tässä blogikirjoituksessa käsitellään valaiden sopeutumissarjaa, jossa käsitellään sitä, miten valaat lämminverisinä nisäkkäinä voivat pysyä lämpiminä eläessään vedessä-erityisesti kylmissä vesissä. Kuten mekin, valaat ovat nisäkkäitä ja pitävät yllä tasaista ruumiinlämpöä ympäristöstään riippumatta. Itse asiassa niiden ruumiinlämpö on lähellä omaamme-vaihtelee noin 97-100 astetta. Vesi kuitenkin johtaa lämpöä pois kehosta 24.5 kertaa nopeammin kuin ilma, joten lämpöhäviö iso asia tahansa nisäkkäiden viettää aikaa vedessä. Tämä on syy, miksi tunnemme kylmempää vedessä, ja miksi voimme sietää kylmempää ilman lämpötilaa kuin veden lämpötilaa.
lämpöhäviön vähentämiseksi valailla on kolme pääasiallista mukautumista: kehon pinta-alan ja tilavuuden suhteen pienentäminen, paksun rasvakerroksen käyttäminen eristeenä ja lämmön pidättäminen vastavirtalämmönvaihdon avulla.
on tärkeää, että valaiden pinta-ala on pieni suhteessa niiden koko ruumiin tilavuuteen. Luulen, että kuvat voisivat auttaa selittämään tämän paremmin:
on selvää, että hiirillä ja norsuilla on hyvin erilaiset ruumiinkoot ja ruumiin tilavuudet—se, kuinka paljon tilaa niiden ruumiilla on. Mutta mitä haluaisin havainnollistaa on, että suhteessa niiden kokoon, hiiri on paljon suurempi pinta-ala, jossa lämpö voi kadota ulkoiseen ympäristöön. Jos molemmat eläimet altistuisivat kylmälle säälle, molemmat menettäisivät lopulta lämpöä ympäristöön. Hiiri kuitenkin menettäisi lämpöä paljon nopeammin, koska suurempi osa sen koko ruumiin tilavuudesta altistuu pinnalle. Lämmön säilyttämiseksi on hyödyllisempää, että tilavuus on suurempi kuin kehon pinta, joten on vähemmän mahdollisuuksia lämpöhäviö. Tämä auttaa selittämään, miksi merinisäkkäät ovat yleensä niin suuria, koska niille on hyödyllistä, että niillä on pienin suhteellinen pinta-ala kosketuksissa veden kanssa. Valaiden on helpompi saavuttaa suuria kokoja, koska niiden ei tarvitse kestää painovoiman vaikutuksia kuin maanisäkkäiden.
valaiden toinen pääasiallinen tapa pysyä lämpiminä on rasvaevä. Vaikka turkki on hyvä eriste maalla eläville nisäkkäille, se ei olisi valaille yhtä menestyksekäs parista syystä. Turkki toimii eristeenä, koska se vangitsee eristävän ilmakerroksen: pintavesien alla oleva Ilmanpaine kuitenkin saa ilman tiivistymään ja menettämään eristävyytensä. Siksi valailla ei ole suojaavaa Turkkia kuten monilla maanisäkkäillä tai hylkeillä ja jääkarhuilla, vaan ne turvautuvat paksuun rasvaisuuteensa eristääkseen ruumiinsa kylmään veteen. Tämä rasvakerros mahdollistaa erittäin tasaisen ulkopinnan, mikä vähentää myös hydrodynaamista ilmanvastusta. Toinen tapa, jolla valaat vähentävät sekä lämmönhukkaa että ilmanvastusta, on sisäistää sukupuolielimensä sen sijaan, että se olisi ulkoinen kuten useimmat maalla elävät Nisäkkäät.
paksu rasvakerros ei ainoastaan pidä lämpöä ruumiin sisäpuolella, vaan uloin ihokerros jäähdytetään samaan lämpötilaan ympäröivässä vedessä johtumisen aiheuttaman lämpöhukan vähentämiseksi entisestään. Liuskan Turkin paksuus vaihtelee lajeittain ja vuodenaikojen mukaan: esimerkiksi ryhävalaiden rasvakerros on yleensä noin 6 tuumaa paksu, kun taas niiden ruokintakauden jälkeen valaiden rasvakerros voi olla jopa 50cm paksu! Paksumpi rasvakerros tekee myös tietyistä lajeista kelluvampia. Itse asiassa, siellä nimi ” oikea valas ”tuli; ne ovat niin kelluva, että ne jopa kellua kuolleina ja aikana valaanpyyntipäivinä pidettiin” oikea ” valas tappaa. Yksi kelluvien valaiden sivuvaikutuksista on se, että nämä valaat yleensä nostavat horminsa vedestä useammin sukeltaessaan, koska ne tarvitsevat lisäapua työntääkseen itsensä vesipatsaaseen. Virtaviivaisemmilla valailla, kuten evävalailla tai minkeillä, on vain muutaman sentin paksuisia ihrakerroksia, ja niiden on harvoin noustava ylös sukeltaessaan.
mutta tämä on vain yksi puoli tarinaa, mitä jos valaat ylikuumenevat, koska ne uivat nopeasti, ovat pinta-aktiivisia, ovat raskaana tai ovat lämpimämmässä vedessä. Valailla ei ole talirauhasia, eivätkä ne voi hikoilla kuten me, joten ne tarvitsevat erilaisen strategian päästääkseen ylimääräisen lämmön pois…ja jotta lämpö irtoaisi, täytyy olla keino ohittaa rasvakerros. Vaikka valaiden rasvakerros onkin erinomainen eriste suurimmalle osalle niiden ruumiista, on olemassa lämpöikkunoiksi kutsuttuja alueita, joista puuttuu rasvaa ja jotka eivät ole hyvin eristettyjä. Tällaisia alueita ovat muun muassa räpylät, selkäevät ja niiden räpylät, joista jokainen on suhteellisen ohut ja hyvin verisuonittunut. Emme ole vieläkään täysin varmoja selkäevän kaikista tarkoituksista, koska joiltakin valailta se puuttuu kokonaan—mutta uskomme, että nämä lämpöikkunat toimivat toisinaan valaiden keinona karistaa ylimääräistä lämpöä.
vaikka lämpöikkunat ovat valaille loistavia mahdollisuuksia lämmön vuodattamiseen ylikuumenemisen sattuessa, ne eivät aina halua menettää lämpöä ympäristöön. Yksi näistä alueista on se, että niiltä palaava veri on kylmää ja voi mahdollisesti kylmetä sydäntä. Tämän estää toinen suuri sopeutuminen-järjestelmä, jota kutsutaan vastavirtalämmönvaihdoksi. Näiden kudosten valtimot ja laskimot ovat hyvin lähellä toisiaan, mutta veri virtaa eri suuntiin, jolloin lämpö siirtyy kalvojen yli. Sydämeltä lähtevä lämminverinen lämpö siis kuumentaa raajoista takaisin sydämeen suuntaavaa kylmäverisyyttä. Tämä tarkoittaa sitä, että sydäntä pumpataan aina lämpimällä verellä, ja se vähentää lämpöikkunoiden veteen menettämää lämpöä.
valailla on myös tämä vastavirtalämmönvaihto suun pehmeässä paletissa (se on yläleuan katon vaaleanpunainen). Kun baleenivalaat ovat kylmän veden ruokintapaikoillaan, ne viettävät ainakin puolet ajasta suu auki, mikä voi aiheuttaa suuren lämpöhukan. Tämä järjestelmä auttaa varmistamaan, että ne eivät menetä liikaa lämpöä ympäristöönsä ja ylläpitää lämmintä verta, joka palaa aivoihin ja sydämeen. On selvää, että tarvitaan paljon sääntelyä tämän monimutkaisen prosessin ylläpitämiseksi, mikä tekee valaista erittäin ainutlaatuisia säätelemään ruumiinlämpöään.
