Az állatok testhőmérséklete és a szőrzet szerepe

Az állatok testhőmérsékletének szabályozása kulcsfontosságú a túléléshez, különösen a változó környezeti feltételek között. Különböző stratégiákat fejlesztettek ki annak érdekében, hogy testük belső hőmérsékletét állandó szinten tartsák, vagy alkalmazkodjanak a külső hőmérséklet ingadozásaihoz.

A bioszférában jellemző hőmérsékleti viszonyok a napsugárzástól, valamint a földfelszín és a légkör sajátosságaitól függenek. A légkörön áthaladó sugárzás rövidebb hullámhosszú, energiában gazdagabb összetevői elérik a földfelszínt, amely elnyeli ezeket a sugarakat. A földfelszín hőkisugárzását a levegő vízgőz és széndioxid tartalma elnyeli és visszasugározza, ezzel növeli a légkör alsóbb rétegeinek hőmérsékletét. Ez a jelenség az üvegházhatás.

A különböző területek hőmérsékleti viszonyait számos tényező befolyásolja. Függ a földrajzi szélességtől, az egyenlítőtől a sarkok felé haladva a napsugárzás beesési szöge egyre kisebb lesz, a melegítő hatás egyre kevésbé érvényesül és az átlaghőmérséklet egyre alacsonyabb lesz. Befolyásolja a tengerszint feletti magasság is. A hegységekben felfelé haladva az átlaghőmérséklet 100 méterenként 0,5 fokot csökken. A helyi klíma kialakulását a domborzati viszonyok is jelentősen befolyásolják. Az északi félgömbön a déli fekvésű hegyoldalakon nagyobb a napsugarak beesési szöge, ezért erősebb a felmelegedés, mint az északi oldalakon, ahol a napsugarak beesési szöge kisebb.

Az élőlények hőmérsékletigénye és hőtűrő képessége eltérő. A tág hőtűrésűek nagy hőmérsékleti ingadozások elviselésére is képesek (pl. puma). A szűk hőtűrésűek csak kis hőingadozásokat viselnek el. Ezek egy része kifejezetten hideg, más része pedig melegkedvelő.

A testhőmérséklet csoportjai

Az állatok hőmérsékleti viszonyokhoz való alkalmazkodása a testhőmérséklet alakulásában is tükröződik. Alapvetően két nagy csoportot különböztetünk meg:

Változó testhőmérsékletű állatok (Poikiloterm)

A változó testhőmérsékletű állatok testhőmérséklete az élőhely hőmérsékletétől függ. A hőmérséklet csökkenésével a testhőmérsékletük is csökken és az anyagcsere folyamataik is lelassulnak. A minimumérték elérésével nyugalmi állapot lép fel. Ha a hőmérséklet emelkedik, megszűnik a nyugalmi állapot és az állat ismét aktív lesz. Ide tartoznak például a hüllők és a kétéltűek.

Állandó testhőmérsékletű állatok (Homeoterm/Endoterm)

Az állandó testhőmérsékletű állatok testének hőmérséklete független a külső környezet hőmérsékletétől. Ide tartoznak a madarak és az emlősök. Ezek az állatok endoterm állatok, ami azt jelenti, hogy testük belső kémiai folyamatai révén termelnek hőt. Az állandó testhőmérsékletű állatok hőtermelése testük tömegétől, hőleadásuk viszont a testük felületétől függ. Hőháztartás szempontjából ezért a hidegebb környezetben a nagyobb testtömeg kedvezőbb. Ez a magyarázata annak, hogy egy rokonsági körön belül a hidegebb területeken élő fajok mindig nagyobb testméretűek, mint a melegebb területükön élő rokonaik.

A magas és stabil testhőmérséklet környezeti tényezőktől független szabályozása az egyik legfontosabb mechanizmus, amely az emlősök és madarak evolúciója során kialakult.

A szőrzet és a tollazat szerepe a hőszabályozásban

Az emlősök és madarak endoterm állatok, testhőmérsékletüket a külső hőmérséklettől függetlenül állandó értéken tudják tartani. Ez a hőszabályozás többek között az izomremegés következtében valósul meg, de a barna zsírszövetek szerepet játszanak abban, hogy remegés nélkül is megtörténjen a hőtermelés.

Az állandó testhőmérséklet biztosítéka az idegrendszer hőszabályozó központja. A madaraknál a tollazat is jelentős szerepet játszik a hőszigetelésben. A kontúrtollak alatti pehelytollakban a tollágak nem kapcsolódnak össze, közöttük megreked a levegő, ezért a pehelytollak rétege jó hőszigetelő. A madarak állandó testhőmérsékletű állatok, és ennek - az idegrendszer hőszabályozó központjain kívül - egyik biztosítéka a tollazat is.

Az emlősöknél a szőrzet és a bőr alatti zsírréteg akadályozza meg a túlzott hővesztést. Hideg időben ezek az állatok felborzolják szőrzetüket, amely által több levegőt tart vissza, így jobb lesz a hőszigetelés.

Különleges alkalmazkodások

Néhány emlős kivételt képez a szabály alól, ugyanis meleg vérűek nyáron vagy napközben, de hideg vérűek télen amikor hibernálódnak, illetve éjszaka, alvás közben. J. O. Wakelin Barratt olyan kórtani állapotokat talált, melyek esetén egy meleg vérű (homeoterm) állat átmenetileg hideg vérűvé (poikilotermmé) válik. Meggyőzően bemutatta, hogy ez az állapot jellemzi a veszettségben szenvedő nyulakat az életük utolsó szakaszában, mikor a rektális hőmérsékletük a szobahőmérsékletre áll be, és vele együtt változik néhány fokkal.

Sutherland Simpson rávilágított, hogy egy meleg vérű állat mély érzéstelenítés során elkezdi felvenni a környezete hőmérsékletét. Bemutatta, hogy amikor egy éter használatával mély érzéstelenítés állapotába juttatott majom egy hideg kamrába kerül, a hőmérséklete fokozatosan csökkenni kezd, majd mikor elér egy megfelelően alacsony pontra (a majom esetében 25 °C-ra), az érzéstelenítésre már nincs többé szükség, az állat érzéketlenné válik a fájdalomra, és egyetlen élénkítőszerrel sem ébreszthető fel; mivel valójában a hideg tartja kábulatban, és egy olyan állapotban, amit „mesterséges hibernációnak” neveznek. Erre az a tény szolgál magyarázatul, hogy a hőszabályzó mechanizmus összezavarodik.

Az alacsony hőmérséklet átvészeléséhez egyes halak olyan képességet fejlesztettek ki, ami lehetővé teszi számukra az aktivitást fagypont alatti hőmérséklet mellett is; némelyikük fagyásgátlót vagy fagyásgátló proteineket használ annak elkerülésére, hogy a szöveteiben jégkristályok keletkezzenek.

A legalacsonyabb testhőmérsékletű emlősök az ausztráliai hangyászsünök (Tachyglossus aculeatus). Ha aktívak, akkor a vérhőmérsékletük csupán 22-24 Celsius fok, de fokozott igénybevétel esetén akár 32 fokra is felmehet, a tél folyamán azonban két-három héten keresztül mindössze 4-9 fokra csökken. Az állatvilágban szinte példátlan ez a nagyfokú ingadozás.

Peter J. B. Reszketés nélkül is képesek növelni a testhőmérsékletet az izmok. Az eddig ismeretlen mechanizmus biztosítja, hogy az újszülött emlősök úgynevezett barna zsírszövetek hiányában mindenféle izomremegés nélkül is túléljék a nagyon alacsony hőmérsékleteket. A vaddisznók hőtermelése folyamatosan fejlődik életük első napjaiban. Az emlősök és madarak endoterm állatok, testhőmérsékletüket a külső hőmérséklettől függetlenül állandó értéken tudják tartani. Ez a hőszabályozás többek között az izomremegés következnény valósul meg, de a barna zsírszövetek szerepet játszanak abban, hogy remegés nélkül is megtörténjen a hőtermelés. A Bécsi Egyetem szerint azonban a madaraknak és emlősöknek csak 20 százaléka rendelkezik a testzsír ezen fajtájával. Rájöttek azonban arra, hogy a barna zsírszövet nélkül élő állatoknál is megvalósulhat az izomban a remegés nélküli hőtermelés (muscle nonshivering thermogenesis - NST). Ez egy olyan biokémiai mechanizmus, amely izom-összehúzódások nélkül gerjeszti a hőt. Eredményeink azt sugallják, hogy a nagy emlősöknél, amelyeknél nincsenek barna zsírszövetek, az NST a hőtermelés fő mechanizmusa hideg okozta stressz esetén.

tags: #szorrel #boritott #allatok #testhomerseklet #csoportja