aby śledzić naszą serię adaptacji wielorybów, ten wpis na blogu skupi się na tym, jak wieloryby, jako Ssaki ciepłokrwiste, mogą pozostać ciepłe podczas życia w wodzie-zwłaszcza w środowiskach zimnej wody. Podobnie jak my, wieloryby są ssakami i utrzymują stałą wewnętrzną temperaturę ciała niezależnie od środowiska. W rzeczywistości ich temperatura ciała jest zbliżona do naszej-waha się od około 97 do 100 stopni. Jednak woda odprowadza ciepło z dala od ciała 24.5 razy szybciej niż powietrze, co sprawia, że utrata ciepła jest dużym problemem dla każdego ssaka spędzającego czas w wodzie. To jest powód, dla którego czujemy się zimniej w wodzie i dlaczego możemy tolerować zimniejsze temperatury powietrza niż temperatury wody.
aby zmniejszyć straty ciepła, wieloryby mają trzy główne adaptacje: zmniejszenie stosunku powierzchni ciała do objętości, użycie ich grubej warstwy blubber jako izolatora i zatrzymanie ciepła poprzez przeciwprądową wymianę ciepła.
ważne jest, aby wieloryby miały małą powierzchnię w stosunku do całkowitej objętości ciała. Myślę, że zdjęcia mogą lepiej to wyjaśnić:
oczywiście, myszy i słonie mają bardzo różne rozmiary ciała i znacznie różne objętości ciała—ilość miejsca zajmowanego przez ich materię ciała. Ale chciałbym zilustrować, że w stosunku do ich wielkości, mysz ma znacznie większą powierzchnię, gdzie ciepło może zostać utracone do środowiska zewnętrznego. Gdyby oba te zwierzęta były narażone na zimno, oba w końcu straciłyby ciepło do środowiska. Jednak mysz traciłaby ciepło znacznie szybciej, ponieważ większy procent całkowitej objętości ciała jest wystawiony na działanie powierzchni. Aby zachować ciepło, korzystniej jest mieć większą objętość w porównaniu z powierzchnią ciała, więc istnieje mniej możliwości utraty ciepła. Pomaga to wyjaśnić, dlaczego ssaki morskie wydają się być tak duże, ponieważ korzystne jest dla nich posiadanie najmniejszej względnej powierzchni w kontakcie z wodą. Wieloryby łatwiej osiągają duże rozmiary, ponieważ nie muszą radzić sobie z pełnymi skutkami grawitacji, jak ssaki lądowe.
drugim głównym sposobem, w jaki wieloryby pozostają ciepłe, jest blubber. Chociaż futro jest dobrym izolatorem dla ssaków lądowych, nie byłoby tak skuteczne dla wielorybów z kilku powodów. Futro działa jako izolator, ponieważ zatrzymuje warstwę izolacyjną powietrza: jednak ciśnienie atmosferyczne pod wodami powierzchniowymi powoduje sprężanie powietrza i utratę jego mocy izolacyjnej. Dlatego wieloryby nie mają futra ochronnego, jak wiele ssaków lądowych lub fok i niedźwiedzi polarnych, a zamiast tego polegają na ich grubym blubber, aby izolować swoje ciała w zimnej wodzie. Ten blubber pozwala na bardzo gładką powierzchnię zewnętrzną, zmniejszając również opór hydrodynamiczny. Innym sposobem, w jaki wieloryby zmniejszają zarówno straty ciepła, jak i opór, jest internalizacja ich genitaliów, zamiast bycia zewnętrznymi, jak większość ssaków lądowych.
Gruba warstwa blubber nie tylko utrzymuje ciepło wewnątrz ciała, ale zewnętrzna warstwa skóry jest chłodzona do tej samej temperatury otaczającej wody, aby jeszcze bardziej zmniejszyć straty ciepła poprzez przewodzenie. Grubość powłoki blubber różni się w zależności od gatunku i pory roku: na przykład humbaki zwykle mają warstwy blubber o grubości około 6 cali, podczas gdy po sezonie żerowania wieloryby prawe mogą mieć warstwę blubber o grubości do 50 cm! Grubsze warstwy blubber sprawia, że niektóre gatunki są bardziej wyporne. W rzeczywistości stąd wzięła się nazwa „prawy wieloryb”; są one tak wyporne, że nawet pływają, gdy są martwe, a podczas dni wielorybnictwa uważano je za „prawego” wieloryba do zabicia. Jednym z efektów ubocznych bycia wypornym jest to, że wieloryby te zazwyczaj częściej wyciągają swoje przywry z wody podczas nurkowania, ponieważ potrzebują dodatkowej pomocy, aby wepchnąć się do słupa wody. Bardziej opływowe wieloryby, takie jak płetwale lub norki, mają warstwy blubber o grubości zaledwie kilku cali i rzadko muszą przywalić podczas nurkowania.
ale to tylko jedna strona historii, co jeśli wieloryby się przegrzewają, bo szybko pływają, są aktywne powierzchniowo, są w ciąży lub są w cieplejszej wodzie. Wieloryby nie mają gruczołów łojowych i nie mogą się pocić tak jak my, aby się ochłodzić, więc potrzebują innej strategii, aby móc zrzucić nadmiar ciepła … i aby zrzucić ciepło, musi być sposób na obejście warstwy blubber. Podczas gdy płaszcz blubber zapewnia doskonałą izolację dla większości ciała wielorybów, istnieją pewne obszary zwane oknami termicznymi, które nie mają blubber i nie są dobrze izolowane. Obszary te obejmują płetwy, płetwy grzbietowe i ich przywry, z których każda jest stosunkowo cienka i silnie unaczyniona. Nadal nie jesteśmy do końca pewni, jakie są wszystkie cele płetwy grzbietowej, ponieważ niektórym wielorybom całkowicie jej brakuje—ale wierzymy, że te okna termiczne czasami działają jako sposób na to, aby wieloryby zrzuciły nadmiar ciepła.
podczas gdy okna termiczne są świetną okazją dla wielorybów do odprowadzania ciepła w przypadku przegrzania, nie zawsze chcą tracić ciepło na środowisko. Jednym z problemów z tymi obszarami jest to, że krew wracająca z nich jest zimna i może potencjalnie wstrząsnąć sercem. Zapobiega temu kolejna wielka adaptacja—system zwany przeciwprądową wymianą ciepła. Tętnice i żyły w tych tkankach są bardzo blisko siebie, ale krew płynie w różnych kierunkach, umożliwiając przenoszenie ciepła przez błony. Tak więc ciepło w ciepłej krwi, która opuszcza serce, podgrzeje zimną krew, która wraca do serca z kończyn. Oznacza to, że serce jest zawsze pompowane ciepłą krwią i zmniejsza ciepło tracone do wody w tych oknach termicznych.
wieloryby również mają przeciwprądową wymianę ciepła w miękkiej palecie ust (to jest różowy w dachu górnej szczęki). Kiedy fiszbinowce znajdują się w zimnej wodzie, spędzają co najmniej połowę czasu z otwartymi ustami, co może spowodować dużą utratę ciepła. System ten pomaga upewnić się, że nie tracą zbyt dużo ciepła do środowiska i utrzymuje ciepłą krew powracającą do mózgu i serca. Oczywiście wiele regulacji jest wymagane do utrzymania tego skomplikowanego procesu, który sprawia, że wieloryby niezwykle unikalne w regulacji temperatury ciała.
