرمای مبادله شده با محیط از طریق هدایت، همرفت، تابش و تبخیر تغییر میکند، بنابراین تنظیم حرارت مدیریت این عوامل است.
- منطقه بیطرف حرارتی در درونگرماها
- درونگرما در محدوده دمایی خاصی از محیط میتواند دمای بدن خود را با تنظیم عایقبندی و جریان خون بدون تولید گرمای اضافی ثابت نگه دارد، و تنها خارج از این منطقه بیطرف حرارتی است که باید متابولیسم یا خنکسازی تبخیری را افزایش دهد.
Mechanisms
گرما بین حیوان و محیط اطراف آن از طریق هدایت، همرفت، تابش و تبخیر حرکت میکند و دمای بدن بازتابی از تعادل این عوامل با گرمای متابولیکی است. برونگرماها متابولیسم پایه پایینی دارند و دما را به صورت رفتاری — آفتاب گرفتن، جستجوی سایه، تغییر وضعیت بدن — و فیزیولوژیکی با تغییر جریان خون و رنگ تنظیم میکنند. درونگرماها گرمای فراوانی را از طریق نرخ متابولیکی بالا تولید میکنند، آن را با عایقهایی مانند خز، پر و چربی حفظ میکنند و از طریق کنترل وازوموتور (تنظیم قطر رگها) اتلاف آن را تنظیم میکنند؛ در سرما تولید گرما را با لرزش و در برخی موارد، ترموژنز بدون لرزش در چربی قهوهای افزایش میدهند، در حالی که در گرما آن را با نفسنفس زدن، تعریق یا سایر روشهای تبخیری دفع میکنند. در منطقه بیطرف حرارتی، این تنظیمات بدون هزینه متابولیکی اضافی کافی هستند. بسیاری از حیوانات دگرگرما هستند و راهبردها را در زمان یا در مناطق مختلف بدن ترکیب میکنند، به عنوان مثال فقط عضلات پرواز یا مغز را گرم میکنند.
Clinical relevance
فیزیولوژی حرارتی مقایسهای، پاسخها به استرس سرما و گرما، نقش چربی قهوهای در ترموژنز، و پیامدهای تب و هیپوترمی را روشن میکند. این مدخل یک منبع آموزشی است و راهنمایی پزشکی محسوب نمیشود.
History
مطالعات شولاندر و ایروینگ در مورد عایقبندی و تبادل گرما در حیوانات قطبی و گرمسیری، چگونگی حفظ گرما توسط درونگرماها را کمیسازی کرد، و بارتولومیو و دیگران تنوع رفتار تنظیم حرارتی را در برونگرماها و دگرگرماها بررسی کردند و فیزیولوژی مقایسهای دمای بدن را بنیان نهادند.
Key figures
- Knut Schmidt-Nielsen
- Per Scholander
- George Bartholomew
- Laurence Irving
Related topics
Seminal works
- schmidtnielsen1997
- hill2016
- randall2002
Frequently asked questions
- آیا حیوانات «خونسرد» همیشه سرد هستند؟
- خیر. بسیاری از برونگرماها با آفتاب گرفتن و انتخاب ریززیستگاههای گرم، بدن خود را نسبتاً گرم نگه میدارند؛ این اصطلاح صرفاً به این معنی است که گرمای آنها عمدتاً از محیط میآید نه از متابولیسم خودشان.
- چرا درونگرمایی اینقدر انرژیبر است؟
- حفظ دمای بدن بالا و پایدار نیازمند تولید مداوم گرما است، بنابراین درونگرماها برای تأمین این تولید گرمای ثابت باید بسیار بیشتر از برونگرماهای هماندازه غذا بخورند.