Adaptive and Stress Physiology
Hoofdstuk: Thermal Stress
Slide 3
Warmte niches
Niches kunnen vrij stabiel (bv. diep in de oceaan) zijn of juist vrij variërend. De figuur geeft
enkele voorbeelden van ecologische variatie. De omgeving beïnvloed min of meer welke
species erin leven, maar dit geldt ook omgekeerd (dieren met specifieke voorkeuren zullen
migreren, voordeel van dieren t.o.v. planten).
Slide 4
De temperatuur op aarde schommelt van zo’n -89°C (Antarctica) tot >350°C (hydrothermale
vennen, hier kunnen zo’n hoge temperaturen optreden omwille van de hoge druk).
• Bacteriën vind je overal, dierenleven is meer gerestricteerd.
• Actieve endothermen: hebben typisch een beperkte range van Tb waarbij ze kunnen
overleven omdat ze met behulp van energie opwarmen/ afkoelen om hun temperatuur
bij een setpoint te houden.
• Land ectothermen en aquatische ectothermen: redelijke brede range, je kan zien dat
sommige vriestolerant zijn.
Slide 5
Totale warmte in een dier = geproduceerde warmte + (gewonnen warmte – verloren warmte).
Slide 6
➢ Metabolische warmte: de warmte geproduceerd door voedselvertering
➢ Conductie:
- Bij conductie zal je kinetische energie doorgeven tussen moleculen, dus tussen
de verschillende fases. Warmere fases zullen hogere kinetische energie hebben
dan de koudere fases.
- De snelheid van de warme-overdracht wordt uitgedrukt in J.cm/s.
▪ k = thermale conductiviteit, dit is een eigenschap van het subject
▪ l = lengte, ∆T = temperatuurs-verschil tussen twee objecten.
▪ Denser hoge k (want meer moleculen beschikbaar voor warmte
transfer hoge Q snellere warmtetransfer
▪ Bv1. je hand in 20°C lucht vs. water: het water voelt kouder aan omdat
de warmte transfer in het water veel sneller is.
▪ Bv2. Aluminium heeft een zeer hoge k, het voelt zeer koud aan omdat
het direct warmte wegtrekt van je hand.
- Hoe?
▪ via de wind
▪ tussen vaste oppervlakken: bv. op een koude steen zitten, je zal voelen
dat de steen koud is door de conductie tussen jij en de steen
▪ binnen 1 object: bv. je voeten zijn koud maar je handen warm
▪ tussen verschillende fases: bv. je hand is 1 object maar het bestaat uit
verschillende fases met verschillende conductiviteit (botten, bloed…).
1
, Adaptive and Stress Physiology
Hoofdstuk: Thermal Stress
Slide 7
➢ Radiatie:
- elke warmte die getransfereerd wordt via EM radiatie
- vereist geen direct contact (bv in de zon zal je opwarmen)
- Donkere lichamen radieëren en absorberen beter dan reflectieve lichamen
- Zowel rechtstreekse (bv. zon) als onrechtstreekse (bv. plant) radiatie.
➢ Evaporatie:
- veranderen van vloeistof naar gas bij dezelfde temperatuur
- vereist energie
- door zeer veel organismen gebruikt om af te koelen, niet alleen via zweet maar
ook vele organismen wandelen door het water en zullen dit water evaporeren
om af te koelen.
Slide 8
➢ Opgeslagen warmte:
- warmte die we opslaan in ons lichaam
- gereflecteerd in onze lichaamstemperatuur
- afhankelijk van heel wat factoren:
a. oppervlakte /volume ratio: wanneer de ratio groot is zal de oppervlakte
om op te warmen/ af te koelen groot zijn. Deze ratio kan je controleren
bv oprollen tot een bolletje wanneer je koud hebt of hagedis strekt zich
uit in de zon tijdens het zonnen.
b. Temperatuurs-gradiënt: direct contact tussen huid en lucht heeft een
zeer korte range waarover warmteoverdracht optreedt. Via vacht,
blubber… kan deze temperatuurs-gradiënt aangepast worden.
c. Afhankelijk van welke specifieke warmte conductie je hebt: het vangen
van lucht in je vacht kan een buffer creëren voor warmte-transfer.
Slide 9
Algemene mechanismen die organismen gebruiken om hun warmtetransfer te controleren
1. Bloedstroom controle
Ons bloed wordt opgewarmd in de core van ons lichaam en koelt af dicht bij het oppervlak. Dus
door te controleren hoeveel bloed dicht bij de oppervlakte kan stromen, kunnen we warmte
transfer controleren. Dieren doen dit vaak via slagader naar ader shunt (aftakkings-) vaten. Via
deze shunt vaten kan je bepalen hoeveel bloed er dicht bij het oppervlak stroomt.
• Koude temperatuur: er zal meer bloed doorheen shunt vaten gaan waardoor er minder
bloed dicht bij het oppervlak kan vloeien om af te koelen.
• Warme temperatuur: shunt vaten zullen dichten. De respons van het ‘dichten van de
shunt vaten’ is ook hetgeen je ziet bij ectothermen die willen opwarmen door de
warmte van de zon.
2
Hoofdstuk: Thermal Stress
Slide 3
Warmte niches
Niches kunnen vrij stabiel (bv. diep in de oceaan) zijn of juist vrij variërend. De figuur geeft
enkele voorbeelden van ecologische variatie. De omgeving beïnvloed min of meer welke
species erin leven, maar dit geldt ook omgekeerd (dieren met specifieke voorkeuren zullen
migreren, voordeel van dieren t.o.v. planten).
Slide 4
De temperatuur op aarde schommelt van zo’n -89°C (Antarctica) tot >350°C (hydrothermale
vennen, hier kunnen zo’n hoge temperaturen optreden omwille van de hoge druk).
• Bacteriën vind je overal, dierenleven is meer gerestricteerd.
• Actieve endothermen: hebben typisch een beperkte range van Tb waarbij ze kunnen
overleven omdat ze met behulp van energie opwarmen/ afkoelen om hun temperatuur
bij een setpoint te houden.
• Land ectothermen en aquatische ectothermen: redelijke brede range, je kan zien dat
sommige vriestolerant zijn.
Slide 5
Totale warmte in een dier = geproduceerde warmte + (gewonnen warmte – verloren warmte).
Slide 6
➢ Metabolische warmte: de warmte geproduceerd door voedselvertering
➢ Conductie:
- Bij conductie zal je kinetische energie doorgeven tussen moleculen, dus tussen
de verschillende fases. Warmere fases zullen hogere kinetische energie hebben
dan de koudere fases.
- De snelheid van de warme-overdracht wordt uitgedrukt in J.cm/s.
▪ k = thermale conductiviteit, dit is een eigenschap van het subject
▪ l = lengte, ∆T = temperatuurs-verschil tussen twee objecten.
▪ Denser hoge k (want meer moleculen beschikbaar voor warmte
transfer hoge Q snellere warmtetransfer
▪ Bv1. je hand in 20°C lucht vs. water: het water voelt kouder aan omdat
de warmte transfer in het water veel sneller is.
▪ Bv2. Aluminium heeft een zeer hoge k, het voelt zeer koud aan omdat
het direct warmte wegtrekt van je hand.
- Hoe?
▪ via de wind
▪ tussen vaste oppervlakken: bv. op een koude steen zitten, je zal voelen
dat de steen koud is door de conductie tussen jij en de steen
▪ binnen 1 object: bv. je voeten zijn koud maar je handen warm
▪ tussen verschillende fases: bv. je hand is 1 object maar het bestaat uit
verschillende fases met verschillende conductiviteit (botten, bloed…).
1
, Adaptive and Stress Physiology
Hoofdstuk: Thermal Stress
Slide 7
➢ Radiatie:
- elke warmte die getransfereerd wordt via EM radiatie
- vereist geen direct contact (bv in de zon zal je opwarmen)
- Donkere lichamen radieëren en absorberen beter dan reflectieve lichamen
- Zowel rechtstreekse (bv. zon) als onrechtstreekse (bv. plant) radiatie.
➢ Evaporatie:
- veranderen van vloeistof naar gas bij dezelfde temperatuur
- vereist energie
- door zeer veel organismen gebruikt om af te koelen, niet alleen via zweet maar
ook vele organismen wandelen door het water en zullen dit water evaporeren
om af te koelen.
Slide 8
➢ Opgeslagen warmte:
- warmte die we opslaan in ons lichaam
- gereflecteerd in onze lichaamstemperatuur
- afhankelijk van heel wat factoren:
a. oppervlakte /volume ratio: wanneer de ratio groot is zal de oppervlakte
om op te warmen/ af te koelen groot zijn. Deze ratio kan je controleren
bv oprollen tot een bolletje wanneer je koud hebt of hagedis strekt zich
uit in de zon tijdens het zonnen.
b. Temperatuurs-gradiënt: direct contact tussen huid en lucht heeft een
zeer korte range waarover warmteoverdracht optreedt. Via vacht,
blubber… kan deze temperatuurs-gradiënt aangepast worden.
c. Afhankelijk van welke specifieke warmte conductie je hebt: het vangen
van lucht in je vacht kan een buffer creëren voor warmte-transfer.
Slide 9
Algemene mechanismen die organismen gebruiken om hun warmtetransfer te controleren
1. Bloedstroom controle
Ons bloed wordt opgewarmd in de core van ons lichaam en koelt af dicht bij het oppervlak. Dus
door te controleren hoeveel bloed dicht bij de oppervlakte kan stromen, kunnen we warmte
transfer controleren. Dieren doen dit vaak via slagader naar ader shunt (aftakkings-) vaten. Via
deze shunt vaten kan je bepalen hoeveel bloed er dicht bij het oppervlak stroomt.
• Koude temperatuur: er zal meer bloed doorheen shunt vaten gaan waardoor er minder
bloed dicht bij het oppervlak kan vloeien om af te koelen.
• Warme temperatuur: shunt vaten zullen dichten. De respons van het ‘dichten van de
shunt vaten’ is ook hetgeen je ziet bij ectothermen die willen opwarmen door de
warmte van de zon.
2
