Физиология животных. Приспособление и среда - Шмидт-Ниельсен К.
Скачать (прямая ссылка):
Если тюлени и киты обеспечены такой прекрасной теплоизоляцией, то как им удается избегать перегрева при потеплении воды или ускорении метаболизма при быстром плавании? Как
40
50
20
10
ь j
с
о \V
Оґ sy
На в
гздухе s
° Л.
a's
¦ ^0^-
В воде ?
's
V
- "—
-20 —10 О 10 20 30 40
Температура, °С
Рис. 8.12. Температура поверхности кожи у тюленей в воде и воздухе. Сплошной линией показано равенство температур кожи и окружающей среды. (Hart, Irving, 1959.)
можно видеть на рис. 8.12, у тюленя, перемещенного из водной среды в воздушную, температура кожи значительно ,повышается. Такое повышение необходимо для увеличения теплоотдачи, так как охлаждающая способность у воздуха ниже, чем у воды. Оно обусловлено усиленным притоком крови через подкожный жир к поверхностному слою кожи, хорошо снабженному кровеносными сосудами. Эта система кожных сосудов позволяет точно регулировать количество тепла, поступающего к поверхности кожи и отводимого таким образом во внешнюю среду.
368 Глава 8. Терморегуляция
Итак, главное отличие водных млекопитающих от наземных в отношении способов теплоизоляции состоит в том, что у водных животных изолирующий слой (подкожный жир) расположен глубже той поверхности, через которую происходит отдача тепла. Поэтому кровь может притекать к этой поверхности в обход теплоизоляции, и в теплой воде или при большой физической нагрузке тепло может отводиться минуя теплоизоляционный слой. Наземные же млекопитающие, у которых этот слой лежит снаружи от кожной поверхности, не способны столь эффективно регулировать потерю тепла со всей поверхности кожи, так что в случае необходимости им приходится прибегать к другим способам теплоотдачи (рис. 8.13).
Подкожный .;. тир .•;
Рис. 8.13. Когда возрастает потребность в отдаче тепла, теплоизоляция, обеспечиваемая подкожным жиром, может быть «отключена» благодаря притоку крови к коже. Иначе дело обстоит с мехом, который расположен поверх кожи, так что «обойти» его невозможно.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА
Следует учесть, что покрытые мехом животные Арктики не могут в равной мере защищать от холода все части тела: должны оставаться какие-то открытые участки поверхности для отда-
Тепловой баланс 369
чи тепла, особенно при физической нагрузке. Поскольку большая часть тела у них хорошо защищена от холода мехом, им нужны места со слабой теплоизоляцией (на ногах, морде и т. п.), где в случае необходимости могла бы происходить усиленная отдача тепла.
Таблица 8.4
Соотношение поверхностей, покрытых мехом различной толщины, у южноамериканского гуанако (Lama guanicoe). Примерно 40% поверхности тела покрыто толстым слоем меха, а около 20% почти не имеют мехового покрова, что позволяет в широких пределах регулировать теплоотдачу. (Morrison, 1966).
Толщина Доля всей
мехового поверхности
покрова, мм кожи, %
Шерсти почти нет 1 19
Короткая шерсть 4 20
Шерсть средней длины 15 20
Длинная шерсть 30 41
Данные относительно участков тела, покрытых мехом различной толщины, указывают на то, что некоторые животные обладают широкими возможностями регулировать свою теплоотдачу
Рис. 8.14. Распределение меха различной толщины иа теле гуанако. Площади различным образом заштрихованных участков на схеме пропорциональны поверхности соответствующих участков тела. (Morrison, 1966.)
путем изменения позы. Такие данные для самца гуанако представлены в табл. 8.4 и в виде схемы на рис. 8.14 (Morrison, 1966).
Поскольку теплопроводность меха обратно пропорциональна длине шерсти, понятно, что почти голые участки кожи способны
24—1873
370 Глава 8. Терморегуляция
рассеивать гораздо больше тепла, чем участки, покрытые густым мехом. Поэтому, если животное выпрямляет ноги и вся их поверхность оказывается открытой, то через эту «форточку» может выветриваться более половины отводимого во внешнюю среду тепла. Если же гуанако лежит или спокойно стоит так, что обращенные друг к другу поверхности ног прикрыты, то площадь, через которую происходит отдача тепла, уменьшается вдвое. Наконец, когда животное ложится и сворачивается так, чтобы по возможности укрыть все не защищенные мехом места, теплоотдача с охлаждающейся поверхности уменьшается до минимума, а именно в 5 раз по сравнению с теплоотдачей у распрямившегося животного. Короткошерстные участки кожи есть и у других животных; изменяя их положение и приток крови к ним, животное может регулировать потерю тепла через эти участки, чем достигается большая гибкость в регуляции теплоотдачи.
ТЕПЛО ОБМЕННИКИ
Ласты и хвостовые плавники тюленей и китов лишены подкожного слоя жира и плохо защищены от охлаждения. В то же время эти придатки имеют развитую сеть кровеносных сосудов и обильно снабжаются кровью. Таким образом, эти сравнительно тонкие структуры с большой поверхностью могут терять много тепла и способствовать охлаждению организма. Возникает вопрос: как можно избежать избыточной утечки тепла, когда тепло необходимо сохранять? Если бы температура крови, оттекающей от этих придатков, была близка к 0°С, то внутренние области тела быстро охлаждались бы.
