for å følge opp vår hvaltilpasningsserie vil dette blogginnlegget fokusere på hvordan hvaler, som varmblodige pattedyr, kan holde seg varme mens de lever i vann-spesielt kaldvannsmiljøer. Akkurat som oss, hvaler er pattedyr og opprettholde en jevn indre kroppstemperatur uavhengig av deres miljø. Faktisk er kroppstemperaturen nær vår egen-varierende fra ca 97 til 100 grader. Vann leder imidlertid varme bort fra kroppen 24.5 ganger raskere enn luft, noe som gjør varmetap et stort problem for ethvert pattedyr som bruker tid i vannet. Dette er grunnen til at vi føler oss kaldere i vann, og hvorfor vi kan tolerere kaldere lufttemperaturer enn vi kan vanntemperaturer.
for å redusere varmetapet har hvalene tre hovedtilpasninger: å redusere kroppens overflateareal til volumforhold, bruke sitt tykke spekklag som isolator og beholde varmen gjennom motstrøms varmeveksling.
det er viktig at hvalene har et lavt overflateareal i forhold til deres totale kroppsvolum. Jeg tror bilder kan bidra til å forklare dette bedre:
Det Er Klart at mus og elefanter har svært forskjellige kroppsstørrelser og mye forskjellige kroppsvolumer – mengden plass okkupert av kroppens materie. Men det jeg vil illustrere er at i forhold til størrelsen har musen et mye høyere overflateareal hvor varme kan gå tapt for det ytre miljø. Hvis begge disse dyrene ble utsatt for kaldt vær, ville begge til slutt miste varme til miljøet. Musen vil imidlertid miste varme mye raskere siden en større prosentandel av det totale kroppsvolumet blir utsatt for overflaten. For å bevare varmen er det mer gunstig å ha et større volum i forhold til kroppsoverflaten, så det er færre muligheter for varmetap. Dette bidrar til å forklare hvorfor marine pattedyr pleier å være så store, da det er gunstig for dem å ha det minste relative overflatearealet i kontakt med vannet. Og det er lettere for hvaler å oppnå store størrelser fordi de ikke trenger å håndtere de fulle effektene av tyngdekraften som landpattedyr.
den andre hovedveien hval holder seg varm er spekk. Selv om pels er en god isolator for terrestriske pattedyr, ville det ikke være så vellykket for hvaler av et par grunner. Fur fungerer som en isolator fordi den fanger et isolerende lag av luft: derimot, det atmosfæriske trykket under overflatevannet fører til at luften til å komprimere og miste sin isolerende kraft. Derfor har hval ikke en beskyttende pels som mange landpattedyr eller sel og isbjørn, og stole i stedet på deres tykke spekk for å isolere kroppene sine i kaldt vann. Denne spekk gir en meget glatt ytre overflate, også redusere hydrodynamisk dra. En annen måte hvaler reduserer både varmetap og dra er å internalisere kjønnsorganene deres, i stedet for at det er eksternt som de fleste terrestriske pattedyr.
det tykke spekklaget holder ikke bare varmen på innsiden av kroppen, men det ytterste hudlaget avkjøles til samme temperatur i det omkringliggende vannet for ytterligere å redusere varmetapet via ledning. Tykkelsen på spekkbelegget varierer mellom arter og tid på året: for eksempel, knølhval generelt har spekk lag rundt 6 inches tykke, mens etter sin foringssesongen høyre hval kan ha en spekk lag opp til 50cm tykk! Tykkere spekklag gjør også visse arter mer spenstige. Faktisk, det er der navnet «retthval» kom fra; de er så spenstig at de selv flyter når døde og i løpet av hvalfangstdager ble ansett som «rett» hval å drepe. En av bivirkningene ved å være flytende er at disse hvalene vanligvis vil øke sine flukes ut av vannet oftere når de dykker fordi de trenger ekstra hjelp til å drive seg ned i vannsøylen. Mer strømlinjeformede hvaler, som finbacks eller minkes, har spekklag bare flere inches tykke og trenger sjelden å fluke opp når du dykker.
men dette er bare en side av historien, hva om hvaler overopphetes fordi de svømmer raskt, er overflateaktive, er gravide eller er i varmere vann. Hvaler har ikke sebaceous kjertler og kan ikke svette som vi kan for å kjøle seg ned, så de trenger en annen strategi for å kunne dumpe overflødig varme…og for å kaste varme, må det være en måte å omgå spekklaget. Så mens spekkbelegget gir god isolasjon for de fleste hvalens kropp, er det visse områder som kalles termiske vinduer som mangler spekk og ikke er godt isolert. Disse områdene inkluderer flippers, dorsale finner og deres flukes, hver relativt tynn og svært vaskularisert. Vi er fortsatt ikke helt sikre på hva alle formålene med dorsalfinen er fordi noen hvaler mangler det helt—men vi tror at disse termiske vinduene til tider fungerer som en måte for hval å kaste overflødig varme.
mens de termiske vinduene er gode muligheter for hvalene å kaste varme hvis overoppheting, vil de ikke alltid miste varme til miljøet. Ett av problemene med disse områdene er at blodet tilbake fra dem er kaldt og kan potensielt kaldt sjokk hjertet. Dette forhindres av en annen stor tilpasning-et system kalt motstrømsvarmeveksling. Arteriene og venene i disse vevene er svært tett sammen, men blodet flyter i forskjellige retninger slik at varme kan overføres over membraner. Så varmen i varmt blod som forlater hjertet, vil varme opp det kalde blodet som er på vei tilbake til hjertet fra ekstremiteter. Dette betyr at hjertet alltid blir pumpet med varmt blod, og det reduserer varmen som er tapt for vannet i de termiske vinduene.
Hvaler har også denne motstrømsvarmeveksling i den myke paletten av munnen (det er rosa i taket på overkjeven). Når bardehvalene er i sitt kaldvanns beiteområde, bruker de minst halvparten av tiden med munnen åpen, et potensielt stort varmetap. Dette systemet bidrar til å sikre at de ikke mister for mye varme til sitt miljø og opprettholder varmt blod tilbake til hjernen og hjertet. Det er klart at mye regulering er nødvendig for å opprettholde denne kompliserte prosessen, noe som gjør hvaler ekstremt unike for å regulere kroppstemperaturen.
