Τι είναι η Ενδόθερμη;

Ένα ενδόθερμο, που συχνά αναφέρεται ως θερμόαιμο ζώο, βασίζεται στη δική του εσωτερική μεταβολική δραστηριότητα για να παράγει θερμότητα και να διατηρεί σταθερή θερμοκρασία σώματος, αντί να βασίζεται σε εξωτερικές πηγές, όπως ο ήλιος.

Όταν βγαίνετε έξω ένα γρήγορο φθινοπωρινό πρωινό χωρίς να φοράτε σακάκι, η ψυχρή θερμοκρασία είναι ίσως το πρώτο πράγμα που παρατηρείτε. Το σώμα σας το παρατηρεί επίσης, γιατί τώρα θα πρέπει να εργαστεί σκληρότερα για να διατηρήσει τη θερμοκρασία του σώματός σας σε σταθερό και αποδεκτό επίπεδο. Μπορεί να δείτε τα πρώτα σωματικά σημάδια αυτού καθώς τρέμετε, το δέρμα σας κάνει σπυράκια και τεντώνετε ενστικτωδώς μερικούς από τους μύες στα χέρια και την πλάτη σας. Ωστόσο, αυτό που δεν κάνει το σώμα μας είναι να αφήσει την εσωτερική μας θερμοκρασία να πέσει — τουλάχιστον όχι αμέσως. Γιατί μπορούμε να ρυθμίζουμε την εσωτερική μας θερμοκρασία χωρίς καν να το σκεφτόμαστε;

Πολύ απλά… γιατί είμαστε ενδόθερμοι!

Τι είναι η Ενδόθερμη;

Ενδόθερμος είναι οποιοσδήποτε οργανισμός (κυρίως πτηνά και θηλαστικά) που διατηρεί σταθερή εσωτερική θερμοκρασία μέσω της θερμότητας που απελευθερώνεται μέσω των εσωτερικών λειτουργιών, δηλαδή των μεταβολικών αντιδράσεων στα όργανα. Αυτή είναι η αντίθετη κατάσταση με τα εκτόθερμα, τα λεγόμενα ψυχρόαιμα ζώα, τα οποία βασίζονται σε εξωτερικές πηγές θερμότητας για τη ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματός τους. Μια σαύρα που βρίσκεται σε έναν ηλιόλουστο βράχο ζεσταίνει κυριολεκτικά το σώμα της στον ήλιο, κάτι που της παρέχει ενέργεια για να κυνηγήσει και να είναι πιο δραστήριος. Η εκτοθερμία αντιπροσωπεύεται σε σαύρες, ερπετά, ψάρια και ασπόνδυλα, συμπεριλαμβανομένων των εντόμων.

(Φωτογραφία:Jordan hawes/Wikimedia Commons)

Σε έναν μέσο άνθρωπο, η μεταβολική ενέργεια που παράγεται στα όργανα του κορμού αντιπροσωπεύει περισσότερο από το 60% της θερμότητας που παράγεται από το σώμα, ενώ ο εγκέφαλος θρυμματίζεται επιπλέον 15-16%. Όλη αυτή η θερμότητα απαιτείται για τη διατήρηση μιας ιδανικής εσωτερικής θερμοκρασίας για τον οργανισμό, ιδιαίτερα σε ψυχρότερα περιβάλλοντα, ώστε τα όργανα να μπορούν να λειτουργούν αποτελεσματικά και να διασφαλίζουν την επιβίωση. Αυτό το ιδανικό εύρος θερμοκρασίας μπορεί να διαφέρει μεταξύ των ειδών, με βάση άλλες προσαρμογές και παραλλαγές στα αντίστοιχα περιβάλλοντά τους.

Για τους ανθρώπους, η θερμοκρασία στόχος είναι 98,6 βαθμοί Φαρενάιτ μέσα στο σώμα. Αυτό επιτρέπει ένα εύρος ασφαλών θερμοκρασιών τόσο πάνω όσο και κάτω από το ιδανικό σημείο όπου το σώμα μπορεί ακόμα να λειτουργεί με ασφάλεια. Για παράδειγμα, στις περιπτώσεις που στεκόμαστε έξω στον χειμωνιάτικο άνεμο ή τρέχουμε σε μαραθώνιο στο ύψος του καλοκαιριού, πρέπει να είμαστε σε θέση να λειτουργούμε σε μεταβλητές συνθήκες, ακόμα κι αν η θερμοκρασία του σώματός μας είναι ελαφρώς υψηλότερη ή χαμηλότερη από την κανονική. Υπάρχουν φυσικές διασφαλίσεις κατά του σώματος που υπερβαίνουν αυτό το εύρος, όπως νωθρότητα σε υψηλές θερμοκρασίες, εφίδρωση, ρίγος και μια σειρά από άλλες προσαρμογές που θα εξηγηθούν στην παρακάτω ενότητα.

Ενδόθερμες προσαρμογές

Δεδομένου ότι τα ενδόθερμα βασίζονται σε μεταβολικές δραστηριότητες για την παραγωγή θερμότητας, απαιτούν πολύ πιο σημαντική πρόσληψη θρεπτικών συστατικών, δηλαδή σακχάρων και λιπών, για την παραγωγή ενέργειας. Όταν οι άνθρωποι μιλούν για καύση θερμίδων, αυτό κάνει το σώμα συνεχώς, καταναλώνει και χρησιμοποιεί τις πρώτες ύλες που τρώμε για να παράγει θερμότητα και να διατηρεί την εσωτερική μας θερμοκρασία. Όταν εξαντλούμε τους πόρους ή όταν το σώμα είναι πιεσμένο πέρα ​​από το κανονικό εύρος θερμοκρασίας του, υπάρχουν κάποιες άλλες προσαρμογές που μπορούν να μας βοηθήσουν να διατηρήσουμε τη ρύθμιση.

Μόλις παραχθεί η θερμότητα, είναι σημαντικό να τη διατηρήσουμε, καθώς δαπανάται μεγάλη ενέργεια και χρόνος για την απόκτηση πόρων και τροφής. Η συντριπτική πλειοψηφία των θηλαστικών και των πτηνών έχουν φυσικά χαρακτηριστικά που βοηθούν σε αυτό, όπως γούνα και φτερά για την πρόληψη της απώλειας θερμότητας. Αυτά τα δομικά στοιχεία βοηθούν στην πρόληψη της διαφυγής θερμότητας από τη μεγάλη επιφάνεια του δέρματος. Αυτό είναι πιο δύσκολο σε μικρότερα ζώα, καθώς ο λόγος της επιφάνειας προς τον όγκο είναι μικρότερος. Πρέπει να εργαστούν ακόμη πιο σκληρά για να διατηρήσουν την εσωτερική τους θερμοκρασία, καθιστώντας την απόκτηση τροφής μια κρίσιμη και συνεχή ανησυχία.

Μερικές άλλες κοινές προσαρμογές είναι μεγάλα στρώματα λάσπης (στην περίπτωση των θαλάσσιων πλασμάτων) ή μικροπροσαρμοσμένες διαδικασίες ανταλλαγής θερμότητας στο κυκλοφορικό σύστημα, κατά τις οποίες θερμότερο αίμα από την καρδιά διοχετεύεται μετά από ψυχρότερο αίμα που επιστρέφει από τα άκρα του ζώου. Στην περίπτωση των ανθρώπων, ωστόσο, που έχουν χάσει σε μεγάλο βαθμό την πλήρη κάλυψη των τριχών του σώματος (σε σύγκριση με τους μεγάλους πίθηκους ξαδέλφους μας), εξελίξεις όπως τα ρούχα, η φωτιά και τα συστήματα κεντρικής θέρμανσης μας επιτρέπουν να διατηρήσουμε τη ζεστασιά μας σε ψυχρά κλίματα. Επιπλέον, το ρίγος είναι μια εξαιρετική τακτική που χρησιμοποιούν οι άνθρωποι (και άλλα θερμόαιμα ζώα) σε κρύο καιρό. Αυτές οι γρήγορες συσπάσεις των σκελετικών μυών παράγουν θερμότητα καίγοντας γρήγορα ενέργεια και συμβάλλουν στη διατήρηση της θερμοκρασίας των εκτεθειμένων περιοχών μας.

Για τις ενδόθερμες, είναι εξίσου επικίνδυνο να υπερθερμαίνουμε όσο και να χάσουμε θερμότητα, επομένως υπάρχουν αρκετοί άλλοι μηχανισμοί που βοηθούν στην πτώση της θερμοκρασίας μας, όταν είναι απαραίτητο. Εάν έχετε κάνει ποτέ γυμναστική ή έχετε πάει για πεζοπορία μια ζεστή μέρα, ξέρετε ότι είναι δύσκολο να κρατήσετε το σώμα σας από τον ιδρώτα. Η εφίδρωση είναι ένας τρόπος ψύξης του σώματος μέσω της διαδικασίας της εξάτμισης, καθώς η θερμότητα έλκεται από το σώμα μέσω αυτής της θερμοδυναμικής διαδικασίας. Η ίδια βασική προϋπόθεση ισχύει όταν τα ζώα λαχανιάζουν. Όταν η γλώσσα του σκύλου σας κρέμεται από το στόμα του κατά τις «σκυλίσιες μέρες» του καλοκαιριού, πραγματοποιείται ανταλλαγή θερμότητας σε αυτήν τη βλεννογόνο μεμβράνη, επιτρέποντας στον σκύλο να κρυώσει χάρη στην εξάτμιση.

(Φωτογραφία:Javier Brosch/Shutterstock)

Άλλα ζώα έχουν πιο δραστικές αλλαγές για να δροσιστούν, όπως το να ρίχνουν χοντρή ή χειμερινή γούνα καθώς αλλάζουν οι εποχές ή απλώς να μετακινούνται για ένα χρονικό διάστημα (εποχιακή μετανάστευση) σε περιοχές όπου απαιτείται λιγότερη προσπάθεια για τη ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματός τους. Οι άνθρωποι έχουν κάποια από αυτήν τη «μεταναστευτική» συμπεριφορά, ταξιδεύοντας συχνά κατά τη διάρκεια του χειμώνα σε εξωτικές τοποθεσίες ή περνούν τον περισσότερο χρόνο τους σε κλιματιζόμενα εμπορικά κέντρα και σπίτια στην αιχμή του καλοκαιριού! Οι άνθρωποι έχουν σίγουρα τις πιο προηγμένες και λιγότερο φυσικές μορφές χειρισμού των περιβαλλοντικών τους συνθηκών, αλλά η βασική αιτία είναι η ίδια — εξακολουθούμε να είμαστε ένα ενδόθερμο είδος!

(Φωτογραφία:Ivan Hoermann/Shutterstock)

Η εξέλιξη της Ενδοθερμίας

Αυτό που μπορεί να σας εκπλήξει είναι ότι η ενδοθερμία είναι ένα σχετικά νέο φαινόμενο. Εμφανίστηκε περίπου 250-260 εκατομμύρια χρόνια πριν, κοντά στο τέλος της Πέρμιας Περιόδου. Ωστόσο, όπως μερικοί από εσάς ίσως γνωρίζετε, η ζωή υπάρχει σε αυτόν τον πλανήτη για περίπου 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτό σημαίνει ότι, για δισεκατομμύρια χρόνια, οι οργανισμοί λειτουργούσαν ως εξώθερμοι, ανταποκρινόμενοι σε εξωτερικές συνθήκες που καθόριζαν τους μεταβολικούς ρυθμούς, τα επίπεδα δραστηριότητας και την επιβίωσή τους.

Έχουν προταθεί πολλές θεωρίες ως προς το γιατί εξελίχθηκε η ενδοθερμία, αλλά για να το κατανοήσουμε σωστά, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε πρώτα ότι η ενδόθερμος εξελίχθηκε πολλές φορές, οδηγώντας σε πτηνά και θηλαστικά από τουλάχιστον δύο διαφορετικές εξελικτικές γενεαλογίες. Οι περισσότεροι ειδικοί είναι δύσπιστοι ότι η ενδοθερμία εξελίχθηκε αποκλειστικά μέσω των πλεονεκτημάτων της από τη θερμορύθμιση. Αντίθετα, ορισμένοι πιστεύουν ότι ήταν ως απόκριση σε μια αλλαγή στον αερόβιο μεταβολισμό. Καθώς επιλέχθηκαν φυσικά εκείνα τα πλάσματα με υψηλότερη αερόβια ικανότητα (που σημαίνει ότι μπορούσαν να προσλάβουν και να επεξεργαστούν περισσότερο οξυγόνο), η αντοχή και η ικανότητά τους να διατηρούν την προσπάθεια επίσης αυξήθηκαν. Αντί για τον αναερόβιο τρόπο ζωής, ο οποίος χρησιμοποιείται από τα περισσότερα εξώθερμα για να τροφοδοτήσει τη δραστηριότητά τους σε σύντομες εκρήξεις, ένας αερόβιος μεταβολισμός σήμαινε αυξημένη κίνηση και δραστηριότητα, καθώς και την ικανότητα εξασφάλισης περισσότερων πόρων.

Με βάση αυτή την ιδέα ορισμένων πλασμάτων να επιλέγονται για υψηλότερη αερόβια ικανότητα, οι υψηλότεροι ρυθμοί δραστηριότητας και κίνησής τους θα είχαν οδηγήσει στην εξέλιξη ενός υψηλότερου ιδανικού εύρους θερμοκρασίας σώματος. Κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών, οι ενδόθερμοι ήταν σε θέση να υποστηρίξουν καλύτερα τις ανάγκες τους κυνηγώντας και αναζητώντας τροφή πιο συχνά, ικανοποιώντας τις ανάγκες τους σε θρεπτικά συστατικά μέσω της κίνησης και διατηρώντας ως αποτέλεσμα υψηλότερη θερμοκρασία σώματος. Αυτή είναι μια στοιχειώδης εξήγηση αυτής της απίστευτα περίπλοκης διαδικασίας επιλογής, αλλά οι περισσότεροι ειδικοί συμφωνούν. Η σημασία της παρατεταμένης δραστηριότητας βοήθησε τις ομάδες (πολλές φορές κατά τη διάρκεια της εξελικτικής ιστορίας) να αναπτύξουν σταδιακά αυξημένη αερόβια ικανότητα, οδηγώντας τελικά σε μια μεταβολική προτίμηση της ενδοθερμίας, έναντι της εκτοθερμίας.

Για την ιστορία, οι ενδόθερμες μπορούν επίσης να εμπλακούν σε αναερόβια αναπνοή, αλλά χρησιμοποιείται ως δευτερεύουσα επιλογή - μια δεξαμενή ενεργητικού καυσίμου, ας πούμε έτσι. Εάν κάνετε προπόνηση υψηλής έντασης και η ποσότητα οξυγόνου που παρέχεται στους μύες είναι ανεπαρκής, το σώμα μπορεί να μεταβεί σε αναερόβια αναπνοή. Σε αυτή τη διαδικασία, εμπλέκονται οι μύες μας «ταχείας συστολής», οι οποίοι δημιουργούν ενέργεια πολύ πιο γρήγορα από τους μύες βραδείας συστολής, αλλά με λιγότερο αποτελεσματικό τρόπο. Επίσης, η αναερόβια αναπνοή παράγει γαλακτικό οξύ και προκαλεί τους μύες να κουράζονται πολύ πιο γρήγορα. Ωστόσο, το γεγονός ότι η αναερόβια αναπνοή παραμένει μια επιλογή για τις ενδόθερμες είναι απόδειξη για τις εξελικτικές μας ρίζες!

Μια τελευταία λέξη

Τα ανθρώπινα όντα, μαζί με κάθε άλλο θηλαστικό και πουλί που έχετε δει ποτέ, βασίζεται στην ενδόθερμη για να επιβιώσει. Η συνεχής καύση ενέργειας μέσω μεταβολικών διεργασιών μας βοηθά να διατηρήσουμε τη σωστή σωματική ζεστασιά, παρέχοντας ταυτόχρονα την προσιτή ενέργεια για παρατεταμένη δραστηριότητα και ευελιξία στα επιλεγμένα μας περιβάλλοντα. Αν και μπορεί να ακούγεται υπέροχο να λουστείτε στον ήλιο όλη μέρα για να διασφαλίσετε ότι έχετε αρκετή ζεστασιά, η ενδοθερμία μας επέτρεψε να γίνουμε το είδος που είμαστε σήμερα!