Termoregolazione Flashcards
Cos’è la termoregolazione
E’ l’abilità di mantenere la propria TEMPERATURA CORPOREA entro CERTI LIMITI quando la temperatura costante è molto differente.
Questo processo è un aspetto dell’omeostasi
Ipotermia e ipertermia
Quando la temperatura corporea DIMINUISCE al di sotto dei VALORI NORMALI si verifica una condizione chiamata IPOTERMIA.
Quando la temperatura corporea AUMENTA a livelli superiori alla NORMA si verifica una condizione chiamata IPERTERMIA
Classificazione organismi in base alla capacità di termoregolazione
TERMOREGOLATORI: mantengono la loro TEMPERATURA CORPOREA entro CERTI LIMITI INDIPENDENTEMENTE dai cambi della temperatura ambientale
TERMOCONFORMI: CAMBIANO la loro TEMPERATURA in funzione dei cambi della temperatura esterna
.Classificazione organismi in base alla fonte di calore che determina la temperatura corporea
ECTOTERMI: dipendono da FONTI ESTERNE DI CALORE (radiazione solare) per mantenere la loro sopra quella ambientale
ENDOTERMI: creano gran parte del loro CALORE con PROCESSI METABOLICI (mammiferi e uccelli)
Classificazione organismi a seconda della risposta alle temperature ambientali
OMEOTERMI: mantengono una TEMPERATURA COSTANTE in un AMPIO SPETTRO di temperature ambientali
PECILOTERMI: la temperatura CAMBIA quando la TEMPERATURA DELL’AMBIENTE CAMBIA (eterotermi)
Adattamenti per minimizzare la perdita di calore in ambienti freddi (uccelli e mammiferi)
- Contrazioni di piccoli muscoli connessi a peli o piumaggio che producono termogenesi e ottimizzazione copertura piumaggio/piuma
- Incremento della dimensione del corpo per mantenere la temperatura corporea (animali a sangue caldo nei climi più freddi tendono a essere più grandi di specie simili o altre popolazioni in climi più caldi)
- Capacità di accumulare energia sotto forma di grasso
Adattamenti per massimizzare la perdita di calore in ambienti caldi (uccelli e mammiferi)
- Adattamenti comportamentali come vivere in tane durante il giorno ed essere attivi di notte
- Raffreddamento per evaporazione - sudorazione
- Accumulo di riserve di grasso localizzato a certe parti
- Estremità allungate, spesso vascolarizzate per facilitare dispersione di calore
Meccanismi regolatori
- TERMOREGOLAZIONE CHIMICA O FISIOLOGICA: modifica la temperatura corporea INCREMENTANDO o DIMINUENDO le REAZIONI METABOLICHE (endotermi tendono a sudare per abbassare la temperatura o i muscoli possono tremare per produrre calore)
- TERMOREGOLAZIONE FISICA O COMPORTAMENTALE: MODIFICAZIONI ATTIVE del COMPORTAMENTO (ectotermi si riscaldano alla luce del sole diretta o si spostano all’ombra per raffreddarsi, molti animali dormono in gruppo e/o scelgono luoghi più caldi per dormire)
Problemi termici dei pecilotermi
Il clima impatta sulla loro distribuzione, movimenti e cicli vitali.
Esempi di strategie dei pecilotermi:
- producono molte uova prima di morire che schiuderanno alla fine della stagione fredda
- vivono in profondità negli ambienti acquatici per evitare il congelamento
- alcuni ibernano durante la stagione fredda (letargo)
Termoregolazione nella specie umana
Gran parte del calore è generato dagli ORGANI METABOLICAMENTE PIU’ ATTIVI come fegato, cuore, cervello e muscoli scheletrici secondo due modalità:
- meccanismi ecofisiologici modulati dalla selezione naturale
- adattamenti dovuti all’evoluzione
Modalità per la perdita e l’acquisizione di calore
- CONVEZIONE: è il trasferimento di calore contenuto in una massa di gas o un liquido dovuto al movimento di quella massa
- CONDUZIONE: trasferimento di calore tra oggetti e sostanze che sono in contatto l’un l’altro
- EVAPORAZIONE: è un cambio di stato da liquido a gassoso che richiede energia. Il calore è dissipato dal corpo durante l’evaporazione in quanto grandi molecole di acqua con elevato contenuto energetico si accumulano sulla superficie della pelle ed entrano in stato gassoso. Quando vaporizzano prendono con sé energia termica e l’acqua che resta si raffredda
- RADIAZIONE: è il trasferimento di calore tramite radiazione elettromagnetica senza che gli oggetti vengano in contatto
Se la temperatura della pelle è maggiore di quella dell’ambiente circostante, il corpo può perdere calore per radiazione e conduzione.
Ma se è minore lo può acquisire sempre per radiazione e conduzione.
In condizioni di calore le ghiandole sudoripare producono sudore che causa raffreddamento per evaporazione
Modalità con cui la specie umana perde calore eccessivo
Sono la vasodilatazione e la sudorazione.
La VASODILATAZIONE di arteriole si verifica per rilassamento di muscolatura liscia delle loro pareti che consente flusso sanguigno. Ciò ridirige il sangue nei capillari superficiali nella pelle aumentando la perdita di calore per convezione e conduzione.
La SUDORAZIONE raffredda il corpo a causa dell’evaporazione di acqua che avviene quando la temperatura ambientale è più calda di quella corporea.
Inoltre possono esserci meccanismi di IPERVENTILAZIONE dovuta a stimolazione dei centri respiratori e meccanismi di diminuzione dell’attività basale per ridurre la produzione di calore metabolico
Fonte di produzione di calore corporeo
- Processi metabolici basali (calore metabolico)
- Tessuti metabolicamente attivi come fegato, reni, cervello e cuore
- Assunzione di cibo, comportamento alimentare
- Attività muscolare
Il tasso metabolico è il tasso di consumo di energia o quello a cui un animale converte energia chimica in calore e lavoro esterno. Il tasso metabolico dipende da sesso, età, attività muscolari, assunzione di cibo recente ecc.
La dimensione del corpo è un fattore cruciale che influenza il metabolismo. Animali di piccola dimensione devono respirare a frequenze assai maggiori per unità di massa corporea rispetto ad animali di grande massa corporea
Tolleranza termica
Le cellule viventi possono funzionare solo in un intervallo ristretto di temperature.
Sotto 0°C i cristalli di ghiaccio danneggiano le strutture cellulari.
Alcuni animali hanno sviluppato adattamenti come molecole antigelo nel loro sangue per resistere al congelamento.
Il limite massimo di temperatura è poco meno di 45°C. Alcune alghe possono vivere in sorgenti termiche a 70°C e altri microrganismi fino a 100°C, ma in genere le proteine iniziano a denaturarsi e perdere la loro funzionalità all’avvicinarsi dei 45°C.
Dunque gran parte delle funzioni cellulari sono limitate tra 0°C e 45°C che sono considerati i limiti superiori e inferiori della vita
Morte termica
Se un organismo non è in grado di regolare la propria temperatura corporea sopravvengono due problemi:
1. effetti letali della temperatura
2. disturbo delle attività corporea
La TEMPERATURA LETALE (LT50) è definita come quella temperatura a cui il 50% degli ORGANISMI ESPOSTI a essa MUORE. LT50 dipende fortemente dalla durata del tempo di esposizione.
Esposizioni prolungate a temperature meno estreme in genere aumentano la tolleranza termica come risultato di adattamenti alle nuove temperature
