กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 17 นาที

การควบคุมอุณหภูมิร่างกาย

การควบคุมอุณหภูมิ ร่างกาย คือความสามารถของ สิ่งมีชีวิต ในการรักษา อุณหภูมิร่างกาย ให้อยู่ภายในขอบเขตที่กำหนด แม้ว่าอุณหภูมิโดยรอบจะแตกต่างกันมากก็ตาม ในทางตรงกันข้าม สิ่งมีชีวิต...

การควบคุมอุณหภูมิร่างกาย

การควบคุมอุณหภูมิ ร่างกาย คือความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการรักษาอุณหภูมิร่างกายให้อยู่ภายในขอบเขตที่กำหนด แม้ว่าอุณหภูมิโดยรอบจะแตกต่างกันมากก็ตาม ในทางตรงกันข้าม สิ่งมีชีวิต ที่ปรับตัวตามอุณหภูมิจะปรับอุณหภูมิให้เข้ากับอุณหภูมิโดยรอบเป็นอุณหภูมิร่างกายของตนเอง จึงไม่ต้องมีการควบคุมอุณหภูมิภายใน กระบวนการควบคุมอุณหภูมิภายในเป็นแง่มุมหนึ่งของ ภาวะ สมดุล : สภาวะความเสถียรแบบไดนามิกในสภาวะภายในของสิ่งมีชีวิต ซึ่งคงอยู่ห่างไกลจากสมดุลทางความร้อนกับสิ่งแวดล้อม (การศึกษาเกี่ยวกับกระบวนการดังกล่าวในทางสัตววิทยาเรียกว่านิเวศวิทยาทางสรีรวิทยา )

หากร่างกายไม่สามารถรักษาระดับอุณหภูมิปกติได้ และอุณหภูมิสูงขึ้นอย่างมากเกินกว่าปกติ จะเกิดภาวะที่เรียกว่าภาวะอุณหภูมิเกิน (hyperthermia ) ขึ้น มนุษย์อาจประสบภาวะอุณหภูมิเกินที่เป็นอันตรายถึงชีวิตได้เมื่อ อุณหภูมิกระเปาะเปียกสูงกว่า 35 องศาเซลเซียส (95 องศาฟาเรนไฮต์) เป็นเวลาหกชั่วโมง[ 1 ]งานวิจัยในปี 2022 ได้พิสูจน์โดยการทดลองว่าอุณหภูมิกระเปาะเปียกที่เกิน 30.55 องศาเซลเซียส ทำให้เกิดภาวะเครียดจากความร้อนที่ไม่สามารถชดเชยได้ในผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดีและอายุน้อย ภาวะตรงกันข้าม คือ เมื่ออุณหภูมิร่างกายลดลงต่ำกว่าระดับปกติ เรียกว่าภาวะอุณหภูมิต่ำกว่าปกติ ( hypothermia ) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อกลไกการควบคุมสมดุลความร้อนภายในร่างกายทำงานผิดปกติ ทำให้ร่างกายสูญเสียความร้อนเร็วกว่าการผลิตความร้อน อุณหภูมิร่างกายปกติอยู่ที่ประมาณ 37 องศาเซลเซียส (98.6 องศาฟาเรนไฮต์) และภาวะอุณหภูมิต่ำกว่าปกติจะเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิแกนกลางของร่างกายต่ำกว่า 35 องศาเซลเซียส (95 องศาฟาเรนไฮต์) [ 2 ]โดยปกติเกิดจากการสัมผัสกับอุณหภูมิที่เย็นเป็นเวลานาน ภาวะอุณหภูมิต่ำกว่าปกติมักได้รับการรักษาด้วยวิธีการที่พยายามเพิ่มอุณหภูมิร่างกายให้กลับสู่ช่วงปกติ[ 3 ]

จนกระทั่งมีการนำเทอร์โมมิเตอร์มาใช้ จึงจะสามารถได้ข้อมูลที่แม่นยำเกี่ยวกับอุณหภูมิของสัตว์ได้ จากนั้นจึงพบว่ามีความแตกต่างกันในแต่ละส่วนของร่างกาย เนื่องจากการผลิตความร้อนและการสูญเสียความร้อนแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละส่วนของร่างกาย แม้ว่าการไหลเวียนของเลือดจะทำให้อุณหภูมิเฉลี่ยของอวัยวะภายในสูงขึ้นก็ตาม ดังนั้น จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องระบุส่วนของร่างกายที่สะท้อนอุณหภูมิของอวัยวะภายใน ได้แม่นยำที่สุด นอกจากนี้ เพื่อให้ผลลัพธ์สามารถเปรียบเทียบกันได้ การวัดจะต้องดำเนินการภายใต้เงื่อนไขที่เปรียบเทียบกันได้ โดยทั่วไปแล้ว ทวารหนักถือเป็นส่วนที่สะท้อนอุณหภูมิของอวัยวะภายในได้แม่นยำที่สุด หรือในบางกรณีของเพศหรือสายพันธุ์ อาจเป็นช่องคลอดมดลูกหรือกระเพาะปัสสาวะ[ 4 ] สัตว์ บางชนิดเข้าสู่ ภาวะจำศีลในรูปแบบต่างๆซึ่งกระบวนการควบคุมอุณหภูมิจะช่วยให้อุณหภูมิของร่างกายลดลงชั่วคราว เพื่อประหยัดพลังงาน ตัวอย่างเช่นหมีจำศีลและภาวะ จำศีลในค้างคาว

การจำแนกประเภทสัตว์ตามลักษณะทางความร้อน

สัตว์เลือดอุ่นเทียบกับสัตว์เลือดเย็น

การควบคุมอุณหภูมิในสิ่งมีชีวิตดำเนินไปตามสเปกตรัมตั้งแต่เอนโดเทอร์มีไปจนถึงเอ็กโท เทอร์มี เอนโดเทอร์มีสร้างความร้อนส่วนใหญ่ผ่านกระบวนการเผาผลาญและเรียกกันทั่วไปว่าสัตว์เลือดอุ่นเมื่ออุณหภูมิโดยรอบเย็น เอนโดเทอร์มีจะเพิ่มการผลิตความร้อนจากการเผาผลาญเพื่อรักษาอุณหภูมิร่างกายให้คงที่ ทำให้อุณหภูมิภายในร่างกายของเอนโดเทอร์มีความไม่ขึ้นกับอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมมากนัก[ 5 ]เอนโดเทอร์มีไมโทคอนเดรียต่อเซลล์มากกว่าเอ็กโทเทอร์มี ทำให้พวกมันสามารถสร้างความร้อนได้มากขึ้นโดยการเพิ่มอัตราการเผาผลาญไขมันและน้ำตาล[ 6 ]เอ็กโทเทอร์มีใช้แหล่งอุณหภูมิภายนอกในการควบคุมอุณหภูมิร่างกาย พวกมันถูกเรียกกันทั่วไปว่าสัตว์เลือดเย็น แม้ว่าอุณหภูมิร่างกายของพวกมันมักจะอยู่ในช่วงอุณหภูมิเดียวกับสัตว์เลือดอุ่นก็ตาม เอ็กโทเทอร์มีเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับเอนโดเทอร์มีเมื่อพูดถึงการควบคุมอุณหภูมิภายใน ในเอ็กโทเทอร์มี แหล่งความร้อนทางสรีรวิทยาภายในมีความสำคัญน้อยมาก ปัจจัยสำคัญที่สุดที่ทำให้พวกมันสามารถรักษาอุณหภูมิร่างกายให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมได้นั้นเกิดจากอิทธิพลของสิ่งแวดล้อม การอาศัยอยู่ในพื้นที่ที่มีอุณหภูมิคงที่ตลอดทั้งปี เช่น เขตร้อนหรือมหาสมุทร ทำให้สัตว์เลือดเย็นสามารถพัฒนากลไกทางพฤติกรรมที่ตอบสนองต่ออุณหภูมิภายนอกได้ เช่น การอาบแดดเพื่อเพิ่มอุณหภูมิร่างกาย หรือการหาที่ร่มเพื่อลดอุณหภูมิร่างกาย[ 6 ] [ 5 ]

สัตว์เลือดเย็น

การหาที่ร่มเป็นวิธีหนึ่งในการระบายความร้อน ในภาพนี้ ลูกนก นางนวลหางดำกำลังใช้ ลูกนก อัลbatrossเท้าดำเป็นที่ร่ม

การระบายความร้อนแบบเอกโตเทอร์มิก

  • การระเหย:
    • การระเหยของเหงื่อและของเหลวอื่นๆ ในร่างกาย
  • การพาความร้อน:
    • เพิ่มการไหลเวียนของเลือดไปยังพื้นผิวร่างกายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนผ่านความแตกต่างของอุณหภูมิ
  • การนำไฟฟ้า:
    • การสูญเสียความร้อนเนื่องจากการสัมผัสกับพื้นผิวที่เย็นกว่า ตัวอย่างเช่น:
      • นอนอยู่บนพื้นเย็นๆ
      • การแช่ตัวในแม่น้ำ ทะเลสาบ หรือทะเล
      • ปกคลุมไปด้วยโคลนเย็นๆ
  • รังสี:
    • ระบายความร้อนออกจากร่างกายโดยการแผ่รังสีความร้อนออกไป

การให้ความร้อนโดยวิธีดูดความร้อน (หรือการลดการสูญเสียความร้อนให้น้อยที่สุด)

เส้นสีแดงแสดงถึงอุณหภูมิอากาศเส้นสีม่วงแสดงถึงอุณหภูมิร่างกายของจิ้งจกเส้นสีเขียวแสดงถึงอุณหภูมิพื้นฐานของโพรงจิ้งจกเป็นสัตว์เลือดเย็นและใช้การปรับตัวทางพฤติกรรมเพื่อควบคุมอุณหภูมิร่างกาย พวกมันควบคุมพฤติกรรมตามอุณหภูมิภายนอก หากอากาศอบอุ่น พวกมันจะออกไปข้างนอกได้ในระดับหนึ่งแล้วกลับเข้าไปในโพรงเมื่อจำเป็น
  • การพาความร้อน:
    • ปีนป่ายขึ้นไปยังพื้นที่สูงขึ้นไปตามต้นไม้ สันเขา และโขดหิน
    • การเข้าสู่กระแสน้ำอุ่นหรือกระแสลมร้อน
    • การสร้างรังหรือโพรงที่มีฉนวนกันความร้อน
  • การนำไฟฟ้า:
    • นอนบนพื้นผิวที่ร้อน
  • รังสี:
    • นอนอาบแดด (การได้รับความร้อนจากวิธีนี้ขึ้นอยู่กับมุมของร่างกายเมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์)
    • พับผิวหนังเพื่อลดการสัมผัสกับแสงแดด
    • การปกปิดพื้นผิวปีก
    • การเปิดเผยพื้นผิวปีก
  • ฉนวนกันความร้อน:
    • การเปลี่ยนรูปทรงเพื่อปรับเปลี่ยนอัตราส่วนพื้นผิวต่อปริมาตร
    • การพองตัวของร่างกาย
ภาพถ่าย ความร้อนแสดงงูพันรอบแขน

เพื่อรับมือกับอุณหภูมิต่ำปลา บางชนิด ได้พัฒนาความสามารถในการทำงานต่อไปได้แม้ว่าอุณหภูมิของน้ำจะต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง บางชนิดใช้สารป้องกันการแข็งตัว ตามธรรมชาติ หรือโปรตีนป้องกันการแข็งตัวเพื่อต้านทานการก่อตัวของผลึกน้ำแข็งในเนื้อเยื่อ[ 7 ] สัตว์ ครึ่งบกครึ่งน้ำและสัตว์เลื้อยคลานรับมือกับการได้รับความร้อนโดยการระบายความร้อนด้วยการระเหยและการปรับตัวทางพฤติกรรม ตัวอย่างของการปรับตัวทางพฤติกรรมคือจิ้งจกนอนอาบแดดบนหินร้อนเพื่อรับความร้อนผ่านการแผ่รังสีและการนำความร้อน

เอนโดเทอร์มี

สัตว์เลือดอุ่นคือสัตว์ที่ควบคุมอุณหภูมิร่างกายของตัวเอง โดยทั่วไปจะรักษาอุณหภูมิให้คงที่ เพื่อควบคุมอุณหภูมิร่างกาย สิ่งมีชีวิตอาจจำเป็นต้องป้องกันความร้อนสะสมในสภาพแวดล้อมที่แห้งแล้ง การระเหยของน้ำ ไม่ว่าจะผ่านทางพื้นผิวระบบหายใจหรือผ่านทางผิวหนังในสัตว์ที่มีต่อมเหงื่อช่วยลดอุณหภูมิร่างกายให้อยู่ในระดับที่สิ่งมีชีวิตทนได้ สัตว์ที่มีขนปกคลุมร่างกายมีความสามารถในการขับเหงื่อจำกัด จึงต้องพึ่งพาการหอบหายใจเพื่อเพิ่มการระเหยของน้ำผ่านพื้นผิวที่ชื้นของปอด ลิ้น และปาก สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เช่น แมว สุนัข และหมู อาศัยการหอบหายใจหรือวิธีการอื่น ๆ ในการควบคุมอุณหภูมิ และมีต่อมเหงื่อเฉพาะที่ฝ่าเท้าและจมูกเท่านั้น เหงื่อที่ผลิตบนฝ่าเท้า ฝ่ามือ และฝ่าเท้าส่วนใหญ่ทำหน้าที่เพิ่มแรงเสียดทานและเพิ่มการยึดเกาะนกยังต่อต้านความร้อนสูงเกินไปโดยการกระพือคอหรือการสั่นสะเทือนอย่างรวดเร็วของผิวหนังบริเวณลำคอ[ 8 ]ขนอ่อนจะดักจับอากาศอุ่น ทำหน้าที่เป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม เช่นเดียวกับขนในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ทำหน้าที่เป็นฉนวนที่ดี ผิวหนังของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนั้นหนากว่าของนกมาก และมักจะมีชั้นไขมันที่เป็นฉนวนต่อเนื่องอยู่ใต้ชั้นหนังแท้ ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเล เช่น วาฬ หรือสัตว์ที่อาศัยอยู่ในบริเวณที่หนาวจัด เช่น หมีขั้วโลก ชั้นไขมันนี้เรียกว่าไขมันใต้ผิวหนัง ขนหนาที่พบในสัตว์เลือดอุ่นในทะเลทรายยังช่วยป้องกันการได้รับความร้อน เช่น ในกรณีของอูฐ

กลยุทธ์ในการรับมือกับอากาศหนาวเย็นคือการลดอัตราการเผาผลาญลงชั่วคราว เพื่อลดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสัตว์กับอากาศ และลดการสูญเสียความร้อน นอกจากนี้ การมีอัตราการเผาผลาญต่ำยังใช้พลังงานน้อยกว่า สัตว์หลายชนิดสามารถเอาชีวิตรอดจากคืนที่หนาวจัดได้ ด้วย ภาวะจำศีลซึ่งเป็นการลดอุณหภูมิร่างกายลงชั่วคราวในระยะสั้น เมื่อสิ่งมีชีวิตเผชิญกับปัญหาในการควบคุมอุณหภูมิร่างกาย พวกมันไม่เพียงแต่มีการปรับตัวทางด้านพฤติกรรม สรีรวิทยา และโครงสร้างเท่านั้น แต่ยังมีระบบป้อนกลับเพื่อกระตุ้นการปรับตัวเหล่านี้เพื่อควบคุมอุณหภูมิให้เหมาะสมอีกด้วย คุณลักษณะหลักของระบบนี้คือ สิ่งเร้าตัวรับ ตัวปรับ ตัวกระตุ้นและจากนั้นก็เป็นการป้อนกลับของอุณหภูมิที่ปรับใหม่ไปยังสิ่งเร้ากระบวนการหมุนเวียนนี้ช่วยในการรักษาสภาวะสมดุลของร่างกาย

เปรียบเทียบภาวะอุณหภูมิคงที่กับภาวะอุณหภูมิแปรผัน

ภาวะอุณหภูมิคง ที่ (Homeothermy)และภาวะอุณหภูมิแปรผัน (Poikilothermy)หมายถึงความคงที่ของอุณหภูมิภายในร่างกายของสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตที่ควบคุมอุณหภูมิร่างกายจากภายใน (Endothermic) ส่วนใหญ่เป็นสัตว์ที่มีภาวะอุณหภูมิคงที่ เช่นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอย่างไรก็ตาม สัตว์ที่มีภาวะอุณหภูมิร่างกายคงที่แบบไม่ถาวร (Facultative Endothermy)มักเป็นสัตว์ที่มีภาวะอุณหภูมิแปรผัน หมายความว่าอุณหภูมิของพวกมันสามารถเปลี่ยนแปลงได้มากปลา ส่วนใหญ่ เป็นสัตว์ที่ควบคุมอุณหภูมิร่างกายจากภายนอก (Ecotherm) เนื่องจากความร้อนส่วนใหญ่มาจากน้ำโดยรอบ อย่างไรก็ตาม ปลาเกือบทั้งหมดเป็นสัตว์ที่มีภาวะอุณหภูมิแปรผัน

สัตว์มีกระดูกสันหลัง

จากการสังเกตมนุษย์และสัตว์อื่นๆ จำนวนมาก จอห์น ฮันเตอร์แสดงให้เห็นว่าความแตกต่างที่สำคัญระหว่างสัตว์ที่เรียกว่าเลือดอุ่นและเลือดเย็นนั้นอยู่ที่ความคงที่ของอุณหภูมิที่สังเกตได้ของสัตว์เลือดอุ่นและความแปรปรวนของอุณหภูมิที่สังเกตได้ของสัตว์เลือดเย็น นกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเกือบทั้งหมดมีอุณหภูมิสูงที่คงที่และไม่ขึ้นกับอุณหภูมิของอากาศโดยรอบ ( ภาวะอุณหภูมิคงที่ ) สัตว์อื่นๆ เกือบทั้งหมดแสดงความแปรปรวนของอุณหภูมิร่างกายซึ่งขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม ( ภาวะอุณหภูมิแปรผัน ) [ 9 ]

การควบคุมสมอง

การควบคุมอุณหภูมิในทั้งสัตว์เลือดเย็นและสัตว์เลือดอุ่นส่วนใหญ่ถูกควบคุมโดยบริเวณพรีออปติก (POA) ของไฮ โปทาลามั สส่วนหน้า[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]ในหนู เซลล์ประสาทใน POA ที่แสดงตัวรับโปรสตาแกลนดิน E 3 (EP3) มีบทบาทสำคัญในการควบคุมอุณหภูมิโดยการควบคุมอุณหภูมิร่างกายในทั้งสองทิศทาง[ 13 ]เซลล์ประสาทที่แสดง EP3 ใน POA ให้สัญญาณยับยั้งอย่างต่อเนื่อง (โทนิก) ด้วยสารสื่อประสาทแกมมา-อะมิโนบิวทิริกแอซิด (GABA)เพื่อควบคุมเซลล์ประสาท ส่งออกของระบบประสาทซิมพาเทติกใน ไฮโปทาลามัสส่วนดอร์โซมีเดียล (DMH) และนิวเคลียสโรสทรัลราเฟพัลลิดัสของเมดุลลาออบลองกาตา (rRPa) [ 13 ] [ 14 ]ในสภาพแวดล้อมที่ร้อน สัญญาณยับยั้งโทนิกจากเซลล์ประสาท POA ที่แสดง EP3 จะเพิ่มขึ้นเพื่อยับยั้งการส่งออกของระบบประสาทซิมพาเทติก ผลที่ได้คือการผลิตความร้อนลดลงและหลอดเลือดที่ผิวหนังขยายตัว ซึ่งอย่างหลังนี้ส่งเสริมการสูญเสียความร้อนจากผิวกาย ในสภาพแวดล้อมที่เย็น การยับยั้งแบบโทนิกจากเซลล์ประสาท POA ที่แสดงออก EP3 จะลดลงเพื่อเพิ่ม (ปลดปล่อยการยับยั้ง) การทำงานของระบบประสาทซิมพาเทติก ส่งผลให้การผลิตความร้อนเพิ่มขึ้นและหลอดเลือดที่ผิวหนังหดตัวเพื่อลดการสูญเสียความร้อน[ 13 ] [ 15 ]การยับยั้งแบบโทนิกจากเซลล์ประสาท POA ที่แสดงออก EP3 ยังลดลงด้วยการทำงานของโพรสตากลันดิน E 2 (PGE 2 ) เพื่อกระตุ้นให้เกิดไข้[ 13 ] การควบคุมอุณหภูมิร่างกายแบบยับยั้งโทนิกนี้ได้รับการเสนอครั้งแรกว่าเป็นกลไกของไข้ในปี 2002 [ 14 ] และได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นหลักการพื้นฐานของ การรักษาสมดุลอุณหภูมิร่างกายในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในปี 2022 [ 13 ]การควบคุมสมดุลดังกล่าวแยกออกจาก ความรู้สึก ของอุณหภูมิ[ 16 ] [ 17 ]

ในนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

จิงโจ้เลียแขนเพื่อระบายความร้อน

ในสภาพแวดล้อมที่หนาวเย็น นกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจะใช้การปรับตัวและกลยุทธ์ต่อไปนี้เพื่อลดการสูญเสียความร้อน:

  1. การใช้กล้ามเนื้อเรียบขนาดเล็ก (กล้ามเนื้ออาร์เรคเตอร์ พิลีในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม) ซึ่งยึดติดกับเส้นขนหรือเส้นผม จะทำให้ผิวหนังบิดเบี้ยว ทำให้เส้นขน/เส้นผมตั้งตรง (เรียกว่าขนลุก ) ซึ่งจะช่วยชะลอการไหลของอากาศผ่านผิวหนังและลดการสูญเสียความร้อน
  2. การเพิ่มขนาดร่างกายเพื่อให้สามารถรักษาระดับอุณหภูมิแกนกลางของร่างกายได้ง่ายขึ้น (สัตว์เลือดอุ่นในสภาพอากาศหนาวเย็นมักมีขนาดใหญ่กว่าสัตว์ชนิดเดียวกันในสภาพอากาศที่อบอุ่นกว่า (ดูหลักการของเบิร์กมันน์ ))
  3. มีความสามารถในการสะสมพลังงานในรูปไขมันเพื่อใช้ในการเผาผลาญ
  4. มีแขนขาสั้น
  5. มีการไหลเวียนของเลือดแบบสวนทางในแขนขา – ซึ่งเลือดแดงอุ่นที่ไหลไปยังแขนขาจะผ่านเลือดดำที่เย็นกว่าจากแขนขา และมีการแลกเปลี่ยนความร้อนทำให้เลือดดำอุ่นขึ้นและเลือดแดงเย็นลง (เช่นหมาป่าอาร์กติก[ 18 ]หรือเพนกวิน[ 19 ] )

ในสภาพแวดล้อมที่อบอุ่น นกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจะใช้การปรับตัวและกลยุทธ์ต่อไปนี้เพื่อระบายความร้อนให้ได้มากที่สุด:

  1. การปรับตัวทางพฤติกรรม เช่น การอาศัยอยู่ในโพรงในเวลากลางวันและการหากินในเวลากลางคืน
  2. การระบายความร้อนโดยการระเหยของเหงื่อและการหอบ หรือ ที่เรียกว่า ยูโรไฮโดรซิสในกรณีของนก
  3. การสะสมไขมันสำรองไว้ในที่เดียว (เช่น โหนกอูฐ) เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบจากการเป็นฉนวนกันความร้อน
  4. ปลายแขนขาที่ยาวเรียว มักมีเส้นเลือดมาหล่อเลี้ยง เพื่อนำความร้อนจากร่างกายสู่อากาศ

ในมนุษย์

วงจรควบคุมการควบคุมอุณหภูมิร่างกายของมนุษย์แบบง่าย[ 20 ]

เช่นเดียวกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่นๆ การควบคุมอุณหภูมิเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาสมดุล ของร่างกายมนุษย์ ความร้อนในร่างกายส่วนใหญ่เกิดขึ้นในอวัยวะส่วนลึก โดยเฉพาะตับ สมอง และหัวใจ รวมถึงการหดตัวของกล้ามเนื้อโครงร่าง[ 21 ]มนุษย์สามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพภูมิอากาศที่หลากหลายได้ รวมถึงอากาศร้อนชื้นและอากาศร้อนแห้งแล้ง อุณหภูมิสูงก่อให้เกิดความเครียดอย่างรุนแรงต่อร่างกายมนุษย์ ทำให้เสี่ยงต่อการบาดเจ็บหรือถึงขั้นเสียชีวิตได้ ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาที่พบบ่อยที่สุดอย่างหนึ่งต่ออุณหภูมิสูงคือภาวะอ่อนเพลียจากความร้อน ซึ่งเป็นโรคที่อาจเกิดขึ้นได้หากสัมผัสกับอุณหภูมิสูง ส่งผลให้เกิดอาการต่างๆ เช่น เวียนศีรษะ เป็นลม หรือหัวใจเต้นเร็ว[ 22 ] [ 23 ]สำหรับมนุษย์การปรับตัวให้เข้ากับสภาพภูมิอากาศที่แตกต่างกันนั้นรวมถึงกลไกทางสรีรวิทยาที่เป็นผลมาจากวิวัฒนาการและกลไกทางพฤติกรรมที่เป็นผลมาจากการปรับตัวทางวัฒนธรรมอย่างมีสติ[ 24 ] [ 25 ]การควบคุมทางสรีรวิทยาของอุณหภูมิแกนกลางของร่างกายเกิดขึ้นโดยหลักผ่านทางไฮโปทาลามัส ซึ่งทำหน้าที่เป็น "เทอร์โมสตัท" ของร่างกาย[ 26 ]อวัยวะนี้มีกลไกการควบคุมรวมถึงเซนเซอร์วัดอุณหภูมิที่สำคัญ ซึ่งเชื่อมต่อกับเซลล์ประสาทที่เรียกว่าเทอร์โมรีเซปเตอร์[ 27 ]เทอร์โมรีเซปเตอร์แบ่งออกเป็นสองประเภทย่อย ได้แก่ ประเภทที่ตอบสนองต่ออุณหภูมิเย็นและประเภทที่ตอบสนองต่ออุณหภูมิร้อน เซลล์ประสาทเหล่านี้กระจายอยู่ทั่วร่างกายทั้งในระบบประสาทส่วนปลายและส่วนกลาง มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและสามารถให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์แก่ไฮโปทาลามัสผ่านกระบวนการป้อนกลับเชิงลบ จึงรักษาอุณหภูมิแกนกลางให้คงที่[ 28 ] [ 29 ]

สุนัขหอบหลังจากออกกำลังกาย

การสูญเสียความร้อนมีสี่ช่องทาง ได้แก่ การระเหย การพาความร้อน การนำความร้อน และการแผ่รังสี หากอุณหภูมิผิวหนังสูงกว่าอุณหภูมิอากาศโดยรอบ ร่างกายสามารถสูญเสียความร้อนได้โดยการพาความร้อนและการนำความร้อน อย่างไรก็ตาม หากอุณหภูมิอากาศโดยรอบสูงกว่าอุณหภูมิผิวหนัง ร่างกายจะได้รับความร้อนโดยการพาความร้อนและการนำความร้อน ในสภาวะเช่นนี้ วิธีเดียวที่ร่างกายสามารถระบายความร้อนได้คือการระเหย ดังนั้น เมื่ออุณหภูมิโดยรอบสูงกว่าอุณหภูมิผิวหนัง สิ่งใดก็ตามที่ขัดขวางการระเหยอย่างเพียงพอจะทำให้อุณหภูมิภายในร่างกายสูงขึ้น[ 30 ]ในระหว่างกิจกรรมทางกายที่เข้มข้น (เช่น กีฬา) การระเหยจะกลายเป็นช่องทางหลักในการสูญเสียความร้อน[ 31 ]ความชื้นส่งผลต่อการควบคุมอุณหภูมิโดยจำกัดการระเหยของเหงื่อและทำให้สูญเสียความร้อนน้อยลง[ 32 ]

ในสัตว์เลื้อยคลาน

การควบคุมอุณหภูมิร่างกายยังเป็นส่วนสำคัญของชีวิตสัตว์เลื้อยคลาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งกิ้งก่า เช่นMicrolophus occipitalisและCtenophorus decresiiซึ่งต้องเปลี่ยนสภาพแวดล้อมขนาดเล็กเพื่อรักษาอุณหภูมิร่างกายให้คงที่[ 33 ] [ 34 ]โดยการเคลื่อนที่ไปยังบริเวณที่เย็นกว่าเมื่ออากาศร้อนเกินไป และไปยังบริเวณที่อบอุ่นกว่าเมื่ออากาศเย็น พวกมันสามารถควบคุมอุณหภูมิร่างกายให้อยู่ในขอบเขตที่จำเป็นได้

ในพืช

การสร้างความร้อนเกิดขึ้นในดอกไม้ของพืชหลายชนิดในวงศ์Araceaeเช่นเดียวกับในกรวยไซแคด[ ​​35 ]นอกจากนี้ดอกบัวหลวง ( Nelumbo nucifera ) ยังสามารถควบคุมอุณหภูมิร่างกายได้[ 36 ]โดยคงอุณหภูมิเฉลี่ยไว้สูงกว่าอุณหภูมิอากาศ 20 °C (36 °F) ในขณะที่ออกดอก ความร้อนเกิดจากการสลายแป้งที่สะสมอยู่ในราก[ 37 ]ซึ่งต้องใช้ออกซิเจนในอัตราที่ใกล้เคียงกับนกฮัมมิงเบิร์ดที่ กำลังบินอยู่ [ 38 ]

คำอธิบายที่เป็นไปได้ประการหนึ่งสำหรับการควบคุมอุณหภูมิของพืชคือการป้องกันจากอุณหภูมิที่เย็นจัด ตัวอย่างเช่น ต้นกะหล่ำปลีเหม็นไม่ทนต่อความหนาวเย็น แต่กลับเริ่มเจริญเติบโตและออกดอกเมื่อยังมีหิมะปกคลุมอยู่[ 35 ]อีกทฤษฎีหนึ่งคือการสร้างความร้อนช่วยดึงดูดแมลงผสมเกสร ซึ่งได้รับการยืนยันจากการสังเกตว่าการผลิตความร้อนเกิดขึ้นพร้อมกับการมาถึงของด้วงหรือแมลงวัน[ 39 ]

เป็นที่ทราบกันดีว่าพืชบางชนิดสามารถป้องกันตัวเองจากอุณหภูมิที่เย็นลงได้โดยใช้โปรตีนต้านการแข็งตัวซึ่งเกิดขึ้นในข้าวสาลี ( Triticum aestivum) มันฝรั่ง ( Solanum tuberosum ) และ พืช ดอกชนิด อื่นๆ อีกหลายชนิด [ 7 ]

การควบคุมอุณหภูมิทางพฤติกรรม

สัตว์อื่นๆ นอกเหนือจากมนุษย์ควบคุมและรักษาระดับอุณหภูมิร่างกายด้วยการปรับตัวทางสรีรวิทยาและพฤติกรรม จิ้งจกทะเลทรายเป็นสัตว์เลือดเย็น จึงไม่สามารถควบคุมอุณหภูมิภายในร่างกายได้ด้วยตนเอง เพื่อควบคุมอุณหภูมิภายในร่างกาย จิ้งจกหลายชนิดจึงย้ายไปยังสถานที่ที่มีสภาพแวดล้อมเหมาะสมกว่า พวกมันอาจทำเช่นนั้นเฉพาะในตอนเช้า โดยการยกหัวขึ้นจากโพรงแล้วอาบแดดจิ้งจกจะดูดซับความร้อนจากแสงอาทิตย์ นอกจากนี้ยังอาจดูดซับความร้อนจากการนำความร้อนจากหินที่ร้อนซึ่งสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ เพื่อลดอุณหภูมิ จิ้งจกแสดงพฤติกรรมที่หลากหลาย ทะเลทรายทราย หรือเอิร์ก (ergs ) มีอุณหภูมิสูงถึง 57.7 องศาเซลเซียส (135.9 องศาฟาเรนไฮต์) และจิ้งจกทะเลทรายจะยกเท้าขึ้นในอากาศเพื่อระบายความร้อน หาวัตถุที่เย็นกว่ามาสัมผัส หาที่ร่ม หรือกลับเข้าไปในโพรง พวกมันยังกลับเข้าไปในโพรงเพื่อหลีกเลี่ยงการเย็นตัวเมื่ออุณหภูมิลดลง สัตว์น้ำก็สามารถควบคุมอุณหภูมิร่างกายด้วยพฤติกรรมได้เช่นกัน โดยการเปลี่ยนตำแหน่งในระดับความร้อน[ 40 ]กระรอกนอนแผ่ราบในที่ร่มเย็นๆ ซึ่ง " การนอนแผ่ราบ " ได้ถูกสังเกตเห็นในวันที่อากาศร้อน[ 41 ]

ในช่วงอากาศหนาวเย็น สัตว์หลายชนิดจะเพิ่มความทนทานต่อความร้อนโดยการรวมกลุ่มกัน

สัตว์ยังมีพฤติกรรมขโมยความร้อนโดยการแบ่งปันหรือขโมยความอบอุ่นจากร่างกายของกันและกัน พฤติกรรมขโมยความร้อนนี้พบได้โดยเฉพาะในสัตว์วัยอ่อนในสัตว์เลือดอุ่น เช่นค้างคาว[ 42 ]และนก (เช่นนกเมาส์เบิร์ด[ 43 ]และนกเพนกวินจักรพรรดิ[ 44 ] ) ซึ่งช่วยให้สัตว์แต่ละตัวเพิ่มความเฉื่อยทางความร้อน (เช่นเดียวกับภาวะตัวร้อน ) และลดการสูญเสียความร้อน[ 45 ]สัตว์เลือดเย็นบางชนิดอาศัยอยู่ในโพรงร่วมกับสัตว์เลือดเย็นชนิดอื่น สัตว์อื่นๆ ใช้ประโยชน์จากรังปลวก[ 46 ] [ 47 ]

สัตว์บางชนิดที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่หนาวเย็นจะรักษาระดับอุณหภูมิร่างกายโดยการป้องกันการสูญเสียความร้อน ขนของพวกมันจะหนาแน่นขึ้นเพื่อเพิ่มปริมาณฉนวนกันความ ร้อน สัตว์บางชนิดมีภาวะอุณหภูมิร่างกายไม่คงที่ตามภูมิภาคและสามารถปล่อยให้ส่วนปลายของร่างกายที่มีฉนวนกันความร้อนน้อยกว่าเย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าอุณหภูมิแกนกลางของร่างกายมาก—เกือบถึง 0 องศาเซลเซียส (32 องศาฟาเรนไฮต์) วิธีนี้ช่วยลดการสูญเสียความร้อนผ่านส่วนต่างๆ ของร่างกายที่มีฉนวนกันความร้อนน้อยกว่า เช่น ขา เท้า (หรือกีบ) และจมูก

แมลง หวี่สายพันธุ์ต่างๆที่พบในทะเลทรายโซโนรานจะเลือกอาศัยต้นกระบองเพชร สายพันธุ์ต่างๆ กัน โดยอาศัยความแตกต่างของความทนทานต่ออุณหภูมิระหว่างสายพันธุ์และพืชอาศัย ตัวอย่างเช่น แมลงหวี่ Drosophila mettleriพบได้ในกระบองเพชร เช่นซากัวโรและเซนิตาซึ่งกระบองเพชรทั้งสองชนิดนี้จะคงความเย็นไว้ได้ด้วยการกักเก็บน้ำ เมื่อเวลาผ่านไป ยีนที่คัดเลือกความทนทานต่อความร้อนสูงขึ้นจะลดลงในประชากร เนื่องจากสภาพอากาศที่เย็นกว่าของพืชอาศัยที่แมลงหวี่สามารถใช้ประโยชน์ได้

แมลงวันบางชนิด เช่นLucilia sericataจะวางไข่เป็นกลุ่มใหญ่ ตัวอ่อนที่ฟักออกมาเป็นกลุ่มนั้น จะสามารถควบคุมอุณหภูมิร่างกายและรักษาอุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตได้ ขึ้นอยู่กับขนาดของมัน

นกกระจอกเทศสามารถรักษาระดับอุณหภูมิร่างกายให้คงที่ได้ แม้ว่าสภาพแวดล้อมจะร้อนจัดในเวลากลางวันและหนาวจัดในเวลากลางคืนก็ตาม

โคอาล่ายังควบคุมอุณหภูมิร่างกายด้วยพฤติกรรมโดยการหาบริเวณที่เย็นกว่าของต้นไม้ในวันที่อากาศร้อน พวกมันมักจะพันตัวรอบบริเวณที่เย็นที่สุดของต้นไม้ ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ใกล้โคนต้น เพื่อเพิ่มการแผ่รังสีความร้อนภายในร่างกาย[ 48 ]

การจำศีล การพักตัวในฤดูร้อน และภาวะเฉื่อยชาในเวลากลางวัน

เพื่อรับมือกับทรัพยากรอาหารที่จำกัดและอุณหภูมิต่ำ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางชนิดจึงจำศีลในช่วงที่มีอากาศหนาวเย็น เพื่อคงอยู่ในสภาวะ "หยุดนิ่ง" เป็นเวลานาน สัตว์เหล่านี้จะสะสมไขมันสีน้ำตาลและชะลอการทำงานของร่างกายทั้งหมด สัตว์จำศีลที่แท้จริง (เช่น ตัวมาร์มอต) จะรักษาอุณหภูมิร่างกายให้ต่ำตลอดช่วงจำศีล ในขณะที่อุณหภูมิแกนกลางของสัตว์จำศีลเทียม (เช่น หมี) จะเปลี่ยนแปลงไป บางครั้งสัตว์อาจออกมาจากถ้ำเป็นช่วงเวลาสั้นๆ ค้างคาวบางชนิดเป็นสัตว์จำศีลที่แท้จริงและอาศัยการสร้างความร้อนอย่างรวดเร็วโดยไม่สั่นจากไขมันสีน้ำตาลที่สะสมไว้เพื่อนำพวกมันออกจากภาวะจำศีล[ 49 ]

การจำศีลในฤดูร้อนคล้ายกับการจำศีลในฤดูหนาว อย่างไรก็ตาม มักเกิดขึ้นในฤดูร้อนเพื่อให้สัตว์หลีกเลี่ยงอุณหภูมิสูงและการขาดน้ำ สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังและสัตว์มีกระดูกสันหลังทั้งบนบกและในน้ำต่างก็เข้าสู่ภาวะจำศีลในฤดู ร้อนตัวอย่างเช่น เต่าทอง ( Coccinellidae ) [ 50 ]เต่าทะเลทรายอเมริกาเหนือจระเข้ซาลาแมนเดอร์คางคกอ้อย [ 51 ]และ กบ ที่กักเก็บน้ำ[ 52 ]

ภาวะจำศีลรายวันเกิดขึ้นในสัตว์เลือดอุ่นขนาดเล็ก เช่นค้างคาวและนกฮัมมิ่งเบิร์ดซึ่งช่วยลดอัตราการเผาผลาญพลังงานที่สูงของพวกมันลงชั่วคราวเพื่อประหยัดพลังงาน[ 53 ]

ความหลากหลายในสัตว์

แผนภูมิแสดงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิร่างกายในแต่ละวัน

อุณหภูมิปกติของมนุษย์

ก่อนหน้านี้ อุณหภูมิเฉลี่ยในช่องปากของผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดีถือว่าอยู่ที่ 37.0 °C (98.6 °F) ในขณะที่ช่วงปกติอยู่ที่ 36.1 ถึง 37.8 °C (97.0 ถึง 100.0 °F) ในประเทศจีน โปแลนด์ และรัสเซีย อุณหภูมิจะถูกวัดที่รักแร้ โดย 36.6 °C (97.9 °F) ถือเป็นอุณหภูมิ "ที่เหมาะสม" ในประเทศเหล่านี้ ในขณะที่ช่วงปกติอยู่ที่ 36.0 ถึง 36.9 °C (96.8 ถึง 98.4 °F) [ 54 ]

ผลการศึกษาล่าสุดระบุว่า อุณหภูมิเฉลี่ยของผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดีอยู่ที่ 36.8 องศาเซลเซียส (98.2 องศาฟาเรนไฮต์) (ได้ผลลัพธ์เดียวกันจากสามการศึกษาที่แตกต่างกัน) ค่าความคลาดเคลื่อน (หนึ่งค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน ) จากการศึกษาอีกสามเรื่องมีดังนี้:

  • 36.4–37.1 °C (97.5–98.8 °F)
  • 36.3–37.1 °C (97.3–98.8 °F) สำหรับเพศชาย, 36.5–37.3 °C (97.7–99.1 °F) สำหรับเพศหญิง
  • 36.6–37.3 °C (97.9–99.1 °F) [ 55 ]

อุณหภูมิที่วัดได้จะแตกต่างกันไปตามตำแหน่งการวางเทอร์โมมิเตอร์ โดยอุณหภูมิทางทวารหนักจะสูงกว่าอุณหภูมิทางปาก 0.3–0.6 °C (0.5–1.1 °F) ในขณะที่อุณหภูมิทางรักแร้จะต่ำกว่าอุณหภูมิทางปาก 0.3–0.6 °C (0.5–1.1 °F) [ 56 ]พบว่าความแตกต่างเฉลี่ยระหว่างอุณหภูมิทางปากและทางรักแร้ของ เด็ก ชาวอินเดีย อายุ 6–12 ปี อยู่ที่เพียง 0.1 °C (ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน 0.2 °C) [ 57 ]และความแตกต่างเฉลี่ยใน เด็กชาว มอลตาอายุ 4–14 ปี ระหว่างอุณหภูมิทางปากและทางรักแร้ คือ 0.56 °C ในขณะที่ความแตกต่างเฉลี่ยระหว่างอุณหภูมิทางทวารหนักและทางรักแร้สำหรับเด็กอายุต่ำกว่า 4 ปี คือ 0.38 °C [ 58 ]

การเปลี่ยนแปลงอันเนื่องมาจากจังหวะชีวภาพ

ในมนุษย์ มีการสังเกตพบการเปลี่ยนแปลงรายวันที่ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาพักผ่อนและกิจกรรม โดยอุณหภูมิจะต่ำที่สุดในช่วงเวลา 23.00 น. ถึง 03.00 น. และสูงสุดในช่วงเวลา 10.00 น. ถึง 18.00 น. ลิงก็มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิร่างกายรายวันที่ชัดเจนและสม่ำเสมอตามช่วงเวลาพักผ่อนและกิจกรรม และไม่ขึ้นอยู่กับช่วงเวลากลางวันและกลางคืน ลิงกลางคืนจะมีอุณหภูมิร่างกายสูงสุดในเวลากลางคืนและต่ำที่สุดในตอนกลางวัน ซัทเธอร์แลนด์ ซิมป์สัน และ เจ.เจ. กัลเบรธ สังเกตว่าสัตว์และนกกลางคืนทั้งหมด ซึ่งช่วงเวลาพักผ่อนและกิจกรรมจะสลับกันตามธรรมชาติโดยนิสัยและไม่ใช่จากการแทรกแซงภายนอก จะมีอุณหภูมิสูงสุดในช่วงเวลาทำกิจกรรมตามธรรมชาติ (กลางคืน) และต่ำที่สุดในช่วงเวลาพักผ่อน (กลางวัน) [ 9 ]อุณหภูมิรายวันเหล่านี้สามารถสลับกันได้โดยการสลับกิจวัตรประจำวันของพวกมัน[ 59 ]

โดยพื้นฐานแล้ว เส้นโค้งอุณหภูมิของ นก ที่ออกหากินในเวลากลางวันจะคล้ายกับของมนุษย์และสัตว์เลือดอุ่นอื่นๆ ยกเว้นว่าอุณหภูมิสูงสุดจะเกิดขึ้นเร็วกว่าในช่วงบ่ายและอุณหภูมิต่ำสุดจะเกิดขึ้นเร็วกว่าในตอนเช้า นอกจากนี้ เส้นโค้งที่ได้จากกระต่ายหนูตะเภาและสุนัขก็ค่อนข้างคล้ายกับของมนุษย์[ 9 ]ข้อสังเกตเหล่านี้บ่งชี้ว่าอุณหภูมิร่างกายถูกควบคุมบางส่วนโดยจังหวะ ชีวภาพ

ความแปรปรวนอันเนื่องมาจากรอบเดือนของมนุษย์

ในช่วงระยะฟอลลิคูลาร์ (ซึ่งกินเวลาตั้งแต่วันแรกของการมีประจำเดือนจนถึงวันตกไข่ ) อุณหภูมิร่างกายพื้นฐาน เฉลี่ย ในผู้หญิงจะอยู่ระหว่าง 36.45 ถึง 36.7 °C (97.61 ถึง 98.06 °F) ภายใน 24 ชั่วโมงหลังการตกไข่ อุณหภูมิร่างกายของผู้หญิงจะสูงขึ้น 0.15–0.45 °C (0.27–0.81 °F) เนื่องจากอัตราการเผาผลาญที่เพิ่มขึ้นอันเป็นผลมาจากระดับโปรเจสเตอโรน ที่สูงขึ้นอย่างรวดเร็ว อุณหภูมิร่างกายพื้นฐานจะอยู่ระหว่าง 36.7–37.3 °C (98.1–99.1 °F) ตลอดระยะลูเตียลและลดลงสู่ระดับก่อนการตกไข่ภายในไม่กี่วันหลังการมีประจำเดือน[ 60 ]ผู้หญิงสามารถบันทึกปรากฏการณ์นี้เพื่อตรวจสอบว่าพวกเธอกำลังตกไข่หรือไม่และเมื่อใด เพื่อช่วยในการตั้งครรภ์หรือการคุมกำเนิด

การเปลี่ยนแปลงเนื่องจากไข้

ไข้คือการเพิ่มขึ้นของจุดตั้งค่าของอุณหภูมิแกนกลางในไฮโปทาลามัสที่ ถูกควบคุม ซึ่งเกิดจากไพโรเจนที่หมุนเวียนซึ่งผลิตโดยระบบภูมิคุ้มกัน[ 61 ] สำหรับผู้ป่วย การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิแกนกลางเนื่องจากไข้อาจทำให้รู้สึกหนาวในสภาพแวดล้อมที่คนที่ไม่เป็นไข้ไม่รู้สึก ไข้และไข้ ที่ เกิดจากพฤติกรรมสามารถเสริมสร้างการป้องกันภูมิคุ้มกันได้ อย่างไรก็ตามมีข้อควรระวังบางประการ[ 62 ]

การเปลี่ยนแปลงอันเนื่องมาจากไบโอฟีดแบ็ก

เป็นที่ทราบกันดีว่าพระภิกษุบางรูปฝึกฝนTummoซึ่ง เป็นเทคนิค การทำสมาธิแบบไบโอฟีดแบ็ก ที่ช่วยให้พวกเขาสามารถเพิ่มอุณหภูมิร่างกายได้อย่างมาก[ 63 ]

ผลกระทบต่ออายุขัย

ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมดังกล่าวต่ออุณหภูมิร่างกายที่มีอายุยืนยาวนั้นยากที่จะศึกษาในมนุษย์[ 64 ]

ขีดจำกัดที่เข้ากันได้กับชีวิต

สัตว์เลือดอุ่นมีขีดจำกัดทั้งความร้อนและความเย็นที่ทนได้ และ สัตว์ เลือดเย็น มีขีดจำกัดที่กว้างกว่ามากที่ อาจจะทนได้และยังมีชีวิตอยู่ ผลของความเย็นจัดเกินไปจะทำให้การเผาผลาญ ลดลง และด้วยเหตุนี้จึงทำให้การผลิตความร้อนลดลง ทั้ง กระบวนการ สลายและสร้างสารต่างก็มีส่วนร่วมในการลดลงของการเผาผลาญนี้ และถึงแม้จะใช้พลังงานน้อยลง แต่พลังงานที่สร้างขึ้นก็ยังน้อยลงไปอีก ผลของการเผาผลาญที่ลดลงนี้จะปรากฏให้เห็นในระบบประสาทส่วนกลางก่อน โดยเฉพาะสมองและส่วนที่เกี่ยวข้องกับสติสัมปชัญญะ[ 65 ]ทั้งอัตราการเต้นของหัวใจและอัตราการหายใจลดลง การตัดสินใจจะบกพร่องเมื่อเกิดอาการง่วงซึม และจะค่อยๆ ลึกขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งบุคคลนั้นหมดสติ หากไม่ได้รับการรักษาทางการแพทย์การเสียชีวิตจากภาวะอุณหภูมิ ร่างกายต่ำกว่า ปกติจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม ในบางครั้ง อาจเกิด อาการชักในช่วงท้าย และการเสียชีวิตเกิดจากการขาดอากาศหายใจ[ 66 ] [ 65 ]

ในการทดลองกับแมวที่ดำเนินการโดย Sutherland Simpson และ Percy T. Herring สัตว์เหล่านั้นไม่สามารถมีชีวิตรอดได้เมื่ออุณหภูมิทางทวารหนักลดลงต่ำกว่า 16 °C (61 °F) [ 65 ]ที่อุณหภูมิต่ำเช่นนี้ การหายใจจะอ่อนแรงลงเรื่อยๆ การเต้นของหัวใจมักจะยังคงดำเนินต่อไปหลังจากที่การหายใจหยุดลง การเต้นของหัวใจจะไม่สม่ำเสมอมาก ดูเหมือนจะหยุดลงแล้วเริ่มเต้นใหม่อีกครั้ง การเสียชีวิตดูเหมือนจะเกิดจากการขาดอากาศหายใจ เป็นหลัก และสัญญาณที่แน่นอนเพียงอย่างเดียวที่บ่งชี้ว่าเกิดเหตุการณ์ดังกล่าวขึ้นคือการสูญเสียปฏิกิริยาตอบสนองของหัวเข่า[ 66 ]

อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิที่สูงเกินไปจะเร่งการเผาผลาญของเนื้อเยื่อต่างๆ จนทำให้พลังงานในการเผาผลาญหมดลงอย่างรวดเร็ว เลือดที่อุ่นเกินไปทำให้เกิดอาการหายใจลำบากเนื่องจากพลังงานในการเผาผลาญของศูนย์ควบคุมการหายใจ หมดลง [ 67 ]อัตราการเต้นของหัวใจเพิ่มขึ้น การเต้นของหัวใจจะผิดจังหวะและในที่สุดก็จะหยุดลง ระบบประสาทส่วนกลางก็ได้รับผลกระทบอย่างมากจากภาวะอุณหภูมิสูงและ อาการ เพ้อและอาจเกิดอาการชักได้ สติอาจหายไป ทำให้บุคคลนั้นอยู่ใน ภาวะ โคม่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้บางครั้งอาจพบได้ในผู้ป่วยที่มีไข้ สูง เฉียบพลัน กล้ามเนื้อ ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจะแข็งตัวเนื่องจากความร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 50 °C โดยความแข็งเกร็งอย่างฉับพลันของร่างกายทั้งหมดทำให้ไม่สามารถมีชีวิตอยู่ได้[ 66 ]

HM Vernon ได้ทำการศึกษาเกี่ยวกับอุณหภูมิที่ทำให้ตายและอุณหภูมิที่ทำให้เป็นอัมพาต (อุณหภูมิของภาวะแข็งตัวจากความร้อน) ของสัตว์ต่างๆ เขาพบว่าสัตว์ในกลุ่ม เดียวกัน มีค่าอุณหภูมิที่คล้ายคลึงกันมาก โดยสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกที่ตรวจสอบมีค่า 38.5 °C ปลา 39 °C สัตว์เลื้อยคลาน 45 °C และหอย ชนิดต่างๆ 46 °C นอกจากนี้ ในกรณีของ สัตว์ ทะเลเปิดเขายังแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิที่ทำให้ตายกับปริมาณของส่วนประกอบที่เป็นของแข็งในร่างกาย อย่างไรก็ตาม ในสัตว์ชั้นสูง การทดลองของเขามีแนวโน้มที่จะแสดงให้เห็นว่ามีความแปรผันมากขึ้นทั้งในลักษณะทางเคมีและทางกายภาพของโปรโตพลาสซึมและด้วยเหตุนี้จึงมีความแปรผันมากขึ้นในอุณหภูมิสุดขั้วที่เข้ากันได้กับการดำรงชีวิต[ 66 ]

การศึกษาในปี 2022 เกี่ยวกับผลกระทบของความร้อนต่อคนหนุ่มสาวพบว่า อุณหภูมิกระเปาะเปียกวิกฤตที่ความเครียดจากความร้อนไม่สามารถชดเชยได้อีกต่อไป T wb,critในผู้ใหญ่หนุ่มสาวที่มีสุขภาพดีซึ่งทำงานที่อัตราการเผาผลาญปานกลางซึ่งเลียนแบบกิจกรรมพื้นฐานในชีวิตประจำวันนั้นต่ำกว่า 35 °C ที่มักจะสันนิษฐานกันมาก โดยอยู่ที่ประมาณ 30.55 °C ในสภาพแวดล้อมชื้น 36–40 °C แต่จะลดลงเรื่อยๆ ในสภาพแวดล้อมที่ร้อนและแห้งกว่า[ 68 ] [ 69 ]

อาร์โทรโปดา

อุณหภูมิสูงสุดที่ สัตว์ขา ปล้อง ที่ชอบความร้อนบางชนิดทนได้ นั้นสูงกว่าอุณหภูมิที่เป็นอันตรายถึงชีวิตสำหรับสัตว์มีกระดูกสันหลังส่วนใหญ่[ 70 ]

แมลงที่ทนความร้อนได้มากที่สุดคือมดทะเลทราย 3 สกุลที่บันทึกไว้จาก 3 ส่วนที่แตกต่างกันของโลก มดเหล่านี้ได้พัฒนารูปแบบการดำรงชีวิตโดยการหากินในช่วงเวลาสั้นๆ ในช่วงเวลาที่ร้อนที่สุดของวัน ซึ่งเกิน 50 °C (122 °F) โดยกินซากแมลงและสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่ตายเนื่องจากความเครียดจากความร้อน[ 71 ]

ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2557 ไรParatarsotomus macropalpis จากแคลิฟอร์เนียตอนใต้ ได้รับการบันทึกว่าเป็นสัตว์บกที่วิ่งเร็วที่สุดในโลกเมื่อเทียบกับความยาวลำตัว โดยมีความเร็ว 322 เท่าของความยาวลำตัวต่อวินาที นอกจากความเร็วที่สูงผิดปกติของไรแล้ว นักวิจัยยังประหลาดใจที่พบว่าพวกมันวิ่งด้วยความเร็วเช่นนี้บนพื้นคอนกรีตที่อุณหภูมิสูงถึง 60 °C (140 °F) ซึ่งมีความสำคัญเพราะอุณหภูมินี้สูงกว่าขีดจำกัดที่ทำให้สัตว์ส่วนใหญ่ตายได้มาก นอกจากนี้ ไรยังสามารถหยุดและเปลี่ยนทิศทางได้อย่างรวดเร็วมาก[ 70 ]

แมงมุมเช่นNephila pilipesแสดงพฤติกรรมการควบคุมอุณหภูมิอย่างกระตือรือร้น[ 72 ]ในวันที่แดดจัดและอุณหภูมิสูง มันจะปรับลำตัวให้ตรงกับทิศทางของแสงแดดเพื่อลดพื้นที่ลำตัวที่โดนแสงแดดโดยตรง[ 72 ]

ดูเพิ่มเติม

อ่านเพิ่มเติม

  • Blatteis, Clark M. , บรรณาธิการ (2001) [1998] สรีรวิทยาและพยาธิสรีรวิทยาของการควบคุมอุณหภูมิสิงคโปร์และริเวอร์เอดจ์ รัฐนิวเจอร์ซีย์: World Scientific Publishing Co. ISBN 978-981-02-3172-9สืบค้นข้อมูลเมื่อ วัน ที่8 กันยายน 2553
  • Charkoudian, Nisha (พฤษภาคม 2546). "การไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังในการควบคุมอุณหภูมิร่างกายของมนุษย์วัยผู้ใหญ่: วิธีการทำงาน เมื่อใดที่ไม่ทำงาน และเพราะเหตุใด" . Mayo Clinic Proceedings . 78 (5): 603– 612. doi : 10.4065/78.5.603 . PMID  12744548 .ไฟล์ PDF ฉบับเต็ม
  • บทความนี้ได้นำข้อความจากสิ่งพิมพ์ที่อยู่ในสาธารณสมบัติ มาใช้ :  Chisholm, Hugh , ed. (1911). " Animal Heat ". Encyclopædia Britannica . Vol. 2 (11th ed.). Cambridge University Press. pp.  48– 50.เอกสารนี้อ้างอิงถึงผลงานของSimpson & Galbraith
  • กรีน, ชาร์ลส์ วิลสัน (1917). คู่มือสรีรวิทยาของเคิร์กฉบับแก้ไขสำหรับอเมริกาเหนือ นิวยอร์ก: วิลเลียม วูด แอนด์ โค. สืบค้นเมื่อ8 กันยายน 2010รายการอื่นๆ จาก Internet Archive
  • ฮอลล์, จอห์น อี. (2010). ตำราสรีรวิทยาการแพทย์ของกายตันและฮอลล์ พร้อมระบบการเข้าถึงออนไลน์สำหรับนักศึกษา (ฉบับที่ 12). ฟิลาเดลเฟีย: เอลเซเวียร์ ซอนเดอร์ส. ISBN 978-1-4160-4574-8.ดูลิงก์สารบัญ (เดิมชื่อตำราสรีรวิทยาการแพทย์ของกายตันฉบับก่อนหน้าอย่างน้อยถึงฉบับที่ 5 ปี 1976 มีข้อมูลที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับเรื่องการควบคุมอุณหภูมิ ซึ่งแนวคิดต่างๆ เปลี่ยนแปลงไปเพียงเล็กน้อยในช่วงเวลานั้น)
  • Hardy, James D; Gagge, A. Pharo; Stolwijk, Jan A, eds. (1970). การควบคุมอุณหภูมิทางสรีรวิทยาและพฤติกรรม . สปริงฟิลด์, อิลลินอยส์: Charles C Thomas.
  • Havenith, George; Coenen, John ML; Kistemaker, Lyda; Kenney, W. Larry (1998). "ความเกี่ยวข้องของลักษณะเฉพาะบุคคลต่อการตอบสนองต่อความเครียดจากความร้อนของมนุษย์ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของการออกกำลังกายและประเภทของสภาพภูมิอากาศ" European Journal of Applied Physiology . 77 (3): 231– 241. doi : 10.1007/s004210050327 . PMID  9535584 . S2CID  35920504 .
  • Kakuta, Naoto; Yokoyama, Shintaro; Nakamura, Mitsuyoshi; Mabuchi, Kunihiko (มีนาคม 2544). "การประมาณการถ่ายเทความร้อนจากการแผ่รังสีโดยใช้แบบจำลองทางเรขาคณิตของมนุษย์". IEEE Transactions on Biomedical Engineering . 48 (3): 324– 331. Bibcode : 2001ITBE...48..324K . doi : 10.1109/10.914795 . PMID  11327500. S2CID  13629890 .ลิงก์ไปยังบทคัดย่อ
  • Marino, Frank E (2008). การควบคุมอุณหภูมิและสมรรถภาพของมนุษย์: ด้านสรีรวิทยาและชีววิทยาวารสารการแพทย์และวิทยาศาสตร์การกีฬา เล่มที่ 53 บาเซิล สวิตเซอร์แลนด์: Karger. ISBN 978-3-8055-8648-1สืบค้นข้อมูลเมื่อ วัน ที่9 กันยายน 2553
  • Mitchell, John W (1 มิถุนายน 1976). "การถ่ายเทความร้อนจากทรงกลมและรูปทรงสัตว์อื่นๆ" . Biophysical Journal . 16 (6): 561– 569. Bibcode : 1976BpJ....16..561M . doi : 10.1016/S0006-3495(76)85711-6 . PMC  1334880 . PMID  1276385 .
  • มิลตัน, แอนโทนี สจ๊วต (1994). การควบคุมอุณหภูมิ: ความก้าวหน้าทางสรีรวิทยาและเภสัชวิทยาในปัจจุบัน . สวิตเซอร์แลนด์: เบิร์คเฮาเซอร์ เวอร์แลก . ISBN 978-0-8176-2992-2สืบค้นข้อมูลเมื่อ วัน ที่9 กันยายน 2553
  • Selkirk, Glen A & McLellan, Tom M (พฤศจิกายน 2544). "อิทธิพลของสมรรถภาพแอโรบิกและไขมันในร่างกายต่อความทนทานต่อความเครียดจากความร้อนที่ไม่สามารถชดเชยได้" วารสารสรีรวิทยาประยุกต์ 91 ( 5): 2055– 2063. doi : 10.1152/jappl.2001.91.5.2055 . hdl : 1807/14121 . PMID  11641344 .
  • Simpson, S. & Galbraith, JJ (1905). " การสังเกตอุณหภูมิปกติของลิงและการเปลี่ยนแปลงรายวัน และผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงในกิจวัตรประจำวันต่อการเปลี่ยนแปลงนี้" วารสารของราชสมาคมแห่งเอดินบะระ 45 : 65– 104. doi : 10.1017/S0080456800011649 . S2CID  84391743 .
  • เฮลมุท ทริบุทช์[ในภาษาเยอรมัน] (พฤษภาคม 1985). ชีวิตเรียนรู้ที่จะดำรงอยู่ได้อย่างไร: การปรับตัวในธรรมชาติแปลโดย มิเรียม วารอน สำนักพิมพ์ Mit Pr. ISBN 978-0262700283.
  • Weldon Owen Pty Ltd. (1993). สารานุกรมสัตว์ – สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม นก สัตว์เลื้อยคลาน สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก. Reader's Digest Association, Inc. หน้า 567–568. ISBN 1-875137-49-1.
  • สำนักงานอุตุนิยมวิทยาแห่งรัฐบาลออสเตรเลียข้อมูลการสังเกตการณ์ความสบายทางความร้อนสืบค้นเมื่อ28 มกราคม 2556
  • การบรรยายคริสต์มาสของสถาบัน Royal Institution ปี 1998 เก็บถาวรเมื่อวันที่ 29 มีนาคม 2015 ที่Wayback Machine
  • หว่อง, เลนา (1997). "อุณหภูมิของมนุษย์ที่มีสุขภาพดี (อุณหภูมิร่างกาย)" . เดอะ ฟิสิกส์ แฟคทบุ๊ก . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 26 กันยายน 2010 . สืบค้นเมื่อ24 ตุลาคม 2013 .
  • การควบคุมอุณหภูมิร่างกายที่ห้องสมุดการแพทย์แห่งชาติสหรัฐอเมริกา (US National Library of Medicine ) หัวข้อทางการแพทย์ (Medical Subject Headingsหรือ MeSH)
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Thermoregulation&oldid=1358116749 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การควบคุมอุณหภูมิร่างกาย

การควบคุมอุณหภูมิ ร่างกาย คือความสามารถของ สิ่งมีชีวิต ในการรักษา อุณหภูมิร่างกาย ให้อยู่ภายในขอบเขตที่กำหนด แม้ว่าอุณหภูมิโดยรอบจะแตกต่างกันมากก็ตาม ในทางตรงกันข้าม สิ่งมีชีวิต...

สัตว์เลือดอุ่นเทียบกับสัตว์เลือดเย็น

การควบคุมอุณหภูมิในสิ่งมีชีวิตดำเนินไปตามสเปกตรัมตั้งแต่ เอนโดเทอร์มี ไปจนถึง เอ็กโท เทอร์มี เอนโดเทอร์มีสร้างความร้อนส่วนใหญ่ผ่านกระบวนการเผาผลาญและเรียกกันทั่วไปว่า สัตว์เลือดอุ่น เมื่ออุณหภูมิโดยรอบเย็น...

สัตว์เลือดเย็น

การหาที่ร่มเป็นวิธีหนึ่งในการระบายความร้อน ในภาพนี้ ลูกนก นางนวลหางดำ กำลังใช้ ลูกนก อัลbatrossเท้าดำ เป็นที่ร่ม

การระบายความร้อนแบบเอกโตเทอร์มิก

การระเหย: การระเหย ของเหงื่อและของเหลวอื่นๆ ในร่างกาย การพาความร้อน: เพิ่มการไหลเวียนของเลือดไปยังพื้นผิวร่างกายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนผ่านความแตกต่างของอุณหภูมิ การนำไฟฟ้า: การสูญเสียความร้อนเนื่องจากการสัมผัสกับพื้นผิวที่เย็นกว่า...