Пойкилотермные животные. Гомойотермные животные

Пойкилотермные животные

Перевод

Пойкилотермные животные

(от греч. poikílos — различный, переменчивый и thérme — тепло)         

холоднокровные животные, животные с непостоянной температурой тела, меняющейся в зависимости от температуры  внешней среды. К П. ж. относятся  все беспозвоночные, а из позвоночных  — рыбы, земноводные и пресмыкающиеся. Температура тела П. ж. обычно всего  на 1—2 °С выше температуры окружающей среды или равна ей. Терморегуляция у П. ж. несовершенна. Температура тела у многих из них повышается под влиянием поглощения солнечного тепла или мышечной работы. Например, у шмелей в полёте она может достигать 38 и даже 44 °С при температуре воздуха 4—8 °С. Однако после прекращения полёта тело быстро охлаждается до температуры внешней среды. При повышении или понижении температуры внешней среды за пределы оптимума П. ж. впадают в оцепенение или гибнут. Многие из них находятся в оцепенении большую часть года (например, степная черепаха активна всего 3 мес в году). Отсутствие совершенных терморегуляционных механизмов у П. ж. объясняется относительно слабым развитием их нервной системы, особенно центральной, пониженным уровнем обмена веществ, который примерно в 20—30 раз ниже, чем у гомойотермных животных (См. Гомойотермные животные), и др. особенностями, связанными с более примитивной организацией П. ж. по сравнению с птицами и млекопитающими. ПОЙКИЛОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ, животные, чья температура тела меняется в зависимости от температуры внешней среды. Пойкилотермные животные часто называютсяхолоднокровными. К ним относятся пресмыкающиеся, земноводные, рыбы и беспозвоночные. Они могут контролировать температуру своего тела только за счет определенного поведения, - перемещаясь в тень или на солнце, или же поворачиваясь таким образом, чтобы поглощать больше или меньше солнечного тепла. см. также ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ.

Гомойотермные животные

Перевод

Гомойотермные животные

(от греч. hómoios — сходный, одинаковый и thérmë— тепло)        

животные с постоянной, устойчивой температурой тела, почти не зависящей  от температуры окружающей среды. К  Г. ж. относятся птицы и млекопитающие. Характерная черта Г. ж. — наличие  у них механизмов терморегуляции (См. Терморегуляция) — химической (регуляция продукции тепла в организме) и физической (регуляция отдачи тепла во внешнюю среду). Ср. Пойкилотермные животные.

ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ

(от греч. homoios — сходный, одинаковый и therme — тепло), теплокровные животные, животные, температура тела которых более или менее постоянна и как правило не зависит от температуры окружающей среды. К ним относятся птицы и млекопитающие. Температура тела различна у разных видов (35—45°С), но существенно выше температуры среды. Разность между температурой тела и температурой среды возрастает по мере охлаждения воздуха, что сопровождается пропорциональным возрастанием скорости теплоотдачи через кожу. Например, животные, у которых температура тела поддерживается на уровне 40°С, теряют тепло при температуре среды 20°С почти вдвое быстрее, чем при температуре 30°С. Чтобы поддерживать температуру тела на постоянном уровне, гомойотермные животные должны восполнять теряемое тепло за счет энергии, высвобождаемой в процессе метаболизма. См. также Плата за регулирование.

Температура тела

Температура тела — комплексный  показатель теплового состояния  организма животных и человека.

Поддержание температуры тела в  определенных пределах является одним  из важнейших условий нормальной жизнедеятельности организма. У  пойкилотермных животных, к которым  относятся беспозвоночные, рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, температура тела близка к температуре окружающей среды. Гомойотермные животные — птицы  и млекопитающие — в процессе эволюции приобрели способность поддерживать постоянную температуру тела при колебаниях температуры окружающей среды.

В гомойотермном организме условно  различают две температурные  зоны — оболочку и ядро. Оболочку составляют поверхностно расположенные  структуры и ткани — кожа, соединительная ткань, ядро — кровь, внутренние органы и системы. Температура ядра выше, чем оболочки, и относительно стабильна: разница температур между внутренними  органами составляет несколько десятых  градуса, причем наиболее высокую температуру  имеет печень (около 38°). Температура  других внутренних органов, в том  числе мозга, близка к температуре  крови в аорте, определяющей среднюю  температуру ядра. В мозге у  кроликов и некоторых других животных отмечена разница температуры коры головного мозга и гипоталамуса, достигающая 1°.

Температура оболочки ниже температуры  ядра на 5—10° и неодинакова на разных участках тела, что связано  с различием их кровоснабжения, величиной  подкожного жирового слоя и другого. Температура поверхности тела существенно  зависит от температуры окружающей среды. При кратковременном нагревании тела (например, в финской сауне  при температуре воздуха 80—100°) температура  кожи конечностей, составляющая в норме  около 30°, может подниматься до 45—48°, а при охлаждении падать до 5—10°.

Наличие в организме зон с  разной температурой не позволяет однозначно определить температуру тела. Для  характеристики ее часто пользуются понятием средневзвешенной температуры, которую вычисляют как среднюю  температур всех участков тела. Более  точно температуру тела может  характеризоваться температурной  схемой — распределением температуры  по поверхности тела (рис. 1.) или в  его ядре. Используется также характеристика температуры тела градиентом температуры, который изображается вектором, направленным в сторону наибольшего значения температуры, причем величина вектора  соответствует изменению температуры, приходящемуся на единицу длины. Изображение температурной схемы  тела в виде изотерм и значений градиента взаимно дополняют  друг друга: чем ближе расположены  изотермы, тем больший градиент температур имеют участки тела.

Измерение температуры тела производят с помощью различных термометров  и датчиков температуры. Температуру  ядра достаточно точно (с ошибкой  менее 0,5°) можно измерить, размещая термометр в подмышечной впадине, под языком, в прямой кишке или  наружном слуховом проходе. Нормальная температура тела человека, измеренная в прямой кишке, близка к 37°. Температура, измеренная под языком, меньше на 0,2—0,3°, в подмышечной впадине меньше на 0,3 — 0,4°.

У большинства людей хорошо выражены суточные колебания температуры  тела, лежащие в диапазоне 0,1—0,6°. Наиболее высокая температура тела наблюдается во второй половине дня, наиболее низкая — ночью. Имеют место  и сезонные колебания температуры  тела: летом она на 0,1—0,3° выше, чем зимой. У женщин выражен также  месячный ритм изменения температуры  тела: при овуляции она повышается на 0,6—0,8°. Повышение температуры  тела наблюдается при интенсивной  мышечной работе, сильных эмоциональных  переживаниях.

Поддержание жизни у гомойотермных  животных и человека возможно только в определенном диапазоне температуры  тела. Интервал между нормальной и верхней летальной температурой внутренних органов составляет около 6°. У человека и высших млекопитающих верхняя летальная температура приблизительно 43°, у птиц 46—47°. Причинами гибели гомойотермных животных и человека при превышении температуры тела верхнего критического предела считают нарушение биохимического равновесия в организме вследствие влияния изменения температуры на скорости разных биохимических реакций, а также нарушение структуры мембран в результате термического изменения конформации макромолекул, термическую инактивацию ферментов, идущую со скоростью, превышающей скорость их синтеза, денатурацию белков в результате нагрева, недостаток кислорода. Нижняя летальная температура тела составляет 15—23°. При искусственном охлаждении организма (смотри Гипотермия искусственная), когда принимаются специальные меры для сохранения его жизнеспособности, температуру тела можно понизить до более низких величин без риска для жизни. Поддержание постоянной температуры тела у человека и гомойотермных животных осуществляется путем взаимодействия механизмов теплопродукции и теплоотдачи. Устойчивость внутренней температуры при этом обеспечивается функциональной системой, в которую включены терморецепторы кожи, сосудов, гипоталамуса, центры терморегуляции в мозге и эфферентные механизмы, регулирующие теплопродукцию и теплоотдачу. При повышении температуры крови усиливается теплоотдача — расширяются сосуды кожи, увеличивается потеря тепла конвекцией, излучением, путем испарения пота, одновременно тормозятся механизмы теплопродукции. При понижении температуры тела уменьшается теплоотдача за счет сужения сосудов кожи и уменьшения ее теплопроводности, растет теплопродукция за счет увеличения мышечной деятельности. В начале охлаждения увеличивается терморегуляторный мышечный тонус (несократительный термогенез), а при более глубоком охлаждении возникает и нарастает мышечная дрожь (сократительный термогенез). При длительных и регулярных охлаждениях включается механизм химической терморегуляции, обусловливающий усиление метаболизма клеток и рост теплопродукции.

Длительное повышение температуры  тела связано с изменением теплорегуляции, вызываемым образованием в организме  специфических веществ — пирогенов, которые изменяют пределы нормальной установки температуры тела центрами терморегуляции. Пирогены появляются при действии на организм патогенных бактерий, вирусов, эндотоксинов. Возникающее под действием пирогенов повышение температуры (лихорадочное состояние) является выработанной в процессе эволюции адаптивной реакцией организма, которая приводит к накоплению дополнительного тепла, стимулирует обменные процессы и в большинстве случаев способствует борьбе организма с патогенными факторами. Местные повышения температуры могут происходить при локальных воспалительных процессах, развитии опухолей. Понижение температуры отдельных участков тела наблюдается при заболеваниях сосудов, приводящих к уменьшению местного кровотока,— ангиоспазмах, окклюзиях, облитерациях. Измерение местной температуры с помощью специальных датчиков или тепловизоров позволяет своевременно поставить диагноз, локализовать нарушение проходимости сосуда, прогнозировать динамику заболевания.

Температура тела является одним из важнейших показателей состояния  организма. Повышение температуры  на 1—2° часто служит признаком  патологии. На заболевание может  указывать и меньшее повышение  температуры (на 0,5° и ниже), удерживающееся длительное время или возникающее  периодически.

Терморегуляция

У птиц есть способность  постоянно поддерживать температуру  тела, благоприятную для их обменных процессов и комфортного состояния. Принято также считать, что организм птиц обладает способностью поддерживать температуру внутренних областей тела на относительно постоянном и достаточно высоком уровне (40—42° у птиц) независимо от изменений температуры окружающей среды. Совокупность физиологических процессов, обеспечивающих постоянство температуры тела у птиц, как у теплокровных животных, осуществляется путем изменения интенсивности теплопродукции (при окислительных процессах в организме) и путем изменения теплоотдачи через кожу. В организме птиц тепло образуется в процессе обмена веществ и энергии, а отдача тепла происходит путем теплопроведения, теплоизлучения и испарения и осуществляется через кожу. Различают химическую и физическую терморегуляции.

Химическая терморегуляция представляет собой освобождение теплопродукции при питании и дыхании живого и рефлекторном повышении эндогенного  теплообразования при понижении  температуры окружающей среды или  других явлениях. В процессе химической теплоотдачи участвуют запасы в  печени, полосные сальники, подкожная  жировая клетчатка и запасы в  скелетной мускулатуре.

Механизмы физической терморегуляции контролируют теплоотдачу. Физическая терморегуляция происходит путем изменения у животных уровня теплоотдачи благодаря рационализации объема и пропорций тела, развитию теплозащитных покровов, особых приспособлений кровеносной системы, а также  вследствие образования и распределения  жировых запасов. Центром терморегуляции у птиц является гипотоламус. Организм птицы поддерживает баланс между теплопродукцией и теплоотдачей в различных температурных ситуациях. Отклонение средней температуры внутренних областей тела и крови, мышц, наружных покровов от «установленного» уровня вызывает усиленную импульсацию термочувствительных нервных клеток и терморецепторов.