การรักษาดุลยภาพของอุณหภูมิในสิ่งมีชีวิต

การรักษาดุลยภาพของอุณหภูมิในสิ่งมีชีวิต
     สัตว์ทุกชนิดจะมีการย่อยสลายอาหารต่าง ๆ ให้กลายเป็นโมเลกุลสารอาหารขนาดเล็ก แล้วนำเข้าสู่ภายในเซลล์เพื่อไปใช้เผาผลาญให้เกิดเป็นพลังงานสำหรับการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตและพลังงานความร้อนโดยพลังงานความร้อนที่เกิดขึ้นส่วนหนึ่งจะถูกถ่ายเทสู่สิ่งแวดล้อม และอีกส่วนหนึ่งจะถูกสะสมไว้ในร่างกายเพื่อรักษาความอบอุ่นของร่างกาย
     การรักษาดุลยภาพของอุณหภูมิในร่างกายเป็นสิ่งที่มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตเป็นอย่างยิ่ง เนื่องจากการทำงานของฮอร์โมน*และเอนไซม์**ต่าง ๆ ในร่างกายต้องอาศัยระดับอุณหภูมิที่เหมาะสม ดังนั้นถ้าหากอุณหภูมิในร่างกายของสิ่งมีชีวิตมีการเปลี่ยนแปลงผิดปกติไป ก็จะมีผลทำให้การทำงานของฮอร์โมนและเอนไซม์ต่าง ๆ ในร่างกายผิดปกติได้
     อุณหภูมิในร่างกายของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะสามารถเปลี่ยนแปลงได้ โดยสามารถเปลี่ยนแปลงไปได้มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับระบบการควบคุมอุณหภูมิของสิ่งมีชีวิตนั้น ซึ่งถ้าหากจำแนกลักษณะของสิ่งมีชีวิตโดยอาศัยระบบการควบคุมอุณหภูมิในร่างกายเป็นเกณฑ์ จะสามารถจำแนกกลุ่มสิ่งมีชีวิตได้เป็น 2 ประเภท คือ สัตว์เลือดเย็น และสัตว์เลือดอุ่น ซึ่งแตกต่างกัน ดังนี้
*ฮอร์โมน (hormone) คือ สารเคมีที่สร้างขึ้นจากเนื้อเยื่อหรือต่อมไร้ท่อ แล้วถูกลำเลียงไปตามระบบหมุนเวียนโลหิต เพื่อทำหน้าที่ควบคุมการเจริญเติบโต ควบคุมลักษณะทางเพศ และควบคุมการทำงานของระบบต่าง ๆ ในร่างกาย
**เอนไซม์ (enzyme) คือ ตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ เป็นสารประกอบจำพวกโปรตีน สามารถลดระดับพลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยาได้ โดยเอนไซม์แต่ละชนิดจะมีความจำเพาะต่อปฏิกิริยา นอกจากนี้เอนไซม์จะไม่มีผลต่อชนิดของผลิตภัณฑ์ที่จะเกิดขึ้น
     1.  สัตว์เลือดเย็น
          สัตว์เลือดเย็น ได้แก่ งู ปลาและสัตว์เลื้อยคลานชนิดต่าง ๆ เป็นสัตว์ที่ไม่สามารถรักษาอุณหภูมิของร่างกายให้คงที่ได้ เมื่ออากาศหรือสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิร่างกายจะเปลี่ยนแปลงไปตามสภาพอากาศด้วย เช่น เมื่อสภาพอากาศหนาวเย็น ร่างกายสัตว์เลือดเย็นก็จะมีอุณหภูมิต่ำไปด้วย เป็นต้น
           อุณหภูมิของร่างกายที่ลดต่ำลงจะมีผลทำให้กระบวนการทำงานต่าง ๆ ภายในร่างกายผิดปกติไปได้ สัตว์เลือดเย็นจึงต้องมีการปรับตัวด้วยการใช้สภาพแวดล้อมเข้าช่วย เช่น การหนีความร้อนโดยวิธีหลบในรูหรือในโพรงไม้ การผึ่งแดดเพื่อให้อุณหภูมิภายในร่างกายสูงขึ้น การอพยพจากสภาพอากาศที่ไม่เหมาะสมหรือการจำศีลให้พ้นจากฤดูหนาวหรือฤดูร้อน เป็นต้น
     2.  สัตว์เลือดอุ่น 
           สัตว์เลือดอุ่น เช่น นก สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมต่าง ๆ และมนุษย์ เป็นสัตว์ที่สามารถปรับอุณหภูมิภายในร่างกายให้มีดุลยภาพอยู่ได้ โดยวิธีการรักษาอุณหภูมิภายในร่างกายของสัตว์เลือดอุ่น อาจเกิดขึ้นจากลักษณะโครงสร้างทางร่างกาย หรือการทำงานของระบบต่าง ๆ ภายในร่างกาย และจากการปรับเปลี่ยนพฤติกรรม ดังนี้
           1)  การรักษาอุณหภูมิโดยอาศัยโครงสร้างของร่างกาย โดยสัตว์เลือดอุ่นจะมีการพัฒนาโครงสร้างของผิวหนังเพื่อป้องกันการสูญเสียความร้อนของร่างกายจากสภาวะแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ เช่น การมีชั้นไขมันหนาอยู่ใต้ชั้นผิวหนัง การมีขนปกคลุมร่างกาย หรือการมีโครงสร้างเพื่อลดความร้อนของร่างกายจากสภาวะที่มีอุณหภูมิสูง เช่น มีต่อมเหงื่อและรูขุมขนตามร่างกาย สำหรับระบายความร้อน เป็นต้น
           2)  การรักษาอุณหภูมิโดยอาศัยการทำงานของระบบต่าง ๆ ภายในร่างกาย เป็นการตอบสนองต่ออุณหภูมิที่เกิดจากการทำงานร่วมกันของระบบต่าง ๆ ภายในร่างกาย โดยมีศูนย์กลางการควบคุมอุณหภูมิอยู่ที่สมองส่วนไฮโพทาลามัส ซึ่งกระบวนการทำงานภายในร่างกาย เพื่อตอบสนองต่ออุณหภูมิจะมีลำดับขั้นตอนการทำงาน ดังนี้
                1.  การรับรู้ความรู้สึกหนาวหรือร้อน จะเกิดขึ้นที่ตัวรับรู้การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ (thermoreceptor) ซึ่งมี 2 ชนิด คือ ตัวรับความรู้สึกร้อน (heat receptor) ซึ่งสามารถพบได้ในผิวหนังทุกส่วน โดยจะพบมากที่บริเวณฝ่ามือและฝ่าเท้า ส่วนตัวรับความรู้สึกหนาว (cold receptor) จะพบได้มากที่บริเวณเปลือกตาด้านในและบริเวณเยื่อบุในช่องปาก
                2.  การทำงานร่วมกันของศูนย์ควบคุมในสมอง (central intergrator) โดยสมองส่วนไฮโพทาลามัสจะรับสัญญาณความรู้สึกจากตัวรับรู้การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิทั่วร่างกายแล้วจัดการแปลข้อมูล จากนั้นจึงส่งกระแสประสาทไปสู่อวัยวะหรือตัวแสดงการตอบสนองที่ทำหน้าที่ปรับระดับอุณหภูมิในร่างกาย เพื่อให้เเกดการเปลี่ยนแปลงที่จะช่วยปรับอุณหภูมิในร่างกายให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม คือ ไม่ร้อนและไม่เย็นจนเกินไป
                3.  การแสดงการตอบสนอง (effectors) เมื่อได้รับสัญญาณจากสมองแล้ว ตัวแสดงการตอบสนองต่าง ๆ ในร่างกายจะเกิดการเปลี่ยนแปลง เพื่อช่วยให้ระดับอุณหภูมิในร่างกายกลับเข้าสู่สมดุล โดยลักษณะการตอบสนองเพื่อรักษาระดับอุณหภูมิในร่างกายอาจมีได้หลายลักษณะ ดังนี้
                    -กระบวนการเมแทบอลิซึม เป็นการเผาผลาญสารอาหารให้เกิดพลังงานความร้อน โดยเมื่อร่างกายมีอุณหภูมิลดต่ำลง สมองส่วนไฮโพทาลามัสจะส่งสัญญาณไปกระตุ้นอวัยวะที่ควบคุมอัตราเมแทบอลิซึมในร่างกายเพื่อเพิ่มกระบวนการเมแทบอลิซึมให้มากขึ้น ทำให้อุณหภูมิร่างกายสูงขึ้น แต่หากร่างกายมีอุณหภูมิสูงสมองส่วนไฮโพทาลามัสก็จะส่งสัญญาณไปกระตุ้นอวัยวะต่าง ๆ เพื่อลดกระบวนการเมแทบอลิซึมในร่างกายให้ลดลง ทำให้อุณหภูมิร่างกายลดลงด้วย
                    -เส้นเลือด เมื่อร่างกายมีอุณหภูมิสูง เส้นเลือดจะขยายตัว ทำให้มีการลำเลียงเลือดจากอวัยวะต่าง ๆ ภายในร่างกายไปยังผิวหนังดีขึ้น ความร้อนในร่างกายจึงถ่ายเทออกสู่ภายนอกได้ดีขึ้น ทำให้อุณหภูมิของร่างกายลดลง แต่ถ้าร่างกายมีอุณหภูมิต่ำ เส้นเลือดจะหดตัว ทำให้มีการลำเลียงเลือดไปยังผิวหนังน้อยลง ความร้อนในร่างกายจึงถ่ายเทออกสู่ภายนอกได้น้อยลง ร่างกายจึงเก็บรักษาความร้อนไว้ได้
                    -การหลั่งของเหงื่อ เป็นการระบายความร้อนไปพร้อมกับหยดน้ำเหงื่อ ทำให้อุณหภูมิร่างกายลดลง
                    -การหดตัวของรูขุมขน การหดตัวของกล้ามเนื้อโคนขน มีผลทำให้รูขุมขนหดเล็กลง จึงช่วยลดการสูญเสียความร้อนทางรูขุมขน ทำให้เกิดการอาการขนลุก
                    -การหดตัวของกล้ามเนื้อ ทำให้เกิดอาการสั่นจึงได้พลังงานความร้อนมาชดเชยความร้อนที่สูญเสียไป
          3)  การรักษาอุณหภูมิโดยการปรับเปลี่ยนพฤติกรรม ในกรณีที่เกิดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมอย่างรุนแรง การรักษาอุณหภูมิโดยโครงสร้างของร่างกายและการทำงานของระบบต่าง ๆ ภายในร่างกายไม่เพียงพอต่อการรักษาอุณหภูมิภายในร่างกาย สัตว์ต่าง ๆ จึงมีการปรับเปลี่ยนพฤติกรรมบางอย่าง เพื่อให้สามารถใช้สภาพแวดล้อมเข้ามาช่วยในการรักษาอุณหภูมิภายในร่างกาย เช่น การนอนแช่น้ำ การอพยพไปสู่พื้นที่มีอุณหภูมิเหมาะสมกว่า การใส่เสื้อกันหนาวของมนุษย์ เป็นต้น


ที่มาและได้รับอนุญาตจาก : 
ดร.ฤทธิ์ วัฒนชัยยิ่งเจริญ . ชีวิตกับสิ่งแวดล้อมสิ่งมีชีวิตกับกระบวนการดำรงชีวิต . พิมพ์ครั้งที่ 1 . กรุงเทพ ฯ : อักษรเจริญทัศน์ .

                             
                     
                                
ข้อสอบที่เกี่ยวข้อง