Warm- en koudbloedige dieren

Hoe warm het buiten ook is, je lichaam werkt als een levende oven om een constante binnentemperatuur te handhaven. Het genereert warmte door het verbranden van het voedsel dat u eet. Alle zoogdieren en vogels zijn in staat deze interne warmte te produceren en worden geclassificeerd als homoiothermen (ho-MOY-ah-thermen), of warmbloedige dieren. De normale temperatuur voor zoogdieren varieert van 97° F tot 104° F. De meeste vogels hebben een normale temperatuur tussen 106° F en 109° F.

Een deel van de hersenen dat bekend staat als de hypothalamus (hi-po-THAL-ah-mus) is de thermostaat die de oven van uw lichaam regelt. Deze thermostaat is ingesteld op 98,6° F, maar een graad of wat hoger of lager ligt binnen het normale bereik voor een mens. In feite varieert uw lichaamstemperatuur met het tijdstip van de dag. Hij is het laagst vlak voor u ’s morgens opstaat, bereikt een piek in de namiddag en daalt weer terwijl u ’s nachts slaapt. Inspannende activiteit verhoogt de lichaamstemperatuur. Ziekte kan ook leiden tot een grotere stijging of daling van de normale temperatuur.

De zenuwen in de huid en diep in het lichaam sturen temperatuurberichten naar de hypothalamus. Deze vergelijkt de temperaturen in deze gebieden met die in de hersenen en stuurt, als deze te laag of te hoog zijn, boodschappen naar zenuwen en klieren om de warmte te helpen verhogen of verlagen. Als je het koud hebt, zorgt een boodschap van de hersenen ervoor dat je spieren gaan rillen. Dit genereert een beetje warmte en begint het lichaam op te warmen. Wanneer u het te warm hebt, zet een boodschap uw zweetklieren in werking. Door de verdamping van het transpiratievocht koelt de huid af. Een andere boodschap kan de bloedvaten onder de huid verwijden (vergroten), zodat meer bloed naar de oppervlakte kan komen en meer warmte door de huid aan de lucht kan ontsnappen.

Hijgen is een andere koelmethode die wordt gebruikt door zoogdieren met weinig zweetklieren. Vocht verdampt uit de mond en de tong om het oververhitte lichaam af te koelen. Vogels kunnen niet zweten, maar ze ontdoen zich van overtollige lichaamswarmte door uit te ademen. Speciale luchtzakken, die uit de longen steken, vergroten de hoeveelheid lucht die de vogels kunnen inademen en uitademen.

Warmbloedige dieren kunnen in de winter net zo actief zijn als in de zomer, maar hun lichaam moet dan wel voldoende voedsel hebben om te verbranden voor extra warmte. Vogels, met hun hogere lichaamstemperatuur, vinden het vaak moeilijk om genoeg voedsel te vinden wanneer de lagere temperaturen in de winter aanbreken, dus trekken de meeste van hen naar warmere klimaten waar hun lichaam niet zo hard hoeft te werken om warmte te behouden.

Warmte ontsnapt uit het lichaam via de huid. Lagen kleding helpen je je lichaamswarmte in de winter vast te houden. Andere zoogdieren moeten vertrouwen op vetlagen of een vachtbedekking om hen tegen de kou te isoleren en hun lichaamswarmte vast te houden. In extreem koude klimaten vind je geen zoogdieren met grote oren of lange staarten. Er zou veel extra voedsel nodig zijn om de warmte te vervangen die door deze grote oppervlakken verloren gaat – voedsel dat zeer moeilijk te vinden zou zijn.

Kleinere dieren moeten meer warmte produceren om warm te blijven dan grotere. Om dit te begrijpen, moeten we ons voorstellen dat een doos van 3 inch een klein dier is en een doos van 6 inch een groter dier. Op zijn zes blootgestelde zijden heeft het kleine dier 54 vierkante centimeter huid. Het grotere dier heeft 216 vierkante centimeter huid, of vier keer zoveel. Het warmteproducerende binnenoppervlak van het kleine dier is 27 kubieke centimeter, maar het binnenoppervlak van het grotere dier is 216 kubieke centimeter, dat is acht keer zo groot. Als er één eenheid energie per kubieke centimeter nodig is om 1 vierkante centimeter huid op te warmen, moet het kleinere dier twee keer zoveel energie verbranden om zijn huid op dezelfde temperatuur te houden als de huid van het grote dier. Dit betekent dat het twee keer zoveel warmte moet produceren.

Omdat kleine lichamen zoveel warmte moeten produceren om warm te blijven, is de grootte van warmbloedige dieren beperkt. Als het dier te klein zou zijn, zou het het voedsel niet snel genoeg kunnen verteren om even snel warmte te produceren als de warmte via de huid kan worden afgevoerd. Overdag tankt een kleine kolibrie om de tien à vijftien minuten voedsel aan zijn oven. Als hij zijn lichaam ’s nachts niet kan afremmen tot ongeveer een twintigste van zijn dagelijkse energie door in een winterslaap-achtige torpor te gaan, zou de koele nachtlucht van zelfs een warm klimaat het leven van de kolibrie in gevaar brengen.

Torpor is een vorm van slaap waaruit een dier niet snel kan worden gewekt. Zijn lichaamstemperatuur daalt tot die van zijn omgeving, en de hartslag en ademhaling worden sterk vertraagd. Als de temperatuur te laag wordt, zal het dier bevriezen en nooit meer uit zijn slaap ontwaken. Echte winterslapers gaan de hele winter door in en uit hun winterslaap. ieren die geen inwendige warmte kunnen produceren, staan bekend alspoikilothermen (poy-KIL-ah-thermen), of koudbloedige dieren. Insecten, wormen, vissen, amfibieën en reptielen vallen in deze categorie – alle wezens behalve zoogdieren en vogels. De term koudbloedig is een beetje misleidend omdat po-ikilothermen in de tropen een zeer warme lichaamstemperatuur kunnen hebben. Koudbloedig betekent eigenlijk dat de lichaamstemperatuur van het dier in principe gelijk is aan de omgeving. Een vis die in water van 40° F zwemt, zal een lichaamstemperatuur hebben die zeer dicht bij de 40° F ligt.

Aangezien koudbloedige dieren hun eigen warmte niet kunnen genereren, moeten zij hun lichaamstemperatuur reguleren door naar een andere omgeving te gaan. Je hebt vast wel eens een hagedis, schildpad of alligator in de zon zien liggen. Hij doet dit om zijn lichaamstemperatuur te verhogen. Als hij het te warm krijgt, gaat hij in de schaduw zitten, neemt een duik in het water of graaft zich in onder een rots of in de grond om af te koelen. Als de temperatuur daalt, worden koudbloedige dieren minder actief, zelfs traag. Als een insect het te koud krijgt, kunnen zijn vleugelspieren niet snel genoeg bewegen om te vliegen. Sommige motten trillen hun vleugelspieren, een actie die lijkt op uw rillen, en de samentrekkende spieren produceren genoeg warmte om op te stijgen. Na een koude nacht, is een sprinkhaan vaak te stijf en te koud om te springen. Maar zodra de zonnestralen hem hebben opgewarmd, kan hij weer gewoon rondspringen.

Extreme veranderingen in de omgevingstemperatuur kunnen fataal zijn voor het koudbloedige dier. Als de watertemperatuur stijgt, daalt het zuurstofgehalte. Als de temperatuur van 41° F tot 95° F stijgt, wordt het zuurstofgehalte gehalveerd. Een vis die deze drastische temperatuurstijging meemaakt, moet twee keer zoveel water over zijn kieuwen pompen om dezelfde hoeveelheid zuurstof te krijgen die hij kreeg toen de temperatuur lager was. Door de verhoogde activiteit heeft de vis ook meer behoefte aan zuurstof, wat het probleem nog verergert. Als gevolg hiervan kan de vis sterven door zuurstofgebrek, niet door warmte.
Veel insecten sterven wanneer de temperatuur daalt, maar de voorraad van volgend jaar overwintert in eitjes, cocons, of een andere beschermende laag. Ze komen tevoorschijn of komen uit als de temperaturen in de lente of zomer weer dalen. Reptielen graven zich in de grond of zoeken een hol om in te leven tot de oppervlaktetemperaturen gunstiger zijn. In feite brengen zonnige winterdagen velen van hen naar buiten om zich te warmen en naar voedsel te zoeken. Extremen van warmte en koude zijn moeilijk voor alle dieren. Maar zowel warmbloedige als koudbloedige dieren hebben zich aangepast aan normale weersveranderingen.