थर्मोरेग्यूलेशन: शरीर विज्ञान, तंत्र, प्रकार और परिवर्तन - जीवविज्ञान - 2025

तापमान प्रक्रिया जीव अपने शरीर के तापमान को विनियमित की अनुमति देता है कि, गर्मी हानि और लाभ modulating है। जानवरों के साम्राज्य में तापमान को विनियमित करने के लिए अलग-अलग तंत्र हैं, दोनों शारीरिक और नैतिक।

शरीर के तापमान को नियंत्रित करना किसी भी जीवित प्राणी के लिए एक बुनियादी गतिविधि है, क्योंकि शरीर के होमियोस्टैसिस के लिए पैरामीटर महत्वपूर्ण है और एंजाइमों और अन्य प्रोटीन की कार्यक्षमता को प्रभावित करता है, झिल्ली की तरलता, आयनों का प्रवाह, दूसरों के बीच। ।

स्तनधारी होमोथर्मिक और एन्डोथर्मिक होते हैं। स्रोत: एलन विल्सन

अपने सरलतम रूप में, थर्मोरेग्यूलेशन नेटवर्क एक सर्किट के माध्यम से सक्रिय होते हैं जो त्वचा में स्थित थर्मोरेसेप्टर्स के इनपुट को, आंत में, मस्तिष्क में, अन्य लोगों के बीच एकीकृत करता है।

इन गर्म या ठंडे उत्तेजनाओं के लिए मुख्य तंत्र में त्वचीय वाहिकासंकीर्णन, वासोडिलेशन, गर्मी उत्पादन (थर्मोजेनेसिस) और पसीना शामिल हैं। अन्य तंत्रों में गर्मी के नुकसान को बढ़ावा देने या कम करने के लिए व्यवहार शामिल हैं।

मूल बातें: गर्मी और तापमान

जानवरों में थर्मोरेग्यूलेशन के बारे में बात करने के लिए, उन शब्दों की सटीक परिभाषा जानना आवश्यक है जो अक्सर छात्रों के बीच भ्रमित होते हैं।

जानवरों के थर्मल विनियमन को समझने के लिए गर्मी और तापमान के बीच अंतर को समझना आवश्यक है। अंतर का वर्णन करने के लिए हम निर्जीव निकायों का उपयोग करेंगे: चलो एक धातु के दो क्यूब्स के बारे में सोचते हैं, एक दूसरे की तुलना में 10 गुना बड़ा है।

इनमें से प्रत्येक क्यूब 25 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एक कमरे में है। यदि हम प्रत्येक ब्लॉक के तापमान को मापते हैं, तो दोनों 25 डिग्री सेल्सियस पर होंगे, हालांकि एक बड़ा और दूसरा छोटा है।

अब, यदि हम प्रत्येक ब्लॉक में गर्मी की मात्रा को मापते हैं, तो दोनों के बीच का परिणाम अलग होगा। इस कार्य को करने के लिए हमें ब्लॉकों को पूर्ण शून्य के तापमान के साथ एक कमरे में ले जाना चाहिए और उनके द्वारा दी जाने वाली गर्मी की मात्रा को निर्धारित करना चाहिए। इस मामले में, सबसे बड़ी धातु घन में गर्मी सामग्री 10 गुना अधिक होगी।

तापमान

पिछले उदाहरण के लिए धन्यवाद, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि तापमान दोनों के लिए समान है और प्रत्येक ब्लॉक में पदार्थ की मात्रा से स्वतंत्र है। तापमान को अणुओं की गति की गति या तीव्रता के रूप में मापा जाता है।

जैविक साहित्य में, जब लेखक "शरीर के तापमान" का उल्लेख करते हैं, तो वे शरीर के मध्य और परिधीय क्षेत्रों के तापमान का उल्लेख करते हैं। मुख्य क्षेत्रों का तापमान शरीर के "गहरे" ऊतकों के तापमान को दर्शाता है - मस्तिष्क, हृदय और यकृत।

परिधीय क्षेत्रों का तापमान, इसके भाग के लिए, त्वचा को रक्त के पारित होने से प्रभावित होता है और हाथों और पैरों की त्वचा पर मापा जाता है।

गरम

इसके विपरीत - और ब्लॉकों के उदाहरण पर वापस जाना - गर्मी दोनों निष्क्रिय निकायों में अलग है और सीधे पदार्थ की मात्रा के लिए आनुपातिक है। यह ऊर्जा का एक रूप है और प्रश्न में पदार्थ के परमाणुओं और अणुओं की संख्या पर निर्भर करता है।

प्रकार: जानवरों के बीच थर्मल संबंध

पशु शरीर विज्ञान में, जीवों के बीच थर्मल संबंधों का वर्णन करने के लिए उपयोग की जाने वाली कई शर्तें और श्रेणियां हैं। इनमें से प्रत्येक पशु समूह में विशेष अनुकूलन हैं - शारीरिक, शारीरिक, या शारीरिक - जो उनके शरीर के तापमान को एक उपयुक्त सीमा में रखने में मदद करते हैं।

रोजमर्रा की जिंदगी में, हम एंडोथर्मिक और होमथर्मिक जानवरों को "वार्म-ब्लडेड" और पोइकिलोथेरमिक और एक्टोथर्मिक जानवरों को "कोल्ड-ब्लडेड" कहते हैं।

एंडोथर्म और एक्टोथर्म

पहला शब्द एंडोथर्मी है, जिसका उपयोग तब किया जाता है जब पशु गर्मी के चयापचय उत्पादन की मध्यस्थता करके खुद को गर्म करने का प्रबंधन करता है। विपरीत अवधारणा एक्टोथर्मी है, जहां जानवर के तापमान को आसपास के वातावरण द्वारा निर्धारित किया जाता है।

कुछ जानवर एंडोथर्मिक होने में असमर्थ हैं, क्योंकि हालांकि वे गर्मी पैदा करते हैं, वे इसे बनाए रखने के लिए इतनी जल्दी नहीं करते हैं।

Poikilothermic और homeothermic

उन्हें वर्गीकृत करने का एक और तरीका जानवर के थर्मोरेग्यूलेशन के अनुसार है। पोइकिलोथर्म शब्द का उपयोग शरीर के तापमान के साथ जानवरों को संदर्भित करने के लिए किया जाता है। इन मामलों में, शरीर का तापमान गर्म वातावरण में अधिक और ठंडे वातावरण में कम होता है।

एक Poikilothermic जानवर व्यवहार के माध्यम से अपने तापमान को स्व-विनियमित कर सकता है। अर्थात्, उच्च सौर विकिरण वाले क्षेत्रों में तापमान को बढ़ाने के लिए या इसे कम करने के लिए उक्त विकिरण से छिपाकर।

पोइकिलोथर्म और एक्टोथर्म शब्द मूल रूप से एक ही घटना को संदर्भित करते हैं। हालांकि, पोइकिलोथर्म शरीर के तापमान की परिवर्तनशीलता पर जोर देता है, जबकि एक्टोथर्म शरीर के तापमान को निर्धारित करने में पर्यावरण के तापमान के महत्व को संदर्भित करता है।

पोइकिलोथर्म के लिए विपरीत शब्द होमथर्मिक है: शारीरिक तरीकों से थर्मोरेगुलेशन - और न केवल व्यवहार के प्रदर्शन के लिए धन्यवाद। अधिकांश एंडोथर्मिक जानवर अपने तापमान को विनियमित करने में सक्षम हैं।

उदाहरण

मछलियों का वर्ग

मछली एक्टोथर्मिक और पोइकिलोथेरमिक जानवरों का आदर्श उदाहरण हैं। इन तैराकी कशेरुक के मामले में, उनके ऊतक चयापचय मार्गों के माध्यम से गर्मी का उत्पादन नहीं करते हैं और, इसके अलावा, मछली का तापमान पानी के शरीर के तापमान से निर्धारित होता है जहां वे तैरते हैं।

सरीसृप

सरीसृप बहुत चिह्नित व्यवहारों को प्रदर्शित करते हैं जो उन्हें अपने तापमान को विनियमित करने (नैतिक रूप से) करने की अनुमति देते हैं। ये जानवर गर्म क्षेत्रों की तलाश करते हैं - जैसे कि गर्म पत्थर पर पर्किंग - ताकि तापमान में वृद्धि हो सके। अन्यथा, जहां वे इसे कम करना चाहते हैं, वे विकिरण से छिपाने की कोशिश करेंगे।

पक्षी और स्तनधारी

स्तनधारी और पक्षी एंडोथर्मिक और होमोथर्मिक जानवरों के उदाहरण हैं। वे आपके शरीर के तापमान को चयापचय करते हैं और इसे शारीरिक रूप से नियंत्रित करते हैं। कुछ कीड़े इस शारीरिक पैटर्न का प्रदर्शन भी करते हैं।

उनके तापमान को विनियमित करने की क्षमता ने इन दो पशु वंशों को अपने पोइकिलोथर्मिक समकक्षों पर लाभ दिया, क्योंकि वे अपनी कोशिकाओं और अंगों में थर्मल संतुलन स्थापित कर सकते हैं। इससे पोषण, चयापचय और उत्सर्जन की प्रक्रिया अधिक मजबूत और कुशल हुई।

उदाहरण के लिए, मनुष्य ३ at.२ डिग्री सेल्सियस और ३ °.२ डिग्री सेल्सियस के बीच - ३, डिग्री सेल्सियस पर अपना तापमान बनाए रखता है। प्रजातियों के अस्तित्व के लिए इस पैरामीटर का रखरखाव पूरी तरह से महत्वपूर्ण है और शरीर में शारीरिक प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला की मध्यस्थता करता है।

एंडोथर्मी और एक्टोथर्मी के स्थानिक और अस्थायी विकल्प

इन चार श्रेणियों के बीच का अंतर अक्सर भ्रमित होता है जब हम उन जानवरों के मामलों की जांच करते हैं जो श्रेणियों के बीच या तो स्थानिक या अस्थायी रूप से वैकल्पिक होते हैं।

थर्मल विनियमन में अस्थायी भिन्नता को हाइबरनेशन की अवधि का अनुभव करने वाले स्तनधारियों के साथ अनुकरण किया जा सकता है। ये जानवर आम तौर पर वर्ष के समय के दौरान होमथर्मिक होते हैं जब वे हाइबरनेटिंग नहीं होते हैं और हाइबरनेशन के दौरान वे अपने शरीर के तापमान को विनियमित करने में सक्षम नहीं होते हैं।

स्थानिक भिन्नता तब होती है जब पशु शरीर के क्षेत्रों में तापमान को नियंत्रित करता है। भौंरा और अन्य कीड़े अपने वक्षीय खंडों के तापमान को नियंत्रित कर सकते हैं और बाकी क्षेत्रों को विनियमित करने में असमर्थ हैं। इस विभेदक विनियमन स्थिति को हेटरोथर्मी कहा जाता है।

थर्मोरेग्यूलेशन की फिजियोलॉजी

किसी भी प्रणाली की तरह, शरीर के तापमान के शारीरिक नियमन के लिए एक अभिवाही प्रणाली, एक नियंत्रण केंद्र और एक प्रभावी प्रणाली की उपस्थिति की आवश्यकता होती है।

पहली प्रणाली, अभिवाही, त्वचा के रिसेप्टर्स के माध्यम से जानकारी कैप्चर करने के लिए जिम्मेदार है। बाद में, रक्त के माध्यम से तंत्रिका मार्ग के माध्यम से थर्मोरगुलेटरी सेंटर को सूचना प्रेषित की जाती है।

सामान्य परिस्थितियों में, शरीर के अंग जो गर्मी उत्पन्न करते हैं, वे हृदय और यकृत हैं। जब शरीर शारीरिक कार्य (व्यायाम) कर रहा होता है, तो कंकाल की मांसपेशी भी गर्मी पैदा करने वाली संरचना होती है।

हाइपोथैलेमस थर्मोरेगुलेटरी सेंटर है और कार्यों को गर्मी के नुकसान और गर्मी के लाभ में विभाजित किया गया है। गर्मी के रखरखाव की मध्यस्थता के लिए कार्यात्मक क्षेत्र हाइपोथेलेमस के पीछे के क्षेत्र में स्थित है, जबकि नुकसान पूर्वकाल क्षेत्र द्वारा मध्यस्थता है। यह अंग थर्मोस्टैट की तरह काम करता है।

प्रणाली का नियंत्रण दो तरीकों से होता है: मस्तिष्क के प्रांतस्था द्वारा धनात्मक और ऋणात्मक। प्रयासों की प्रतिक्रियाएं व्यवहारिक प्रकार की होती हैं या स्वायत्त तंत्रिका तंत्र द्वारा मध्यस्थ होती हैं। इन दोनों तंत्रों का अध्ययन बाद में किया जाएगा।

थर्मोरेगुलेटरी तंत्र

शारीरिक तंत्र

प्राप्त तापमान के प्रकार के बीच तापमान को विनियमित करने के लिए तंत्र भिन्न होता है, अर्थात्, यह तापमान में वृद्धि या कमी है। इसलिए हम तंत्र के वर्गीकरण को स्थापित करने के लिए इस पैरामीटर का उपयोग करेंगे:

उच्च तापमान के लिए विनियमन

गर्मी उत्तेजनाओं का सामना करने में शरीर के तापमान के विनियमन को प्राप्त करने के लिए, शरीर को अपने नुकसान को बढ़ावा देना चाहिए। कई तंत्र हैं:

vasodilation

मनुष्यों में, त्वचा परिसंचरण की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक रक्त वाहिकाओं की विस्तृत श्रृंखला है। त्वचा के माध्यम से रक्त परिसंचरण में पर्यावरणीय स्थितियों और उच्च से निम्न रक्त प्रवाह में परिवर्तन के आधार पर बहुत भिन्नता का गुण होता है।

वैसोडायलेशन की क्षमता व्यक्तियों के थर्मोरेग्यूलेशन में महत्वपूर्ण है। बढ़े हुए तापमान की अवधि के दौरान ऊंचा रक्त प्रवाह शरीर को गर्मी के संचरण को बढ़ाने की अनुमति देता है, शरीर के मूल से त्वचा की सतह तक, अंत में विघटित होने के लिए।

जब रक्त का प्रवाह बढ़ जाता है, तो बदले में त्वचीय रक्त की मात्रा बढ़ जाती है। इस प्रकार, रक्त की एक बड़ी मात्रा को शरीर के कोर से त्वचा की सतह पर स्थानांतरित किया जाता है, जहां गर्मी हस्तांतरण होता है। अब ठंडे रक्त को शरीर के कोर या केंद्र में वापस स्थानांतरित कर दिया जाता है।

पसीना

वासोडिलेशन के साथ, थर्मोरेग्यूलेशन के लिए पसीना उत्पादन महत्वपूर्ण है क्योंकि यह अतिरिक्त गर्मी को नष्ट करने में मदद करता है। वास्तव में, पसीने का उत्पादन और बाद में वाष्पीकरण गर्मी खोने के लिए शरीर का मुख्य तंत्र है। वे शारीरिक गतिविधि के दौरान भी काम करते हैं।

पसीना पसीने की ग्रंथियों द्वारा निर्मित तरल पदार्थ है जिसे eccrine कहा जाता है, एक महत्वपूर्ण घनत्व में पूरे शरीर में वितरित किया जाता है। पसीने का वाष्पीकरण शरीर से गर्मी में जल वाष्प के रूप में पर्यावरण में स्थानांतरित करता है।

कम तापमान के लिए विनियमन

पिछले भाग में उल्लिखित तंत्र के विपरीत, तापमान में गिरावट की स्थितियों में, शरीर को निम्नलिखित तरीके से गर्मी के संरक्षण और उत्पादन को बढ़ावा देना चाहिए:

वाहिकासंकीर्णन

यह प्रणाली वैसोडिलेशन में वर्णित विपरीत तर्क का अनुसरण करती है, इसलिए हम स्पष्टीकरण पर ज्यादा विस्तार नहीं करेंगे। ठंड त्वचीय वाहिकाओं के संकुचन को उत्तेजित करता है, इस प्रकार गर्मी के अपव्यय से बचता है।

piloerection

क्या आपने कभी सोचा है कि कम तापमान के सामने आने पर "हंस धक्कों" क्यों दिखाई देते हैं? यह तीर्थयात्रा नामक गर्मी के नुकसान को रोकने के लिए एक तंत्र है। हालांकि, जैसा कि मनुष्यों के शरीर पर अपेक्षाकृत कम बाल होते हैं, यह एक अप्रभावी और अल्पविकसित प्रणाली माना जाता है।

जब प्रत्येक बाल का उत्थान होता है, तो त्वचा के संपर्क में आने वाली हवा की परत बढ़ जाती है, जिससे हवा का संवहन कम हो जाता है। इससे गर्मी कम होती है।

गर्मी की उत्पत्ति

कम तापमान का प्रतिकार करने का सबसे सहज तरीका गर्मी पैदा करना है। यह दो तरह से हो सकता है: कंपकंपी और गैर-कंपकंपी थर्मोजेनेसिस द्वारा।

पहले मामले में, शरीर तेजी से और अनैच्छिक मांसपेशी संकुचन पैदा करता है (इसीलिए जब आप ठंडे होते हैं तो कांपते हैं) जो गर्मी के उत्पादन को जन्म देता है। कंपकंपी का उत्पादन महंगा है - ऊर्जावान रूप से बोल रहा है - इसलिए यदि उपरोक्त सिस्टम विफल हो जाता है तो शरीर इस पर वापस गिर जाएगा।

दूसरे तंत्र का नेतृत्व भूरी वसा (या भूरे वसा ऊतक) नामक ऊतक द्वारा किया जाता है, अंग्रेजी साहित्य में इसे आमतौर पर भूरे वसा ऊतक के लिए बैट के संक्षिप्त नाम के तहत संक्षेप में प्रस्तुत किया जाता है)।

यह प्रणाली चयापचय में ऊर्जा उत्पादन को कम करने के लिए जिम्मेदार है: एटीपी बनाने के बजाय, यह गर्मी के उत्पादन की ओर जाता है। यह बच्चों और छोटे स्तनधारियों में एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण तंत्र है, हालांकि अधिक हाल के साक्ष्यों ने उल्लेख किया है कि यह वयस्कों में भी प्रासंगिक है।

नैतिक तंत्र

नैतिक तंत्र में सभी व्यवहार होते हैं जो जानवर अपने तापमान को विनियमित करने के लिए प्रदर्शित करते हैं। जैसा कि हमने सरीसृपों के उदाहरण में उल्लेख किया है, गर्मी के नुकसान को बढ़ावा देने या रोकने के लिए जीवों को सही वातावरण में रखा जा सकता है।

मस्तिष्क के विभिन्न भाग इस प्रतिक्रिया को संसाधित करने में शामिल होते हैं। मनुष्यों में ये व्यवहार प्रभावी होते हैं, हालांकि वे शारीरिक रूप से ठीक नहीं होते हैं।

थर्मोरेग्यूलेशन विकार

शरीर पूरे दिन छोटे और नाजुक तापमान परिवर्तन का अनुभव करता है, कुछ चर पर निर्भर करता है, जैसे कि सर्कैडियन लय, हार्मोनल चक्र, अन्य शारीरिक पहलुओं के बीच।

जैसा कि हमने उल्लेख किया है, शरीर का तापमान शारीरिक प्रक्रियाओं की एक विशाल श्रृंखला को ऑर्केस्ट्रेट करता है और इसके विनियमन के नुकसान से प्रभावित जीव के भीतर विनाशकारी स्थिति हो सकती है।

दोनों थर्मल चरम - दोनों उच्च और निम्न - जीवों को नकारात्मक रूप से प्रभावित करते हैं। मनुष्यों में 42 डिग्री सेल्सियस से ऊपर बहुत उच्च तापमान, प्रोटीन पर बहुत ही प्रभाव डालते हैं, जिससे उनके विकृतीकरण को बढ़ावा मिलता है। साथ ही, डीएनए संश्लेषण प्रभावित होता है। ऑर्गन्स और न्यूरॉन्स भी क्षतिग्रस्त हैं।

इसी तरह, 27 डिग्री सेल्सियस से नीचे का तापमान गंभीर हाइपोथर्मिया का कारण बनता है। न्यूरोमस्कुलर, हृदय और श्वसन गतिविधि में परिवर्तन के घातक परिणाम हैं।

थर्मोरेग्यूलेशन सही तरीके से काम नहीं करने पर कई अंग प्रभावित होते हैं। इनमें हृदय, मस्तिष्क, जठरांत्र संबंधी मार्ग, फेफड़े, गुर्दे और यकृत शामिल हैं।

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