تنظيم درجة الحرارة

تنظيم درجة الحرارة

ان درجة الحرارة من العوامل البيئية المهمة ذات التاثير الكبير على فعاليات الكائنات الحية فهي تحدد الى حد كبير مدى انتشار الكائنات على سطح الكرة الارضية .
واستنادا على درجة الحرارة قسمت الاحياء من حيث درجة حرارة الجسم الى :
-1 احياء ثابتة الحرارةHomothermes والتي تشمل الطيور واللبائن فقط.
-2 احياء متغيرة الحرارة Heterothermes والتي تشمل انواع الحيوانات الاخرى.

وهذا التقسيم يبقى قاصرا في ضوء الدراسات الحديثة التي تبين وجود احياء متغيرة الحرارة ولكنها قادرة على ابقاء درجة حرارتها ثابتة طوال السنة . لذا فقد استحدثت تقسيمات جديدة لهذا المفهوم ومن هذه التقسيمات:
- 1 الاحياء خارجية الحرارةEctothermes : وهي الحيوانات التي تنظم درجة حرارة اجسامها باكتساب الحرارة من المحيط الخارجي سواء من الماء الدافئ التي تعيش فيه أو في الشمس اومن الصخور والتربة التي هي في تماس معها. ان معظم الاحياء التي كانت تعرف سابقا بالحيوانات متغيرة الحرارة والتي لها القابلية على التحكم في درجة حرارة الجسم كثيرا أو قليلا تقع ضمن هذا التقسيم أي انها خارجية الحرارة.
- 2 الاحياء داخلية الحرارةEndothermes : وهي الحيوانات التي تعتمد بالدرجة الرئيسة على حرارة الايض (الحرارة الداخلية) في تنظيم درجة حرارة الجسم ، بيد ان ذلك لايمنع الاستفادة الى حد ما من الحرارة الخارجية في المناطق الباردة جدا ان الاحياء ثابتة الحرارة هي بصورة عامة داخلية الحرارة كما ان بعض الاحياء متغيرة الحرارة قد تلجأ الى هذا الأسلوب في الحفاظ على درجة الحرارة للجسم بمستوى معين ويندرج الانسان ضمن هذه المجموعة.
- 3 الاحياء متباينة الحرارة: وينطوي تحت هذا التقسيم جميع الاحياء سواء كانت ثابتة الحرارة بالمصطلح القديم متغيراتها والتي تكون درجة حرارة الجسم فيها بصورة عامة ثابتة ولكن قد تنخفض أو قد ترتفع كثيرا عن الحد الطبيعي تحت ظروف معينة وبوسائل فسلجية.فمثلا تظهر كثير من اللبائن والطيور السبات الشتوي اذ تنخفض خلالها درجة حرارة الجسم عشرات الدرجات تحت درجة حرارة الجسم.
كما ان الجمال والاغنام تبدي في الصيف تفاوتا يوميا (بين الليل والنهار) في درجة حرارة الجسم قد يبلغ 6-7 درجات مئوية .يضاف الى ذلك ان العديد من اللبائن والطيور الصغيرة تتغير فيها درجة حرارة الجسم خلال اليوم اذ تنخفض درجة حرارة الجسم خلال الليل عشرات الدرجات المئوية و تعرف هذه الظاهرة بالخمول اليومي.
درجة حرارة الجسم الخارجية والداخلية والاتزان الحراري:
عادة يمكننا ملاحظة منطقتين مختلفتين في درجة حرارتهما وهما درجة حرارة الجسم الخارجية و درجة حرارة الجسم الداخلية و عادة تكون درجة حرارة الجسم الداخلية ثابتة وتشمل درجة حرارة كل من المخ والاعضاء داخل القفص الصدري و التجويف البطني والحوض، اما بالنسبة لاعضاء الجسم وانسجته الخارجية (الجلد و اكبر جزء من العضلات الهيكلية و الجهاز العظمي ) فان درجة حرارة هذه المناطق تعد درجة حرارة خارجية والحقيقة ان بتاثير درجة حرارة البيئة الخارجية يكون مؤثرا على هذه المناطق بصورة اكبر من الاعضاء الداخلية و هذا الاختلاف يساعد على ثبات درجة حرارة البيئة الداخلية للجسم ،اذ تقوم هذه الاعضاء بتوصيل حرارة الجسم الزائدة للخارج عندما تتغير الحرارة و عندما تزداد البرودة فان هذه الاعضاء تمنع فقدان الحرارة و خاصة الجلد والطبقة الدهنية تحته التي تعمل على المحافظة على درجة الحرارة.
ان القابلية على تنظيم حرارة الجسم الداخلية بمعدل ثابت تنظيما مستقلا عن حرارة المحيط هي من مميزات الاحياء ثابتة الحرارة ، اذ ان الطاقة الكامنة الموجودة في المواد الغذائية التي يتناولها الكائن الحي تتحول في النهاية الى طاقة حرارية اما مباشرة أو بعد تاديتها شغلا قصيرا في جسم الكائن الحي .
لذلك وجب ان يكون هنالك الية خاصة لتنظيم درجة حرارة الكائن الحي من والى المحيط وتعتمد هذه الالية على طرائق مختلفة للانتقال الحراري منها :
1- التعرق: يتحول العرق الى بخار باكتساب الحرارة من سطح الجسم مما يؤدي الى خفض درجة الحرارة وفي حالة الراحة يكون التعرق غير منظور أي بدون المرور بالحالة السائلة. وقد تصل نسبة التعرق الى (2-0.5) لتر في الساعة الواحدة وخلال الجهد الشديد أو في الاجواء الحارة الرطبة ، يفقد الجسم (0.58 ) سعرة كبيرة من الحرارة لكل غرام من العرق المتبخر.
2- التوصيل : تنتقل الحرارة من المراكز الى سطح الجسم بوساطة التوصيل ويعمل الشحم كطبقة عازلة تفقد الحرارة ببطئ.
3- الاشعاع : وهي موجات كهرومغناطيسية حرارية تشع من الجسم وتزداد بزيادة حرارة الجسم.
4- الحمل : اذ يتحرك الهواء الحار الملامس لسطح الجسم الى الاعلى ليحل محله هواء اقل حرارة، وهكذا.
يسيطر على عملية تنظيم الحرارة بصورة عامة مركز حراري موجود في الدماغ في منطقة تحت المهاد من خلال المستقبلات الحسية في الجلد والاوعية الدموية وحرارة الدم والغدد الصماء وان عطل هذا الجهاز يجعل الجسم يفقد حرارته أو يكتسب حرارة كما لو كان قطعة من حديد .
فسيولوجيا التحكم في الانتقال الحراري:
ترجع قدرة الكائنات ثابتة الحرارة ومنها الانسان على تنظيم درجة حرارة الجسم الى عاملين هما:
1- مقدرة الانسجة على توليد كمية كبيرة من الحرارة في الجو البارد والتقليل من توليد الحرارة في الجو الحار . بعكس الاحياء المتغيرة الحرارة التي تتناسب فيها كمية الحرارة المنبعثة طرديا مع درجة حرارة المحيط .وتدعى هذه الوسيلة في تنظيم درجة حرارة الجسم بالتنظيم الحراري الكيمياوي (Thermor chemical guiation ) .
2- امتلاك هذه الاحياء وسائل عديدة للتحكم في كمية الحرارة المفقودة الى المحيط الخارجي ويتم ذلك بوساطة ما يدعى بالتنظيم الحراري الفيزيائي ( physical thermoregulation ) اذ يفقد الكائن الحي كاي جسم ساخن الحرارة الى المحيط الخارجي بالطرائق الفيزياوية كلاشعاع ،الحمل ،التبخر والتوصيل. اما الحرارة الناتجة من التمثيل الغذائي فهي تساوي بالضبط الحرارة المفقودة الى المحيط.
أي ان (M=+R+C+E)، اذ ان M تمثل الحرارة الناتجة من التمثيل الغذائي وR الحرارة المفقودة أو المكتسبة بطريقة الاشعاع وC الحرارة المفقودة أو المكتسبة بطريقة الحمل والتوصيل و)E الحرارة المفقودة أو المكتسبة بطريقة التبخر (بالطبع لا يمكن للجسم ان يكتسب الحرارة بطريقة التبخر.
وفي حالة اختلال التوازن في المعادلة السابقة عند اذ قد تنخفض درجة حرارة الجسم تحت المستوى الطبيعي وتدعى هذه الحالة بـ ((Hypothermia ) أو ترتفع درجة حرارة الجسم وتدعى هذه الحالة بـ ((Hyperthermia ) ، وما الحمى الا نوع من هذه الحالة الاخيرة.
والحقيقة ان قيمة كل من (R ) و(C ) في المعادلة اعلاه تعتمد على:

1- درجة حرارة الجلد التي تعتمد بدورها على كمية الدم المار خلال الجلد والطبقة السطحية من العضلات بناء على توسع أو انقباض الاوعية الدموية السطحية.
2- الفرق الحراري (temperature gradient) بين الجلد والمحيط الخارجي وبما ان الخلايا الحية تنتج باستمرار كمية من الحرارة فان هناك في العادة فرقا حراريا من الجسم الى المحيط الخارجي الا اذا كانت درجة حرارة المحيط اعلى من درجة حرارة الجسم.