HAYVAN YAPI VE İŞLEVİNİN TEMEL İLKELERİ HOMEOSTASİS MEKANİZMALARI

Transkript

1 HAYVAN YAPI VE İŞLEVİNİN TEMEL İLKELERİ HOMEOSTASİS MEKANİZMALARI

2 Bazı sinir hücreleriniz 1 metre uzunluğundadır. Kış uykusu sırasında yer sincabının vücut sıcaklığı 30 ºC düşebilir.

3 VÜCUT PLANI VE DIŞ ÇEVRE Bir hayvanın vücut planı ya da tasarımı, doğal seçilim yoluyla milyonlarca yıl boyunca evrimleşmiş olan genomunun programlanması sonucu ortaya çıkar. Fizik yasaları hayvan yapısını zorlar. Dev bir tek hücreli canlı olmamasının sebebi hücre zarının büyük bir sitoplazmanın ihtiyacını karşılayamamasıdır. Köpekbalıkları, penguenler, yunus, fok ve balina gibi suda yaşayan hayvanlar iyi yüzücüdürler, hepsi de aynı temel vücut şekline sahiptirler. Hidrodinamik yasaları evrensel olduğundan hızlı yüzen balıkların ve deniz memelilerinin aynı yapıya sahip olmaları beklenir. Bir hayvanın büyüklüğü ve şeklinin, onun çevresiyle enerji ve madde değişimi üzerinde doğrudan etkisi vardır.

4 VÜCUT PLANI VE DIŞ ÇEVRE Hayvanlar, çevreleriyle madde alışverişinde bulunmak zorundadırlar ve bu gereksinim vücut planlarında sınırlamalara yol açar. Alışveriş sıvıda çözünmüş maddelerin her hücrenin plazma zarından geçişi ile gerçekleşir. Çoğu hayvanın çevresiyle belirli kimyasal maddelerin değişimi için özelleşmiş geniş yüzeyleri vardır. Bu yüzeyler çoğunlukla iç tarafta, ancak dışarıya açılan açıklıklar aracılığıyla çevre ile temas halindedir. Solunum ve sindirim alanları çok katlı ve dallanmış bir haldedir. Bu yüzeylerden giren kimyasal maddeler dolaşım sistemi ile vücuda yayılır.

5 Çevreyle temas (alışveriş) Amip gibi tek hücreli organizmada, tüm yüzey alanı dış ortamla temastadır. Bir hücreli canlılarda tüm yüzey alanı çevre ile temastadır. Hücre hacmine oranla dış dünya ile madde alışverişi yaptığı geniş bir yüzey alanına sahiptir. Hücrenin küçük olması yüzeyin hacme oranla büyük olmasını sağlar. Hücre büyüdükçe yüzey hacme oranla küçülür ve canlının yaşamı sonlanır. Çok hücreli organizmalarda tüm hücrelerin yada büyük çoğunluğunun dış ortamla temas edebilen basit yapıları vardır. Örn; hidrada (vücut iki hücre tabakasından oluşmuştur) sıvı ağızdan içeri ve dışarı hareket ettikçe her hücre dış ortamla doğrudan madde alışveriinde bulunabilir.

6 Karmaşık yapılı hayvanların iç değişim yüzeyleri İnce bağırsağın iç yüzünde yüzey alanının genişleten parmak benzeri çıkıntılar Akciğerin süngere benzeyen yapısı çevreyle olan gaz alışverişinde nemli ve geniş bir yüzey sağlar. Hayvanın vücuduyla çevresi arasındaki kimyasal madde deiğimini özetler. Bu amaçla hayvan kimyasal değişim için özelleşmiş yapılar içerir. Sindirim, solunum ve boşaltım sistemlerinin bu tip yüzeyleri vardır. Dolaşım sistemi, tüm vücutta bu yüzeylerden geçen kimyasalları taşır. Böbrekte kan uzun ve dar damarların oluşturduğu yuvarlak paketlerde süzülür.

7

8 İnterstitial sıvı (hücrelerarası sıvı) ile dolaşım sıvısı arasındaki alışveriş, tüm vücut hücrelerinin besin maddelerinden yararlanmasını ve atık maddelerin uzaklaştırılmasını sağlar. Çevreyle madde alışverişinin zorluklarına karşın, karmaşık vücut yapılarının basit olanlara göre avantajları vardır. **dış iskelet predatörlere karşı koruma sağlar ve duyu organları hayvanın dış ortamı hakkında ayrıntılı bilgi elde eder. ***İç sindirim organları, depo enerjinin kontrollü salınışını sağlayacak şekilde besini aşamalar halinde parçalar. ****Özelleşmiş süzme sistemleri hücrelerle temasta bulunan iç sıvıların bileşimini düzenler. Bu yolla değişken bir çevrede yaşayan hayvan, değişmeyen bir iç ortama sahip olur. Karmaşık bir vücut planı, çok değişken olabilen bir dış ortamın olduğu karasal ortamda yaşayan hayvanlar için özellikle avantajdır.

9 Vücut Planlarının Hiyerarşik Organizasyonu Anatomi bir organizmanın yapısını, fizyoloji ise canlının işlevini inceler. Hayvanlar, dokuları oluşturan özelleşmiş hücrelere sahip çok hücreli canlılardır. Farklı dokuların bir araya gelmesi ile organlar, organ gruplarının birlikte çalışmak üzere bir araya gelmesiyle de sistemler oluşur. Hücre Doku Organ Organ sistemi Örneğin insan sindirim sistemi, her biri farklı dokulardan oluşan mide, ince bağırsak, kalın bağırsak gibi organlardan oluşmuştur. Hayvanların özelleşmiş ve karmaşık organ sistemleri sınırlı tipte hücre ve dokulardan oluşur. Örneğin akciğerlerin ve kan damarlarının farklı işlevleri vardır, ancak aynı temel yapıya ve özelliğe sahip dokularla kaplıdır. Dokular, ortak yapı ve işleve sahip hücre gruplarıdır. Doku, hücreleri kaplayan yapışkan bir hücre dışı matriks ile ya da iplikçiklerle örülmüş olarak bir arada tutulur. Dört tip temel hayvan dokusu bulunur. Epitel, Bağ, Kas ve Sinir dokusu

10 Organ Sistemi Sindirim Ana Elemanlar Ağız, farinks, özofagus, mide bağısaklar, karaciğer, pankreas, anüs Temel İşlevler Besini işleme(yeme, sindirim, emilim, atıkları dışarıya atma) Dolaşım Kalp, kan damarları, kan Maddelerin vücutta dağılımı Solunum Bağışıklık ve lenf Akciğerler, nefes borusu, diğer solunum borucukları Kemik iliği, lenf düğümleri, timus, dalak, lenf damarları, akyuvarlar Gaz alışverişi (O 2 alımı, CO 2 uzaklaştırılması) Vücut savunması (enfeksiyon ya da kanserle savaş) Boşaltım Böbrekler, üreterler, idrar kesesi, üratra Metabolik atıkların atılması, kanın osmotik dengesinin ayarlanması Endokrin Hipofiz, tiroit, pankreas, böbrek üstü bezi ve diğer hormon salgılayan bezler Üreme Yumurtalıklar, testisler ve ilgili organlar Üreme Sinir Vücut örtüsü İskelet Memelilerde Organ Sistemleri Beyin, omurilik, sinirler ve duyu organları Deri ve deriden türeyen yapılar (saç, pençeler, deri bezleri gibi) İskelet (kemikler, tendonlar, ligament, kıkırdak) Vücut aktivitelerinin koordinasyonu (sindirim ve metabolizma) Vücut etkinliklerinin koordinasyonu; uyarıları algılama ve onlara tepki verme Mekanik yaralanmaya karşı koruma, enfeksiyon, dehidrasyon, termoregülasyon Vücut desteği,iç organların korunmaı, hareket Kas İskelet kasları Yer değiştirme ve diğer hareketler

11 İdrar yolları Bazal zar Bağırsakların İç yüzü Burun kanalı Epitel doku, vücudun dışını kaplayan, organların ve vücut boşluklarının içini döşeyen, bir araya sıkıca paketlenmiş hücrelerin oluşturduğu bir dokudur. Bu nedenle mekanik yaralanmalara, patojenlere ve sıvı kaybına karşı engel oluşturmaktadır. Tiroit,böbrek tüpçükleri Akciğerlerin içi Damarların iç tabakası Dış deri Yemek borusu Epitelin tabanındaki hücreler hücre dışı matriksden oluşan bir bazal zara bağlıdır. Basit epitel bir sıra hücreden oluşurken çok katlı epitel birçok hücre tabakasından oluşur.

12 Yalancı çok katlı (silindirik) epitel aslında bir tabakalıdır, ancak hücrelerin boyları değişken olduğu için çok tabakalı gibi görünür. Salgılama gibi işlevler görür (burun kanalları) Bir epitelin serbest yüzeyindeki hücreler kübik, silindirik ya da yassı olabilir. Bez epiteli kimyasal madde absorblama ya da salgılama işlevi görürler. Sindirim ve solunum sistemlerindeki boşlukları döşeyen bez epiteli, mukoz zar yüzeyi kaygan ve nemli tutan mukus denen sümüksü madde salgılar, mukoz membran oluşturur. Bazı mukoz membranların serbest yüzeyleri, sümüksü katmanın yüzey boyunca hareketini sağlayan sillere sahiptir. Örneğin solunum borucuklarının silli epiteli toz ve diğer parçacıkları tutarak nefes borusuna kadar taşırlar ve solunum sistemini temizlerler.

13 Genelde diğer dokuları bir arada tutma ve destekleme görevi görür. Bu dokunun protein yapıdaki lifleri üç çeşittir. Kollajen lifler: Elastik değildirler kolayca kopmazlar. Derinin kemikten ayrılmasını engellerler. Elastik lifler, elastin proteinden oluşmuşlardır. Çekilen derinin eski haline dönmesini sağlarlar. 700 um Ağsı (retiküler) lifler, çok incedir, bağ dokusunu komşu dokulara bağlayan sıkı bir örgü oluştururlar.

14 Omurgalı vücudunda en geniş yer tutan bağ dokusu gevşek bağ dokusudur. Kollajen, elastik ve ağsı liflere sahiptir. Bu lifler arasında fibroblast ve makrofaj hücrelerine rastlanır. Fibroblastlar hücre dışı lifleri yaparken makrofajlar bakterileri ve ölü hücreleri yok ederler. Yağ doku; kendi matriksinde yağ depolayan, özelleşmiş gevşek bağ dokusudur. Vücuda desteklik, yalıtım ve yakıt olacak yağ moleküllerini depolar. Fibroz bağ doku kollojen liflerden oluşmuştur. Elastik değildir. Kasları kemiklere bağlayan tendonlarda ve eklemleri birbirine bağlayan ligamentlerde rastlanır. Kıkırdak doku kondroitin-sülfat içine gömülmüş kollajen liflerden oluşmuştur. Kondrosit adı verilen hücreler ara maddeyi oluşturur. Burun, kulak, kıkırdakta vardır. Kemik; Osteoblast adı verilen kemik yapan hücreler kollajen matriks biriktirirler. Kalsiyum, magnezyum ve fosfat iyonlarını bu matriks içinde birleştirerek sertleştirir ve kemiğin sert ara maddesini meydana getirir. Kan dokusu plazma adı verilen hücreler arası madde ile kan hücrelerinden meydana gelmiştir.

15 Kan dokusu Kan plazmasının yaklaşık % 90 ı sudur. Plazmada bulunan iyonlar kanın ozmotik dengesinin sağlanmasında, ph ın 7,4 de tutulmasını sağlar. Plazma proteinleri olan antikorlar yabancı etkenlere karşı vücudun korunmasını, fibrinojen ise pıhtılaşmayı sağlayan bir proteindir.

16 Eritrositler (Alyuvarlar); kanda oksijenin taşınmasını sağlar. Küçük olan hücrelerde daha fazla hemoglobin taşınması amacıyla hücre çekirdeği içermezler. Lökositlerin (Akyuvarların) beş ana tipi vardır. Ortak görevleri enfeksiyonlarla savaşmaktadır. Monosit ve nötrofiller bakterileri ve kendi ölü hücrelerimizi sindiren fagositlerdir. Lenfositler B ve T lenfositler olmak üzere iki gruba ayrılır. Eozinofiller alerjide bazı parazitik enfeksiyonlarda ve kanserlerde etkindirler. Bazofiller ise kanın damar içinde pıhtılaşmasını engelleyen heparin salgılarlar. Salgıladıkları histamin kan damarlarını genişletir. Trombositler (Kan pulcukları) çekirdek içermezler ve kemik iliğinde büyük hücrelerden sitoplazma parçacıklarının kopmasıyla oluşur. Kanın pıhtılşmasında önemli rol oynarlar.

17 Bütün kan hücreleri kaburgalar, omurga, göğüs ve leğen kemiklerinin kırmızı kemik iliklerinde bulunan hematopoetik kök hücreler olarak adlandırılan tek bir hücre topluluğundan köken alırlar. Kan aracılığıyla dokulara ulaşan oksijen miktarı alyuvar üretimini denetler. Dokulara yeterli oksijen gitmiyorsa böbrekler vasıtasıyla eritropoietine salgılanır ve alyuvar yapımı artar. Lösemi hastasında akyuvar oluşturan kök hücreler kanserli olmaktadır. Kök hücre tedavisi günümüzde geliştirilen bir yöntemdir.

18 Hemen her türlü vücut hareketinden sorumlu olan doku, kas dokusudur. Kas lifleri aktin ve miyozin proteinlerinden oluşmuştur. Kemiklere tendonlarla tutunan iskelet kasları vücudun istemli hareketlerinden sorumludur. Kalp kası kalbin kasılgan duvarını meydana getirir. Çizgili kaslara benzemesine rağmen, daha fazla dallanma gösterirler. 50 um Düz kaslar isteğimiz dışı kasılan organlarda bulunurlar. Sindirim kanalı, idrar kesesi, arterlerin duvarında ve diğer iç organlarda yer alır. Hücreleri mekik şeklindedir.

19 Sinir dokusu bilginin alınması, işlenmesi ve iletilmesi işlevini yapar. Sinir dokusu, sinir impulslarını ileten nöronları, yada sinir hücrelerini, destek görevi yapan glia hücrelerini, yada basitçe gliaları içerir. Bir çok hayvanda sinir hücrelerinin bir araya toplanması, bilgi işlenmesi işlevini gören beyni oluşturur. Sinir sisteminin temel birimleridir. Bir nöron, hücre gövdesiyle ve dendrit adı verilen çok sayıda uzantıları aracılığıyla diğer nöronlardan sinir impulslarını alır. Nöronlar impulsları, nöronlara, kaslara ya da diğer hücrelere akson adı verilen uzantılarıyla iletir. Aksonlar çoğunlukla demetler şeklinde bir araya toplanarak sinirleri oluşturur. Değişik tiplerdeki glia hücreleri, nöronları beslemek, yalıtmak, yenilemek ve bazı durumlarda da nöronun işlevini ayarlamak gibi görevler üstlenirler.

20 Tüm hayvanlarda dokular, organlar halinde organize olur. Örneğin; Mide dört doku tabakasından oluşur. Mukoza tabakası; Midenin içini döşer salgılama ve koruyuculuk görevi vardır. Submukoza kan damarları ve sinirler içeren bağ dokudur. Muskularis tabakası düz kas içerir ve seroza ince bir bağ ve epitel dokudur. Mide Mukoza Omurgalı hayvanların çoğu mezenterium denilen bağ doku ile askıya alınmıştır. Memelilerde akciğerlerin ve kalbin içinde yer aldığı göğüs boşluğu, alttaki karın boşluğundan diyafram denilen kas tabakası ile ayrılır. Organlarında üzerinde organizasyona sahip olan organ sistemleri, birçok hayvanda ana vücut işlevlerini yürütür ve birkaç organdan oluşur. Submukoza Muskularis Seroza

21 Koordinasyon ve Kontrol Endokrin ve sinir sistemleri, vücudun farklı bölgeleri arasındaki iletişimi sağlayan iki sistemidir. Endokrin sistemde; endokrin hücrelerince kana salgılanan sinyal molekülleri (hormon) kan yoluyla vücudun her noktasına ulaşır; ancak, her bir hormona belirli hücreler tepki verir. Sinir sisteminde; nöronlar, vücutta belli noktalar arasında sinir impulsları adı verilen sinyalleri taşırlar. Sinir sistemi, elektriksel ve kimyasal sinyalleri kullanarak hücresel devrelerle özel bölgelere bilgi verir. Her iki sistemde de kullanılan yol, ister birkaç hücre uzaklığına isterse tüm vücut boyunca olsun aynıdır. Endokrin sistem; büyüme ve gelişme, üreme, metabolik süreçler ve sindirim gibi yavaş değişimleri koordine etmeye iyi uyum sağlamıştır. Sinir sistemi ise, özellikle hızlı hareket ve davranış gibi çevreye verilecek ani ve hızlı tepkileri yönetmeye uygundur. Her iki sistemde iç ortamı dengede tutmaya katkıda bulunur.

22 İÇ ORTAMIN DÜZENLENMESİ Omurgalıların iç ortamına interstitial sıvı adı verilir. Hücrelerimizin arasını dolduran bu sıvı, kılcal damar denilen mikroskobik borucuklarla taşınan kan ile besin ve artık madde alış verişinde bulunur. Bir canlının iç ortamında sürekli hafif değişimler olur. Örnek vücut sıcaklığı, kandaki ph Eğer bir hayvan belirli bir çevresel değişken açısından dış ortamında dalgalanmalarla karşılaştığında iç ortamını kontrol için bazı iç mekanizmalarını kullanıyorsa, ona düzenleyici (regülator) denir. Örn su samuru, sıcaklık için düzenleyici olup, vücut sıcaklığını içinde yüzdüğü suyunkinden büyük ölçüde bağımsız tutabilmektedir. Eğer bir hayvan belirli bir çevresel değişken bakımından iç ortamını dış çevredeki değişimlere uyduruyorsa, ona uyumlu (konformer) denir. Örn levrek, içinde bulunduğu gölün sıcaklığına uyum gösterir. Homeostasis, iç ortamı sürekli değiştirmeye çalışan dış güçlerle, içteki kontrol mekanizmalarının buna karşı koyması şeklindeki dinamik karşılıklı etkileşimdir. (İç ortamın değişmez tutulması) Herhangi bir homeostatik sistemin işlevsel üç unsuru vardır. Reseptör (Almaç), kontrol merkezi ve efektör (Yanıt verici). Reseptör, hayvanın iç ortamındaki bir değişmeyi örneğin vücut sıcaklığındaki bir değişmeyi algılar. Kontrol merkezi reseptörden gelen bu bilgiyi işler ve uygun bir tepki için efektöre gönderir.

23 Homeostasisin Mekanizmaları Homeostasisi sağlayan mekanizmalar genelde negatif geri beslemeyi içerir. İzlenen değişken aynı yöndeki daha fazla gelişmeye engel olması biçiminde bu sistemde çalışır. Örneğin oda sıcaklığı izlendiğinde kontrol merkezi olan termostat aşırı sıcak koşullarda sistemin çalışmasını yavaşlatır. Negatif geri beslemenin aksine, pozitif geri bildirimde saptanan bir değişiklik mekanizmaların çalışmasını daha da arttırır. Örneğin doğum sırasında oluşan basınç, rahim kaslarının daha da kuvvetli çalışmasını arttırır. İnsanlarda birçok canlı gibi fiziksel ve kimyasal açıdan homeostasisi uygularlar. Örn insan vücudunun sıcaklığı 37ºC de, kan ve dokular arası sıvı ph ları 7.4 de tutulur. Ayrıca kandaki glukoz düzeyini de kanın her 100 ml için mg sınırları arasında olacak şekilde düzenler.

24 Homeostasisde Geri Bildirim Kontrolü Hayvanlardaki homeostasis çoğunlukla uyarıyı azaltan ya da çürüten bir kontrol mekanizması olan negatif geri bildirime dayanır. Örn kuvvetli egzersizde ısı üretilir, o da vücut sıcaklığını artırır. Sinir sistemi bu artışı algılayarak terlemeyi tetikler, terleyince de nemin deriden buharlaşmasıyla vücut sıcaklığı düşer ve ayar noktasına geri döner. Vücut sıcaklığımızın 36-37ºC de sabit kalması negatif geri beslemelerle sağlanır. Beyinde bulunan bir termostat kanın sıcaklığını denetler. Eğer vücut ısısı artarsa ter bezlerine uyarılar gönderilerek terleme sağlanır ayrıca deri altı kılcallara ısı kaybı için daha çok kan gönderilir. Vücut sıcaklığı normal sıcaklığın altına düşerse beyindeki termostat ter bezlerine uyarı göndermeyi keser ve metabolizmanın oluşturduğu ısının büyük bir bölümü korunur.

25 Vücut ısısının düzenlenmesi bir geri besleme modeliyle açıklanabilir. Hipotalamustaki bir grup sinir hücresi bir termostat gibi çalışır. Vücut sıcaklığı artınca ısı kaybını arttıran mekanizmalar harekete geçirilir. Soğuk bir ortamda ise ısı kaybı engellenmeye çalışılır. Vücudun ısı düzenleme mekanizması homeostatik dengeyi sağlamak için sinir, kas, dolaşım sistemini harekete geçirmesi gerekmektedir.

26 İç çevrenin kontrollü değişimi normal işlev için şarttır. Sirkadiyen ritimler, çevredeki aydınlık ve karanlık koşullardaki değişimlere bağlı olarak, metabolizma ve davranışlardaki günlük dalgalanmalardır. Diğer çevresel değişiklikler, değişmezlikteki geçici farklılaşmalar olan aklimatizasyonu tetikleyebilir. Sıcaklığın düzenlenmesi için homeostatik süreçler, yapı, işlev ve davranışı kapsar. Bir hayvan, iç ortam sıcaklığını kabul edilebilir sınırlar arasında sıcaklık düzenlemesiyle tutar. Endotermler, genelde metabolizmalarınca üretilen sıcaklıkla ısınırlar. Ektotermler, ısılarının çoğunu dış kaynaklardan sağlarlar. Endotermi daha fazla enerji harcanmasını gerektirir

27 Sıcaklık düzenlenmesinde, fizyolojik davranışsal ayarlamalar, radyasyon, buharlaşma, konveksiyon(ısı yayma) ve kondüksiyon (ısıyı iletme) yollarıyla oluşan ısı kazanımı ve kaybını dengeler. Yalıtım ısı kaybını azaltırken, hızlı solunma, terleme ve yıkanma buharlaşmayı artırarak vücudu soğutur. Ektotermler ve endotermler, çevreleriyle olan ısı alışverişini damarların genişletilmesi, daraltılması ve davranışsal tepkiler yoluyla ayarlarlar. Çoğu memeli ve kuş, vücut yalıtımlarını çevre sıcaklığındaki değişimlere tepki olarak ayarlarlar. Ektotermler, sıcaklıktaki değişimlere uyum için hücresel düzeyde bazı değişiklikler yaparlar. Memelilerde vücut sıcaklığının düzenlenmesinde hipotalamus, termostat görevi yapar. Bu termostatın ayarının yükseltilmesi (ateş) enfeksiyona karşı bir tepkidir.

28 Isı alışverişi Işıma: Bütün cisimler güneşten gelen ışınları emerek ısı kazanır. Terleme: Suyun gaz halinde vücuttan ısı alarak uzaklaşması vücut ısısının azaltılmasını sağlar. Akım: Hava yada su ile temas eden vücut yüzeyinden çevreye ısı transferi olur. Temas: Çevre ile direkt temas edilen objelerle arada ısı t r a n s f e r i gerçekleşir. Çevre ile canlı arasında çeşitli şekillerde ısı transferleri gerçekleşir. Bu transfer yüksek sıcaklıktaki nesnelerden düşük sıcaklıktaki nesnelere doğru gerçekleşir.

29 Vücut ısısını düzenlemedeki en önemli uyumlardan biri deridir. Memelilerde ve kuşlarda derinin önemi büyüktür. Kuş tüyleri ve kürk gibi y a p ı l a r ı s ı n ı n korunmasında önemli rol oynarlar. Dermis dokusunun altında bulunan yağ dokusu ısı kaybını önler, genel deri yapısı canlıların değişik ortamlarındaki uyumu sağlamak amacıyla değişik şekiller gösterir. Deri altı kılcallarına giden kanın ayarlanması en önemli ısının tutulması ya da kaybını sağlayan mekanizmadır.

30 Ters akım sistemiyle ısı alışverişi 1) Kazın ayaklarında ve yunusun kol yüzgecinde ısı düzenlemesi birbirine benzer. Atardamarlar ayağa doğru giderken toplardamar vücuda gelmektedir. Atardamardaki ısı toplardamara geçer (Ters akım prensibi) 2) Ayak ve yüzgeçlerin uçlarında kanın ısı kapasitesi en düşük değerdedir. Kan toplardamarda ilerlerken ısı kapasitesi artmaya başlar. 3) Toplardamar vücuda doğru gelirken vücut sıcaklığına ulaşır. Bu sistem sayesinde soğuk ortama ısı kaybı engellenmiş olur.

31 Köpeklerde hava burun yoluyla alınır. Bu sırada buruna gelen atardamarlardaki burundan alınan havaya verilir. Atardamarların bir ucu da dile gider ağızdan hava verilirken ısı bu havaya verilir. Burundan ve dilden dönen ısıyı kaybetmiş toplardamarlar beyne giden atardamarlarla kılcal damarlar ağı oluşturur. Kılcal damar ağında ters akım prensibinden yararlanılarak beyne giden atardamarlardaki ısı kalbe doğru giden damarlara geçer. Böylece beyin fazla ısıdan korunmuş olur.

32 Birçok balıkta olduğu gibi tuna balığının da vücut içi sıcaklığı çevreden ( 19ºC) daha fazladır. Kaslar tarafından çevrelenmiş kan damarları, vücut sıcaklığının korunmasını sağlar. Köpekbalığının kasları büyük bir oranda ısı üretir. Solungaçlarda kanın oksijen yoğunluğu artarken vücut ısısının büyük bir kısmı da buradan suya geçer. Kanın ısıtılması için kan kaslar arasına yollanır. Sırt aortu küçük kaslara giden damar ağları ise daha geniştir.

33 Kış uykusu yer sincabının metabolizması üzerine çeşitli etkileri vardır. K ış uykusu soğuk bölgeler için en iyi uyumdur. Kış uykusun da kalp atım hızı ve solunum hızı düşer.

34 Hayvanlarda enerji gereksinimleri Isı Dışkıyla Kaybedilen Enerji İdrarla Kaybedilen Enerji Hayvanlar kimyasal enerjiyi yedikleri besinden elde eden heterotroflardır. Hayvanlar kimyasal enerjiyi diğer canlılarca üretilmiş besinleri yiyerek ve sindirerek elde ederler. ATP nin kimyasal enerjisi hücresel işlevlerde, organ ve sistemlerin çalışmasında kullanılır. Isı ATP nin üretimi ve tüketimi ısı oluşturduğundan, bir hayvanın çevresine sürekli olarak bu ısıyı vermesi gereklidir. Isı Isı Besinler enerji elde edilmesinde kullanıldıkları gibi biyosentez tamir, üreme ile ilgili yapıların sentezinde de kullanılır.

35 Bir hayvanın birim zaman içinde kullandığı enerji onun metabolik hızıdır. Kuşlar ve memeliler genelde endotermik yani vücutları metabolizmalarının ürettiği belirli bir sıcaklıkta tutulmasının zorunlu olduğu sıcakkanlı canlılardır. Kurbağalar, sürüngenler ve balıklar ektotermiktir. Vücut sıcaklığını etkileyecek düzeyde ısı üretemezler. Yandaki şekil incelendiğinde her iki canlı bir dakikadan daha kısa zaman da yoğun egzersiz yapma yeteneğindedir. Sürekli aktivitelerde ise sabit ısılı canlılar soğukkanlılara göre daha başarılıdır.

36 N ehir susamuru sıcakkanlı bir canlıdır ve vücut sıcaklığı çevre sıcaklığından bağımsız olarak belli bir seviyede bulunur. Metabolizma hızlarının yüksek olması ısı üretimini sıcakkanlı canlılarda arttırır. L evrek balığı soğukkanlı bir canlıdır ve vücut sıcaklığı çevreye bağlı olarak değişir. Balıklar, kurbağalar, sürüngenler soğukkanlı iken; kuşlar ve memeliler sıcakkanlı canlılardır.

37 Sıcak ve soğuk bölgelerde canlılarda farklı uyum şekilleri vardır. Afrika yarasa kulaklı tilkinin kulaklarındaki kılcal damar ağı kandaki ısının havaya geçmesini sağlayarak vücut ısısının düşmesi üzerinde etkisi vardır. Kutup tilkisinde ise kalın kürk, kısa bacaklar ve küçük kulaklar, ısının çevreye verilmesini engelleyen işlevler görür.

38 Kahverengi yağ dokusu beyaz yağ dokusundan farklı olarak bol miktarda mitokondri ve kan damarları içerir. Birçok yeni doğan memeli yavrularında kış uykusuna yatan memelilerde ve soğukta yaşamaya uyum sağlamış canlılarda kahverengi yağ dokusu bulunur.

39 Lance Amstrong yüksek başarısını bazı zamanlarda günde kalori harcayabilen fizyolojik kapasitesine borçludur (Normal bir insanda cal) Normal insan ağırlığının yüzde % 20 si yağ iken Amstrong da bu oran % 4 dür. Fizyolojik kapasite belli bir antrenman temposuyla arttırılabilir.

40

41 Belli bir zaman aralığında üretilen ve kullanılan enerji miktarı metabolizma hızıdır. Isı Artıklarla Kaybedilen Enerji Üre ile Atılan enerji Isı Isı Her dakika tüketilen oksijen miktarı metabolizma hızı ile ilgilidir. Vücut ısısı, besinlerin parçalanması ile oluşan enerji ile sağlanır. Sıcakkanlı canlılarda vücut sıcaklığı alınan besinlerin parçalanması ile oluşan ATP ile sağlanır. Soğukkanlı canlılarda vücut ısısı besinlerden değil çevreden sağlanır. Isı Dinlenme durumundaki metabolizma hızı bazal metabolizma hızıdır.

42 İnsanın bazal metabolizma hızı 1.2 kcal/dakika iken timsahın 0.04 kcal/dak dır. İlk saniyeler insanda ve timsahta metabolizma hızı depo ATP lerden karşılanır. Daha sonra devreye oksijensiz solunumdan (Glikoliz) sağlanan ATP gelir. Timsahın metabolizma hızı 1 saat sonra insana göre daha hızlı düşer. İnsan metabolizma hızını uzun süreler koruyabilir.

43 Fare küçük bir memeli olmasına karşın günlük harcadığı enerji miktarı büyüktür. Piton yılanı soğukkanlı bir canlıdır ve günlük harcadığı enerji miktarı düşük değerdedir. Penguenin hareket için harcadığı enerji miktarı yüksek değerdedir.

44 Torpor ve Enerjinin Korunması Hayvanlar homeostasis için sahip oldukları tüm adaptasyonlara karşın, ısılarını ve enerji bütçelerinin dengesini bozabilen zorlu koşullarla karşılaşabilmektedir. Bu durumlarda hayvanların böyle zor ve tehlikeli durumlarda enerjilerini koruyabilmek için aktivite ve metabolizmalarını yavaşlattıkları fizyolojik adaptasyonlar geçirmektedirler (torpor). Kısaca aktivitenin ve metabolizmanın azalması demek olan TORPOR, çevresel koşullar zorlu olduğunda enerjinin korunmasını sağlar. Hayvanlar torpora, uyuma dönemlerinde (günlük torpor) ya da yazın (estivasyon;yavaş metabolizma ve aktif olmama) girerler. Örn bazı yarasalar geceleri beslenip gündüzleri torpora girerler. Kış uykusu (hibernasyon), uzun süreli torpor olup kış soğuklarına ve besin azlığına karşı bir adaptasyondur. (Vücut sıcaklıklarını termostatları ile 1-2 C ye kadar düşürebilirler.