適應-體溫控制 | 環境資訊中心

適應-體溫控制

2002年01月01日
作者:鄭景元

[放大]因鯨類是溫血動物,生活在低溫的水中,使牠們保持恆溫特別困難。水有很大的比熱及傳熱能力,所以在水中溫度的改變是很快的,鯨魚不能像陸生動物一樣,用行為的方式來保持體溫,如:捲屈身體,築巢、聚集在一起,或尋找溫暖晴朗的地區做為避難所等。對鯨而言,附近的水幾乎等溫,而在極區,水溫確實非常的冷。

為避免過度的體溫散失,鯨像其他海洋哺乳類一樣含有大量的脂肪堆積在皮膚深處(即鯨脂),可做為絕緣體和能量儲存所。其厚度在個體內與個體間都有差異。但在北極鯨中,有記錄到50㎝厚。

鯨油是有效的絕緣體,這可由直接觀察鯨類了解到。當鯨魚處於好的生理狀況時,並不會遭遇太冷的問題。然而,鯨脂並不是完全絕緣的,所以生活在很冷的水中時的確會散失較多的熱量。故需獲取更多的食物,來保持能量。

雖然,鯨脂層的發育,大為保存了體熱,但卻同時面對一個可能發生的問題,即急速活動時,身體過熱的現象。而其解決辦法則是由很多大型的小動脈,穿過鯨脂層到達表皮。這些血管是由神經控制,過熱時,大量的血送到這些血管,熱很快散失到水中,而平時血量很小,有時降到零,這時鯨油又恢復其正常功能─絕緣體。

[放大]但在前鰭、尾鰭、背鰭等無鯨油的地方,熱量是如何保存的?在這些區域需氧的供應,故血液流經此地。但當血流經這些部位時,會明顯導致熱量散失,而血管的一個有趣的變化,就可降低熱的散失。這機制即為"逆流熱交換",這種基本的機制,在陸生哺乳類也存在,包括人類。在供給先端主要的小動脈,由深部向外流,通常伴隨著2條以上的靜脈,熱在動靜脈間流動,故血液在接近末端時,會變得較冷,而接近內部時較溫暖。鯨類中,這種機制則變為小動脈完全包在靜脈竇中,以增加"逆流熱交換"的效應。

小靜脈由前鰭、尾鰭、背鰭回來的控制,是用一種極簡單的機制。若流到末端的血增加,靜脈半徑增加,以容納多餘的血,這次序地加壓在附近的小動脈,這會限制了血液在動脈的流動,(因此預防動脈血的冷卻),而將血推回身體的表面靜脈。故熱的散失不完全由動脈而來,亦由較溫暖的小靜脈散失到水中環境。

這個有趣的系統,控制由末端散失的熱,使對流機制需要的熱被保留下來;但當產熱過剩時,如生理的運作而加強時,這個機制就被關閉了。

※ 本文轉載自:海的巨人與精靈