Теплопродукция

Около половины получаемой при окислительном расщеплении органических соединений энергии выделяется в виде тепла. Это означает, что основные органы катаболического (энергетического) обмена веществ являются одновременно и важнейшими участками теплопродукции (мускулатура, железы, особенно печень у позвоночных).

Так как теплообмен с окружающей средой у большинства животных происходит очень быстро, то и температура их тела меняется в зависимости от активности организма и наружной температуры (пойкилотермия). Скорость ферментативных реакций, а значит, и интенсивность процессов обмена связаны с температурой коэффициентом Q10. Значение Q10, равное (Kj/Kj)- Ю/(Т2 - TJ, показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10°С (К, и К2-константы скорости при температурах Т, и Т2). У пойкилотермных животных (с переменной температурой тела) быстро достигается нижний предел температуры среды, за которым они впадают в холодовое оцепенение, сопровождающееся сильным замедлением обмена веществ.
В подобном состоянии скрытой жизни, применяя современную технику криоконсервации, организмы можно сохранять даже при экстремальных температурах. Например, после шестидневного пребывания при температуре — 272 °С выживает такой же процент инцистирован- ных личинок - науплиусов солоноводного ракообразного Artemia, что и без охлаждения цист. Однако клетки переносят такие низкие температуры, только если их охлаждают со скоростью примерно 100— 1000°С/мин, т.е. предотвращая слишком сильную дегидратацию и образование кристаллов. Оттаивание следует производить так же быстро, чтобы помешать рекристаллизации воды. У некоторых перезимовывающих насекомых точка замерзания жидкостей тела очень низка. Это связано с высокой концентрацией в гемолимфе глицерола (например, у наездника Вгасоп из перепончатокрылых-2,7 моль/л). У некоторых арктических и антарктических рыб, живущих в покрытой льдом морской воде, концентрации белков цитоплазмы намного выше, чем у других животных полярных регионов. Так как температура, при которой в клетках начинается образование льда, понижается у них до — 2 °С в связи с возрастанием коллоидно-осмотического давления (с. 187), такие рыбы способны выжить в переохлажденной воде. Общим для животных, дышащих растворенным в воде кислородом, являются в 105 раз большие потери тепла, чем у дышащих воздухом наземных организмов. Это связано с тем, что вода не только в 3000 раз более теплоемка, но и содержит в единице объема в 40 раз меньше кислорода, чем воздух.
Несмотря на это, у некоторых быстроплавающих видов рыб (например, тунцов) тело может быть на 10 °С теплее окружающей среды. Их кровеносные сосуды с большим просветом проходят не вдоль позвоночника, а непосредственно под кожей, в то время как в глубине тела между мышцами находятся артерио-венозные «чудесные сети» (с. 192), действующие как противоточные теплообменники.
За счет развития гомойотермии температура тела, а значит, и интенсивность обмена веществ птиц и млекопитающих приобрели значительную независимость от внешних температурных условий.

Температура тела у них колеблется в очень узком интервале, причем разница между ней и внешней температурой может составлять 70-80 °С (температура тела полярных птиц +40°С, а температура внешней среды от — 30° до — 40 °С). Развитие таких температур требует по сравнению с пойкилотермными животными более интенсивного обмена веществ, а также особых приспособлений, препятствующих потере тепла (перья, волосы, подкожная жировая ткань). Кроме того, должны быть развиты специальные механизмы терморегуляции, регистрирующие отклонения от заданного значения температуры и компенсирующие их посредством эффекторов. У человека соответствующие терморецепторы и центр терморегуляции расположены в передней области гипоталамуса (с. 243). При повышении температуры усиливается теплоотдача за счет расширения сосудов и усиления транспирации, т. е. испарения влаги (при испарении 1 г воды окружающей среде отдается 580 кал). И наоборот, при понижении температуры тела повышение мышечного тонуса может вызвать у человека усиление основного обмена веществ в 4-5 раз, что увеличивает теплопродукцию.
У гомойотермных животных температура тела и даже степень гомойотермии могут колебаться, например в зависимости от времени суток или от условий питания (гетеротермия). Некоторые такие животные временно пребывают даже в пойкилотермном состоянии, в частности виды, впадающие в зимнюю спячку (многие грызуны, насекомоядные, летучие мыши). Однако во всех этих случаях при приближении к точке замерзания теплопродукция в организме автоматически возобновляется.
Некоторые насекомые способны к кратковременной терморегуляции (например, бабочки из семейств Sphingidae и Saturniidae). При внешней температуре 20-30 °С бражники за счет вибрации крыльев перед полетом, т.е. за счет ритмичных сокращений мышц, могут поднять температуру грудной части тела до 40-41 °С, в то время как температура брюшка останется такой же, как у окружающей среды. Однако в противоположность позвоночным источником энергии в этом случае являются жиры (с. 169), как и у саранчи во время длительных перелетов. Перегреву здесь препятствует учащенное сокращение сердечной трубки, вызывающее быструю циркуляцию гемолимфы, что повышает теплоотдачу брюшка.
У пчел возникла социальная терморегуляция. В противоположность другим насекомым (в том числе и муравьям) они не впадают зимой в холодовое оцепенение. Температура в улье при этом поддерживается на уровне 20-30 °С, а летом даже намного точнее - 34,5-35,5 °С. Охлаждение вызывает мышечную дрожь и вследствие этого - вибрацию крыльев. При перегреве пчелы приносят в улей больше воды, капельки которой размазывают тонким слоем. Так как сбор и распределение воды выполняется различными особями, то пчелы-сборщицы должны получать точную информацию о температуре в улье от пчел-распределительниц. Эта информация заключается в скорости, с которой вода забирается пчелой-распределительницей. Чем она выше, тем жарче в улье.

Еще по теме Теплопродукция:

1. 2.5. ТЕПЛООБМЕН МЕЖДУ ОРГАНИЗМОМ И ВНЕШНЕЙ СРЕДОЙ 2.5.1. ТЕПЛОПРОДУКЦИЯ Й ТЕПЛОПОТЕРИ ОТ ТЕШН№АТ5ЛРЪ?ЛРЕДЫ
2. 2.6.1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОЗДУХА ПОМЕЩЕНИЙ
3. Способы терморегуляции у животных. 
4. Портал "ПЛАНЕТА ЖИВОТНЫХ". Кто ты, собака?, 2010
5. Любопытное доказательство того, что собаки очень давно одомашнены, приводит советский ученый-языковед академик Н. Я. Марр...
6. Антропологи изучают кости и скелеты людей очень далекого прошлого, изучают их близких и отдаленных родственников — ископаемых и современных обезьян,— чтоб восстановить путь, который прошел человек в своем развитии.
7. Находки, проливающие свет на происхождение собак, имеют возраст 8—10 тысяч лет...
8. Значит, собака пришла сюда вместе с человеком?..
9. Находка Савенкова произвела сенсацию...
10. КАК ЭТО МОГЛО СЛУЧИТЬСЯ!
11. Люди не очень опасались волков, волки же не очень боялись людей и нередко подходили к стоянкам первобытного человека достаточно близко.
12. Видимо, много, очень много лет жили люди и волки на расстоянии, очень медленно сближались и очень трудно понимали выгодность сближения...
13. Среди ученых нет единого мнения, ради чего была приручена собака...
14. Но могло быть и иначе.
15. Волки жили стаями...