तापमान नियंत्रण और ऊर्जा विज्ञान
पशु अपने शरीर के तापमान का प्रबंधन कैसे करते हैं और उनके शरीर के माध्यम से ऊर्जा का प्रवाह कैसे होता है, एक्टोथर्म से जो पर्यावरण का अनुसरण करते हैं, एंडोथर्म तक जो गर्म रहने के लिए ईंधन जलाते हैं।
Definition
तापमान नियंत्रण (Thermoregulation) चयापचय द्वारा ऊष्मा उत्पादन और पर्यावरण के साथ ऊष्मा विनिमय के संतुलन के माध्यम से शरीर के तापमान का नियंत्रण है, और ऊर्जा विज्ञान (energetics) इस बात का अध्ययन है कि पशु ऊर्जा कैसे प्राप्त करते हैं, परिवर्तित करते हैं और खर्च करते हैं, जिसमें चयापचय दर और शरीर के आकार, तापमान और गतिविधि पर इसकी निर्भरता शामिल है।
Scope
यह क्षेत्र तापमान और ऊर्जा के तुलनात्मक शरीर विज्ञान को शामिल करता है: एक्टोथर्मी और एंडोथर्मी के बीच का अंतर और प्रत्येक के फायदे और नुकसान; शरीर के आकार के साथ चयापचय दर का मापन और स्केलिंग; पशु तापमान के अनुकूल कैसे होते हैं और अनुकूलन करते हैं; और ऊर्जा-बचत की अवस्थाएं जैसे कि टॉरपोर और हाइबरनेशन। यह ऊष्मा विनिमय, जैविक दरों पर तापमान का प्रभाव, और इन प्रक्रियाओं को जोड़ने वाले ऊर्जा बजट का वर्णन करता है। कवरेज नैदानिक के बजाय तुलनात्मक और यांत्रिक है।
Sub-topics
Core questions
- एक्टोथर्म और एंडोथर्म शरीर के तापमान को नियंत्रित करने में कैसे भिन्न होते हैं, और प्रत्येक रणनीति की क्या लागत है?
- शरीर के आकार के साथ चयापचय दर कैसे बढ़ती है, और क्यों?
- पशु तापमान में मौसमी और भौगोलिक अंतरों के अनुसार कैसे समायोजित होते हैं?
- जब परिस्थितियाँ कठोर होती हैं तो टॉरपोर और हाइबरनेशन ऊर्जा कैसे बचाते हैं?
Key theories
- चयापचय दर का एलोमेट्रिक स्केलिंग
- पूरे जानवर की चयापचय दर शरीर के द्रव्यमान के साथ बढ़ती है लेकिन आनुपातिक रूप से कम, एक एलोमेट्रिक शक्ति नियम का पालन करती है ताकि बड़े जानवरों में कम द्रव्यमान-विशिष्ट चयापचय दर हो, जो तुलनात्मक ऊर्जा विज्ञान के लिए एक केंद्रीय संबंध है।
- ऊष्मा संतुलन और थर्मोन्यूट्रल ज़ोन
- एक जानवर का शरीर का तापमान चयापचय ऊष्मा उत्पादन और चालन, संवहन, विकिरण और वाष्पीकरण द्वारा पर्यावरण के साथ ऊष्मा विनिमय के संतुलन को दर्शाता है, और एंडोथर्म परिवेश के तापमान की एक थर्मोन्यूट्रल सीमा के भीतर सबसे सस्ते में एक स्थिर तापमान बनाए रखते हैं।
Mechanisms
शरीर का तापमान चयापचय द्वारा उत्पन्न ऊष्मा और चालन, संवहन, विकिरण और वाष्पीकरण के माध्यम से पर्यावरण के साथ विनिमय की गई ऊष्मा के संतुलन से निर्धारित होता है। एक्टोथर्म की चयापचय दर कम होती है और वे मुख्य रूप से व्यवहार द्वारा तापमान को नियंत्रित करते हैं, बाहरी ऊष्मा स्रोतों का उपयोग करते हैं, जबकि एंडोथर्म प्रचुर मात्रा में चयापचय ऊष्मा उत्पन्न करते हैं और इन्सुलेशन, वासोमोटर नियंत्रण, कंपकंपी और गैर-कंपकंपी थर्मोजेनेसिस, और वाष्पीकरणीय शीतलन का उपयोग करके एक स्थिर तापमान बनाए रखते हैं। चूंकि सतह क्षेत्र आयतन से भिन्न रूप से बढ़ता है, शरीर का आकार ऊष्मा विनिमय और चयापचय दर को दृढ़ता से आकार देता है, जो एक एलोमेट्रिक शक्ति नियम का पालन करता है। तापमान सभी जैविक दरों को प्रभावित करता है, और पशु अनुकूलन और प्रतिधारा ऊष्मा विनिमयकों के उपयोग के माध्यम से क्षतिपूर्ति करते हैं। जब ऊर्जा या ऊष्मा दुर्लभ होती है, तो कई पशु विनियमित कम-चयापचय अवस्थाओं में प्रवेश करते हैं जैसे कि दैनिक टॉरपोर या मौसमी हाइबरनेशन, जिससे ऊर्जा का उपयोग नाटकीय रूप से कम हो जाता है।
Clinical relevance
तुलनात्मक तापीय और चयापचय शरीर विज्ञान ठंड, गर्मी, उपवास और व्यायाम के प्रति प्रतिक्रियाओं और चयापचय स्केलिंग के सिद्धांतों को प्रकाशित करता है जो पारिस्थितिकी से लेकर मानव ऊर्जा व्यय के अध्ययन तक के क्षेत्रों को सूचित करते हैं। यह प्रविष्टि शैक्षिक है और चिकित्सा मार्गदर्शन प्रदान नहीं करती है।
History
शरीर के द्रव्यमान के साथ चयापचय दर के स्केलिंग की क्लेबर की स्थापना और आर्कटिक और उष्णकटिबंधीय जानवरों में इन्सुलेशन और ऊष्मा विनिमय के शोलैंडर के अध्ययनों ने तुलनात्मक ऊर्जा विज्ञान और तापीय शरीर विज्ञान की नींव रखी। श्मिट-नील्सन ने इस क्षेत्र को संश्लेषित किया, तापमान विनियमन और ऊर्जा उपयोग को शरीर के आकार और पर्यावरण से संबंधित किया।
Key figures
- Knut Schmidt-Nielsen
- Max Kleiber
- Per Scholander
- Charles Richard Taylor
Related topics
Seminal works
- schmidtnielsen1984
- schmidtnielsen1997
- hill2016
Frequently asked questions
- एक्टोथर्म और एंडोथर्म में क्या अंतर है?
- एक्टोथर्म अपने शरीर के तापमान को निर्धारित करने के लिए मुख्य रूप से बाहरी ऊष्मा और व्यवहार पर निर्भर करते हैं, जबकि एंडोथर्म पर्यावरण से काफी हद तक स्वतंत्र एक उच्च, स्थिर तापमान बनाए रखने के लिए पर्याप्त चयापचय ऊष्मा उत्पन्न करते हैं।
- छोटे जानवर अपने आकार के सापेक्ष इतना अधिक क्यों खाते हैं?
- छोटे जानवरों में द्रव्यमान-विशिष्ट चयापचय दर अधिक होती है, आंशिक रूप से क्योंकि वे अपने अपेक्षाकृत बड़े सतह क्षेत्र के माध्यम से तेजी से ऊष्मा खोते हैं, इसलिए उन्हें प्रति ग्राम शरीर के वजन में अधिक ऊर्जा का उपभोग करना चाहिए।