恒温动物
生物物种
恒温动物是指鸟类和哺乳类动物,因为体温调节机制比较完善,能在环境温度变化的情况下保持体温的相对稳定。
动物介绍
体温不因外界环境温度而改变始终保持相对稳定的动物,叫做恒温动物。如绝大多数鸟类和哺乳动物
恒温动物(温血动物)在动物学中指的是那些能够调节自身体温的动物,它们的活动性并不像冷血动物(变温动物)那样依赖外界温度。在鸟和哺乳动物会通过新陈代谢产生稳定的体温。这体现于基础代谢率上。温血动物(恒温动物)的基础代谢率远高于冷血动物(变温动物)。身体的体温调节系统保证体温的恒定,并且能在外界环境温度升高的状态下排出热量。这通常通过液体的蒸发实现,如人类的汗和狗的喘息,还有猫在夏季的舔舐
详细内容
动物界中如鸟类和哺乳类,它们均为温血动物,即体温不随着环境的温度而改变的定温动物,这种温血动物我们称为恒温动物。相对于恒温动物者为变温动物,其体温随着环境温度而做调节,又称冷血动物。
恒温动物为保持体温,适应环境温度的变化,在生理、形态及行为上产生不同的适应。恒温动物中血液和循环系统是体温维持的重要组织。恒温动物在大脑下方有体温调节中枢,由这个中枢有神经通到全身血管壁之中的肌肉,当温度升高后,血液流过该中枢增多时,刺激了中枢使其发出抑制的动作,由神经传到全身血管的肌肉使血管舒张,结果更多的血液流向皮肤的血管,而把热发散出去。人们都有在热天出汗的经验,即是一种调节体温的现象。
恒温动物在构造上对低温的适应,如动物体内脂肪的增多,兽皮及羽毛的发生。一般而言,同一类生活在寒冷地区的哺乳类,其身之末端如尾、耳、嘴及喙部,较生活在温带地区者要短得多,这种现象称为阿伦规则。另外在寒冷地区之鸟类和哺乳类的体型,亦较生活在温带地区的相关种类为大。如地球上最大的熊-北极熊和阿拉斯加的柯迪克熊,均在极地发现,而小黑熊则在温带地区发现。
动物的迁移乃是行为上适应温度的变动,这样可使该动物避免不适宜的环境温度。北半球上候鸟在冬季由北向南迁移,到春夏温度回升后又迁回,即在维持体温的行为适应。
恒温原理
体温不因外界环境温度而改变始终保持相对稳定的动物,叫做恒温动物。如绝大多数鸟类和哺乳动物。
恒温动物(温血动物)在动物学中指的是那些能够调节自身体温的动物,它们的活动性并不像冷血动物(变温动物)那样依赖外界温度。在鸟和哺乳动物会通过新陈代谢产生稳定的体温。这体现在基础代谢率上。温血动物(恒温动物)的基础代谢率远高于冷血动物(变温动物)。身体的体温调节系统保证体温的恒定,并且能在外界环境升高的状态下排出热量。这通常通过液体的蒸发实现,如人类的汗和狗的喘息,还有猫的舔舐。
动物实现方式
鸟类
鸟类披有羽毛。而绒毛的隔热效果十分好,所以在人类社会常见有绒毛服装,床垫和睡袋产品。 羽毛在一些恐龙中也有发现。因此人们推测恐龙也是恒温的;
陆生动物
陆生的动物会通过在羽毛或毛发中封存空气层实现。
陆生的哺乳类动物有毛发(兽皮)。羊毛的隔热效果极佳。它的螺旋度比鬃毛高,可以融入更多的空气。
水生动物
水生哺乳动物如海豹还有一些鸟类(企鹅)有一层特殊的隔离脂肪层(“鲸油”),羽毛和毛发在水中就不再能如在陆上那样保暖了。
科学家发现第一种恒温鱼类——翻车鱼,它们能够像鸟类和哺乳动物一样保温身体恒温,它通过持续拍打胸鳍产生热量,通过血液将热量传递至全身。
受多因素影响
但是一些哺乳类动物其实并不是严格意义上恒温的,例如在冬眠时,它们的体温会下降10°C或更多。这样它们就可以节省能量,可以不吃或少吃(在间或的苏醒状态下)的情况下度过数月的严冬。如刺猬和冬眠鼠。一些昆虫也有恒温的趋向,例如蜂能够在外界寒冷的情况下通过肌肉颤抖保持蜂巢的温度大致恒定。但这种恒温不是个体的,而是整个蜂群的。鸭嘴兽,大型的昆虫和鱼则被称为冷血动物(变温动物),它们的体温不恒定,但某种程度上却是受新陈代谢调节的。
恒温植物
其实还有恒温植物,如臭菘(Symplocarpus foetidus),它可以在外界低于0摄氏度的环境下保持20摄氏度的体温,热量是通过花枝的线粒体产生的。
特点
显然,恒定的体温可以使得动物在一个环境很冷的情况下,保持活力。虽然变温类动物在低温下不改变体温可以生存,但其活动却明显减少,其至停止。例如鱼类,低温下很少活动,而鸟类或哺乳类动物则可以在低温下保持正常的活动,其原因就是因为它们能保持恒定的体温。
也许人人都知道,哺乳类动物正常体温一般在37℃左右,相对于地球的环境温度来说,37℃是一个相对较高的温度设定。但为什么哺乳类动物的体温是37℃而不是47℃或者27℃?下面让我们来比较一下哺乳类动物在低温环境下和在高温环境下,调节体温的生理和行为的方法。
低温环境下体温的调节
在低温环境下,动物大致可以通过以下至少6种方祛避免机体温度下降:
寻找一个温暖的环境取暖,如小动物钻进洞穴里保温。增加毛发,人类常常穿戴更多的衣物御寒。皮毛动物竖起毛发的反应起到隔热作用。(在寒冷环境下留了这种反应,这就是遭遇寒冷时竖起身上的汗毛)。减少皮肤的血流,保护重要器官(例如大脑和心脏)恒温以维持其正常生理功能。增加活动,产生更多的热量。在不活动情况下,以寒颤产生更多的热量。踯缩身体或其它体碰撞拥抱来产生更多的热量,在寒冷环境下,人类似乎羞于如此,但其他哺乳类动物中这一行为十分常见,例如我们常常见到企鹅在冰天雪地里拥挤在一起。
高温环境下体温的调节
在高温环境下,动物则可能通过以下5种方法来避免机体温度进一步的升高:找—个低温的环境;减少活动,以减少能量的产生;减少毛发或脱去衣物;增加皮肤的血流,增加散热;出汗散热,无汗腺动物通过喘息散热;我们可以发现,哺乳动物有较多的方法加热机体,但降温的方法相对较少,因此将恒定体温设定在较高的温度,将有利于动物保持这个恒定的温度。物体所面临的最高温度(41℃),而过分的低温需要更多的降温机制,这与生理不符。因此这个体温的设定值具有重要意义。
另外,生物体设定体温恒定在较高的温度,使得肌肉收缩地更快,更不容易疲劳,也具有生理进化的意义。尽管有些生物会进化出某些高温下具有活性的蛋白质,但生物体内的多数蛋白质或者生物酶在40-41℃下会失活。在保证蛋白质活性的基础上.生物体温设定值会尽量高,以保证肌肉的快速持续的收缩运动,但不可能超过环境的高温值或者导致蛋白质失活的温度。可能因为飞行需要持久的肌肉运动,鸟类体温设定位稍高于哺乳类动物的体温设定值。
研究
恐龙竟是恒温动物
长期以来,科学家总是认为,爬行动物都是变温动物,那么恐龙既然属于爬行动物,自然也是变温动物。但是近几年来,科学家们的研究结果却让大家出乎意料——恐龙竟是恒温动物。
首先,需要了解变温动物和恒温动物在身体组织上的差异。其一,凡变温动物能量转换速率低,因此骨骼上的血管密度低,钙磷迅速交换的场所——哈弗斯氏血管少,恒温动物则相反;其二,当变温动物冬眠时,由于生长变得缓慢,其鳞片或盾片、甲上就会出现疏密不等、与树木年轮相似的生长环,而恒温动物则没有生长环。此外对恐龙的进一步研究发现其骨组织中有较丰富的血管和较多的哈弗斯氏血管,且血管密度比某些哺乳动物还高,也没有生长环,因此证明恐龙没有冬眠,具有较高的体温,应该属于恒温动物。
温血动物都可能携带狂犬病毒
狂犬病病毒是狂犬病的病原体。狂犬病自古以来即是人们熟知的一种可怕的人兽共患病,一旦发病,几乎全部死亡。人类主要通过病兽咬伤受染,临床呈现脑脊髓炎,主要有兴奋、恐水、咽肌痉挛、进行性瘫痪等症状,亦称恐水症,俗称疯狗病。几乎所有的温血动物都对狂犬病病毒易感,但主要是犬、猫科动物以及翼手类和某些啮齿类动物。
狂犬病毒可在入侵部位的肌肉细胞中增殖,增殖至一定量后则通过神经肌接头侵入周围神经,然后以细胞—细胞间传递形式上升到神经节,直至中枢神经系统。
世界上最小的温血动物
在美洲大陆的原始森林里栖息着一种袖珍鸟类——蜂鸟,体重仅2-3克,这是世界上最小的温血动物。蜂鸟飞行时能像蜜蜂一样连续而快速地拍打翅膀,同时发出嗡嗡的叫声,加上它形体小巧,看上去就像大黄蜂在空中飞行,因此人们给它起名为“蜂鸟”。与其他鸟类相比,蜂鸟有两个非常独特的地方:一是在吸食花蜜时能在空中悬飞,二是能通过鸟喙的变形捕捉飞动的昆虫。科学家在美国威斯康星州野外用摄像机跟踪摄录蜂鸟的整个活动过程,包括它如何飞行,吃什么,怎样炫耀和求偶,以及如何保卫领地和在空中捕捉飞虫等,终于逐步弄清了这种鸟儿在生存方面所表现出来的一些不同凡响的生存技能。
恐龙或为温血动物 灭亡前遭遇巨大痛苦
帕迪安等人表示,恐龙的奇特死亡姿态还表明,它们曾是温血动物。专家们解释说,在同一时期的古生物化石中,只有恐龙、翼龙和哺乳动物的尸体呈现出不自然的弯曲状态。详细地分析显示,这些动物均具有较高的新陈代谢速度,而这意味着,它们全都是温血动物。专家们指出,像鳄鱼和蜥蜴这类爬行动物的新陈代谢速度均较慢,消耗的氧气量也较少,因此氧气的缺乏对它们的损害要小得多。
免疫力强的温血动物容易吸引异性
俄罗斯科学院西伯利亚分院动物分类和生态学研究所的科学家认为,免疫力越强的雄性温血动物,其分泌的性外激素对同类雌性越具吸引力。性外激素的主要成分为酯类、醇类和有机酸类物质。它通过动物腺体分泌出来,并在体外借助空气传播,能够引起同类异性较强烈的生理反应。据俄罗斯《消息报》报道,俄专家在老鼠实验中发现,性外激素在老鼠的求偶过程中具有重要作用。一小部分雄鼠由于其性外激素对雌鼠极具吸引力,因而博得了众多异性的青睐。另一些雄鼠虽然也能分泌性外激素,但在求偶时总是屡遭失败。化验显示,在一个鼠类群体中最受雌鼠欢迎的雄鼠,其免疫力在该鼠群中是最强的。而遭到冷落的雄鼠大多健康状况欠佳。俄专家介绍说,性外激素对人类也同样具有影响力。科研人员曾收集了不同男士衬衣上的气味,并让事先不知详情的女性志愿人员一一闻遍。结果,被多数女性“喜欢”的气味往往属于那些极少生病的男性。专家指出,这种情况是生物进化和自然选择的结果。免疫力越强的雄性温血动物,其分泌的性外激素越能引起雌性个体的冲动,从而容易使雌性个体成为自己的配偶。
哺乳动物的体温调节
2022年12月,日本名古屋大学研究团队的研究指出,大脑视前区的EP3神经元在调节哺乳动物体温方面起着关键作用。
参考资料
恒温动物.中华百科全书.
恐龙竟是恒温动物.中国数字科技馆×中国科学院成都生物研究所).
最新修订时间:2024-07-06 04:35
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