جهان چگونه کار می کند؟ on Telegram: “تنظیم دمای بدن مشکل اساسی پیش‌روی یک جانور، حفظ…”

تنظیم دمای بدن

مشکل اساسی پیش‌روی یک جانور، حفظ محیط داخلی در وضعیتی است که کارکرد طبیعی سلولی ممکن شود. واکنش‌های بیوشیمیایی به محیط شیمیایی و نیز به شدت به دما حساس‌اند، این‌رو، این مقاله چگونگی تثبیت محیط شیمیایی را بررسی می‌کند. همهٔ آنزیم‌ها دارای یک درجه حرارت اپتیمال (بهینه) هستند؛ در دمای بالاتر یا پائین‌تر از این حد بهینه، عمکرد آنزیم مختل می‌شود. بنابراین دما، محدودیتی جدی برای زیست جانوران ایجاد می‌کند، جانورانی که همگی باید ثبات بیوشیمیایی خود را حفظ کنند. هنگامی که دما خیلی کاهش می‌یابد، فرآیندهای متابولیکی یا سوخت‌وسازی کُند می‌شوند و مقدار انرژی‌ای که جانور می‌تواند برای فعالیت و تولیدمثل استفاده کند را کاهش می‌دهند. هرگاه درجه حرارت بدن خیلی افزایش یابد، واکنش‌های سوخت‌وسازی نامتعادل شده، فعالیت آنزیمی از کار افتاده یا از بین می‌رود. بنابراین جانوران تنها در طیف محدودی از درجه حرارت که اغلب بین صفر تا 40 درجهٔ سانتیگراد است، می‌توانند موفق باشند. جانوران باید محل سکونتی بیابند که مشکلی با تغییرات وسیع دما نداشته باشند، یا آن‌ها باید راهی پیدا کنند تا سوخت‌وساز خود را مستقل از تغییرات وسیع دما پایدار کنند.

اندوترمی (Endothermy) و اکتوترمی (Ectothermy)

مدت‌های طولانی، واژه‌های خونسرد (Cold-blooded) و خونگرم (Warm-blooded) برای تقسیم جانوران به دو گروه استفاده می‌شدند؛ بی‌مهرگان و مهره‌دارانی که به وقت لمس کردن، سرد حس می‌شدند و سایرین که چنین نبودند مانند انسان‌ها، پستانداران و پرندگان.
این درست است که اغلب (ولی نه همیشه)، درجه حرارت بدن پستانداران و پرندگان بالاتر از درجه حرارت بدن جانوران به اصطلاح خونسرد هستند، اما یک جانور خونسرد ضرورتاً سرد نیست. ماهیان مناطق حارّه، حشرات و خزندگان بدون پرواز که زیر نور خورشید حمام آفتاب می‌گیرند، ممکن است دارای درجه حرارت بدنی همسان یا بیش‌از پستانداران باشند. بالعکس، خیلی از پستانداران خونگرم در هنگامی که به خواب زمستانی می‌روند، اجازه می‌دهند تا درجه حرارت بدنشان به حدود نقطهٔ انجماد آب برسد. بنابراین متأسفانه باید گفت، واژه‌های خونسرد و خونگرم، انتزاعی و غیر اختصاصی هستند. اما هم‌چنان سرسختانه در واژه‌نامه‌های علمی جای دارند و در بیشتر مقالات و کتب علمی همچنان به کار می‌روند، آنچنان که اکثر زیست‌شناسان پذیرش بکارگیری این واژه را ساده‌تر از تغییر دادن آن یافته‌اند.
جانورشناسان اغلب اوقات از واژه‌های پوئیکیلوترمیک (تغییر دمای بدن با تغییر دمای محیط) و هومئوترمیک (ثبات دمای بدن، با تنظیم مستقل از دمای محیط) به ترتیب به جای واژه‌های خونسرد و خونگرم، استفاده کرده‌اند. این واژه‌ها که به قابلیت تنظیم دمای بدن اشاره می‌کنند، بسیار دقیق و سازنده هستند، اما هنوز مشکلاتی دارند. برای مثال، ماهیان اعماق دریاها، در محیطی بدون تغییرات دمایی قابل درک زندگی می‌کنند. علیرغم آنکه دمای بدن آن‌ها کاملاً ثابت است، مجاز نیستیم چنین ماهیانی را هومئوترمیک ( به معنی تنظیم دمای بدن در صورت تغییر دمای محیط) تلقی کنیم، زیرا عملاً چنین نیست. علاوه بر این، بسیاری از پرندگان و پستانداران هومئوترمیک اجازه می‌دهند که دمای بدنشان بین شب و روز و یا در مدت خواب‌های فصلی تغییر نماید.
با این حال، فیزیولوژیست‌ها ترجیح می‌دهند به روش دیگری سازوکارهای تنظیم دمایی را مقایسه کنند، روشی که نشان‌دهندهٔ این حقیقت است که دمای بدن جانوران محصول تعادل بین گرمای به‌دست‌آمده و گرمای ازدست‌رفته است. همهٔ جانوران گرما را از سوخت‌وساز سلولی تولید می‌کنند، اما در بسیاری از آن‌ها سرعت هدایت گرما به خارج از بدن، وابسته به سرعت تولید گرما است. در این جانوران که گروه خونسردها هستند ( اکثریت عمدهٔ جانوران نیز متعلق به این گروه هستند)، درجهٔ حرارت بدن منحصراً به وسیلهٔ محیط تعیین می‌گردد. بسیاری از جانوران متعلق به این گروه به طور رفتاری، از محیط بهره‌برداری می‌کنند تا محل‌هایی با درجه حرارت مطلوب‌تر، (همچون یافتن مکانی برای حمام آفتاب) انتخاب نمایند، اما منبع انرژی مورد استفاده برای افزایش دمای بدن، از محیط می‌آید نه از درون بدن. در گزینهٔ دیگر، برخی جانوران توانایی این را دارند که برای افزایش دمای بدنشان تا سطح مناسب و تثبیت این دما، حرارت سوخت‌وسازی لازم را به طور پایداری تولید نمایند. چون منبع گرمایی بدن این جانوران داخلی است، آن‌ها را خونگرم (اندوترمی) می‌نامند. این گروه اندک اندوترمیک در سلسلهٔ جانوران، عبارتند از پرندگان، پستانداران، اندکی از خزندگان بی‌پرواز، ماهیان سریع شناگر و برخی حشرات که حداقل به شکل جزئی اندوترمی هستند.

ادامهٔ مطلب
🌐
«Channel of Science is for all»