Принципы теплообмена организма..

Постоянно происходящий обмен тепла (теплообмен) организма со средой зависит от ряда факторов и в принципе складывается из двух противоположных процессов: притока тепла и отдачи его во внешнюю среду. Поступление тепла в организм из внешней среды идет путем теплопроводности и радиации; кроме того, в любом живом организме продуцируется эндогенное тепло как результат всех метаболических реакций. Отдача тепла во внешнюю среду осуществляется также проведением и радиацией; кроме того, значительное количество тепла расходуется организмом в процессе жизнедеятельности путем испарения влаги (скрытая теплота испарения при 22°С составляет 2443,5 Дж/г, или 584 кал/г). Баланс этих двух процессов и определяет собой температуру тела, т. е. тепловую среду биохимических и физиологических реакций, протекающих в организме.

По принципиальным особенностям теплообмена различают две крупные экологические группы организмов:

- Пойкилотермные – имеют неустойчивость температуры их тела, меняющейся в широких пределах в зависимости от изменений температуры окружающей среды.

- Гомойотермные - принципиальное отличие теплообмена гомойотермных животных от пойкилотермных заключается в том, что приспособления к меняющимся температурным условиям среды основаны у них на функционировании комплекса активных регуляторных механизмов поддержания теплового гомеостаза внутренней среды организма. Благодаря этому биохимические и физиологические процессы всегда протекают в оптимальных температурных условиях.

Стратегии теплообмена и их сравнительная характеристика. В эволюции органического мира температурные адаптации развивались двумя разными путями.

Для большинства животных характерен пойкилотермный тип теплообмена, при котором приспособления к температурным воздействиям в основном осуществляются по отношению к средним режимам температур, сохраняющимся длительное время (географические и сезонные адаптации). Адаптации происходят в первую очередь на клеточно-тканевом уровне. Приспособления к конкретным, лабильным температурным условиям носят по преимуществу характер простых поведенческих реакций.

Принципиально иной тип приспособления к температурному фактору свойственен гомойотермным животным. У них температурные адаптации связаны с активным поддержанием постоянства внутренней температуры и основаны на высоком уровне метаболизма и эффективной регулирующей функции центральной нервной системы. Комплекс морфофизиологических механизмов поддержания теплового гомеостаза организма - специфическое свойство гомойотермных животных.

Пойкилотерм. широкое расселение и занятие многообразных экологических ниш на базе общей температурной толерантности. Она не требует дополнительных затрат энергии на активную терморегуляцию, но связана с прекращением активной деятельности в широком диапазоне колебаний температуры среды.
Вторая стратегия — гомойотермия — обеспечивает не менее широкое расселение и существование в различных экологических условиях на основе поддержания теплового гомеостаза внутренней среда. Это обеспечивает сохранение высокой биологической активности практически во всем диапазоне переносимых температур, но связано с большими энергозатратами на процессы терморегуляции. Известно, что пойкилотермные организмы распространены по Земному шару не менее широко, чем гомойотермные. Энергетическая стоимость температурных адаптаций у них ниже, чем у птиц и млекопитающих. С другой стороны, последние способны сохранять активность в широком диапазоне температур. Видимо, это дает им определенные преимущества в межвидовых отношениях, облегчая захват более выгодных экологических ниш. Поддержание постоянно высокого уровня метаболизма, вероятно, выгодно и на уровне экосистем, так как обеспечивает устойчивость биогенного круговорота..

Теплообмен у животных организмов. две группы.:

У животных регуляторные механизмы выражены лучше и по характеру выделяют следующие типы теплообмена:

- пойкилотермный – характерен для видов с непостоянной температурой тела. В связи с низким уровнем обмена веществ, т.е. слабо развитой химической теплорегуляцией, они продуцируют мало энергии и по этой причине температура их тела отличается от окружающей среды всего на доли градуса или . Однако некоторые виды (шмели) могут поддерживать оптимальную температуру усиленной работы мышц. Чаще всего регуляция теплообмена у этих животных достигается сменой мест обитания и строительством сложных убежищ, хотя у ряда видов она обеспечивается особенностями структуры и цвета покровов, развитием физической терморегуляции (рептилии при высокой температуре открывают рот);

- гомойотермный - характерен для теплокровных (эндотермных) животных (птиц, млекопитающих) с хорошо развитой химической теплорегуляцией и совершенными физическими механизмами её регуляции - хорошо развитыми теплоизолирующими покровами, регуляцией кровообращений и другими, что в итоге обеспечивает этим животным высокую и постоянную температуру тела и, как следствие, относительную независимость от температуры окружающей среды. Однако гомойотермия оказалась очень неэкономной формой тепловых отношений оргпнизмов со средой, поскольку до 98% получаемой с пищей энергии расходуется на поддержание постоянной тепературы тела, а на построение тела (образование массы) расходуется лишь около 2%;

- гетеротермный – характерен для животных (сумчатых, летучих, мышей, сусликов, медведей, стрижей), у которых в активном состоянии обмен веществ идет по типу гомойотермии, а во время глубокого сна или спячки – пойкилотермии.

Теплокровные животные являются преимущественно эвритермными, а среди хладнокровных больше стенотермных.