Supi jsou fascinující tvorové patřící do ptačí rodiny. Jsou známí svým životem mrchožrout, živí se mršinami a mrtvými zvířaty. Supi se vyskytují po celém světě, od Ameriky po Afriku a Asii. Jsou důležité pro udržování čistoty prostředí odstraňováním uhynulých zvířat a prevencí šíření nemocí. Ale jak tito ptáci regulují svou tělesnou teplotu?
Obsah
- Termoregulace: udržení správné tělesné teploty
- Věda o termoregulaci
- Jedinečné úpravy supů pro termoregulaci
- Role aranžmá peří v regulaci tepla.
- Anatomie supího zobáku: jak pomáhá při chlazení
- Uchování v pohodě: chování supů a preference stanovišť
- Závěrečné myšlenky: Proč jsou supi tak důležití pro ekosystémy
Termoregulace: udržení správné tělesné teploty
Termoregulace je proces udržování stabilní tělesné teploty. Supi jsou teplokrevní živočichové, což znamená, že si mohou vytvářet vlastní tělesné teplo. Ale jako všichni teplokrevní živočichové potřebují regulovat svou tělesnou teplotu, aby přežili. Supi jsou přizpůsobeni k životu v horkém a suchém prostředí, kde mohou být teploty ve dne i v noci extrémní. Proto je termoregulace tak důležitá pro jejich přežití.
Věda o termoregulaci
Termoregulace u supů zahrnuje komplexní interakci fyziologických a behaviorálních adaptací. Fyziologické adaptace zahrnují změny v rychlosti metabolismu, průtoku krve a pocení. Mezi behaviorální adaptace patří hledání stínu, roztahování křídel a lapání po dechu. Tyto úpravy pomáhají supům udržovat tělesnou teplotu v úzkém rozmezí, i když se prostředí kolem nich mění.
Jedinečné úpravy supů pro termoregulaci
Supi mají několik unikátních úprav, které jim pomáhají regulovat tělesnou teplotu. Mají například holou hlavu a krk, což jim umožňuje efektivněji odvádět teplo. Mají také specializovaný oběhový systém, který jim umožňuje kontrolovat průtok krve do jejich končetin, jako jsou nohy a křídla. Kromě toho mají supi jedinečný trávicí systém, který jim umožňuje tolerovat vysoké hladiny bakterií a toxinů ve stravě, což může zvýšit jejich tělesnou teplotu.
Role aranžmá peří v regulaci tepla.
Peří je důležitou součástí anatomie ptáků a hraje důležitou roli v termoregulaci supů. Supi mají speciální uspořádání peří, které jim pomáhá regulovat tělesnou teplotu. Jejich peří jsou od sebe vzdáleny, aby umožnily cirkulaci vzduchu a zabránily teplu, aby se dostalo blízko k jejich pokožce. Kromě toho si supi mohou načechrat peří, aby zlepšili izolaci v chladném počasí, nebo je stlačit v horkém počasí, aby umožnili lepší proudění vzduchu.
Anatomie supího zobáku: jak pomáhá při chlazení
Dalším důležitým zařízením pro termoregulaci je supí zobák. Mají velký, silný zobák, kterým lze trhat maso, ale také jim pomáhá regulovat tělesnou teplotu. Supi mají v zobáku síť krevních cév, které jim umožňují odvádět teplo od těla. Tomu se říká termoregulační lapání po dechu a je to běžné chování supů ve velmi horkém počasí.
Uchování v pohodě: chování supů a preference stanovišť
Supi používají různé způsoby chování, aby zůstali v pohodě, včetně hledání stínu a zdrojů vody, roztahování křídel a lapání po dechu. Dávají také přednost životu v biotopech, které poskytují dostatek stínu a vody, jako jsou lesy a savany. O některých druzích supů je známo, že hnízdí na stromech nebo na skalách, kde mohou využívat proudů chladného vzduchu a stínu.
Závěrečné myšlenky: Proč jsou supi tak důležití pro ekosystémy
Supi hrají klíčovou roli při udržování zdravých ekosystémů odstraňováním mrtvých zvířat a předcházením šíření nemocí. Jsou také důležité při udržování rovnováhy v přírodě tím, že kontrolují populace mrchožroutů a predátorů. Bez supů by životní prostředí bylo zahlceno hnijícími zdechlinami, což by vedlo ke zvýšenému výskytu nemocí a zhoršování životního prostředí. Takže až příště uvidíte supa, pamatujte, že je důležitým členem ekosystému a zaslouží si naši úctu a ochranu.
Adaptaci na dlouhodobé změny teploty prostředí nelze považovat pouze za důsledek změn v systému výroby tepla. Jestliže v labilních termoregulačních reakcích hrají důležitou roli změny ve výrobě tepla v důsledku vysoké mobility oxidačních procesů, pak jsou stabilní adaptace na dlouhodobý (například sezónní) stav teplotních podmínek nemožné bez kombinace adaptačních změn tepla. produkce se stabilními morfofyziologickými mechanismy, které určují úroveň přenosu tepla těla.
Změny v úrovni přenosu tepla mohou být adaptací jak na snížení teploty prostředí oproti optimu, tak i na její zvýšení. Mechanismy, kterými jsou tyto úpravy prováděny, jsou tedy různé.
Reakce peří zaujímají důležité místo v systému adaptace ptáků na nízké teploty. Mechanismus jeho tepelně-izolačního účinku spočívá v tom, že určitým způsobem uspořádané skupiny peří, které se liší strukturou, zadržují kolem těla ptáka určité množství vzduchu, což zabraňuje odtoku tepla a snižuje tak úroveň energetických nákladů na udržení tělesná teplota. Ptáci s oškubaným nebo ostříhaným peřím zůstávají teplomilní, ale jejich energetický výdej prudce stoupá.
Této funkci odpovídá struktura opeření. U menších druhů, jejichž relativní přenos tepla je velmi vysoký, je tedy pozorována i poměrně velká tloušťka vzduchové vrstvy. U ptáků zimujících v mírných a vysokých zeměpisných šířkách dochází k sezónním změnám v hustotě a struktuře opeření, které určují zvýšení jeho tepelně izolačních vlastností v zimě. Podobné rozdíly ve struktuře a tepelné vodivosti peřícího krytu jsou známy v geografickém měřítku: ptáci žijící v drsnějším klimatu se vyznačují hustším opeřením, které má vysoké tepelně izolační vlastnosti. Obyvatelé otevřené krajiny (tundry, stepi, pouště) mají velmi husté opeření, protože v těchto podmínkách má vítr velký vliv na výměnu tepla.
U ptáků v lesním pásmu, kde tento faktor nemá velký význam, je opeření zpravidla volnější. Výše uvedené charakterizuje stabilní vlastnosti péřového potahu, které určují celkovou úroveň tepelné izolace těla. Pohyblivost peří také otevírá možnost labilní regulace přenosu tepla za účelem přizpůsobení se rychlým a někdy i krátkodobým změnám teploty prostředí nebo úrovně tvorby tepla v těle.
Podstatou této „ptačí motorické“ reakce je, že změnou polohy peří vůči povrchu těla se mění tloušťka tepelně izolační vzduchové vrstvy a tím i intenzita přenosu tepla.
Stupeň uvolnění opeření se liší v závislosti na aktivitě ptáka a okolní teplotě (obr. 47). Klidně sedící pták čechrá opeření tím silněji, čím je teplota vzduchu nižší*, ale při aktivních pohybech a krmení mu svalové stahy a specifické dynamické působení potravy poskytují dodatečné teplo a opeření je vyhlazené, čímž se otevírá cesta pro zvýšené teplo. převod.
Zvýšení prostupu tepla lze dosáhnout i opačným způsobem – maximalizací volnosti peří, u kterého k sobě jejich hroty nepřiléhají, a narušuje se stabilita vzduchové vrstvy. Tato poloha peří je nejčastěji pozorována při přehřátí, zejména při patologickém zvýšení tělesné teploty.
Rychlá a labilní regulace přenosu tepla formou ptilomotorických reakcí patří do skupiny morfofyziologických mechanismů fyzikální termoregulace. Ptilomotorické reakce poskytují neméně rychlou a účinnou reakci na poruchy tepelné rovnováhy, než je tomu v případě chemické termoregulace, s nižšími náklady na energii.
V některých případech může posílení tepelné izolace načechraným peřím působit jako adaptace na vysoké (nad tělesnou teplotu) okolní teploty. U tetřevů hnízdících v Maroku tak samice inkubující při teplotě vzduchu vyšší než 40,4° zvednou jejich hřbetní opeření a tím chrání tělo před přehřátím.
Zařízení zaměřená na udržování tepelné rovnováhy s prostředím pod vlivem vysokých teplot jsou v zásadě představovány různými mechanismy pro zvýšení přenosu tepla. Mezi nimi nejvíce prozkoumané a zřejmě nejdůležitější je zvýšení přenosu tepla zintenzivněním odpařování vlhkosti. Ačkoli ptáci nemají potní žlázy, u řady druhů bylo zaznamenáno odpařování vody z povrchu kůže. Úroveň tohoto procesu může být poměrně vysoká – až 45-63 % celkového odpařování za termoneutrálních podmínek.
Odpařování kůže však zřejmě nepodléhá aktivní regulaci, proto je termoregulační ztráta vlhkosti spojena téměř výhradně se zvýšenou ventilací dutiny ústní a horních cest dýchacích. Zvýšení odpařování vlhkosti z povrchu sliznic lze dosáhnout buď zvýšeným dýcháním (termoregulační polypnoe), nebo zvláštními oscilačními pohyby kůže na spodní straně krku (třes v krku), za účasti hyoidního aparátu.
Častěji než ne, oba mechanismy působí společně. Ve většině případů se se zvyšující se teplotou vzduchu zvyšuje dechová frekvence, zatímco frekvence třesů v krku zůstává až do určitého prahu přibližně na stejné úrovni. Intenzita odpařování vlhkosti během této reakce a tím i přenos tepla prudce narůstá pouze při dosažení určité prahové teploty. Ve všech případech předchází aktivaci aktivních odpařovacích mechanismů přenosu vlhkosti určitá hypertermie.
Se zvyšující se teplotou prostředí se zvyšuje nejen úroveň přenosu tepla vypařováním, ale i podíl této reakce na celkové tepelné bilanci těla. U vrabce domácího tak při okolní teplotě 5 °C určuje odpařování vlhkosti 9,2 % z celkových tepelných ztrát, při 25–16 %, při 35–31 %, a když okolní teplota stoupne na 43 °C, téměř veškerý přenos tepla probíhá tímto způsobem; Tepelné ztráty přitom kompenzují 47 % produkce tepla.
U většiny ostatních studovaných druhů byla zjištěna ještě větší účinnost odpařování vlhkosti: když se teplota prostředí zvýší na hodnoty blízké tělesné teplotě, ukazuje se přenos tepla odpařováním jako hlavní termoregulační mechanismus a při teplotách prostředí nad 40 °C se tímto způsobem odvádí veškeré teplo produkované tělem nebo i více, což vede k ochlazování těla.
Celková úroveň ztrát tepla vypařováním se u různých druhů ptáků liší. Byla stanovena závislost tohoto ukazatele na velikosti: obsah vlhkosti vypočítaný na jednotku hmotnosti ukazuje nepřímý vztah k tělesné hmotnosti; To je vysvětleno skutečností, že úroveň přenosu vlhkosti je určena především rychlostí metabolismu.
Intenzita termoregulačního přenosu vlhkosti (tj. zvýšení ztráty vlhkosti o 1 °C zvýšení teploty prostředí), odrážející intenzitu samotných termoregulačních reakcí, vykazuje přímou závislost na velikosti těla. To odhaluje adaptivní povahu procesu: v souladu s povrchovým pravidlem je u větších ptáků ztráta tepla z povrchu těla pomalejší, což vyžaduje intenzivnější aktivitu mechanismů aktivního přenosu tepla.
Ve fungování termoregulačního systému přenosu vlhkosti lze zaznamenat vlastnosti, které jsou určeny čistě ekologickou specifičností druhu. Regulace ztráty vlhkosti u ptáků žijících v horkých a suchých pouštích je tedy výraznější a účinnější než u obyvatel mírnějších a vlhčích biotopů. Efektivitu této reakce v pouštních podmínkách zvyšuje fakt, že suchý vzduch podporuje odpařování, i když ani v tomto případě není vyloučeno přehřátí a mnohé pouštní druhy se vyznačují odolností fyziologických procesů vůči určité úrovni hypertermie.
Noční medvěd Phalaetioptilus nuttalii je tedy schopen tolerovat zvýšení tělesné teploty až na 43,5 °C; U holubice smuteční a koroptve kalifornské, kteří žijí v polopouštích a pouštích jižní Kalifornie, je míra hypertermie při teplotách nad kritickým bodem 0,37 a 0,23 °C na stupeň zvýšení vnější teploty.
Do komplexu fyzikálních termoregulačních mechanismů, které určují labilní změny přenosu tepla, patří i cévní reakce. Cévní regulace může sloužit jako adaptace na zvyšování i snižování teploty prostředí za termoneutrální zónou. V prvním případě se adaptační reakce těla skládá z rozšíření cév umístěných blízko povrchu kůže, což vede ke zvýšenému přenosu tepla do vnějšího prostředí.
Při druhém dochází ke stlačení povrchových a expanzi hluboko uložených cév, což způsobí větší zachování tepla v těle. Tento aspekt regulace přenosu tepla u ptáků zřejmě nemá tak obecný význam jako u savců, protože většina povrchu kůže ptáků je skryta pod opeřením a nemůže plnit funkci přenosu tepla s dostatečnou účinností.
Studium topografie teploty kůže ukazuje, že kůže oblastí těla skrytých pod peřím má vysokou teplotu, jejíž variabilita ve většině případů nepřesahuje variabilitu rektální teploty1. Větší význam v termoregulaci mají neopeřené oblasti těla, z jejichž povrchu může docházet k intenzivnímu přenosu tepla.
Holá, hustě prokrvená kůže „ozdob“ na hlavě kuřat má tedy teplotu, která je proměnlivější a nižší než teplota těla. Zároveň byla zaznamenána korelace (byť nepříliš jasná) mezi teplotou obnažených kožních oblastí a rektální teplotou, která může naznačovat termoregulační funkci těchto útvarů.
Podobnou funkci plní holé oblasti kůže na hlavě a krku u jiných ptáků, zejména u druhů tropického původu. Speciální funkce regulace přenosu tepla je vlastní zadním končetinám ptáků bez peří. Byla prokázána přítomnost vazomotorických reakcí v membráně zadních končetin a významná role těchto reakcí při zvýšení přenosu tepla, zejména při významné svalové práci.
Funkce aktivní regulace přenosu tepla změnou intenzity průtoku krve v kůži neopeřených končetin je vlastní různým ekologickým skupinám ptactva: dobře létajícím mořským druhům (albatrosy, buřňáky, faetony, ganneti, rackové), brodivým ptákům ( jeřábi, volavky, plameňáci) a dokonce i suchozemské nelétavé druhy (pštrosi) a kiwi), u kterých je membrána téměř nevyvinutá a k přenosu tepla dochází především z povrchu prstů a tarzu.
U arktických ptáků, jejichž krycí vrstva výrazně zabraňuje ztrátám tepla, může cévní regulace v končetinách v některých případech sloužit ke zvýšení přenosu tepla, když se tělo začne přehřívat.Cévní reakce v končetinách ptáků se také používají jako mechanismus pro zachování tepla.
Bylo zjištěno, že arteriální a venózní cévy přibližující se ke končetinám tvoří plexy, které fungují na principu protiproudého výměníku tepla. Arteriální krev protékající těmito plexy odevzdává část svého tepla venózní krvi vracející se z ochlazených končetin, přičemž se naopak ochlazuje. Končetiny jsou tak zásobovány ochlazenou krví, která snižuje jejich teplotní gradient s okolím a výrazně omezuje odvod tepla. Tento typ vaskulární reakce je charakteristický zejména pro arktické ptáky.
Ilyichev V.D., Kartashev N.N., Shilov I.A. Obecná ornitologie: Učebnice pro studenty. biol. specialista. univ.— M.: Vyšší. škola, 1982.— 464 s., ill.
