Hvordan dyr holder sig kølige

Hvordan dyr holder sig kølige

Vi har måske lige svedt gennem sommerens hundedage, men kender du til sætningens stjerneoprindelseshistorie? Tip: Det har slet ikke noget at gøre med pocher, der daser i de varme måneder.

For de gamle grækere og romere refererer udtrykket historisk til de varme og fugtige dage, der følger efter Sirius' opståen, den såkaldte 'hundestjerne' i En ældre hund stjernebilledet i juli og august.



Selvom hundedagene teknisk set er slut for i år, er det stadig varmt udenfor, og hunde i kødet (som alle dyr) har stadig brug for mekanismer til at køle af.

Mennesker er blandt de få pattedyr, der er afhængige af at udskille vand på overfladen af ​​huden for at holde os kølige - vi sveder. Men vi termoregulerede ikke altid på denne måde, og andre dyr anvender en lang række mekanismer til at holde sig kolde. Lad os tage et kig på, hvordan dyr - inklusive os - har udviklet sig til at slå varmen.

Hunde og katte

Kredit: Shutterstock

Hvis du nogensinde har haft et lodnet kæledyr, har du sikkert hørt dem køle af ved at puste. Men hvad er det egentlig, der foregår, når vores katte og hunde puster?

'Al [afkøling] hos pattedyr involverer i vid udstrækning den varme, der er nødvendig for at omdanne vand fra en væske til en gas, og den energi, der går tabt ved at gøre det,' forklarede Yana Kamberov, en assisterende professor i genetik ved Perelman School of Medicin ved University of Pennsylvania, i et interview med Videnskabsfredag .

Når hunde puster, bruger de i det væsentlige konvektion til at fordampe vand fra overfladen. Tænk på, når du træder ud af bruseren og straks føler dig kølig - det er vandet, der fordamper fra din hud.

[Er stamtavlen virkelig alt, hvad den kan være?]

Når det er sagt, sveder hunde og katte også! Det holder dem bare ikke kølige. Mennesker har en meget specifik slags svedkirtel kaldet eccrine kirtler, der tillader os at køle af (mere om det senere). Men hos de fleste andre pattedyr findes de kirtler kun ét bestemt sted, forklarer Kamberov.

Kredit: Shutterstock

'Hvis du ser på bunden af ​​din kats fod, så husk, at det, du ser, er den tykke pude, og så ind imellem ser du en masse hår,' siger hun. 'Den tykke pude er bare fyldt med svedkirtler.'

Men svedkirtlerne på undersiden af ​​din kats fine små poter tjener et andet formål. I stedet for termoregulering giver sveden på dyrenes poter trækkraft og bestemmer, hvor meget friktion der er mellem deres fødder og overfladen, de går på. Tænk på, hvordan det føles, når du kører din tørre håndflade hen over en overflade - den glider bare henover! Men sveden på Garfields puder skaber en klæbrighed, der gør, at han bedre kan gribe overfladen og undgå at glide hen over trægulvene i dit hus, for eksempel.

Heste

Kredit: Shutterstock

Heste er et særligt tilfælde. Du har sikkert set dem puste efter et hårdt løb. Men du har måske også set en skummende, skumlignende sved dannes på deres kroppe. Hvad er problemet?

Ligesom katte og hunde er hestes vigtigste kølemekanisme pusten, og Black Beautys lange tryne hjælper meget med den proces. I modsætning til katte og hunde regulerer de dog også kropstemperaturen med sved. 'Mennesker er ikke den eneste art, der sveder, men det er denvenligaf sved, som vi har,” forklarer Kamberov. Mens vi udskiller vand på overfladen, 'har heste en anden type kirtel. Mange flyvende dyr, løbende dyr, har dette. De kaldes apokrine kirtler, og de er forbundet med hårene på hestens krop, siger hun.

[ Hvordan klimaet kan have påvirket hestes tryner. ]

Når de skummer op, sveder heste ikke kun vand og salt - stoffet de udskiller er en blanding af vand, lipider, fedtstoffer og proteiner. Heste er flyvedyr, der bruger en anstændig mængde tid på at løbe, og pusten virker ikke, når de galopperer i fuld fart. Men i modsætning til mennesker har heste et tykt, vandtæt skind, der ville forhindre fordampning af sved. For at løse dette problem udviklede de denne proteinrige sved, der 'formentlig virker ved at fugte hårene for at lette vandstrømmen til fordampning,' ifølge en 2009 undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet PLOS One .

Ørkenøgler

Kredit: Shutterstock

Men hvad med koldblodede væsner? 'De har en hel række af egenskaber, som de kan bruge til at køle af,' siger Rory Telemeco, en postdoktor i afdelingen for biologiske videnskaber ved Auburn University, i et interview med Videnskabsfredag .

For eksempel var en af ​​de vigtigste begivenheder, der skete i udviklingen af ​​krybdyr, udviklingen af ​​en tyk, skællende hud, der sætter dem i stand til at holde på vand, forklarer han.

[ Dinosaurernes stamtræ trænger til en revision. ]

For ektotermer betyder det dog, at det at holde sig køligt, skal være lidt ressourcestærke. Har du nogensinde set et firben stå stille med åben mund? Den er ikke forbløffet - den bruger fordampningskøling. Ørkenfirben kan åbne deres mund og tillade fordampning på de våde membraner, hvilket afkøler hovedet og hjernen.

Men en af ​​deres primære metoder er simpelthen at pendle frem og tilbage mellem varmere og køligere områder. Og det er ikke kun firben - Telemeco siger, at skyggeblandingen er udbredt i dyreriget. Dette er kendt som adfærdsmæssig termoregulering, hvilket er, når dyr ikke har et internt system til kropstemperaturregulering og i stedet skal ændre deres adfærd.

Sommerfugle

Foto af: Berit Watkins /flickr/ CC BY-NC-SA 2.0

Som krybdyr, sommerfugle afhænge af om adfærdsmæssig termoregulering. På toasty dage, forklarer Telemeco, vil de bevæge sig ind i skyggefulde områder, køle ned og derefter begive sig ud med at flyve igen. Plus, de kan afkøle sig selv, mens de flyver - konvektion opstår bare ved, at de blæser gennem luften, mens de faktisk pumper deres vinger.

Insekter generelt kan være robuste, men de er ikke uovervindelige for varme. Mens de har nogle af de højeste termiske tolerancer af dyr (med evne til at modstå kropstemperaturer på næsten 100 grader Fahrenheit!)insekter kan overophedes ligesom alle andre dyr. Hvad sker der, når tingene bliver for varme til at håndtere?

[ Det mærkelige tilfælde af Blue Morpho sommerfugle. ]

'Det afhænger af, præcis hvor varmt det bliver,' siger Telemeco. »Det vil først få dem til stort set bare næsten at gå i en torportilstand. De ser næsten katatoniske ud, hvis du holder dem op til netop det punkt. Så hvis du køler dem ned, kan de normalt komme sig. Men hvis du går bare en grad eller mere over, vil det dræbe dem.'

Mennesker

Kredit: Shutterstock

Lad os endelig tale om det dyr, du nok er mest bekendt med: mennesker. Hvis vi ser ud over vores nærmeste primatslægtninge som chimpansen, og 'hvis vi endda ser [på] makaker, for eksempel aber fra den gamle verden, ser vi, at pusten er den vigtigste mekanisme [ved hvilken de] dumper deres kropsvarme,' forklarer Kamberov. 'Og det er derfor naturligt, at ... vores sidste fælles forfader med chimpansen også ville have giset.'

Så hvorfor droppede vi vores forfædres pels til fordel for svedig hud?

'Det er en slags million dollar-spørgsmål,' siger Kamberov.

For det første har vi ikke en lang nok tryne til at bruge konvektionskøling - men der er yderligere to hypoteser for, hvorfor mennesker sveder i stedet for at bukse.

[ Evolution sker hurtigere, end du måske tror. ]

'En mulighed er, at det gjorde os i stand til grundlæggende at udforske en niche, der var fri for rovdyr,' siger Kamberov. 'Hvis du afkøler, som et menneske gør, kan du gå ud i de varmeste perioder på dagen, hvor de fleste rovdyr vil gemme sig for varmen.'

I modsætning hertil kan mennesker tåle at være under strålevarme i lange perioder, fordi vi konstant kan svede for at køle os selv af.

Den anden hypotese går tilbage til omkring 2 millioner år siden, hvor mennesker begyndte at udvikle sig til udholdenhedsløbere. 'Det genererer en enorm mængde kropsvarme,' forklarer Kamberov. 'Og så du har brug for en måde at dumpe den varmebelastning.'

[ Videnskaben bag 'at ramme muren.' ]

Kan du huske, hvordan heste ikke kan aktivere deres hovedkølemekanisme, når de løber i fuld galop? Men du må hellere satse på, at mennesker sveder, mens de løber.

Denne hypotese antyder, at sveden 'gav os mulighed for at udnytte udholdenhedsjagt, for eksempel eller tilbagelægge lange afstande i den varme middagssol i de varme områder, hvor mennesker først udviklede sig,' siger Kamberov.

Men hvad har udholdenhedsjagt at gøre med de svedige håndflader, der plager så mange af os, når vi skal til et stort interview eller holde en tale?

Ikke en masse.

Kamberov forklarer, at den 'forfædres' betingelse er at have svedkirtler på hænder og fødder (kan du huske, hvordan det er der, de kirtler findes på vores pelsede, firbenede venner?).

Hvad angår mennesker, 'Måden som disse [kirtler] er innerveret på er faktisk anderledes end de termoregulerende svedkirtler, der er i resten af ​​din krop, som primært er ansvarlige for at køle dig af,' siger hun. 'De vigtigste aktivatorer af disse svedkirtler er forskellige.'

Med andre ord, ikke al sved er skabt lige.