Termoregülasyon ve Canlılarda Sıcaklık Düzenlemeleri

236 kez görüntülendi

Sponsorlu Bağlantılar

Çevre sıcaklığı çok farklı olsa bile canlılar vücut sıcaklıklarını termoregülasyon adı verilen bir süreçle sıkı bir şekilde düzenler ve belirli sınırlar içinde tutulabilir. Hayvanlarda vücut sıcaklığını düzenlemenin birkaç farklı yolu vardır. Bu termoregülatör stratejiler, bazıları oldukça aşırı olanlar da dâhil olmak üzere farklı ortamlarda yaşamalarına izin verir. Örneğin, kutup ayıları ve penguenler, kutuplardaki soğuk evlerinde yüksek vücut ısısını korurken, kanguru fareleri, iguanalar ve çıngıraklı yılanlar, yaz mevsiminin en yüksek değerlerinin 38 santigrat derecenin üzerinde olduğu çöllerde bile gelişirler.

Aşağıda, termoregülasyon türlerine ve hayvanların vücut sıcaklığını düzenlemesine yardımcı olan stratejilere yer verilmiştir.

Termoregülasyon Türleri

Hayvanlar tarafından, ortam sıcaklıklarındaki dalgalanmalara karşı sergilenen iki ana tepki vardır:

1-Poikilotermi
2- Homeotermi

Poikilotermi: Poikilotermler ısı üretmek için fizyolojik araçlardan yoksun olduklarından, bu hayvanların vücut ısısı, herhangi bir davranışsal müdahalenin yokluğunda dış ortamın sıcaklığına uyma eğilimindedir. Poikiloterm örnekleri arasında çoğu balık, amfibi ve sürüngen gibi “soğukkanlı” hayvanlar bulunur. Poikilotermler ektotermler olarak da bilinir, çünkü vücut ısıları sadece dış ortamlarından elde edilir. Bu dış termal bağımlılık, daha düşük ve daha yüksek sıcaklıklara sahip alanlar arasında gidip gelerek, iletim ve radyasyon yoluyla ısı alışverişini ayarlamak için vücut pozisyonlarını değiştirerek davranışsal termoregülasyon kullanmalarını sağlar. Örneğin, ağaç kaplumbağaları (Glyptemys insculpta) güneşlenmek ve vücut sıcaklıklarını yükseltmek için her gün orman açıklıklarına giderler ancak su sıcaklığı hava sıcaklığı kadar düşmediği için geceleri akarsulara dönerler. Kertenkeleler genellikle ısınmak için sıcak bir kayanın üzerinde güneşlenirler. Poikilotermlerde davranışsal termoregülasyon, beslenme ve hareket gibi önemli metabolik aktiviteler için optimal olan sürekli ortalama vücut sıcaklıkları ile sonuçlanabilir.

Homeotermi: Homeotermlerin vücut sıcaklıklarını düzenlemek için özel fizyolojik adaptasyonları vardır; homeotermlerin vücut sıcaklıkları, poikilotermlerinki kadar dalgalanmaz. Homeotermler, kuşlar ve memeliler gibi “sıcakkanlı” hayvanları (endotermler) içerir. Bu canlılar iç sıcaklıklarını sabit tutabilmek için metabolik ısıdan yararlanır. Tüm homeotermler 36 ila 42 C santigrat derece aralığında yüksek vücut sıcaklıklarını korurlar. Homeotermler ayrıca vücut sıcaklıklarını ayarlamak için davranışsal termoregülasyon kullanırlar. Davranışları kullanarak vücut sıcaklığı düzenlenebilir. Örneğin, sıcak bir günde yüzmeye gidebilir, biraz soğuk su içebilir veya gölgede oturulabilir. Soğuk bir insan bir günde bir palto giyebilir, rahat bir köşede oturabilir veya bir kase sıcak çorba içebilir. İnsanların dışında, hayvanların da benzer davranışları vardır. Örneğin, filler sıcak bir günde serinlemek için kendilerine su püskürtür ve birçok hayvan çok ısındıklarında gölge arar. Penguen yavruları ısıyı korumak için grup halinde toplanırlar.

Endotermler, soğuk ortamlara tepki olarak metabolik ısı üretimini veya termogenezi arttırmanın çeşitli yollarına sahiptir. Metabolik ısı üretmenin bir yolu kas kasılmasıdır. Örneğin, kişiler çok üşüdüğünde kontrolsüz bir şekilde titrer. Titreme adı verilen iskelet kaslarının izometrik kasılması, mekanik ısıyı vücut içine aktarırken, periferik damarların vazokonstriksiyonu deriden ısı kaybını azaltır. Elleri birbirine sürtmek, tempolu bir yürüyüşe çıkmak gibi kasıtlı hareketler ve titreme, kas aktivitesini, böylece ısı üretimini artırır. Titremesiz termogenez, ısı üretimi için başka bir mekanizma sağlar. Bu mekanizma kahverengi yağ dokusu olarak bilinen özel yağ dokusuna bağlıdır. Kahverengi yağ dokusu ATP sentezi için değil, ısı üretimi için katabolize edilir. Bazı memelilerde, özellikle kış uykusuna yatanlarda ve yavru hayvanlar çok fazla kahverengi yağa sahiptir. Ortam sıcaklıkları arttıkça, homeotermler vücut sıcaklıklarını düzenlemek için terleme ve/veya hızlı soluma yoluyla evaporatif soğutmayı kullanır ve ayrıca ısı kaybını teşvik etmek için yüzey kan damarlarını genişletir.

Isı Kaybının ve Kazancının Kontrolü

Hayvanlar çevreyle ne kadar ısı alışverişinde bulunduklarını kontrol eden vücut yapılarına ve aşağıdaki fizyolojik tepkilere sahiptir:

1-Kan akış düzenlerini değiştirmek gibi dolaşım mekanizmaları
2-Kürk, yağ veya tüy gibi yalıtım yapıları
3-Nefes nefese kalma ve terleme gibi buharlaşma (evaporatif) mekanizmaları

1-Dolaşım mekanizmaları

Kan damarları deri altında bolca dağılmıştır. Vücudun yüzeyi, çevre ile ısı alışverişinin ana bölgesidir. Cilde kan akışını kontrol etmek, çevreye ısı kaybı veya çevreden kazanç oranını kontrol etmenin önemli bir yoludur. Endotermlerde, vücudun damarlarından gelen sıcak kan, cildin yakınından geçerken çevreye ısı kaybeder.

Vazokonstriksiyon ve Vazodilatasyon: Vazokonstriksiyon olarak bilinen bir süreç olan cildi besleyen kan damarlarının çapını küçültmek kan akışını azaltır ve ısının korunmasına yardımcı olur. Öte yandan, bir endotermin ısıdan kurtulması gerektiğinde, örneğin bir avcıdan kaçmak için çok koştuktan sonra bu kan damarları genişler. Bu duruma vazodilatasyon denir. Vazodilatasyon cilde kan akışını arttırır ve hayvanın ekstra ısısının bir kısmını çevreye kaybetmesine yardımcı olur. Kürklü memeliler genellikle çıplak deri bölgelerinde ısı alışverişi için özel kan damarı ağlarına sahiptir. Örneğin, tavşanların hızlı ısı kaybına izin veren geniş bir kan damarı ağına sahip büyük kulakları vardır. Bu adaptasyon, sıcak çöl ortamlarında yaşamalarına yardımcı olur. Bazı ektotermler ayrıca ısıyı korumanın bir yolu olarak cilde kan akışını düzenler. Örneğin, iguanalar, karadayken emdikleri ısıyı korumaya yardımcı olmak için soğuk suda yüzerken cilde kan akışını azaltır.
Ters akım ısı değişimi: Birçok kuş ve memelide, daha sıcak kan içeren damarlardan daha soğuk kan içeren damarlara doğru ısı transferi yapılır. Bu adaptasyona ters akımlı ısı değişimi denir. Uzun bacaklı bir su kuşunun bacağında, bacaktan aşağı inen atardamar vücuttan sıcak kan taşır. Arter (atardamar), ayaktan soğuk kan taşıyan bir damarın hemen yanında yer alır. Aşağı inen sıcak kan, ısısının çoğunu iletim yoluyla yükselen soğuk kana geçirir. Bu, soğutulan kan ve çevre arasındaki sıcaklık farkının azalması nedeniyle ayakta daha az ısı kaybedileceği ve vücudun içerisine geri dönen kanın nispeten sıcak olacağı ve iç kısmın soğumasını önleyeceği anlamına gelir.

2- Yalıtım Yapıları

Vücuttan çevreye ısı kaybını en aza indirmenin bir başka yolu da yalıtımdır. Kuşlar tüy, memelilerin çoğu deriye yakın bir hava tabakasının hapsedilmesi ve çevreye ısı kaybını azaltmak için kıl veya kürk kullanır. Balina gibi deniz memelilerinde yalıtımı oldukça dayanıklı olan kalın yağ tabakası (balina yağı) sağlar. Kuşlar tüylerini kabartarak, memeli hayvanlar yalıtım tabakalarının kalınlaşması için kürklerini kabartarak soğuktan korunur. İnsanlarda benzer davranışsal tepki olan kılların diken diken olması sınırlı vücut kılları nedeniyle o kadar etkili değildir.

3-Buharlaşma Mekanizmaları

Buharlaşma, yüksek hava sıcaklıklarında gerekli bir soğutma mekanizmasıdır. Kara hayvanları genellikle buharlaşma (evaporasyon)yoluyla derilerinden, ağızlarından ve burunlarından havaya su kaybederler. Buharlaşma ısıyı uzaklaştırır ve bir soğutma mekanizması olarak işlev görebilir. Örneğin, memelilerin çoğu vücut sıcaklıkları yükseldiğinde terleyerek ve hızlı soluma yaparak evaporatif (buharlaşmayla) soğutmayı artırır. Terlemede, derideki bezler çeşitli iyonlar (elektrolitler) içeren suyu serbest bırakır. Sadece memeliler terler. Köpekler ağız yüzeylerinden buharlaşmayı artırmak için ağzı açıkken hızlı ve yüzeysel nefes alır. Memelilerde de kuşlarda da hızlı soluma ya da benzeri nefes alma stratejileri kullanılır. Köpekler gibi bazı türlerde, karşı akımlı bir ısı eşanjörü ile birlikte hızlı solumadan kaynaklanan buharlaşmalı soğutma, beynin aşırı ısınmasını önlemeye yardımcı olur.

Bu Konuyu Sosyal Medyada Paylaş

Yorumlar

Henüz yorum yapılmamış.

Yorum Yaz


Yukarı Çık