De basisprincipes van de temperatuurregeling van zoogdieren

Ilya Gridnev / Shutterstock

Vind je het verrassend dat rendieren, die veel van hun tijd in de sneeuw staan, geen koude voeten krijgen? Of dat dolfijnen , wiens dunne vinnen constant door koel water glijden, er toch in slagen om een ​​zeer actieve levensstijl na te streven? Een speciale aanpassing van de bloedsomloop, bekend als tegenstroom-warmte-uitwisseling, stelt beide dieren in staat om de juiste lichaamstemperatuur in hun ledematen te handhaven, en dit is slechts een van de vele slimme aanpassingen die zoogdieren in de afgelopen honderd miljoen jaar hebben ontwikkeld om hen te helpen omgaan met variabele temperaturen.

Zoogdieren zijn endotherm

Alle zoogdieren zijn endotherm, dat wil zeggen, ze handhaven en reguleren hun eigen lichaamstemperatuur, ongeacht de externe omstandigheden. (Koudbloedige gewervelde dieren, zoals slangen en schildpadden, zijn ectotherm.) Ze leven in wijdverspreide omgevingen over de hele wereld en hebben te maken met dagelijkse en seizoensgebonden schommelingen in de temperatuur, en sommige - bijvoorbeeld die van nature in harde arctische of tropische habitats - hebben te maken met extreme kou of hitte. Om hun juiste interne lichaamstemperatuur te behouden, moeten zoogdieren een manier hebben om lichaamswarmte te produceren en vast te houden bij koudere temperaturen, en om overtollige lichaamswarmte af te voeren bij warmere temperaturen.

De mechanismen die zoogdieren hebben om warmte te produceren, zijn onder meer het cellulaire metabolisme, aanpassingen aan de bloedsomloop en gewoon ouderwets rillen. Cellulair metabolisme is het chemische proces dat constant in cellen plaatsvindt, waarbij organische moleculen worden afgebroken en geoogst voor hun interne energie; dit proces geeft warmte vrij en verwarmt het lichaam. Aanpassingen in de bloedsomloop, zoals de hierboven genoemde tegenstroomwarmte-uitwisseling, brengen warmte over van de kern van het lichaam (hart en longen) naar de periferie via speciaal ontworpen netwerken van bloedvaten. Het rillen, wat je waarschijnlijk zelf ook hebt gedaan, is het gemakkelijkst uit te leggen: dit ruwe proces genereert warmte door de snelle samentrekking en het trillen van spieren.

Als een dier het te warm krijgt

Wat als een dier het eerder te warm dan te koud heeft? In gematigde en tropische klimaten kan overtollige lichaamswarmte zich snel ophopen en levensbedreigende problemen veroorzaken. Een van de oplossingen van de natuur is om de bloedsomloop zeer dicht bij het huidoppervlak te plaatsen, wat helpt om warmte af te geven aan de omgeving. Een andere is het vocht dat wordt geproduceerd door zweetklieren of ademhalingsoppervlakken, dat verdampt in relatief drogere lucht en het dier afkoelt. Helaas is verdampingskoeling minder effectief in droge klimaten, waar water zeldzaam is en waterverlies een reëel probleem kan zijn. In dergelijke situaties kunnen zoogdieren, zoalsreptielen, zoeken vaak bescherming tegen de zon tijdens de warmere uren met daglicht en hervatten hun activiteit 's nachts.

De evolutie van warmbloedige metabolismes bij zoogdieren was geen eenvoudige zaak, getuige het feit dat veel dinosaurussen blijkbaar warmbloedig waren, sommige hedendaagse zoogdieren (inclusief een soort geit) eigenlijk iets hebben dat lijkt op koudbloedige metabolismes, en zelfs één soort vis genereert zijn eigen interne lichaamswarmte.