Termoregolazione -Thermoregulation
Termoregolazione negli animali |
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La termoregolazione è la capacità di un organismo di mantenere la propria temperatura corporea entro certi limiti, anche quando la temperatura circostante è molto diversa. Un organismo termoconforme, invece, adotta semplicemente la temperatura circostante come propria temperatura corporea, evitando così la necessità di termoregolazione interna. Il processo di termoregolazione interna è un aspetto dell'omeostasi : uno stato di stabilità dinamica nelle condizioni interne di un organismo, mantenuto lontano dall'equilibrio termico con il suo ambiente (lo studio di tali processi in zoologia è stato chiamato ecologia fisiologica ). Se il corpo non è in grado di mantenere una temperatura normalee aumenta significativamente al di sopra del normale, si verifica una condizione nota come ipertermia . Gli esseri umani possono anche sperimentare un'ipertermia letale quando la temperatura del bulbo umido viene mantenuta al di sopra di 35 ° C (95 ° F) per sei ore. La condizione opposta, quando la temperatura corporea scende al di sotto dei livelli normali, è nota come ipotermia . Si verifica quando i meccanismi di controllo omeostatico del calore all'interno del corpo non funzionano correttamente, facendo sì che il corpo perda calore più velocemente rispetto a produrlo. La temperatura corporea normale è di circa 37 ° C (99 ° F) e l'ipotermia si verifica quando la temperatura corporea interna scende al di sotto di 35 ° C (95 ° F). Solitamente causata da un'esposizione prolungata alle basse temperature, l'ipotermia viene solitamente trattata con metodi che tentano di riportare la temperatura corporea a un intervallo normale.
Solo con l'introduzione dei termometri è stato possibile ottenere dati esatti sulla temperatura degli animali. Si è poi riscontrato che erano presenti differenze locali, poiché la produzione e la dispersione termica variano notevolmente nelle diverse parti del corpo, sebbene la circolazione del sangue tenda a determinare una temperatura media delle parti interne. Quindi è importante identificare le parti del corpo che riflettono più da vicino la temperatura degli organi interni . Inoltre, affinché tali risultati siano comparabili, le misurazioni devono essere condotte in condizioni comparabili. Il retto è stato tradizionalmente considerato per riflettere in modo più accurato la temperatura delle parti interne, o in alcuni casi di sesso o specie, la vagina , l' utero o la vescica .
Alcuni animali subiscono una delle varie forme di dormienza in cui il processo di termoregolazione consente temporaneamente di abbassare la temperatura corporea, conservando così energia. Gli esempi includono orsi in letargo e torpore nei pipistrelli .
Classificazione degli animali per caratteristiche termiche
Endotermia vs. ectotermia
La termoregolazione negli organismi corre lungo uno spettro che va dall'endotermia all'ectotermia . Gli endotermi creano la maggior parte del loro calore attraverso i processi metabolici e sono colloquialmente indicati come a sangue caldo . Quando le temperature ambientali sono fredde, le endoterme aumentano la produzione di calore metabolico per mantenere costante la loro temperatura corporea, rendendo così la temperatura corporea interna di un'endotermia più o meno indipendente dalla temperatura dell'ambiente. Un'attività metabolica, in termini di generazione di calore, che gli endotermici sono in grado di svolgere è che possiedono un numero maggiore di mitocondri per cellula rispetto agli ectotermi, consentendo loro di generare più calore aumentando la velocità con cui metabolizzano grassi e zuccheri. Gli ectotermi utilizzano fonti di temperatura esterne per regolare la temperatura corporea. Sono colloquialmente indicati come a sangue freddo nonostante il fatto che la temperatura corporea rimanga spesso entro gli stessi intervalli di temperatura degli animali a sangue caldo. Le ectoterme sono l'opposto delle endoterme quando si tratta di regolare le temperature interne. Nelle ectoterme, le fonti fisiologiche interne di calore hanno un'importanza trascurabile; il fattore più importante che consente loro di mantenere una temperatura corporea adeguata è dovuto alle influenze ambientali. Vivere in aree che mantengono una temperatura costante durante tutto l'anno, come i tropici o l'oceano, ha consentito agli ectotermi di sviluppare un'ampia gamma di meccanismi comportamentali che consentono loro di rispondere alle temperature esterne, come prendere il sole per aumentare la temperatura corporea, o cercando la copertura d'ombra per abbassare la temperatura corporea.
Ettoterme
Raffreddamento ectotermico
- Vaporizzazione:
- Evaporazione del sudore e di altri fluidi corporei.
- Convezione:
- Aumentare il flusso sanguigno alle superfici corporee per massimizzare il trasferimento di calore attraverso il gradiente advettivo.
- Conduzione:
- Perdere calore a contatto con una superficie più fredda. Per esempio:
- Sdraiato su un terreno fresco.
- Stare bagnati in un fiume, lago o mare.
- Copertura di fango fresco.
- Perdere calore a contatto con una superficie più fredda. Per esempio:
- Radiazione:
- Rilascia il calore irradiandolo lontano dal corpo.
Riscaldamento ectotermico (o riduzione al minimo della perdita di calore)
- Convezione:
- Arrampicarsi su alberi, creste, rocce più in alto.
- Immissione di acqua calda o corrente d'aria.
- Costruire un nido o una tana isolati.
- Conduzione:
- Sdraiato su una superficie calda.
- Radiazione:
- Sdraiato al sole (il riscaldamento in questo modo è influenzato dall'angolo del corpo rispetto al sole).
- Piegare la pelle per ridurre l'esposizione.
- Nascondere le superfici delle ali.
- Esporre le superfici delle ali.
- Isolamento:
- Modifica della forma per alterare il rapporto superficie/volume.
- Gonfiare il corpo.
Per far fronte alle basse temperature, alcuni pesci hanno sviluppato la capacità di rimanere funzionali anche quando la temperatura dell'acqua è sotto lo zero; alcuni usano proteine antigelo o antigelo naturali per resistere alla formazione di cristalli di ghiaccio nei loro tessuti. Anfibi e rettili affrontano l'aumento di calore dovuto al raffreddamento evaporativo e agli adattamenti comportamentali. Un esempio di adattamento comportamentale è quello di una lucertola sdraiata al sole su una roccia calda per riscaldarsi per irraggiamento e conduzione.
Endotermia
Un endoterma è un animale che regola la propria temperatura corporea, in genere mantenendola a un livello costante. Per regolare la temperatura corporea, un organismo potrebbe dover prevenire l'aumento di calore negli ambienti aridi. L'evaporazione dell'acqua, attraverso le superfici respiratorie o attraverso la pelle in quegli animali che possiedono ghiandole sudoripare , aiuta a raffreddare la temperatura corporea entro l'intervallo di tolleranza dell'organismo. Gli animali con un corpo ricoperto di pelo hanno una capacità limitata di sudare, facendo molto affidamento sull'ansimare per aumentare l'evaporazione dell'acqua attraverso le superfici umide dei polmoni e della lingua e della bocca. I mammiferi come gatti, cani e maiali si affidano all'ansimare o ad altri mezzi per la regolazione termica e hanno ghiandole sudoripare solo nei cuscinetti dei piedi e nel muso. Il sudore prodotto sui cuscinetti delle zampe e su palmi e suole serve principalmente ad aumentare l'attrito e migliorare la presa. Gli uccelli contrastano anche il surriscaldamento svolazzando golare o vibrazioni rapide della pelle golare (gola) . Le piume intrappolano l'aria calda agendo come ottimi isolanti proprio come i peli dei mammiferi agiscono come un buon isolante. La pelle dei mammiferi è molto più spessa di quella degli uccelli e spesso ha uno strato continuo di grasso isolante sotto il derma. Nei mammiferi marini, come le balene, o negli animali che vivono in regioni molto fredde, come gli orsi polari, questo è chiamato grasso . I cappotti densi che si trovano negli endotermi del deserto aiutano anche a prevenire l'aumento di calore come nel caso dei cammelli.
Una strategia per il freddo consiste nel diminuire temporaneamente il tasso metabolico, diminuendo la differenza di temperatura tra l'animale e l'aria e riducendo così al minimo la perdita di calore. Inoltre, avere un tasso metabolico più basso è meno dispendioso dal punto di vista energetico. Molti animali sopravvivono a notti fredde e gelide grazie al torpore , un calo temporaneo della temperatura corporea a breve termine. Gli organismi, di fronte al problema della regolazione della temperatura corporea, hanno non solo adattamenti comportamentali, fisiologici e strutturali, ma anche un sistema di feedback per innescare questi adattamenti per regolare la temperatura di conseguenza. Le caratteristiche principali di questo sistema sono stimolo, recettore, modulatore, effettore e quindi il feedback della temperatura appena regolata allo stimolo. Questo processo ciclico aiuta nell'omeostasi.
Omeotermia confrontata con poichilotermia
L'omeotermia e la poichilotermia si riferiscono a quanto sia stabile la temperatura corporea profonda di un organismo. La maggior parte degli organismi endotermici sono omeotermici, come i mammiferi . Tuttavia, gli animali con endotermia facoltativa sono spesso poichilotermici, il che significa che la loro temperatura può variare considerevolmente. La maggior parte dei pesci sono ectotermi, poiché la maggior parte del loro calore proviene dall'acqua circostante. Tuttavia, quasi tutti i pesci sono poichilotermici.
Vertebrati
Con numerose osservazioni sull'uomo e su altri animali, John Hunter ha mostrato che la differenza essenziale tra i cosiddetti animali a sangue caldo e a sangue freddo risiede nella costanza osservata della temperatura dei primi e nella variabilità osservata della temperatura dei secondi . Quasi tutti gli uccelli ei mammiferi hanno una temperatura elevata quasi costante e indipendente da quella dell'aria circostante ( omeotermia ). Quasi tutti gli altri animali mostrano una variazione della temperatura corporea, dipendente dall'ambiente circostante ( poichilotermia ).
Controllo del cervello
La termoregolazione sia nell'ectotermia che nell'endotermia è controllata principalmente dall'area preottica dell'ipotalamo anteriore . Tale controllo omeostatico è separato dalla sensazione di temperatura .
Negli uccelli e nei mammiferi
In ambienti freddi, uccelli e mammiferi utilizzano i seguenti adattamenti e strategie per ridurre al minimo la perdita di calore:
- Usando piccoli muscoli lisci ( erettore del pelo nei mammiferi), che sono attaccati a piume o fusti dei capelli; questo distorce la superficie della pelle rendendo la piuma/fusto del pelo eretto (chiamato pelle d'oca o brufoli) che rallenta il movimento dell'aria attraverso la pelle e riduce al minimo la perdita di calore.
- Aumentare le dimensioni del corpo per mantenere più facilmente la temperatura corporea interna (gli animali a sangue caldo nei climi freddi tendono ad essere più grandi di specie simili nei climi più caldi (vedi regola di Bergmann ))
- Avere la capacità di immagazzinare energia come grasso per il metabolismo
- Hanno le estremità accorciate
- Avere un flusso sanguigno controcorrente nelle estremità: è qui che il sangue arterioso caldo che viaggia verso l'arto passa il sangue venoso più freddo dall'arto e il calore viene scambiato riscaldando il sangue venoso e raffreddando l'arteria (p. es., lupo artico o pinguini)
In ambienti caldi, uccelli e mammiferi utilizzano i seguenti adattamenti e strategie per massimizzare la perdita di calore:
- Adattamenti comportamentali come vivere nelle tane durante il giorno ed essere notturni
- Raffreddamento evaporativo per sudore e ansimante
- Conservare le riserve di grasso in un posto (ad es. gobba di cammello) per evitarne l'effetto isolante
- Estremità allungate, spesso vascolarizzate per condurre il calore corporeo nell'aria
Negli umani
Come in altri mammiferi, la termoregolazione è un aspetto importante dell'omeostasi umana . La maggior parte del calore corporeo viene generato negli organi profondi, in particolare nel fegato, nel cervello e nel cuore, e nella contrazione dei muscoli scheletrici. Gli esseri umani sono stati in grado di adattarsi a una grande diversità di climi, inclusi il caldo umido e il caldo arido. Le alte temperature pongono seri stress per il corpo umano, mettendolo in grave pericolo di lesioni o addirittura di morte. Ad esempio, una delle reazioni più comuni alle alte temperature è l'esaurimento da calore, che è una malattia che potrebbe verificarsi se si è esposti a temperature elevate, causando alcuni sintomi come vertigini, svenimento o battito cardiaco accelerato. Per l'uomo, l' adattamento a condizioni climatiche variabili comprende sia i meccanismi fisiologici risultanti dall'evoluzione , sia i meccanismi comportamentali risultanti da adattamenti culturali coscienti. Il controllo fisiologico della temperatura interna del corpo avviene principalmente attraverso l'ipotalamo, che assume il ruolo di "termostato" dell'organismo. Questo organo possiede meccanismi di controllo e sensori di temperatura chiave, che sono collegati a cellule nervose chiamate termocettori. I termocettori sono disponibili in due sottocategorie; quelli che rispondono alle basse temperature e quelli che rispondono alle temperature calde. Sparse in tutto il corpo sia nel sistema nervoso periferico che centrale, queste cellule nervose sono sensibili alle variazioni di temperatura e sono in grado di fornire informazioni utili all'ipotalamo attraverso il processo di feedback negativo, mantenendo così una temperatura interna costante.
Esistono quattro vie di perdita di calore: evaporazione, convezione, conduzione e irraggiamento. Se la temperatura della pelle è maggiore di quella dell'aria circostante, il corpo può perdere calore per convezione e conduzione. Ma, se la temperatura dell'aria dell'ambiente circostante è maggiore di quella della pelle, il corpo guadagna calore per convezione e conduzione. In tali condizioni, l'unico mezzo attraverso il quale il corpo può liberarsi del calore è l'evaporazione. Quindi, quando la temperatura circostante è superiore alla temperatura della pelle, tutto ciò che impedisce un'adeguata evaporazione farà aumentare la temperatura corporea interna. Durante un'intensa attività fisica (es. sport), l'evaporazione diventa la principale via di dispersione del calore. L'umidità influisce sulla termoregolazione limitando l'evaporazione del sudore e quindi la perdita di calore.
Nei rettili
La termoregolazione è anche parte integrante della vita di un rettile, in particolare lucertole come il Microlophus occipitalis e il Ctenophorus decresii che devono cambiare microhabitat per mantenere una temperatura corporea costante. Spostandosi in aree più fresche quando fa troppo caldo e in aree più calde quando fa freddo, possono termoregolare la loro temperatura per rimanere entro i limiti necessari.
Nelle piante
La termogenesi si verifica nei fiori di molte piante della famiglia delle Araceae e nei coni delle cicadee . Inoltre, il loto sacro ( Nelumbo nucifera ) è in grado di termoregolarsi, rimanendo in media 20 °C (36 °F) sopra la temperatura dell'aria durante la fioritura. Il calore è prodotto dalla scomposizione dell'amido immagazzinato nelle loro radici, che richiede il consumo di ossigeno a una velocità simile a quella di un colibrì volante .
Una possibile spiegazione per la termoregolazione dell'impianto è quella di fornire protezione contro il freddo. Ad esempio, il cavolo cappuccio non è resistente al gelo, ma inizia a crescere e fiorire quando c'è ancora neve sul terreno. Un'altra teoria è che la termogenicità aiuti ad attirare gli impollinatori, il che è confermato dalle osservazioni secondo cui la produzione di calore è accompagnata dall'arrivo di coleotteri o mosche.
Alcune piante sono note per proteggersi dalle temperature più fredde utilizzando proteine antigelo . Ciò si verifica nel frumento ( Triticum aestivum), nelle patate ( Solanum tuberosum ) e in molte altre specie di angiosperme .
Regolazione comportamentale della temperatura
Animali diversi dall'uomo regolano e mantengono la loro temperatura corporea con aggiustamenti e comportamenti fisiologici. Le lucertole del deserto sono ectoterme e quindi incapaci di controllare metabolicamente la loro temperatura, ma possono farlo alterando la loro posizione. Possono farlo, al mattino solo alzando la testa dalla sua tana e poi esponendo tutto il loro corpo. Crogiolandosi al sole , la lucertola assorbe il calore solare. Può anche assorbire il calore per conduzione da rocce riscaldate che hanno immagazzinato energia solare radiante. Per abbassare la loro temperatura, le lucertole mostrano comportamenti vari. I mari di sabbia, o erg , producono fino a 57,7 ° C (135,9 ° F) e la lucertola della sabbia terrà i piedi sollevati nell'aria per raffreddarsi, cercare oggetti più freschi con cui entrare in contatto, trovare ombra o tornare alla loro tana. Vanno anche nelle loro tane per evitare che si raffreddino quando il sole tramonta o la temperatura scende. Gli animali acquatici possono anche regolare la loro temperatura in modo comportamentale cambiando la loro posizione nel gradiente termico.
Gli animali si dedicano anche alla cleptotermia in cui condividono o addirittura si rubano il calore corporeo a vicenda. Negli endotermi come pipistrelli e uccelli (come l' uccello topo e il pinguino imperatore ) consente la condivisione del calore corporeo (in particolare tra i giovani). Ciò consente agli individui di aumentare la loro inerzia termica (come con la gigantotermia ) e quindi di ridurre la perdita di calore . Alcuni ectotermi condividono tane di ectoterme. Altri animali sfruttano i termitai .
Alcuni animali che vivono in ambienti freddi mantengono la loro temperatura corporea prevenendo la perdita di calore. La loro pelliccia cresce più densamente per aumentare la quantità di isolamento . Alcuni animali sono eterotermici a livello regionale e sono in grado di consentire alle loro estremità meno isolate di raffreddarsi a temperature molto inferiori alla loro temperatura interna, quasi 0 ° C (32 ° F). Ciò riduce al minimo la perdita di calore attraverso parti del corpo meno isolate, come gambe, piedi (o zoccoli) e naso.
Diverse specie di Drosophila del deserto di Sonora sfrutteranno diverse specie di cactus in base alle differenze di termotolleranza tra specie e ospiti. Ad esempio, la Drosophila mettleri si trova in cactus come il Saguaro e il Senita; questi due cactus rimangono freschi immagazzinando acqua. Nel corso del tempo, i geni selezionati per una maggiore tolleranza al calore sono stati ridotti nella popolazione a causa del clima ospite più freddo che la mosca è in grado di sfruttare.
Alcune mosche, come Lucilia sericata , depongono le uova in massa. Il gruppo di larve risultante, a seconda delle sue dimensioni, è in grado di termoregolarsi e mantenersi alla temperatura ottimale per lo sviluppo.
Ibernazione, estivazione e torpore quotidiano
Per far fronte alle limitate risorse alimentari e alle basse temperature, alcuni mammiferi vanno in letargo durante i periodi freddi. Per rimanere in "stasi" per lunghi periodi, questi animali accumulano riserve di grasso bruno e rallentano tutte le funzioni del corpo. I veri letargo (es. marmotte) mantengono la loro temperatura corporea bassa durante il letargo, mentre la temperatura interna dei falsi letargo (es. orsi) varia; occasionalmente l'animale può uscire dalla sua tana per brevi periodi. Alcuni pipistrelli sono veri letargo e fanno affidamento su una termogenesi rapida e senza brividi del loro deposito di grasso bruno per portarli fuori dal letargo.
L'estivazione è simile al letargo, tuttavia, di solito si verifica nei periodi caldi per consentire agli animali di evitare temperature elevate e essiccazione . Sia gli invertebrati che i vertebrati terrestri e acquatici entrano in estivazione. Gli esempi includono le coccinelle ( Coccinellidae ), le tartarughe del deserto nordamericane , i coccodrilli , le salamandre , i rospi delle canne e la rana che tiene l'acqua .
Il torpore quotidiano si verifica in piccoli endotermi come pipistrelli e colibrì , che riduce temporaneamente i loro alti tassi metabolici per risparmiare energia.
Variazione negli animali
Temperatura umana normale
In precedenza, la temperatura orale media per adulti sani era stata considerata 37,0 ° C (98,6 ° F), mentre gli intervalli normali sono compresi tra 36,1 e 37,8 ° C (97,0 e 100,0 ° F). In Polonia e Russia, la temperatura era stata misurata ascellare (sotto il braccio). 36,6 ° C (97,9 ° F) era considerata la temperatura "ideale" in questi paesi, mentre gli intervalli normali vanno da 36,0 a 36,9 ° C (da 96,8 a 98,4 ° F).
Studi recenti suggeriscono che la temperatura media per adulti sani è di 36,8 ° C (98,2 ° F) (stesso risultato in tre diversi studi). Le variazioni (una deviazione standard ) da altri tre studi sono:
- 36,4–37,1 ° C (97,5–98,8 ° F)
- 36,3–37,1 °C (97,3–98,8 °F) per i maschi,
36,5–37,3 °C (97,7–99,1 °F) per le femmine - 36,6–37,3 ° C (97,9–99,1 ° F)
La temperatura misurata varia in base al posizionamento del termometro, con la temperatura rettale 0,3–0,6 °C (0,5–1,1 °F) superiore alla temperatura orale, mentre la temperatura ascellare è 0,3–0,6 °C (0,5–1,1 °F) inferiore alla temperatura orale. La differenza media tra la temperatura orale e quella ascellare dei bambini indiani di età compresa tra 6 e 12 anni è risultata di soli 0,1 °C (deviazione standard 0,2 °C) e la differenza media nei bambini maltesi di età compresa tra 4 e 14 anni tra la temperatura orale e quella ascellare era di 0,56 °C C, mentre la differenza media tra la temperatura rettale e quella ascellare per i bambini di età inferiore a 4 anni era di 0,38 °C.
Variazioni dovute ai ritmi circadiani
Nell'uomo è stata osservata una variazione diurna dipendente dai periodi di riposo e di attività, il più basso dalle 23:00 alle 3:00 e il picco dalle 10:00 alle 18:00 Le scimmie hanno anche una variazione diurna ben marcata e regolare della temperatura corporea che segue i periodi di riposo e di attività, e non dipende dall'incidenza del giorno e della notte; le scimmie notturne raggiungono la loro temperatura corporea più alta di notte e più bassa durante il giorno. Sutherland Simpson e JJ Galbraith hanno osservato che tutti gli animali e gli uccelli notturni - i cui periodi di riposo e attività sono naturalmente invertiti per abitudine e non per interferenza esterna - sperimentano la loro temperatura più alta durante il periodo naturale di attività (notte) e la più bassa durante il periodo di riposo (giorno). Quelle temperature diurne possono essere invertite invertendo la loro routine quotidiana.
In sostanza, la curva di temperatura degli uccelli diurni è simile a quella dell'uomo e di altri animali omeotermici, tranne per il fatto che il massimo si verifica nel primo pomeriggio e il minimo nel primo mattino. Inoltre, le curve ottenute da conigli, porcellini d'India e cani erano abbastanza simili a quelle degli esseri umani. Queste osservazioni indicano che la temperatura corporea è parzialmente regolata dai ritmi circadiani .
Variazioni dovute ai cicli mestruali umani
Durante la fase follicolare (che dura dal primo giorno delle mestruazioni fino al giorno dell'ovulazione ), la temperatura corporea basale media nelle donne varia da 36,45 a 36,7 °C (da 97,61 a 98,06 °F). Entro 24 ore dall'ovulazione, le donne sperimentano un aumento di 0,15–0,45 ° C (0,27–0,81 ° F) a causa dell'aumento del tasso metabolico causato da livelli nettamente elevati di progesterone . La temperatura corporea basale varia tra 36,7–37,3 ° C (98,1–99,1 ° F) durante la fase luteale e scende ai livelli pre-ovulatori entro pochi giorni dalle mestruazioni. Le donne possono tracciare questo fenomeno per determinare se e quando stanno ovulando, in modo da aiutare il concepimento o la contraccezione.
Variazioni dovute alla febbre
La febbre è un aumento regolato del set point della temperatura interna nell'ipotalamo , causato dai pirogeni circolanti prodotti dal sistema immunitario. Per il soggetto, un aumento della temperatura interna dovuto alla febbre può provocare una sensazione di freddo in un ambiente in cui le persone senza febbre non lo fanno.
Variazioni dovute al biofeedback
Alcuni monaci sono noti per praticare Tummo , tecniche di meditazione di biofeedback , che consentono loro di aumentare notevolmente la temperatura corporea.
Effetto sulla durata della vita
Gli effetti di un tale cambiamento genetico nella temperatura corporea sulla longevità sono difficili da studiare negli esseri umani.
Limiti compatibili con la vita
Ci sono limiti sia di caldo che di freddo che un animale endotermico può sopportare e altri limiti molto più ampi che un animale ectotermico può sopportare e tuttavia vivere. L'effetto di un raffreddore troppo estremo è quello di diminuire il metabolismo e quindi di diminuire la produzione di calore. Sia la via catabolica che quella anabolica partecipano a questa depressione metabolica e, sebbene venga consumata meno energia, viene generata ancora meno energia. Gli effetti di questo diminuito metabolismo diventano significativi sul sistema nervoso centrale , in particolare sul cervello e su quelle parti che riguardano la coscienza; diminuiscono sia la frequenza cardiaca che quella respiratoria ; il giudizio viene compromesso quando sopravviene la sonnolenza, diventando costantemente più profonda fino a quando l'individuo perde conoscenza; senza intervento medico, segue rapidamente la morte per ipotermia . Di tanto in tanto, tuttavia, verso la fine possono insorgere convulsioni e la morte è causata dall'asfissia .
Negli esperimenti sui gatti eseguiti da Sutherland Simpson e Percy T. Herring, gli animali non sono stati in grado di sopravvivere quando la temperatura rettale è scesa al di sotto di 16 ° C (61 ° F). A questa bassa temperatura, la respirazione diventava sempre più debole; l'impulso cardiaco di solito continuava dopo che la respirazione era cessata, i battiti diventavano molto irregolari, sembravano cessare, per poi ricominciare. La morte sembrava essere dovuta principalmente all'asfissia e l'unico segno certo che fosse avvenuta era la perdita di istantanee.
Tuttavia, una temperatura troppo elevata accelera il metabolismo dei diversi tessuti a una velocità tale che il loro capitale metabolico si esaurisce presto. Il sangue troppo caldo produce dispnea esaurendo il capitale metabolico del centro respiratorio; la frequenza cardiaca è aumentata; i battiti diventano quindi aritmici e alla fine cessano. Anche il sistema nervoso centrale è profondamente colpito da ipertermia e delirio e possono insorgere convulsioni. La coscienza può anche essere persa, spingendo la persona in uno stato comatoso . Questi cambiamenti possono talvolta essere osservati anche in pazienti che soffrono di febbre acuta . Il muscolo dei mammiferi si irrigidisce con rigore termico a circa 50 °C, con l'improvvisa rigidità di tutto il corpo che rende la vita impossibile.
HM Vernon ha eseguito lavori sulla temperatura di morte e sulla temperatura di paralisi (temperatura del rigore termico) di vari animali. Ha scoperto che le specie della stessa classe mostravano valori di temperatura molto simili, quelli degli anfibi esaminati a 38,5 °C, i pesci a 39 °C, i rettili a 45 °C e vari molluschi a 46 °C. Inoltre, nel caso degli animali pelagici , ha mostrato una relazione tra la temperatura di morte e la quantità di costituenti solidi del corpo. Negli animali superiori, tuttavia, i suoi esperimenti tendono a mostrare che vi è una maggiore variazione sia nelle caratteristiche chimiche che fisiche del protoplasma e, quindi, una maggiore variazione nella temperatura estrema compatibile con la vita.
Artropodi
Le temperature massime tollerate da alcuni artropodi termofili superano le temperature letali per la maggior parte dei vertebrati.
Gli insetti più resistenti al calore sono tre generi di formiche del deserto registrati in tre diverse parti del mondo. Le formiche hanno sviluppato uno stile di vita di scavenging per brevi periodi durante le ore più calde della giornata, superiori a 50 ° C (122 ° F), per le carcasse di insetti e altre forme di vita morte per stress da caldo.
Nell'aprile 2014, l'acaro della California meridionale Paratarsotomus macropalpis è stato registrato come l'animale terrestre più veloce del mondo rispetto alla lunghezza del corpo, a una velocità di 322 lunghezze del corpo al secondo. Oltre alla velocità insolitamente elevata degli acari, i ricercatori sono rimasti sorpresi di scoprire che gli acari corrono a tali velocità sul cemento a temperature fino a 60 °C (140 °F), il che è significativo perché questa temperatura è ben al di sopra del limite letale per il maggioranza delle specie animali. Inoltre, gli acari sono in grado di fermarsi e cambiare direzione molto rapidamente.
I ragni come Nephila pilipes mostrano un comportamento di regolazione termica attiva. Durante le giornate di sole ad alta temperatura, allinea il suo corpo con la direzione della luce solare per ridurre l'area del corpo sotto la luce solare diretta.
Guarda anche
Riferimenti
Ulteriori letture
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link esterno
Risorse della Biblioteca sulla Termoregolazione |
- Ufficio di meteorologia del governo australiano. Osservazioni sul comfort termico . Estratto il 28 gennaio 2013 .
- Royal Institution Christmas Lectures 1998 Archiviato il 29 marzo 2015 in Internet Archive
- Wong, Lena (1997). "Temperatura di un essere umano sano (temperatura corporea)" . Il libro di fisica . Archiviato dall'originale il 26 settembre 2010 . Estratto il 24 ottobre 2013 .
- Termoregolazione presso la National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH) degli Stati Uniti