Zwierzęta ciepłolubne i zimnokrwiste

Niezależnie od tego, jaka jest temperatura na zewnątrz, twoje ciało, jak żywy piec, pracuje, by utrzymać stałą temperaturę wewnętrzną. Wytwarza ciepło poprzez spalanie pokarmu, który zjadasz. Wszystkie ssaki i ptaki są zdolne do wytwarzania tego wewnętrznego ciepła i są klasyfikowane jako homoiotermy (ho-MOY-ah-therms), czyli zwierzęta ciepłokrwiste. Normalne temperatury dla ssaków wahają się od 97° F do 104° F. Większość ptaków ma normalną temperaturę pomiędzy 106° F a 109° F.

Część mózgu znana jako podwzgórze (hi-po-THAL-ah-mus) jest termostatem, który kontroluje piec twojego ciała. Ten termostat jest ustawiony na 98,6° F, ale stopień lub tak wyżej lub niżej jest w normalnym zakresie dla człowieka. W rzeczywistości, temperatura ciała zmienia się w zależności od pory dnia. Najniższa jest tuż przed porannym wstaniem z łóżka, najwyższa po południu, a następnie obniża się podczas snu. Wysiłek fizyczny podnosi temperaturę ciała. Choroba również może spowodować większy wzrost lub spadek normalnej temperatury.

Nerwy w skórze i głęboko w ciele wysyłają wiadomości o temperaturze do podwzgórza. Porównuje ono temperatury tych obszarów z temperaturą mózgu i jeśli są one zbyt niskie lub zbyt wysokie, wysyła wiadomości do nerwów i gruczołów, aby pomóc zwiększyć lub zmniejszyć ciepło. Kiedy jest Ci zimno, wiadomość z mózgu powoduje, że mięśnie się trzęsą. Powoduje to wytworzenie niewielkiej ilości ciepła i zaczyna ogrzewać ciało. Kiedy jest Ci za gorąco, wiadomość wyzwala gruczoły potowe. Odparowanie powstałego w ten sposób potu chłodzi skórę. Inna wiadomość może rozszerzać (powiększać) naczynia krwionośne pod skórą, dzięki czemu więcej krwi może wydostać się na powierzchnię, a więcej ciepła może uciec przez skórę do powietrza.

Panting jest inną metodą chłodzenia używaną przez ssaki z niewielką ilością gruczołów potowych. Wilgoć odparowuje z ust i języka, aby ochłodzić przegrzane ciało. Ptaki nie mogą się pocić, ale pozbywają się nadmiaru ciepła z organizmu poprzez oddychanie. Specjalne worki powietrzne, które rozciągają się od płuc, zwiększają ilość powietrza, które ptaki mogą wdychać i wydychać.

Ciepłokrwiste zwierzęta mogą być tak samo aktywne zimą jak latem, ale ich ciała muszą mieć dużo jedzenia, aby spalić dodatkowe ciepło. Ptaki, z ich wyższymi temperaturami ciała, często mają trudności ze znalezieniem wystarczającej ilości pożywienia, gdy zimą nadejdą niższe temperatury, więc większość z nich migruje do cieplejszych klimatów, gdzie ich ciała nie muszą pracować tak ciężko, aby utrzymać ciepło.

Ciepło ucieka z ciała przez skórę. Warstwy odzieży pomagają zachować ciepło ciała w zimie. Inne ssaki muszą polegać na warstwach tłuszczu lub pokryciu futrem, aby izolować je od zimna i zachować ciepło ciała. W ekstremalnie zimnym klimacie nie znajdziesz ssaków z dużymi uszami lub długimi ogonami. Aby zastąpić ciepło tracone z tych dużych powierzchni, należałoby dostarczyć im dużo dodatkowego pożywienia, które byłoby niezwykle trudne do znalezienia.

Mniejsze zwierzęta muszą wytwarzać więcej ciepła, aby utrzymać ciepło niż większe. Aby to zrozumieć, udawaj, że kwadratowe pudełko o boku 3 cali jest małym zwierzęciem, a kwadratowe pudełko o boku 6 cali jest większym zwierzęciem. Na sześciu odkrytych bokach małe zwierzę ma 54 cale kwadratowe skóry. Większe zwierzę ma 216 cali kwadratowych skóry, czyli cztery razy więcej. Wewnętrzna powierzchnia wytwarzająca ciepło małego zwierzęcia wynosi 27 cali sześciennych, ale wnętrze większego zwierzęcia ma 216 cali sześciennych, czyli jest osiem razy większe. Jeśli do ogrzania 1 cala kwadratowego skóry potrzeba jednej jednostki energii na każdy cal sześcienny, to mniejsze zwierzę musi spalić dwa razy więcej energii, aby utrzymać temperaturę swojej skóry na poziomie skóry dużego zwierzęcia. Oznacza to, że musi ono wytworzyć dwa razy więcej ciepła.

Ponieważ małe ciała muszą produkować tak dużo ciepła, aby pozostać ciepłymi, rozmiar zwierząt ciepłokrwistych jest ograniczony. Gdyby zwierzę było zbyt małe, nie mogłoby trawić pokarmu wystarczająco szybko, aby produkować ciepło tak szybko, jak ciepło może być tracone przez skórę. W ciągu dnia maleńki koliber co dziesięć do piętnastu minut uzupełnia paliwo w swoim piecu. Jeśli nie byłby w stanie spowolnić swojego ciała w nocy do około jednej dwudziestej swojej dziennej energii poprzez przejście w hibernacyjny letarg, chłodne nocne powietrze nawet w ciepłym klimacie zagroziłoby życiu kolibra.

Torpor jest rodzajem snu, z którego zwierzę nie może być szybko wybudzone. Temperatura jego ciała spada do temperatury otoczenia, a bicie serca i oddychanie są znacznie spowolnione. Jeśli temperatura spadnie zbyt nisko, zwierzę zamarznie i nigdy nie obudzi się z letargu. Prawdziwi hibernatorzy przechodzą w i z letargu przez całą zimę.
Zwierzęta, które nie mogą wytwarzać wewnętrznego ciepła, są znane jako aspoikilotermy (poy-KIL-ah-therms) lub zwierzęta zimnokrwiste. Owady, robaki, ryby, płazy i gady należą do tej kategorii – wszystkie stworzenia z wyjątkiem ssaków i ptaków. Określenie zimnokrwiste jest trochę mylące, ponieważ zwierzęta zmiennocieplne mogą mieć bardzo ciepłe temperatury ciała w tropikach. Ryba pływająca w wodzie o temperaturze 40°F będzie miała temperaturę ciała bardzo zbliżoną do 40°F. Ta sama ryba w wodzie o temperaturze 60°F będzie miała temperaturę ciała zbliżoną do 60°F.

Ponieważ zwierzęta zimnokrwiste nie mogą wytwarzać własnego ciepła, muszą regulować temperaturę ciała poprzez przemieszczanie się do różnych środowisk. Prawdopodobnie widziałeś jaszczurkę, żółwia lub aligatora leżącego w pobliżu i wygrzewającego się na słońcu. Robi to, aby podnieść temperaturę swojego ciała. Kiedy robi się zbyt ciepło, przenosi się do cienia, bierze kąpiel w wodzie lub zakopuje się pod skałą lub w ziemi, aby się ochłodzić. Gdy temperatura spada, zwierzęta zimnokrwiste stają się mniej aktywne, a nawet ospałe. Jeśli owad staje się zbyt zimny, jego mięśnie skrzydeł nie mogą poruszać się wystarczająco szybko, aby mógł latać. Niektóre ćmy wibrują mięśniami skrzydeł, co przypomina drżenie, a kurczące się mięśnie wytwarzają wystarczająco dużo ciepła, by móc wystartować. Po zimnej nocy pasikonik jest często zbyt sztywny i zmarznięty, aby skakać. Jednakże, gdy promienie słoneczne ogrzeją go, może skakać jak zwykle.

Najwyższe zmiany temperatury środowiska mogą być śmiertelne dla zwierząt zimnokrwistych. Jak temperatura wody wzrasta, zawartość tlenu jest zmniejszona. Podniesienie temperatury z 41° F do 95° F spowoduje obniżenie poziomu tlenu o połowę. Ryba doświadczająca tak drastycznego wzrostu temperatury musi przepompować dwa razy więcej wody przez skrzela, aby uzyskać taką samą ilość tlenu, jaką otrzymała w niższej temperaturze. Zwiększona aktywność zwiększa również zapotrzebowanie ryb na tlen, co potęguje problem. W rezultacie, ryby mogą umrzeć z powodu braku tlenu, a nie ciepła.
Wiele owadów umiera, gdy temperatury spadają, ale następny rok dostaw zimuje w jaja, kokony, lub inne pokrycie ochronne. Pojawiają się lub wykluwają, gdy powracają wiosenne lub letnie temperatury. Gady zagrzebują się w ziemi lub znajdują jamy, w których mogą żyć do czasu, gdy temperatury na powierzchni będą bardziej korzystne. W rzeczywistości słoneczne zimowe dni sprawiają, że wiele z nich wychodzi na zewnątrz, aby się ogrzać i poszukać pożywienia. Skrajne upały i mrozy są trudne dla wszystkich zwierząt. Ale zarówno zwierzęta ciepłokrwiste, jak i zimnokrwiste przystosowały się do normalnych zmian pogodowych.