Il termoregolazione è il processo che consente agli organismi di regolare la temperatura del proprio corpo, modulando la perdita e il guadagno di calore. Nel regno animale esistono diversi meccanismi di regolazione della temperatura, sia fisiologici che etologici.
La regolazione della temperatura corporea è un'attività fondamentale per qualsiasi essere vivente, perché il parametro è fondamentale per l'omeostasi del corpo e influenza la funzionalità di enzimi e altre proteine, la fluidità della membrana, il flusso di ioni, tra gli altri..
Nella sua forma più semplice, le reti di termoregolazione vengono attivate per mezzo di un circuito che integra gli input dei termocettori situati nella pelle, nei visceri, nel cervello, tra gli altri..
I meccanismi principali per questi stimoli caldi o freddi includono vasocostrizione cutanea, vasodilatazione, produzione di calore (termogenesi) e sudorazione. Altri meccanismi includono comportamenti per promuovere o ridurre la perdita di calore.
Indice articolo
Per parlare di termoregolazione negli animali, è necessario conoscere l'esatta definizione di termini che spesso creano confusione tra gli studenti.
Comprendere la differenza tra calore e temperatura è essenziale per comprendere la regolazione termica degli animali. Useremo corpi inanimati per illustrare la differenza: pensiamo a due cubi di un metallo, uno è 10 volte più grande dell'altro.
Ciascuno di questi cubetti si trova in una stanza ad una temperatura di 25 ° C. Se misuriamo la temperatura di ogni blocco, entrambi saranno a 25 ° C, anche se uno è grande e l'altro piccolo.
Ora, se misuriamo la quantità di calore in ogni blocco, il risultato tra i due sarà diverso. Per svolgere questo compito dobbiamo spostare i blocchi in una stanza con una temperatura di zero assoluto e quantificare la quantità di calore che emanano. In questo caso, il contenuto di calore sarà 10 volte superiore nel cubo di metallo più grande..
Grazie all'esempio precedente, possiamo concludere che la temperatura è la stessa per entrambi e indipendentemente dalla quantità di materia in ciascun blocco. La temperatura è misurata come la velocità o l'intensità del movimento delle molecole.
Nella letteratura biologica, quando gli autori menzionano la “temperatura corporea” si riferiscono alla temperatura delle regioni centrali e periferiche del corpo. La temperatura delle regioni centrali riflette la temperatura dei tessuti "profondi" del corpo: cervello, cuore e fegato..
La temperatura delle regioni periferiche, invece, è influenzata dal passaggio del sangue alla pelle e si misura nella pelle delle mani e dei piedi..
Al contrario - e tornando all'esempio dei blocchi - il calore è diverso in entrambi i corpi inerti e direttamente proporzionale alla quantità di materia. È una forma di energia e dipende dal numero di atomi e molecole della sostanza in questione..
Nella fisiologia animale, ci sono una serie di termini e categorie usati per descrivere le relazioni termiche tra gli organismi. Ciascuno di questi gruppi di animali ha adattamenti speciali - fisiologici, anatomici o anatomici - che li aiutano a mantenere la temperatura corporea in un intervallo adeguato..
Nella vita di tutti i giorni, chiamiamo animali endotermici e omeotermici come "a sangue caldo", e gli animali poichilotermici ed ectotermici come "a sangue freddo"..
Il primo termine è Endotermico, utilizzato quando l'animale riesce a riscaldarsi mediando la produzione di calore metabolico. Il concetto opposto è ectotermia, dove la temperatura dell'animale è dettata dall'ambiente circostante.
Alcuni animali non sono in grado di essere endotermici, perché sebbene producano calore non lo fanno abbastanza velocemente da trattenerlo.
Un altro modo per classificarli è in base alla termoregolazione dell'animale. Il termine poichilotermico È usato per riferirsi ad animali con temperature corporee variabili. In questi casi, la temperatura corporea è alta negli ambienti caldi e bassa negli ambienti freddi..
Un animale poichilotermico può autoregolare la propria temperatura attraverso comportamenti. Cioè, posizionarsi in aree con un'elevata radiazione solare per aumentare la temperatura o nascondersi da detta radiazione per diminuirla..
I termini poikilotherm ed ectotherm si riferiscono sostanzialmente allo stesso fenomeno. Tuttavia, poikilotherm enfatizza la variabilità della temperatura corporea, mentre ectotherm si riferisce all'importanza della temperatura ambientale per determinare la temperatura corporea..
Il termine opposto per poikilotherm è omeotermico: termoregolazione con mezzi fisiologici - e non solo grazie all'esibizione di comportamenti. La maggior parte degli animali endotermici è in grado di regolare la propria temperatura.
I pesci sono il perfetto esempio di animali ectotermici e poichilotermici. Nel caso di questi vertebrati nuotatori, i loro tessuti non producono calore attraverso vie metaboliche e inoltre la temperatura del pesce è determinata dalla temperatura del corpo idrico in cui nuotano..
I rettili mostrano comportamenti molto marcati che consentono loro di regolare (etologicamente) la loro temperatura. Questi animali cercano regioni calde, come appollaiarsi su una pietra calda, per aumentare la temperatura. Altrimenti, dove vogliono ridurlo, cercheranno di nascondersi dalle radiazioni.
I mammiferi e gli uccelli sono esempi di animali endotermici e omeotermici. Questi producono metabolicamente la temperatura corporea e la regolano fisiologicamente. Alcuni insetti mostrano anche questo schema fisiologico..
La capacità di regolare la loro temperatura ha dato a questi due lignaggi animali un vantaggio rispetto alle loro controparti poichilotermiche, in quanto possono stabilire l'equilibrio termico nelle loro cellule e nei loro organi. Ciò ha portato a processi di nutrizione, metabolismo ed escrezione più robusti ed efficienti..
L'essere umano, ad esempio, mantiene la sua temperatura a 37 ° C, entro un intervallo abbastanza ristretto - tra 33,2 e 38,2 ° C. Il mantenimento di questo parametro è assolutamente fondamentale per la sopravvivenza della specie e media una serie di processi fisiologici nell'organismo..
La distinzione tra queste quattro categorie è spesso confusa quando esaminiamo casi di animali che sono in grado di alternarsi tra le categorie, spazialmente o temporalmente..
La variazione temporale della regolazione termica può essere esemplificata con mammiferi che subiscono periodi di ibernazione. Questi animali sono generalmente omeotermici durante i periodi dell'anno in cui non sono in letargo e durante il letargo non sono in grado di regolare la loro temperatura corporea..
La variazione spaziale si verifica quando l'animale regola in modo differenziale la temperatura nelle regioni del corpo. I bombi e altri insetti possono regolare la temperatura dei loro segmenti toracici e non sono in grado di regolare il resto delle regioni. Questa condizione di regolazione differenziale è chiamata eterotermia..
Come ogni sistema, la regolazione fisiologica della temperatura corporea richiede la presenza di un sistema afferente, un centro di controllo e un sistema efferente..
Il primo sistema, l'afferente, è responsabile della cattura delle informazioni attraverso i recettori della pelle. Successivamente, l'informazione viene trasmessa al centro di termoregolazione in modo neurale attraverso il sangue.
In condizioni normali, gli organi del corpo che generano calore sono il cuore e il fegato. Quando il corpo svolge un lavoro fisico (esercizio), anche il muscolo scheletrico è una struttura che genera calore.
L'ipotalamo è il centro di termoregolazione e i compiti sono suddivisi in dispersione e guadagno di calore. La zona funzionale per mediare il mantenimento del calore si trova nella zona posteriore dell'ipotalamo, mentre la perdita è mediata dalla regione anteriore. Questo organo funziona come un termostato.
Il controllo del sistema avviene in due modi: positivo e negativo, mediato dalla corteccia cerebrale. Le risposte degli effettori sono comportamentali o mediate dal sistema nervoso autonomo. Questi due meccanismi verranno studiati in seguito..
I meccanismi di regolazione della temperatura variano a seconda del tipo di stimolo ricevuto, cioè se si tratta di un aumento o di una diminuzione della temperatura. Quindi useremo questo parametro per stabilire una classificazione dei meccanismi:
Per ottenere la regolazione della temperatura corporea di fronte agli stimoli termici, il corpo deve favorirne la perdita. Esistono diversi meccanismi:
Negli esseri umani, una delle caratteristiche più sorprendenti della circolazione cutanea è l'ampia gamma di vasi sanguigni che ha. La circolazione sanguigna attraverso la pelle ha la proprietà di variare enormemente a seconda delle condizioni ambientali e di modificare i flussi sanguigni da alti a bassi..
La capacità di vasodilatazione è fondamentale nella termoregolazione degli individui. L'elevato flusso sanguigno durante i periodi di aumento della temperatura consente al corpo di aumentare la trasmissione del calore, dal centro del corpo alla superficie della pelle, per essere finalmente dissipato.
Quando il flusso sanguigno aumenta, il volume del sangue cutaneo a sua volta aumenta. Pertanto, una maggiore quantità di sangue viene trasferita dal centro del corpo alla superficie della pelle, dove si verifica il trasferimento di calore. Il sangue, ora più freddo, viene ritrasferito al nucleo o al centro del corpo.
Insieme alla vasodilatazione, la produzione di sudore è fondamentale per la termoregolazione poiché aiuta a dissipare il calore in eccesso. Infatti, la produzione e la successiva evaporazione del sudore sono i principali meccanismi dell'organismo per la dispersione del calore. Agiscono anche durante l'attività fisica.
Il sudore è un fluido prodotto dalle ghiandole sudoripare chiamate eccrine, distribuito in tutto il corpo in una densità significativa.L'evaporazione del sudore trasferisce il calore dal corpo all'ambiente sotto forma di vapore acqueo.
A differenza dei meccanismi citati nel paragrafo precedente, in situazioni di bassa temperatura il corpo deve favorire la conservazione e la produzione di calore nel modo seguente:
Questo sistema segue la logica opposta descritta nella vasodilatazione, quindi non approfondiremo molto la spiegazione. Il freddo stimola la contrazione dei vasi cutanei, evitando così la dissipazione del calore.
Ti sei mai chiesto perché la “pelle d'oca” appare quando siamo di fronte alle basse temperature? È un meccanismo per prevenire la perdita di calore chiamato piloerezione. Tuttavia, poiché gli esseri umani hanno relativamente pochi peli sul nostro corpo, è considerato un sistema inefficace e rudimentale..
Quando si verifica l'elevazione di ogni capello, lo strato d'aria che viene a contatto con la pelle viene aumentato, il che diminuisce la convezione dell'aria. Ciò riduce la perdita di calore.
Il modo più intuitivo per contrastare le basse temperature è produrre calore. Ciò può avvenire in due modi: tremando e termogenesi senza brividi.
Nel primo caso il corpo produce contrazioni muscolari rapide e involontarie (ecco perché si rabbrividisce quando si ha freddo) che portano alla produzione di calore. La produzione dei brividi è costosa - energeticamente parlando - quindi il corpo ricadrà su di essa se i sistemi sopra menzionati falliscono..
Il secondo meccanismo è guidato da un tessuto chiamato grasso bruno (o tessuto adiposo bruno, nella letteratura inglese è solitamente riassunto sotto l'acronimo di BAT da tessuto adiposo bruno).
Questo sistema è responsabile del disaccoppiamento della produzione di energia nel metabolismo: invece di formare ATP, porta alla produzione di calore. È un meccanismo particolarmente importante nei bambini e nei piccoli mammiferi, sebbene prove più recenti abbiano rilevato che è rilevante anche negli adulti.
I meccanismi etologici consistono in tutti i comportamenti che gli animali esibiscono per regolare la loro temperatura. Come abbiamo accennato nell'esempio dei rettili, gli organismi possono essere posti nell'ambiente giusto per promuovere o prevenire la perdita di calore.
Diverse parti del cervello sono coinvolte nell'elaborazione di questa risposta. Nell'uomo questi comportamenti sono efficaci, sebbene non siano finemente regolati come quelli fisiologici.
Il corpo subisce piccoli e delicati sbalzi di temperatura durante il giorno, a seconda di alcune variabili, come il ritmo circadiano, il ciclo ormonale, tra gli altri aspetti fisiologici..
Come abbiamo accennato, la temperatura corporea orchestra una vasta gamma di processi fisiologici e la sua perdita di regolazione può portare a condizioni devastanti all'interno dell'organismo colpito..
Entrambi gli estremi termici, sia alti che bassi, influenzano negativamente gli organismi. Temperature molto elevate, superiori a 42 ° C nell'uomo, influenzano le proteine in modo molto marcato, favorendone la denaturazione. Inoltre, la sintesi del DNA è influenzata. Anche organi e neuroni sono danneggiati.
Allo stesso modo, temperature inferiori a 27 ° C portano a una grave ipotermia. I cambiamenti nell'attività neuromuscolare, cardiovascolare e respiratoria hanno conseguenze fatali.
Più organi sono interessati quando la termoregolazione non funziona nel modo giusto. Questi includono cuore, cervello, tratto gastrointestinale, polmoni, reni e fegato..
Nessun utente ha ancora commentato questo articolo.