for at følge op på vores hvaltilpasningsserie vil dette blogindlæg fokusere på, hvordan hvaler, som varmblodede pattedyr, kan forblive varme, mens de lever i vand-især koldt vandmiljøer. Ligesom os er hvaler pattedyr og opretholder en stabil indre kropstemperatur uanset deres miljø. Faktisk er deres kropstemperatur tæt på vores egen-varierende fra omkring 97 til 100 grader. Imidlertid leder vand varme væk fra kroppen 24.5 gange hurtigere end luft, hvilket gør varmetab til et stort problem for ethvert pattedyr, der bruger tid i vandet. Dette er grunden til, at vi føler os koldere i vand, og hvorfor vi tåler koldere lufttemperaturer, end vi kan Vandtemperaturer.
for at reducere varmetabet har hvaler tre hovedtilpasninger: reduktion af kroppens overfladeareal til volumenforhold ved hjælp af deres tykke spæklag som isolator og opretholdelse af varme gennem modstrøm varmeveksling.
det er vigtigt for hvaler at have et lavt overfladeareal i forhold til deres samlede kropsvolumen. Jeg tror, at billeder kan hjælpe med at forklare dette bedre:
det er klart, at mus og elefanter har meget forskellige kropsstørrelser og meget forskellige kropsvolumener—mængden af plads, der er optaget af deres kropsmateriale. Men hvad jeg gerne vil illustrere er, at i forhold til deres størrelse har musen et meget højere overfladeareal, hvor varme kan gå tabt til det ydre miljø. Hvis begge disse dyr blev udsat for koldt vejr, ville begge i sidste ende miste varme til miljøet. Musen vil dog miste varmen meget hurtigere, da en større procentdel af dens samlede kropsvolumen udsættes for overfladen. For at bevare varmen er det mere fordelagtigt at have et større volumen sammenlignet med din kropsoverflade, så der er færre muligheder for varmetab. Dette hjælper med at forklare, hvorfor havpattedyr har tendens til at være så store, da det er gavnligt for dem at have det mindste relative overfladeareal i kontakt med vandet. Og det er lettere for hvaler at opnå store størrelser, fordi de ikke behøver at håndtere de fulde virkninger af tyngdekraften som landpattedyr.
den anden vigtigste måde hvaler holde varmen er spæk. Selvom pels er en god isolator for landpattedyr, ville det ikke være så vellykket for hvaler af et par grunde. Pels fungerer som en isolator, fordi den fælder et isolerende lag af luft: imidlertid, det atmosfæriske tryk under overfladevandet får luften til at komprimere og miste sin isolerende kraft. Derfor har hvaler ikke en beskyttende pels som mange landpattedyr eller sæler og isbjørne og stoler i stedet på deres tykke spæk for at isolere deres kroppe i koldt vand. Denne spæk giver mulighed for en meget glat ydre overflade, hvilket også reducerer hydrodynamisk træk. En anden måde hvaler reducerer både varmetab og træk er at internalisere deres kønsorganer, i stedet for at det er eksternt som de fleste landpattedyr.
det tykke spæklag holder ikke kun varmen på indersiden af kroppen, men det yderste hudlag afkøles til den samme temperatur i det omgivende vand for yderligere at reducere varmetabet via ledning. Tykkelsen af spækfrakken varierer mellem arter og årstid: for eksempel har pukkelhvaler generelt spæklag omkring 6 tommer tykke, mens efter deres fodringssæson kan højre hvaler have et spæklag op til 50 cm tykt! Tykkere spæklag gør også visse arter mere flydende. Faktisk er det her navnet “højre hval” kom fra; de er så flydende, at de endda flyder, når de er døde, og i løbet af hvalfangstdagene blev betragtet som den “rigtige” hval at dræbe. En af bivirkningerne ved at være flydende er, at disse hvaler typisk hæver deres flukes ud af vandet oftere, når de dykker, fordi de har brug for den ekstra hjælp til at drive sig ned i vandkolonnen. Mere strømlinede hvaler, som finbacks eller minkes, har spæklag kun flere inches tykke og har sjældent brug for at fluke op, når de dykker.
men dette er kun den ene side af historien, Hvad hvis hvaler overophedes, fordi de svømmer hurtigt, er overfladeaktive, er gravide eller er i varmere vand. Hvaler har ikke talgkirtler og kan ikke svede som vi kan for at køle af, så de har brug for en anden strategi for at kunne dumpe overskydende varme…og for at kaste varme skal der være en måde at omgå spæklaget på. Så mens spækfrakken giver stor isolering for de fleste af hvalernes krop, er der visse områder kaldet termiske vinduer, der mangler spæk og ikke er godt isolerede. Disse områder omfatter svømmefødder, rygfinner, og deres lykketræf, hver relativt tynde og stærkt vaskulariseret. Vi er stadig ikke helt sikre på, hvad alle formål med rygfinnen er, fordi nogle hvaler mangler det helt—men vi mener, at disse termiske vinduer til tider fungerer som en måde for hvaler at kaste overskydende varme på.
mens de termiske vinduer er store muligheder for hvalerne at kaste varme, hvis de overophedes, ønsker de ikke altid at miste varme til miljøet. Et af problemerne med disse områder er, at blodet, der vender tilbage fra dem, er koldt og potentielt kan koldt chokere hjertet. Dette forhindres af en anden stor tilpasning—et system kaldet modstrømsvarmeudveksling. Arterierne og venerne i disse væv er meget tæt på hinanden, men blodet strømmer i forskellige retninger, så varmen overføres over membraner. Så varmen i varmt blod, der forlader hjertet, vil opvarme det kolde blod, der ledes tilbage til hjertet fra ekstremiteterne. Dette betyder, at hjertet altid pumpes med varmt blod, og det reducerer varmen, der går tabt til vandet i disse termiske vinduer.
hvaler har også denne modstrømsvarmeudveksling i deres Munds bløde palette (Det er den lyserøde i overkæbens tag). Når balehvaler er i deres koldt vand fodring grunde, de bruger mindst halvdelen af tiden med munden åben, et potentielt stort varmetab. Dette system hjælper med at sikre, at de ikke mister for meget varme til deres miljø og opretholder varmt blod, der vender tilbage til hjernen og hjertet. Det er klart, at der kræves meget regulering for at opretholde denne komplicerede proces, hvilket gør hvaler ekstremt unikke til at regulere deres kropstemperatur.
