als vervolg op onze walvisadaptatieserie zal deze blogpost zich richten op hoe walvissen, als warmbloedige zoogdieren, warm kunnen blijven terwijl ze in water leven-vooral in koudwateromgevingen. Net als wij, walvissen zijn zoogdieren en handhaven een constante interne lichaamstemperatuur, ongeacht hun omgeving. In feite is hun lichaamstemperatuur dicht bij de onze—variërend van ongeveer 97 tot 100 graden. Echter, water geleidt warmte uit de buurt van het lichaam 24.5 keer sneller dan lucht, waardoor warmteverlies een groot probleem is voor elk zoogdier dat tijd in het water doorbrengt. Dit is de reden dat we ons kouder voelen in water, en waarom we koudere luchttemperaturen kunnen verdragen dan watertemperaturen.
om het warmteverlies te verminderen, hebben walvissen drie belangrijke aanpassingen: het verminderen van het lichaamsoppervlak tot volumeverhouding, met behulp van hun dikke vetlaag als isolator, en het vasthouden van warmte door middel van tegenstroomwarmte-uitwisseling.
het is belangrijk dat walvissen een laag oppervlak hebben ten opzichte van hun totale lichaamsvolume. Ik denk dat foto ‘ s dit beter kunnen verklaren.:
het is duidelijk dat muizen en olifanten zeer verschillende lichaamsgroottes en veel verschillende lichaamsvolumes hebben—de hoeveelheid ruimte die door hun lichaamsmateriaal wordt ingenomen. Maar wat ik wil illustreren is dat ten opzichte van hun grootte, de muis een veel hoger oppervlak heeft waar warmte verloren kan gaan aan de externe omgeving. Als beide dieren werden blootgesteld aan koud weer, zouden beide uiteindelijk warmte verliezen aan het milieu. De muis zou echter veel sneller warmte verliezen, omdat een groter percentage van zijn totale lichaamsvolume aan het oppervlak wordt blootgesteld. Om warmte te behouden, is het voordeliger om een groter volume te hebben in vergelijking met uw lichaamsoppervlak, dus er zijn minder mogelijkheden voor warmteverlies. Dit verklaart waarom zeezoogdieren meestal zo groot zijn, omdat het voor hen gunstig is om de kleinste relatieve oppervlakte in contact te hebben met het water. En het is makkelijker voor walvissen om grote afmetingen te bereiken omdat ze niet te maken hebben met de volledige effecten van de zwaartekracht zoals landzoogdieren.
de tweede manier waarop walvissen warm blijven is blubber. Hoewel bont een goede isolator is voor landzoogdieren, zou het om een paar redenen minder succesvol zijn voor walvissen. Bont werkt als isolator omdat het een isolatielaag van lucht vangt: echter, de atmosferische druk onder het oppervlaktewater zorgt ervoor dat de lucht te comprimeren en verliest zijn isolerende kracht. Daarom hebben walvissen geen beschermende bontjas zoals veel landzoogdieren of zeehonden en ijsberen, en vertrouwen ze in plaats daarvan op hun dikke blubber om hun lichaam te isoleren in koud water. Deze blubber zorgt voor een zeer glad buitenoppervlak, ook het verminderen van hydrodynamische weerstand. Een andere manier waarop walvissen zowel warmteverlies als weerstand verminderen, is door hun genitaliën te internaliseren, in plaats van extern te zijn zoals de meeste landzoogdieren.
de dikke laag blubber houdt niet alleen warmte aan de binnenkant van het lichaam, maar de buitenste huidlaag wordt gekoeld tot dezelfde temperatuur van het omringende water om het warmteverlies door geleiding verder te verminderen. De dikte van de blubber jas varieert tussen soorten en tijd van het jaar: bultrugwalvissen hebben bijvoorbeeld over het algemeen blubberlagen van ongeveer 6 centimeter dik, terwijl na hun voedingsseizoen juist walvissen een blubberlaag van maximaal 50 cm dik kunnen hebben! Dikkere blubberlagen maken ook bepaalde soorten drijfkrachtiger. In feite, dat is waar de naam “juiste walvis” vandaan kwam; ze zijn zo drijvend dat ze zelfs drijven wanneer dood en tijdens de walvisjacht dagen werden beschouwd als de “juiste” walvis te doden. Een van de neveneffecten van drijfkracht is dat deze walvissen meestal hun staart vaker uit het water tillen tijdens het duiken, omdat ze de extra hulp nodig hebben om zichzelf in de waterkolom te stuwen. Meer gestroomlijnde walvissen, zoals vinbacks of minkes, hebben blubberlagen van slechts enkele centimeters dik en hoeven zelden te fluke-up tijdens het duiken.
maar dit is slechts één kant van het verhaal, wat als walvissen oververhit raken omdat ze snel zwemmen, oppervlakte-actief zijn, zwanger zijn, of in warmer water zijn. Walvissen hebben geen talgklieren en kunnen niet zweten zoals wij kunnen om af te koelen, dus hebben ze een andere strategie nodig om overtollige warmte te kunnen dumpen…en om warmte af te werpen, moet er een manier zijn om de vetlaag te omzeilen. Dus terwijl de blubber jas biedt grote isolatie voor de meeste van de walvissen ‘ lichaam, zijn er bepaalde gebieden genaamd thermische ramen die blubber ontbreken en zijn niet goed geïsoleerd. Deze gebieden omvatten flippers, rugvinnen, en hun staarten, elk relatief dun en zeer vascularized. We zijn nog steeds niet helemaal zeker wat alle doeleinden van de rugvin zijn omdat sommige walvissen het helemaal missen—maar we geloven dat deze thermische ramen soms functioneren als een manier voor walvissen om overtollige warmte af te werpen.
terwijl de thermische ramen zijn grote mogelijkheden voor de walvissen om warmte af te werpen als oververhitting, ze niet altijd willen verliezen warmte aan het milieu. Een van de problemen met deze gebieden is dat het bloed terug te keren van hen koud is en zou kunnen koude schok het hart. Dit wordt voorkomen door een andere grote aanpassing – een systeem genaamd tegenstroom warmte-uitwisseling. De slagaders en aders in deze weefsels zijn zeer dicht bij elkaar, maar het bloed stroomt in verschillende richtingen waardoor warmte over membranen. Dus de warmte in warm bloed dat het hart verlaat, zal het koude bloed opwarmen dat vanuit de ledematen terug naar het hart gaat. Dit betekent dat het hart altijd wordt gepompt met warm bloed en het vermindert de warmte verloren aan het water in die thermische ramen.
walvissen hebben ook deze tegenstroom warmte-uitwisseling in het zachte palet van hun bek (dat is het roze in het dak van de bovenkaak). Als baleinwalvissen in hun koude voedselgebieden zijn, besteden ze minstens de helft van de tijd met hun mond open, een potentieel groot warmteverlies. Dit systeem helpt ervoor te zorgen dat ze niet te veel warmte verliezen aan hun omgeving en houdt warm bloed terug naar de hersenen en het hart. Het is duidelijk dat er veel regulering nodig is om dit ingewikkelde proces in stand te houden, wat walvissen uiterst uniek maakt in het reguleren van hun lichaamstemperatuur.
