[科普中國]-熱中性區(qū)

概念

熱中性區(qū)是指在環(huán)境溫度的某一范圍內(nèi)，內(nèi)溫動物耗氧量最低，并且不隨環(huán)境溫度而變化，是代謝的穩(wěn)定區(qū)。1

內(nèi)容溫度是最重要的生態(tài)因子之一，參與生命活動的各種酶都有其最低、最適和最高溫度，即三基點溫度。不同生物的三基點不同，在一定溫度范圍內(nèi)，生物生長的速率與溫度成正比。環(huán)境的季節(jié)性變化引起變溫動物生長加速和減弱的交替，形成年輪。

熱中性區(qū)的下端(靠低溫端)，稱下臨界溫度，上端(靠高溫端)稱上臨界溫度。溫度低于下臨界溫度，生物便會因低溫而遭受寒害和凍害。溫度超過上臨界溫度，對生物產(chǎn)生有害作用，如蛋白質(zhì)變性、酶失活、破壞水分平衡、氧供應(yīng)不足、神經(jīng)系統(tǒng)麻痹等。動物可以通過一系列形態(tài)、生理、行為的變化適應(yīng)低溫或高溫脅迫。

動物對低溫的形態(tài)學(xué)適應(yīng)包括：阿倫規(guī)律( Allen's rule)：寒冷地區(qū)的內(nèi)溫動物較溫暖地區(qū)內(nèi)溫動物外露部分（如四肢、尾、耳朵及鼻）有明顯趨于縮小的現(xiàn)象，稱阿倫規(guī)律，是減少散熱的適應(yīng)；貝格曼規(guī)律( Bergman's rule)：生活在寒冷氣候中的內(nèi)溫動物的身體比生活在溫暖氣候中的同類個體更大，是減少散熱的適應(yīng)，稱貝格曼規(guī)律，例如，在所有虎的亞種中，東北虎的體形最大；約旦規(guī)律(Jordan's rule)：低溫水域魚類的脊椎骨數(shù)目比在溫暖水域的多。動物對低溫的生理學(xué)適應(yīng)有超冷和耐受凍結(jié)，當環(huán)境溫度偏離熱中性區(qū)增加體內(nèi)產(chǎn)熱，維持體溫恒定，局部異溫等；動物對低溫的行為適應(yīng)有遷移和冬眠或休眠等。高溫環(huán)境下，動物體形變小，外露部分增大；腿加長將身體抬離地面；背部具厚的脂肪隔熱層等；行為方面有休眠，穴居，晝伏夜出等。2

動物對低溫環(huán)境的適應(yīng)主要表現(xiàn)在熱中性區(qū)寬、下臨界點溫度低和在下臨界點溫度以下的曲線斜率小等幾個方面。

動物對高溫環(huán)境的適應(yīng)也表現(xiàn)在形態(tài)、生理和行為3個方面。其中一個重要適應(yīng)就是適當放松恒溫性，使體溫有較大的變幅，這樣在高溫炎熱的時刻身體就能暫時吸收和儲存大量的熱并使體溫升高．而后在環(huán)境條件改善時或躲到陰涼處時再把體內(nèi)的熱量釋放出去。體溫也隨之下降。3

影響依據(jù)有機體熱能的主要來源，把動物區(qū)分為外溫動物和內(nèi)溫動物。內(nèi)溫動物機體的熱傳導(dǎo)率低，代謝產(chǎn)熱水平高，其體溫的熱源主要是機體自身的代謝產(chǎn)熱，如鳥類和獸類；外溫動物機體的熱傳導(dǎo)率高，代謝產(chǎn)熱水平低，其體溫的熱源主要由外部環(huán)境獲得。在熱中性區(qū)，動物機體產(chǎn)熱量穩(wěn)定，恒定體溫溫度的維持是依靠改變身體的熱傳導(dǎo)率，通過傳導(dǎo)、對流、輻射和蒸發(fā)等散熱途徑，例如改變身體姿勢，使散熱面積增大或縮?。煌ㄟ^皮膚下血管的舒縮，控制體表溫度等。

在一定的環(huán)境溫度范圍內(nèi)(熱中性區(qū))，內(nèi)溫動物是在基礎(chǔ)代謝的水平上消耗能量；而當環(huán)境溫度離這一區(qū)域越來越遠時，內(nèi)溫動物維持恒定體溫消耗的能量越來越多。此外，即使在熱中性區(qū)，內(nèi)溫動物消耗的能量通常比外溫動物多。內(nèi)溫動物的產(chǎn)熱速率由腦控制，它們通常保持35～40℃間恒定的體溫，因此它們趨向于向環(huán)境散熱。不過，這種散熱會被隔熱物質(zhì)(毛皮、脂肪或羽毛)所調(diào)節(jié)，也能通過控制皮膚表面的血流來調(diào)節(jié)。很多外溫動物調(diào)節(jié)體溫的能力是很低的，總是離不開對外部熱源的依賴。4

環(huán)境因素會改變動物的營養(yǎng)需求。就恒溫動物而言，若暴露在熱中性區(qū)以下的溫度，動物必須產(chǎn)生較多的熱能以維持體溫的恒定。反之，在高溫環(huán)境中，動物采食欲望會下降，此時應(yīng)提供高營養(yǎng)水平的飼料，使動物獲得足夠的養(yǎng)分。5