Vad gör ett djur endotermiskt?

Endotermiska djur är de som måste generera sin egen värme för att upprätthålla en optimal kroppstemperatur. På vanligt språk kallas dessa djur vanligtvis "varmblodiga". Termen endoterm kommer från det grekiska Endon, menande inom, och termos, som betyder värme. Ett djur som är endotermiskt kategoriseras som ett endoterm, en grupp som främst inkluderar fåglar och däggdjur. Den andra största djurgruppen är ectotherms-de så kallade "kallblodiga" djur med kroppar som anpassar sig till den temperatur som finns i omgivningen. Denna grupp är också mycket stor, inklusive fisk, reptiler, paddor och ryggradslösa djur som insekter. 

Söker upprätthålla en idealisk temperatur

För endotermer kommer det mesta av värmen de genererar i de inre organen. Till exempel genererar människor cirka två tredjedelar av sin värme i bröstkorgen (midsektionen) med cirka femton procent som genereras av hjärnan. Endotermer har en högre metabolism än ektotermer, vilket kräver att de konsumerar mer fett och socker för att skapa den värme de behöver för att överleva i svala temperaturer. Det betyder också att de under kalla temperaturer måste hitta sätt att skydda mot värmeförlust i den del av deras kroppar som är primära värmekällor. Det finns en anledning till att föräldrar skäller sina barn att buntas med rockar och hattar på vintern. 

Alla endotermer har en ideal kroppstemperatur där de trivs och de måste utvecklas eller skapa olika sätt att upprätthålla den kroppstemperaturen. För människor är det välkända rumstemperaturområdet 68 till 72 grader Fahrenheit optimalt för att vi aktivt ska kunna arbeta och hålla vår inre kroppstemperatur vid eller nära de normala 98,6 graderna. Denna något lägre temperatur gör att vi kan arbeta och spela utan att överskrida vår idealiska kroppstemperatur. Detta är anledningen till att väldigt varmt sommarväder gör oss trög - det är kroppens naturliga sätt att förhindra oss från överhettning.

Anpassningar för att hålla varma

Det finns hundratals anpassningar som har utvecklats i endotermer för att låta olika arter överleva i olika klimatförhållanden. De flesta endotermier har generellt utvecklats till varelser täckta med någon form av hår eller päls för att skydda mot värmeförlust vid kallt väder. Eller, när det gäller människor, har de lärt sig att skapa kläder eller bränna bränslen för att hålla sig varma under kalla förhållanden. 

Unik för endotermer är förmågan att frossa när det är kallt. Denna snabba och rytmiska sammandragning av skelettmuskler skapar sin egen värmekälla genom fysiken i muskler som bränner energi. Vissa endotermer som lever i kalla klimat, som isbjörnar, har utvecklat en komplex uppsättning artärer och vener som ligger nära varandra. Denna anpassning tillåter det varma blodet som strömmar utåt från hjärtat för att förvärma det kallare blodet som flyter tillbaka mot hjärtat från extremiteterna. Djuphavsdjur har utvecklats tjocka skikt av spjäll för att skydda mot värmeförlust.  

Små fåglar kan överleva otrevliga förhållanden genom de anmärkningsvärda isolerande egenskaperna hos lätta fjädrar och dun, och genom specialiserade värmeväxlingsmekanismer i deras nakna ben. 

Anpassningar för att kyla kroppen

De flesta endotermiska djur har också medel för att kyla sig själva för att hålla sina kroppstemperaturer på optimala nivåer under heta förhållanden. Vissa djur kastar naturligtvis mycket av sitt tjocka hår eller päls under säsongsvarmiga perioder. Många varelser migrerar instinktivt till svalare regioner på sommaren.

För att kyla ner när det är för varmt kan endotermar byta, vilket får vattnet att avdunsta, vilket resulterar i en kylningseffekt genom den termiska fysiken för vatten som förångas till ånga. Denna kemiska process resulterar i frisättning av lagrad värmeenergi. Samma kemi är på jobbet när människor och andra korthåriga däggdjur svettas - detta kyler oss också genom termodynamiken i förångning. En teori är att vingarna på fåglar ursprungligen utvecklades som organ för att sprida överskottsvärme för tidiga arter, vilket bara gradvis upptäckte fördelarna med flygning som möjliggjordes av dessa fjädrade fans.  

Människor har naturligtvis också tekniska medel för att sänka temperaturen för att tillgodose deras endotermiska behov. Faktum är att en stor andel av vår teknik under århundradena utvecklades utifrån de mycket grundläggande behoven hos våra endotermiska naturer.