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咋还有温血动物呢?!他们怎么自行调节体温呢?太神奇了! 精选

已有 10806 次阅读 2017-6-12 15:22 |系统分类:科普集锦| 动物, 体温, 恒温动物, 血液, 体温调节

最近,美国的科学家发现了第一种全身热血的鱼:月鱼。这让我们迷惑了,为什么有了冷血,还有温血?为什么本来是冷血的鱼里也会出现温血的?冷血是怎么变成温血的?体温到底是怎么一回事?下面让我们来详细研究一下。



一、什么是体温调节?


顾名思义,就是调节动物的体温。我们要知道,动物身体各处的体温是不同的。皮肤的温度最低又最多变,而大脑和心脏的温度通常是最高而恒定的。


动物,包括人,他们对温度只有两种感觉,冷或者热。在中间还有一个比较舒适的温度。什么是舒适的温度呢?


人类的夏季舒适温度是19—24℃,冬季是17—22℃。舒适温度与体核温度并不相同,人类大脑和内脏的体核温度都是37度。这是因为机体需要向外排出热量,而温度相同就无法排出了,自然感觉到热。



温度不仅仅是生理上客观的描述,更是心理上主观的感觉。有时冬天你也会觉得暖洋洋,有时明明是夏天你又觉得寒冰彻骨。所以心理比生理更重要。


在生理上,首先是环境温度通过机体的温觉感受器和冷觉感受器传入大脑。这其中包括多级的正负反馈系统。


感受器几乎到处都是,无论是皮肤,肌肉还是内脏,脊髓甚至下丘脑都遍布着温觉和冷觉感受器。这些感受器是通过一些蛋白质如TRP家族在起作用。之后大脑再对身体的行为进行指挥。



影响感觉温度的因素有空气温度,气流速度,空气相对湿度,身体表面的湿度,运动强度,辐射源的温度等等。


二、为什么血液有不同的温度?


血液的温度反应的是身体的温度。所以冷血动物又叫变温动物,温血动物又叫恒温动物。有没有热血动物呢?其实是没有的,热血的少年倒是有一大堆。


所有的动物都需要让自己身体的温度维持在一个适合的水平上,这是因为酶需要一个温和的温度才能进行反应。



可是为什么有了变温还有恒温呢?


因为恒温比变温先进。变温要依赖环境温度。环境温度高,他们身体的温度也高,新陈代谢快起来,才能进行活动。如果环境温度太低,他们身体温度也很低,新陈代谢太慢了,就不能活动了。


而恒温动物可以依靠自己的代谢产生热量。只要食物充足,就可以维持很高的新陈代谢。这样不但有利于躲避敌害,捕猎,还方便交配呢。



从变温向恒温是一次伟大的进化。


三、体温是怎么调节的?


这是一个大话题。我们都知道热量传递有三种途径,热辐射,蒸发,和对流。变温动物也要依赖这三种方式来维持自己身体的温度。


1、 行为性体温调节


变温动物主要用行为来调节体温。有的行为很简单,有的行为很复杂。行为的强度和环境温度与体温的差值成正比。



当环境温度低的时候,无论变温动物还是恒温动物都喜欢靠近那些比周围温度高的物体,利用热辐射给自己加温。虽然恒温动物可以维持体温,可是有外援,不用白不用嘛。


谁不喜欢冬天烤烤火呢?各种动物都喜欢晒太阳,你喜欢不?甚至很多动物为了晒太阳还不去找食吃了,晒太阳比吃饭都重要。当然变温动物比恒温动物更依赖太阳。



甚至,当动物的体色或者毛羽是深色时,吸收的太阳能量可以让身体的新陈代谢能量消耗降低20-40%!大概黑人运动能力强也有这方面的原因,新陈代谢能量消耗降低,就有更多能量用于运动了


除了要吸收热量,还要防止散热。动物的毛皮,皮肤,皮下脂肪,甚至某些行为(比如寻找避风的地方)都是有用的。当然还要尽量防止蒸发。


虽然根据基尔霍夫定律,吸热快的东西散热也快,但是这是在波长和温度一定的情况下。动物散失温度的波长(4.0Xl0-8一2.0x10-5之间)比太阳光的波长要长的多,而且无论是鸟类蓬松羽毛用空气阻碍热量散失还是哺乳动物用皮下脂肪阻碍热量散失,都会使得动物更容易吸收环境热量而不是散失。



很多动物可以依靠集群来分享热量。比如在寒风中挤成一团的帝企鹅。


有的动物比如一些蜂类可以往身上洒水降低温度,而哺乳动物通常是选择进入水中,或者是用理毛行为把唾液涂在毛发上来帮助蒸发。


蜜蜂可以通过用翅膀扇风这种热对流的方式来为蜂巢降温。冬天又通过大量活动产生的热量为蜂巢增温。


很多昆虫可以通过营建不同模式的巢穴来控制温度。比如蚂蚁的巢穴,高处温度高,地底温度低。所以蚂蚁可以在不同的季节搬进不同的家来调节温度。



变温的鱼通常只在温度一定的范围里活动,比如靠近海底热泉。而恒温的鱼活动范围就大多了。这都是进化优势。


2、 自律性体温调节


除了行为性体温调节,还有自律性体温调节。这是指机体本身对体温进行调节。


温度高的时候,就要加强散热。血管扩张,血流量增加,散热主要依靠蒸发。哺乳动物出汗,张嘴利用呼吸道粘膜蒸发水分,都是方法。



散热时的呼吸和普通呼吸不一样,是浅呼吸。快速的浅呼吸可以带走大量热量。


冷的时候主要增加产热来抵抗寒冷。在温度很低的时候,很多动物可以依靠肌肉战栗来产生热量。这是一种不随意运动,就算没有大脑的动物也可以。


蛾子都可以战栗。战栗虽然可以加倍产热,但是却持续不了多久。



除了肌肉战栗,非颤抖性产热方式还有两种。一种是通过临时的提高基础代谢率产生更多热量(这与褐色脂肪有关,婴儿体内很多,成人却很少),一种是通过换毛增加脂肪等方式来减少散失。


行为性体温调节是无限的,可以用无穷的方法去调节温度。而自律性体温调节只能在有限的范围内调节。你太热了可以吃冰激凌,再出汗还是热。如果太冷,跑两步还是冷,总不如进入一个暖气屋子呀。



四、温度调节有什么用?


虽然从外界吸收热量可以降低新陈代谢的能量消耗,但是新陈代谢本身却因为温度升高而加快了。这就意味着,食物消化的速度也提高了。


知道为什么蛇和鳄鱼消化食物要几个月而哺乳动物却一直都在吃了吧。提高新陈代谢对于捕猎,躲避敌害,求偶,交配等都有很大的益处。



本文主要讨论的是动物的体温调节,其实植物也是有体温的。植物也有血液,只是并非红色而已。体温调节这件事虽然平常你几乎感觉不到,却是动物一辈子最重要的事之一。大部分食物都供给体温调节了呢。



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