तापमान

थर्मोरेग्यूलेशन जैविक तंत्र की एक एकीकृत प्रणाली है, जो जीव के बाहर की जलवायु परिस्थितियों की परवाह किए बिना लगभग निरंतर आंतरिक तापमान बनाए रखने के लिए जिम्मेदार है। ये तंत्र - पक्षियों और स्तनधारियों (सभी होमथर्मिक जानवरों) में विशेष रूप से प्रभावी हैं, मछली, उभयचर और सरीसृप में कम ( पोइकिलोथर्मिक जानवर) - की प्रक्रियाओं को शामिल करें उत्पादन, भंडारण और फैलाव गर्मी का।

चूंकि मोटे व्यक्ति अक्सर अन्य सामान्य वजन वाले व्यक्तियों की तुलना में असामान्य रूप से नहीं खाते हैं, जो कभी-कभी और भी अधिक खाते हैं, यह माना जाता है कि - एक ही शारीरिक गतिविधि के साथ - थर्मोरेगुलेटरी प्रक्रियाओं के परिवर्तन से ऊर्जा की खपत कम हो सकती है। वसा के रूप में अतिरिक्त ऊर्जा का संचय। मोटे लोगों के विपरीत, पतले विषय, इसलिए गर्मी के रूप में अतिरिक्त भोजन (भूरा वसा ऊतक देखें) का निपटान करने में बेहतर होगा।

थर्मोरेग्यूलेशन सबसे पहले और सबसे महत्वपूर्ण स्वैच्छिक या अनैच्छिक हो सकता है। पहले मामले में यह जानवर ही है जो स्वेच्छा से पर्याप्त व्यवहार रणनीतियों को गति में सेट करता है, जैसे कि तत्वों से आश्रय की खोज या अपने शरीर के तापमान को बनाए रखने के लिए सबसे उपयुक्त स्थानों पर प्रवास।

व्यवहारिक थर्मोरेग्यूलेशन का एक और उदाहरण पोस्टुरल समायोजन द्वारा दिया जाता है, जो हवा के संपर्क में आने वाले शरीर की सतह को कम करने या बढ़ाने के लिए किया जाता है; सर्दियों में, उदाहरण के लिए, लोमड़ियों को अपने शरीर को अपनी लंबी पूंछ के साथ लपेटकर खुद पर कर्ल करना पड़ता है। अन्य स्तनधारी, गर्म महीनों में, अपने शरीर को लार के साथ छिड़कते हैं, वाष्पीकरण द्वारा गर्मी के फैलाव को बढ़ाते हैं।

यहां तक ​​​​कि अनैच्छिक थर्मोरेगुलेटरी प्रतिक्रियाएं भी ठंडे या गर्म वातावरण के संपर्क में आ सकती हैं। किसी भी मामले में, उनमें हाइपोथैलेमिक थर्मोरेगुलेटरी सेंटर का हस्तक्षेप शामिल है, जो त्वचीय और केंद्रीय थर्मोरेसेप्टर्स (मस्तिष्क, रीढ़ की हड्डी में स्थित) से आने वाले संकेतों को पकड़ने और संसाधित करने में सक्षम है। गर्भनाल और केंद्रीय अंग), शरीर के तापमान को बनाए रखने के लिए सबसे उपयुक्त शारीरिक प्रतिक्रिया का समन्वय करते हैं।

ठंडे वातावरण में थर्मोरेग्यूलेशन

ठंड के लिए थर्मोरेगुलेटरी अनुकूलन का उद्देश्य गर्मी का संरक्षण और / या उत्पादन करना है।

किसी जीव की ऊष्मा उत्पन्न करने की क्षमता को थर्मोजेनेसिस कहा जाता है; यह काफी हद तक अनिवार्य है और आहार के साथ पेश किए गए पोषक तत्वों की गति, पाचन, अवशोषण और प्रसंस्करण के लिए जिम्मेदार शारीरिक और चयापचय प्रक्रियाओं से जुड़ा हुआ है।

स्तनधारियों में गर्मी उत्पादन (वैकल्पिक थर्मोजेनेसिस) बढ़ाने की क्षमता होती है, चाहे इसमें रोमांच तंत्र शामिल हो या नहीं। पहले मामले में हम कंपकंपी वाले थर्मोजेनेसिस की बात करते हैं। यह तंत्र मांसपेशियों के ऊतकों के लयबद्ध और आइसोमेट्रिक संकुचन के माध्यम से गर्मी के उत्पादन की ओर जाता है, न कि आंदोलन के उद्देश्य से। संकुचन और विश्राम के प्रत्यावर्तन से एक विशिष्ट कंपन होता है जिसे कंपकंपी कहा जाता है, जो तब प्रकट होता है जब शरीर का तापमान "ध्यान से" कम हो जाता है। कंपकंपी आराम करने वाली मांसपेशियों द्वारा उत्पादित की तुलना में 6-8 गुना अधिक गर्मी उत्पन्न करती है। आमतौर पर , यह तभी होता है जब अधिकतम वाहिकासंकीर्णन (नीचे देखें) शरीर के तापमान को बनाए रखने में असमर्थ रहा हो।

गैर-रोमांच थर्मोजेनेसिस, जिसे रासायनिक थर्मोजेनेसिस भी कहा जाता है, में एक्ज़ोथिर्मिक (गर्मी पैदा करने वाली) जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से गर्मी का उत्पादन शामिल है। ये प्रतिक्रियाएं विशेष अंगों में होती हैं, जैसे कि भूरा वसा ऊतक (बीएटी), यकृत और मांसपेशी।

भूरे रंग के वसा ऊतक, हाइबरनेटिंग जानवरों के विशिष्ट और मनुष्यों में दुर्लभ (शिशुओं में अधिक), इस प्रकार माइटोकॉन्ड्रियल स्तर पर मौजूद कैरोटेनॉइड द्वारा दिए गए विशिष्ट भूरे रंग के रंजकता (नग्न आंखों के लिए दृश्यमान) के लिए परिभाषित किया गया है। भूरे रंग के ये ऊर्जा केंद्र वसा कोशिका एक और विशेषता के लिए भेद कर रहे हैं, माइटोकॉन्ड्रियल प्रोटीन यूसीपी 1 की उपस्थिति। माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली के स्तर पर स्थित इस प्रोटीन में ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण को कम करने की विशेषता है, इस प्रकार गठन की कीमत पर गर्मी के उत्पादन के पक्ष में है एटीपी अणु। , भूरे वसा ऊतक में गर्मी के उत्पादन को बढ़ाने के लिए पोषक तत्वों (मुख्य रूप से वसा) को जलाने का उद्देश्य होता है। ठंड से प्रेरित भूरे वसा ऊतक की सक्रियता मुख्य रूप से नॉरएड्रेनालाईन की रिहाई और इसकी बातचीत से जुड़ी होती है β3 रिसेप्टर्स के साथ, लेकिन अंतःस्रावी तंत्र द्वारा भी गारंटी दी जाती है जैसे कि T3 e . की रिहाई थायराइड से T4। भूरे रंग के वसा ऊतक का सबसे बड़ा जमाव प्रतिच्छेदन, पेरियाओर्टिक और पेरिरेनल क्षेत्र में दर्ज किया जाता है; इन स्तरों पर, वे रक्त वाहिकाओं के पास स्थित होते हैं, जिससे वे गर्मी छोड़ते हैं ताकि इसे रक्त के प्रवाह के साथ शरीर के परिधीय क्षेत्रों में पहुँचाया जा सके।

वर्तमान में यह माना जाता है कि यकृत थर्मोरेग्यूलेशन में भी भाग लेता है, जिससे इसकी चयापचय गतिविधि बढ़ जाती है - जिसके परिणामस्वरूप गर्मी का उत्पादन होता है - जब मानव शरीर कम तापमान के संपर्क में आता है। एक और हालिया खोज मांसपेशियों में यूसीपी1 प्रोटीन के आइसोफोर्म्स की खोज थी, जो चयापचय मूल की एक कथित थर्मोजेनेटिक भूमिका का सुझाव देती है (कंपकंपी के माध्यम से गर्मी पैदा करने की क्षमता के अलावा)। अंत में, "कम तापमान के संपर्क में" हृदय गतिविधि बढ़ जाती है, इन परिस्थितियों (जैसे बैट) में सक्रिय ऊतकों की चयापचय मांगों का समर्थन करने और सभी संरचनात्मक जिलों में उसमें उत्पादित गर्मी के परिवहन को बढ़ाने के लिए आवश्यक है। इन सब की गारंटी के अलावा, हृदय गतिविधि में वृद्धि अपने आप में सक्षम है गर्मी की एक गैर-नगण्य मात्रा का उत्पादन।

गर्मी के नुकसान का नियंत्रण चालन, संवहन, विकिरण और वाष्पीकरण के भौतिक नियमों द्वारा नियंत्रित होता है।

चालन: एक सतह के माध्यम से एक दूसरे के संपर्क में अलग-अलग तापमान पर दो वस्तुओं के बीच गर्मी हस्तांतरण।

विकिरण या विकिरण: अलग-अलग तापमान पर दो वस्तुओं के बीच गर्मी हस्तांतरण, जो संपर्क में नहीं हैं। दृश्य या अवरक्त रेंज में तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण के रूप में गर्मी का नुकसान या अधिग्रहण होता है; स्पष्ट होने के लिए, यह उसी तरह है जिससे सूर्य अंतरिक्ष के माध्यम से पृथ्वी को गर्म करता है। मानव शरीर।

संवहन: किसी पिंड से उस स्रोत तक ऊष्मा का स्थानांतरण जो इसके माध्यम से चलता है (हवा या पानी की धाराएँ)। गर्म त्वचा के माध्यम से पानी या ठंडी हवा की आवाजाही गर्मी के निरंतर उन्मूलन का कारण बनती है।

वाष्पीकरण: तरल से गैसीय अवस्था में पसीने के माध्यम से तरल पदार्थ के पारित होने से गर्मी हस्तांतरण, त्वचा और श्वसन पथ के माध्यम से असंवेदनशील नुकसान।

पर्यावरण में गर्मी के फैलाव में कमी अनिवार्य रूप से त्वचीय रक्त प्रवाह (वासोकोनस्ट्रिक्शन) और पाइलोरेक्शन (फर जानवरों में, गर्म त्वचा और ठंडे वातावरण के बीच, एक एयर कुशन बनाया जाता है जो थर्मल इंसुलेटर के रूप में कार्य करता है) की रोकथाम के माध्यम से होता है। .

भूख में वृद्धि, इसके भाग के लिए, आहार द्वारा प्रेरित थर्मोजेनेटिक तंत्र के माध्यम से गर्मी के उत्पादन को बढ़ाती है, और थर्मोजेनेटिक अंगों की ऊर्जा मांगों का समर्थन करती है।

गर्म वातावरण में थर्मोरेग्यूलेशन

गर्म वातावरण में रहने के दौरान, जीव थर्मोडिस्पर्सिव तंत्र की एक श्रृंखला के माध्यम से प्रतिक्रिया करता है, कई मायनों में जो अभी सचित्र हैं; इसके अलावा, वैकल्पिक थर्मोजेनेसिस में अंतर्निहित चयापचय प्रक्रियाओं का निलंबन है। इनमें से हम त्वचीय वासोडिलेशन और वृद्धि को याद करते हैं पसीना, आवृत्ति और सांस की गहराई (पॉलीपनिया), सभी प्रक्रियाएं जो वाष्पीकरण के माध्यम से गर्मी के फैलाव को बढ़ाने का लक्ष्य रखती हैं। इन परिस्थितियों में, थर्मोजेनेटिक अंगों द्वारा ऑक्सीजन की कम मांग के जवाब में भूख और हृदय गति भी कम हो जाती है।

दीर्घकालिक अनुकूलन प्रक्रियाओं में, थायरोट्रोपिक हार्मोन के पिट्यूटरी स्राव में कमी की सराहना करना भी संभव है, जिसके परिणामस्वरूप चयापचय में मंदी आती है, इसलिए गर्मी का उत्पादन होता है।

जैसा कि पिछले अध्याय में उल्लेख किया गया है, वाहिकासंकीर्णन प्रक्रिया काफी हद तक सहानुभूति तंत्रिका तंत्र द्वारा नियंत्रित होती है। प्रीकेपिलरी स्फिंक्टर्स और धमनी में चिकनी पेशी पोस्टगैंग्लिओनिक सिम्पैथेटिक (एड्रीनर्जिक) न्यूरॉन्स से इनपुट प्राप्त करती है। यदि गहरा तापमान गिरता है (ठंड के संपर्क में), तो हाइपोथैलेमस इन न्यूरॉन्स को चुनिंदा रूप से सक्रिय करता है, जो नॉरएड्रेनालाईन की रिहाई के माध्यम से धमनी की चिकनी मांसपेशियों के संकुचन को निर्धारित करता है, जिससे त्वचीय रक्त प्रवाह कम हो जाता है। यह थर्मोरेगुलेटरी प्रतिक्रिया रक्त को आंतरिक अंगों में गर्म रखती है । , त्वचा की सतह पर रक्त के प्रवाह को कम करना, जिससे मौसम ठंडा हो गया। जबकि वाहिकासंकीर्णन एक सक्रिय प्रक्रिया है, वासोडिलेशन एक मुख्य रूप से निष्क्रिय प्रक्रिया है, जो सहानुभूति गतिविधि को रोककर वाहिकासंकीर्णन गतिविधि के निलंबन पर निर्भर करती है। यदि यह प्रक्रिया सहानुभूति की विशिष्ट है गतिविधि। शरीर के छोर, शरीर के अन्य हिस्सों में वासोडिलेशन विशेष न्यूरॉन्स द्वारा इष्ट है जो एसिटाइलकोलाइन का स्राव करते हैं। नाइट्रोजन मोनोऑक्साइड (NO), या अन्य वासोडिलेटिंग पैरासरीन पदार्थों की रिहाई के बाद कुछ संवहनी जिलों के स्थानीय फैलाव द्वारा विशेष मामलों का भी प्रतिनिधित्व किया जाता है।

थर्मोरेग्यूलेशन के संदर्भ में, त्वचीय रक्त प्रवाह शून्य के करीब मूल्यों से भिन्न होता है, जब गर्मी को संरक्षित करने के लिए आवश्यक होता है, तो हृदय उत्पादन के लगभग 1/3 तक जब गर्मी को पर्यावरण में छोड़ा जाना चाहिए।