열중립대

Thermal neutral zone

동식물로 알려진 내열성 유기체는 열중립영역(TNZ)이라 불리는 주변 온도 범위 내에서 최소한의 신진대사 조절로 내부 온도를 유지한다.TNZ 내에서 열 생산의 기초 비율은 환경에 대한 열 손실 속도와 동일하다.가정 식욕 유기체는 에너지를 거의 필요로 하지 않는 다른 반응을 통해 TNZ 내의 온도에 적응한다.

환경적인 온도는 가정 내 유기체의 대사율의 변동을 일으킬 수 있다.이러한 반응은 열 손실과 열 이득을 제어하여 주위 온도보다 비교적 일정한 체온을 유지하는 데 필요한 에너지에 기인한다.[1]이 반응의 정도는 종뿐만 아니라 절연 및 대사 적응의 정도에 따라 달라진다.[2]낮은 임계 온도(LCT)인 TNZ 이하의 환경 온도는 열에 대한 환경 수요를 충족시키기 위해 유기체가 대사율을 증가시킬 것을 요구한다.[3]TNZ에 대한 규제는 열이 환경에 손실되기 때문에 LCT에 도달했을 때 대사 열 생성이 필요하다.유기체는 Ta(주변 온도)가 감소하면 LCT에 도달한다.

유기체가 이 단계에 도달하면 대사율은 크게 증가하고 열생생식은 Tb(체온)를 증가시킨다.T가a 계속해서 LCT 저체온증보다 훨씬 아래로 감소하면 저체온증이 발생한다.대안적으로 냉각에 대한 증발열 손실은 상부 임계 영역(UCT)인 TNZ 이상의 온도가 실현될 때 발생한다(Speakman 및 Keijer 2013).T가a UCT보다 너무 위에 도달하면 열 증가율과 열 발생률이 열 분산 속도(증발 냉각을 통한 열 손실)보다 높아져 열온증이 발생한다.

체형을 바꾸거나 움직이며 태양/샤이드에 다른 부위를 노출하는 자세 변화를 보여줄 수 있으며, 방사선, 대류, 전도를 통해 열 교환이 일어난다.바소모터 반응은 주변부와 코어 사이의 혈액 흐름을 조절하여 신체의 표면에서 발생하는 열 손실을 조절할 수 있다.마지막으로, 이 유기체는 절연 조절을 보여줄 수 있다; 인간의 모낭이 필라모토르 근육에 의해 길러지는 "구스범프"의 흔한 예로서 동물의 피와 매실에서도 나타난다.[4]

인간에게

열원영역(thermoneutral zone)은 정상적인 기초대사량 이상의 에너지를 사용할 필요 없이 표준 건강한 성인이 정상 체온을 유지할 수 있는 즉각적인 환경의 온도 범위를 설명한다.정상 체중 남성의 경우 약 21도, 과체중의[5] 경우 약 18도에서 시작되며 30도 전후까지 확장된다.이것은 휴식하는 인간을 위한 것이고 떨거나 땀을 흘리거나 운동을 하는 것을 허용하지 않는다는 것에 주목하라.가벼운 의복으로도 방사선과 대류손실을 획기적으로 줄여 TNZ를 효과적으로 감소시킨다.따라서 가열된 건물의 쾌적한 온도는 섭씨 18 - 22도(화씨 64.4 - 71.6도)가 될 수 있다.[6][7]

인간은 혈액의 펌프질, 소화, 호흡, 생화학적 합성, 카타볼리즘 등과 같은 기본적인 과정으로부터 부산물로서 100와트의 열 에너지를 의무적으로 생산한다.이것은 일반적인 백열전구(백열전구)에 필적할 만하다.따라서 만약 신체가 완벽하게 절연된다면, 치명적인 코어 온도가 달성될 때까지 노심 온도는 계속해서 증가할 것이다.반대로, 우리는 보통 신체 코어 온도(섭씨 37도 또는 화씨 98.6도)보다 상당히 추운 환경에 있기 때문에 코어에서 주변으로 열 에너지가 흐르는데 큰 구배가 있다.따라서 신체는 또한 노심 온도를 유지하기 위해서라면 열 손실을 100와트 정도로 최소화할 수 있도록 해야 한다.요컨대 피부는 비교적 따뜻한 환경에서는 100와트의 열을 제거할 수 있어야 하지만, 비교적 추운 환경에서는 이것보다 더 많이 손실되지 않도록 해야 한다.

인체 외부 또는 주변 껍질(피부, 피하지방 등)은 조절 가능한 절연체/방사기의 역할을 하며, 조정의 주요 메커니즘은 이 구획으로 혈류한다.주변이 따뜻하면 열 손실은 적기 때문에 신체는 더 많은 혈액을 주변부로 보내 에너지 흐름의 구배를 유지하도록 한다.반대로 주변이 시원하면 피부까지 혈류가 크게 줄어들 수 있어 열손실이 크게 줄어든다.

이러한 수동적 공정은 혈액을 퍼티프 또는 코어에 리디렉션하기 위해 무시할 수 있는 작업이 수행되므로 TNZ를 결정한다.

생리학적 메커니즘:

피부는 혈류를 수용하는 용량이 커서 피부/100g, 150ml/100g/min의 범위가 된다.그것의 신진대사 요건은 매우 낮기 때문에 그것은 자신의 성장과 신진대사를 유지하기 위해 심장의 극히 일부분만을 필요로 한다.온대 환경에서는 피부로의 혈류량이 신진대사에 필요한 것보다 훨씬 높은데, 결정적인 요인은 신체가 열을 제거해야 하는 필요성이다.실제로 피부는 아생리학적 혈액 흐름과 산소 공급으로 장기간(시간) 생존할 수 있으며, 이에 따라 관류 상태가 좋은 한 괴사는 일어나지 않는다.

온대 환경에서는 피부로의 혈류를 극적으로 증가시키거나 감소시킬 여지가 있다.이것은 피부의 혈관 침대의 특별한 배치를 통해 달성된다.특히 표면적이 큰 사지(손, 귀, 발가락 등)에는 상당한 수의 여분의 혈관이 있다.이것들은 영양이 풍부한 모세혈관을 우회하는 동맥과 정맥 사이의 직접적인 연결고리로 교감신경계에 의해 조절된다.이러한 션트는 대개 닫히지만, 션트를 열면 피부가 피로 충혈될 수 있으며, 이러한 혈관은 저항력이 낮기 때문에 이 션트를 통한 혈류도 활발하다.반대로, 피부에 혈액 공급을 줄여야 할 때 이러한 션트는 닫힐 수 있고 더 나아가 동맥의 혈관 수축의 정상적인 메커니즘은 피부의 관류를 극적으로 감소시킬 수 있다.

종을 가로질러

종마다 열중립구역의 온도가 다르다.

개의 경우, 열원수대의 범위는 20-30°C(68-86°F)이다.[8]

말의 경우 낮은 임계온도는 5°C인 반면, 상한 임계온도는 사용되는 정의에 따라 달라진다.[9]그들의 열원영역은 대략 5-30 C (41-86°F)이다.[10]

생쥐의 경우 낮은 임계온도와 높은 임계온도가 같을 수 있어 열원위대 대신 열원위대(thermoneutral point)가 생성된다.이 지점은 마우스가 활성 다크 페이즈(33°C)인지 휴식광 페이즈(29°C)인지에 따라 하루 종일 달라진다.[11]

참조

  1. ^ Rohrig, Brian (October 2013). "Chilling Out, Warming Up: How Animals Survive Temperature Extremes". American Chemical Society. Retrieved April 26, 2018.
  2. ^ Mount, L.E. (September 1971). "Metabolic rate and thermal insulation in albino and hairless mice". The Journal of Physiology. 217 (2): 315–326. doi:10.1113/jphysiol.1971.sp009573. PMC 1331779. PMID 5097602.
  3. ^ Rasmussen and Brander (1972). "Standard Metabolic Rate and Lower Critical Temperature for the Ruffed Grouse" (PDF). Searchable Ornithological Research Archive. Retrieved April 26, 2018.
  4. ^ D. 랜들, W. 버그렌, K.프랑스어에커트 동물 생리학 2001 W.H 프리먼
  5. ^ Nahon, KJ; Boon, MR; Doornink, F; Jazet, IM; Rensen, PCN; Abreu-Vieira, G (October 2017). "Lower critical temperature and cold-induced thermogenesis of lean and overweight humans are inversely related to body mass and basal metabolic rate". Journal of Thermal Biology. 69: 238–248. doi:10.1016/j.jtherbio.2017.08.006. PMID 29037389.
  6. ^ Kingma, Frijns, Schellen, van Marken Lichtenbelt (2014-06-08). "Beyond the classic thermoneutral zone". Temperature. 2 (1): 142–149. doi:10.4161/temp.29702. PMC 4977175. PMID 27583296.{{cite journal}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  7. ^ Kingma, Frijns, van Marken Lichtenbelt (2012). "The thermoneutral zone: implications for metabolic studies". Frontiers in Bioscience. E4 (5): 1975–1985. doi:10.2741/E518.{{cite journal}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  8. ^ Mary Jordan, Amy E. Bauer, Judith L. Stella, Candace Croney. "Temperature Requirements for Dogs" (PDF). Purdue Extension. Retrieved Feb 21, 2021.{{cite web}}: CS1 maint: 작성자 매개변수 사용(링크)
  9. ^ Morgan, K (1998). "Thermoneutral zone and critical temperatures of horses". Journal of Thermal Biology. 23 (1): 59-61. doi:10.1016/S0306-4565(97)00047-8.
  10. ^ "Blanketing Horses: Do's and Don'ts". UK College of Agriculture, Food and Environment. Retrieved Feb 21, 2021.
  11. ^ Škop, V; Guo, J; Liu, N; Xiao, C; Hall, KD; Gavrilova, O; Reitman, ML (2020). "Mouse Thermoregulation: Introducing the Concept of the Thermoneutral Point". Cell Reports. 31 (2). doi:10.1016/j.celrep.2020.03.065. PMC 7243168.