Как животните запазват спокойствието си

Може току-що да сме се изпотили през летните кучешки дни, но знаете ли за звездната история на произхода на фразата? Подсказка: Няма нищо общо с кученцата, които мързелуват през горещите месеци.

За древните гърци и римляни фразата исторически се отнася до горещите и задушни дни, които следват изгрева на Сириус, така наречената „кучешка звезда“ в По-старо куче съзвездие през юли и август.

Въпреки че дните на кучетата технически приключиха за тази година, все още е горещо навън и кучетата в плътта (както всички животни) все още се нуждаят от механизми, за да се охладят.

Хората са сред малкото бозайници, които разчитат на отделяне на вода върху повърхността на кожата, за да поддържат хладнокръвие – ние се потим. Но ние не винаги сме имали терморегулация по този начин и други животни използват цял ​​набор от механизми, за да поддържат хладнокръвие. Нека да разгледаме как животните - включително ние - са се развили, за да победят жегата.

Кучета и котки

Ако някога сте имали космат домашен любимец, вероятно сте го чували да се разхлажда чрез задъхване. Но какво точно се случва, когато нашите котки и кучета задъхват?

„Цялото [охлаждане] при бозайниците включва до голяма степен топлината, която е необходима за превръщането на водата от течност в газ, и енергията, която се губи при това“, обясни Яна Камберов, асистент професор по генетика в Перелманското училище по Медицина в Университета на Пенсилвания, в интервю за Science Friday .

Когато кучетата се задъхват, те по същество използват конвекция, за да изпарят водата от повърхността. Помислете, когато излезете от душа и веднага почувствате студ - това е водата, която се изпарява от кожата ви.

[Наистина ли е родословието всичко, за което се опитвате да бъде?]

Като се има предвид това, кучетата и котките също се потят! Това просто не ги държи хладни. Хората имат много специфичен вид потни жлези, наречени екринни жлези, които ни позволяват да се охладим (повече за това по-късно). Но при повечето други бозайници тези жлези се намират само на едно определено място, обяснява Камберов.

„Ако погледнете долната част на крака на вашата котка, помнете, че това, което виждате, е тази дебела подложка, а след това между тях виждате куп косми“, казва тя. „Тази дебела подложка е пълна с потни жлези.“

Но потните жлези от долната страна на изящните малки лапи на вашата котка служат за различна цел. Вместо терморегулация, потта върху лапите на животните осигурява сцепление и определя колко триене съществува между краката им и повърхността, по която се разхождат. Помислете какво е чувството, когато прокарате сухата си длан по повърхност - тя просто се плъзга! Но потта върху подложките на Гарфийлд създава лепкавост, която му позволява да захване по-добре повърхността и да избегне плъзгане по дървените подове в къщата ви, например.

Коне

Конете са особен случай. Вероятно сте ги виждали задъхани след тежко бягане. Но може да сте виждали и пенеста, подобна на пяна пот, образуваща се по телата им. Каква е сделката?

Подобно на котките и кучетата, основният охлаждащ механизъм на конете е задъхване и дългата муцуна на Black Beauty помага много за този процес. За разлика от котките и кучетата обаче те също регулират телесната температура с пот. „Хората не са единственият вид, който се поти, но това емилот потта, която имаме”, обяснява Камберов. Докато отделяме вода на повърхността, „конете имат различен тип жлези. Много бягащи животни имат това. Те се наричат ​​апокринни жлези и са свързани с космите по тялото на коня“, казва тя.

[ Как климатът може да е повлиял на муцуните на конете. ]

Когато се сапунят, конете не отделят само вода и сол - веществото, което отделят, е смес от вода, липиди, мазнини и протеини. Конете са летателни животни, които прекарват доста време в бягане и задъхването не работи, когато галопират с пълна скорост. Но за разлика от хората, конете имат дебела, водоустойчива кожа, която би попречила на изпаряването на потта. За да разрешат този проблем, те разработиха тази богата на протеини пот, която „вероятно действа чрез намокряне на космите, за да улесни потока на водата за изпаряване“, според проучване от 2009 г. проучване публикувани в списанието PLOS One .

Пустинни гущери

Но какво да кажем за хладнокръвните същества? „Те имат цял ​​набор от черти, които могат да използват, за да се охладят“, казва Рори Телемеко, постдокторант в катедрата по биологични науки в университета Обърн, в интервю за Science Friday .

Например, едно от основните събития, които се случват в еволюцията на влечугите, е развитието на дебела, люспеста кожа, която им позволява да задържат вода, обяснява той.

[ Родословното дърво на динозаврите се нуждае от известно преразглеждане. ]

За ектотермите обаче поддържането на хладно означава, че трябва да бъдат малко находчиви. Виждали ли сте някога гущер да стои неподвижно с отворена уста? Не е страхопочитание - използва изпарително охлаждане. Пустинните гущери могат да отворят устата си и да позволят изпарението да се случи върху мокрите мембрани, охлаждайки главата и мозъка.

Но един от основните им методи е просто да се придвижват напред-назад между по-топли и по-хладни зони. И това не са само гущери - Telemeco казва, че разместването на сенките е широко разпространено в животинското царство. Това е известно като поведенческа терморегулация, когато животните нямат вътрешна система за регулиране на телесната температура и вместо това трябва да променят поведението си.

Пеперуди

Като влечуги, пеперуди зависят върху поведенческата терморегулация. В горещи дни, обяснява Telemeco, те ще се преместят в сенчести зони, ще се охладят, след което ще тръгнат да летят отново. Освен това те могат да се охлаждат, докато летят - конвекцията се получава само от тях, когато духат във въздуха, докато всъщност изпомпват крилата си.

Насекомите като цяло може да са здрави, но не са непобедими за топлина. Въпреки че те имат едни от най-високите термични толерантности сред животните (със способност да издържат на телесни температури от близо 100 градуса по Фаренхайт!)насекомите могат да прегреят точно както всяко друго животно. Какво се случва, когато нещата станат твърде горещи за справяне?

[ Любопитният случай с пеперудите Blue Morpho. ]

„Зависи колко точно става горещо“, казва Telemeco. „Първо ще ги накара да изпаднат почти в състояние на вцепенение. Те изглеждат почти кататонични, ако ги поддържате точно до този момент. След това, ако ги охладите, те обикновено могат да се възстановят. Но ако отидете само градус или повече над това, това ще ги убие.

хора

И накрая, нека поговорим за животното, с което вероятно сте най-запознати: хората. Ако погледнем отвъд нашите най-близки роднини примати като шимпанзето и „ако дори погледнем [към] макаци, например, маймуни от Стария свят, ще видим, че задъхването е основният механизъм [чрез който те] изхвърлят телесната си топлина“, обяснява Камберов. „И така е логично, че … последният ни общ прародител с шимпанзето също би се задъхал.“

Така че защо се отказахме от козината на нашите предци в полза на потната кожа?

„Това е нещо като въпрос за милион долара“, казва Камберов.

От една страна, ние нямаме достатъчно дълга муцуна, за да използваме конвекционно охлаждане - но има още две хипотези защо хората се потят, вместо да се задъхват.

[ Еволюцията се случва по-бързо, отколкото си мислите. ]

„Една от възможностите е, че това ни даде възможност да изследваме основно ниша, в която няма хищници“, казва Камберов. „Ако се разхладите по начина, по който човек го прави, можете да излезете през най-горещите периоди от деня, когато повечето хищници ще се скрият от жегата.“

За разлика от това, хората могат да понасят да бъдат под лъчиста топлина за дълги периоди от време, защото можем постоянно да се потим, за да се охладим.

Втората хипотеза датира отпреди около 2 милиона години, когато хората започват да се развиват в бегачи за издръжливост. „Това генерира огромно количество телесна топлина“, обяснява Камберов. „И така, имате нужда от начин да изхвърлите това топлинно натоварване.“

[ Науката зад „удрянето в стената“. ]

Помните ли как конете не могат да активират основния си охлаждащ механизъм, когато тичат в пълен галоп? Но по-добре е да се обзаложите, че хората се потят, докато бягат.

Тази хипотеза предполага, че изпотяването „ни е позволило да използваме лова на постоянство, например, или да изминем дълги разстояния под горещото обедно слънце в топлите райони, където хората за първи път са еволюирали“, казва Камберов.

Но какво общо има търсенето на постоянство с тези потни длани, които измъчват толкова много от нас, когато сме на път да отидем на голямо интервю или да изнесем реч?

Не много.

Камберов обяснява, че „изконното“ условие е да имаме потни жлези по ръцете и краката (спомняте ли си как точно там се намират тези жлези при нашите космати четириноги приятели?).

Що се отнася до хората, „начинът, по който тези [жлези] са инервирани, всъщност е различен от терморегулаторните потни жлези, които са в останалата част от тялото ви, които са отговорни основно за охлаждането ви“, казва тя. „Основните активатори на тези потни жлези са различни.“

С други думи, не цялата пот е създадена еднакво.