به نظر می رسد که خون گرم بودن یکی از تفاوت های اصلی بین پرندگان و پستانداران و سایر حیوانات است. حفظ دمای ثابت بدن مستلزم افزایش قابل توجه متابولیسم است، اما فیزیولوژی و رفتار بدن را نیز تغییر می دهد. در مورد اثرات ثابت ماندن دمای بدن در مقاله رامبلر بیشتر بخوانید.
خونگرم چیست؟
خون گرم (آندوکسی) توانایی حفظ دمای داخلی بدن ثابت بدون توجه به دمای محیط است. در پرندگان، این دما به حدود 40 درجه سانتیگراد می رسد، در پستانداران میانگین دما حدود 37 درجه سانتیگراد است که به طور قابل توجهی بیشتر از بیشتر زیستگاه ها است. حفظ این دما به انرژی زیادی نیاز دارد: بدن باید بیشتر از یک حیوان تنظیم کننده حرارت (خونسرد) غذا مصرف کند.
به همین دلیل است که خون گرم پدیده نادری است: این خون به طور مستقل در دو خط تکاملی – در اجداد پرندگان (دایناسورهای تروپود) و در اجداد پستانداران (سینودنت) حدود 200 میلیون سال پیش، در طول دوره ای از نوسانات آب و هوایی قابل توجه توسعه یافت. این پاسخ تکاملی همگرا به بی ثباتی محیطی به مزایای قابل توجهی اشاره می کند که خون گرمی به همراه دارد.
چرا گرم نگه داشتن گران است؟
حفظ دمای ثابت یک استراتژی انرژی بر است. به عنوان مثال، برای حیوانی به اندازه یک بوآ، موجود خونگرم باید حدود 30 تا 50 برابر بیشتر غذا بخورد تا دمای هسته را بالاتر از دمای هوا ثابت نگه دارد. این افزایش هزینه ها می تواند پرورش خون گرم را بدون چندین مزیت کلیدی بی سود کند.
یکی از آنها این است که فرآیندهای بیوشیمیایی در بدن کارآمدتر هستند. در دماهای بالا، سرعت واکنشهای بیوشیمیایی افزایش مییابد که هزینههای انرژی نسبی انتقال تکانههای عصبی را کاهش میدهد، عملکرد ماهیچهها را بهبود میبخشد و به شما امکان میدهد فرآیندهای متابولیک شدید را حفظ کنید. این به نوبه خود به حیوانات خونگرم اجازه می دهد تا در محدوده دمایی وسیعی بدون وابستگی به رژیم های خورشیدی یا دمای سطح کار کنند.
مزیت مهم دیگر محافظت در برابر عفونت است. بسیاری از قارچ ها و باکتری های بیماری زا نمی توانند در دمای بالاتر از 37 درجه سانتیگراد زنده بمانند. این بدان معنی است که حیوانات خونگرم کمتر مستعد ابتلا به بسیاری از انواع عفونت هایی هستند که خزندگان، دوزیستان و بی مهرگان را تحت تاثیر قرار می دهند.
آزادی حرکت: چرا حیوانات خونگرم فعال ترند؟
در موجودات خونسرد، فعالیت مستقیماً به دمای محیط بستگی دارد: وقتی هوا سرد است، عضلات و اعصاب کند می شوند، حیوان بی حال یا کاملاً بی حرکت می شود. برای حیوانات خونگرم، این محدودیت از بین می رود: آنها مجبور نیستند منتظر زمان “مناسب” روز یا فصل باشند. آنها می توانند بدون توجه به شرایط دمای بیرون شکار، تغذیه و حرکت کنند.
تکامل تمام تلاش خود را کرده است: عجیب ترین حیوانات روی کره زمین
این مزیتهای زیستمحیطی قابلتوجهی را فراهم میکند: حیوانات خونگرم میتوانند سولههای جغرافیایی بیشتری را اشغال کنند، نوسانات دما را تحمل کنند، از کمبود منابع فصلی جلوگیری کنند، و در غروب، شب یا در هوای سرد که بسیاری از شکارچیان خونسرد کمتر فعال هستند، فعال هستند.
این گسترش رفتار – توانایی عمل و زنده ماندن در شرایط مختلف – بود که مبنای توسعه الگوهای پیچیده تعامل با جهان شد: از استراتژیهای اجتماعی تا کاوش فضایی که به طور غیرمستقیم بر تکامل مغز تأثیر میگذارد.
دمای بدن چگونه بر عملکرد مغز تأثیر می گذارد؟
خون گرم نه تنها بر بدن، بلکه بر مغز – سرعت فعالیت و سازماندهی شبکه آن نیز تأثیر می گذارد. کارایی فرآیندهای عصبی تا حد زیادی به دما بستگی دارد: با افزایش دما، سرعت تکانه های عصبی افزایش می یابد و دوره نسوز – زمان لازم برای فعال شدن مجدد نورون ها – کاهش می یابد.
هنگامی که از دمای مغز خون سرد حدود 15 درجه سانتیگراد به دمای مغز خون گرم حدود 37 درجه سانتیگراد تغییر می کند، سرعت مدارهای عصبی بیش از دو برابر می شود و نورون ها می توانند سریعتر و دقیق تر عمل کنند. این پویایی شبکه عصبی تسریع شده راه را برای شکلگیری ارتباطات بازخورد پیچیدهتر بین نورونها هموار کرد – مبنایی برای ادغام اطلاعات پیچیده حسی، پیشبینیکننده و رفتاری. این منجر به دو تغییر مهم می شود که ممکن است به توسعه مدارهای عصبی “آگاهانه” کمک کند:
- سرعت انتقال سیگنال های عصبی را افزایش می دهد و به کاهش تاخیر زمانی بین نواحی مغز کمک می کند.
- دوره نسوز نورون را کاهش می دهد و امکان ایجاد حلقه های بازخورد متراکم تر و پایدارتر را فراهم می کند.
این تغییرات این امکان را برای مغز فراهم می کند که نه تنها به محرک های بیرونی سریع پاسخ دهد، بلکه مدل های درونی جهان را نیز حفظ کرده و اطلاعات را در سطح بالاتری تکرار و یکپارچه می کند.
خون گرم چگونه رفتار حیوانات را تغییر داد؟
دقیقاً چه چیزی آگاهی را از یک رفلکس پیچیده جدا می کند؟ نظریههای علوم اعصاب مدرن تمایل دارند که آگاهی را به عنوان پردازش اطلاعات پیچیده و خودارجاعی ببینند، که در آن سیستم صرفاً به محرکها پاسخ نمیدهد، بلکه بازنماییهای درونی را تولید و عمل میکند. و در اینجا، خون گرم ممکن است نقش مهمی ایفا کند و به مغز توانایی مهندسی برای پشتیبانی از چنین مدارهایی را بدهد.
دمای بالای ثابت بدن نه تنها ثبات بیوشیمیایی را تضمین می کند، بلکه وابستگی فعالیت عصبی به نویز حرارتی خارجی را کاهش می دهد و عملکرد شبکه را در شرایط گسترده حفظ می کند. این بدان معناست که مدارهای عصبی مسئول یکپارچگی حسی، حافظه و پیش بینی می توانند در موجودات خونسرد سریعتر و قوی تر رشد کنند.
این “سنگ پله” فیزیولوژیکی فرصتی را برای ایجاد اشکال پیچیده تری از رفتار فراهم کرد که بعداً آن را توانایی های شناختی می نامیم. اینها شامل برنامه ریزی، تعامل اجتماعی، پیش بینی آینده و یادگیری از تجربه است.
خون گرم یک مزیت تکاملی است
انتقال به حیوانات خونگرم نه تنها استقلال فیزیکی، بلکه همچنین استقلال رفتاری را برای اجداد پرندگان و پستانداران ایجاد کرد. برخلاف خزندگان و دوزیستان که فعالیت آنها توسط دمای محیط محدود می شود، حیوانات خونگرم می توانند از بدن خود به عنوان یک سیستم پایدارتر و کمتر به دنیای خارج وابسته باشند.
از نظر فلسفی، این را می توان انتقالی به استقلال درونی در نظر گرفت – شرط اساسی برای ایجاد یک درک پیچیده از جهان و “من” خود. هرچه کمتر واکنشهای شما توسط شرایط بیرونی دیکته شود، فرآیندهای درونی شما خودکفاتر میشوند: خواستن، انتخاب، به خاطر سپردن، برنامهریزی.
این بدان معنا نیست که خون گرمی خود باعث ایجاد آگاهی شد، اما حوضچه بیولوژیکی را که میتوانست از آن سرچشمه بگیرد بسیار گسترش داد. این توضیح میدهد که چرا پرندگان و پستانداران به بالای جایگاههای زیستمحیطی رسیدهاند و چرا رفتار، ساختار اجتماعی و تواناییهای یادگیری آنها از بیشتر حیوانات خونسرد فراتر رفته است.
قبلا نوشتیم، چقدر مغز به طرز وحشتناکی واقعیت را تحریف می کند.