LA TERMOREGOLAZIONE

Gli esseri viventi nel corso della loro evoluzione hanno occupato gran parte degli habitat disponibili sul pianeta, adattandosi, di volta in volta, a condizioni climatiche molto diverse.

L'organizzazione della vita organica, e le reazioni chimiche che avvengono all'interno degli organismi sono però possibili solo entro certi limiti di temperatura definiti da leggi chimico-fisiche. Infatti occorre tener presente che: al di sotto di 0° C, l'acqua solidifica; a temperature vicine ai 40° C , tranne poche eccezioni, accade invece che si denaturino le proteine, cioè le molecole si alterano profondamente poiché si rompono i legami che interessano gli atomi di idrogeno.

Sempre riferendoci alla teoria dell'evoluzione si può osservare che animali e piante, reagendo alle variazioni di temperatura, hanno adottato diverse strategie, ma alcune forme di vita si sono adattate anche a temperature estreme come quelle delle zone artiche.

La termoregolazione corporea è un meccanismo tendente a mantenere costante la temperatura dell’organismo attraverso l’adattamento dei processi di produzione e di dispersione del calore ai cambiamenti della temperatura ambientale. Negli organismi animali la produzione di calore deriva dai processi ossidativi del metabolismo energetico, dall’attività muscolare e dall’alimentazione; per quest’ultima secondo l’azione dinamica specifica degli alimenti.

Le perdite di calore avvengono in gran parte (70% circa) per radiazione e conduzione e, in via secondaria, attraverso il sudore, la respirazione e gli emuntori intestinale ed urinario.

I meccanismi di termoregolazione sono propri degli animali superiori a sangue caldo od omeotermi. Gli animali a sangue freddo o eterotermi (pecilotermi) (rettili, anfibi, pesci) possiedono meccanismi di termoregolazione molto rudimentali per cui la loro temperatura corporea varia in rapporto alla temperatura ambiente. Negli animali ibernanti poi i meccanismi termoregolatori sono operativi solo in determinati periodi dell’anno e quando la temperatura ambiente scende al di sotto di certi valori, essi cadono in letargo ed in tale condizione la temperatura corporea diminuisce raggiungendo valori di 20-25° C.

A seguito di variazioni della temperatura ambientale, gli organismi omeotermi mettono in atto risposte di tipo somatico, endocrino, comportamentale ed in modo particolare neurovegetativo attraverso cui viene adeguata l’entità delle perdite e della produzione di calore. I meccanismi attivati dal freddo sono : l’attività muscolare, la secrezione di adrenalina e di ormone tireotropo, l’aumento dell’appetito (tutti fattori che aumentano la produzione di calore), come pure la vasocostrizione cutanea ed i riflessi di orripilazione e di raggomitolamento, che tendono a diminuire la perdita di calore. Al contrario sono attivati dal caldo : la vasodilatazione cutanea, la ventilazione polmonare e la sudorazione che favoriscono la dispersione del calore ; questi stimoli diminuiscono insieme l’appetito, l’attività motoria e la secrezione ipofisaria di ormone tireotropo con conseguente rallentamento del metabolismo e quindi della produzione di calore. L'acqua permette l'equilibrio termico e idrosalino. Presentando massima conduttività del calore e massima capacità termica, svolge un'importantissima funzione nei processi di termoregolazione. L'acqua infatti serve a mantenere costante la temperatura del corpo. Un esempio di termoregolazione è il sudore, costituito principalmente da acqua, il quale evaporando raffredda il corpo.

L'acqua è una molecola fondamentale nella termoregolazione; attraverso l'evaporazione di ridotte quantità di acqua è possibile infatti sottrarre all'organismo quantità relativamente alte di calore; l'eliminazione idrica attraverso la cute o i polmoni costituisce quindi un importante meccanismo di regolazione termica.

La regolare attività di un organismo pluricellulare dipende dal mantenimento della stabilità delle condizioni chimiche e fisiche dei fluidi che bagnano le sue cellule, cioè del mezzo interno. Mantenere stabili le condizioni chimiche e fisiche del mezzo interno significa regolare il volume dell'acqua che compone i liquidi interni e la concentrazone di numerose sostanze in essa disciolte.

Prima della comparsa di Uccelli e Mammiferi sulle terre emerse l'unico metodo attivo di termoregolazione era comportamentale: si pensi alle lucertole che rimangono al sole per aumentare la loro temperatura. Il risultato è che i vertebrati eterotermi non sono adatti a certi climi, e mal si adattano ad eccessivi sbalzi di temperatura tra notte e dì o tra stagioni diverse. In genere sono costretti all'inattività durante i periodi troppo freddi: infatti, temperature troppo basse limitano la velocità del metabolismo.

MA I DINOSAURI ERANO ETEROTERMI O OMEOTERMI?

E' molto dibattuta la questione se i dinosauri fossero animali omeotermi o eterotermi, cioè a sangue caldo o freddo. Molti dinosauri erano di piccole dimensioni e, oltre che di scaglie, erano coperti da una sottile peluria, il che fa pensare ad animali omeotermi, anche perché essi erano abili cacciatori, e dunque avevano un'attività talmente frenetica da necessitare per forza un controllo autonomo della temperatura.

Ma i grandi sauropodi? Mentre l'attività frenetica dei teropodi ed il rapporto 4 a 100 tra i carnivori e gli erbivori nelle praterie del Giurassico lascia pensare che essi avessero a disposizione abbastanza cibo per poter mantenere costante la temperatura del corpo (si ricordi che i mammiferi spendono l'80 % di quanto mangiano a questo scopo), risulta problematico pensare ad un ciclope di 100 tonnellate che riesce a mantenersi omeotermo assumendo quantità pantagrueliche di vegetali.

Oggi si pensa tuttavia che essi fossero una sorta di... via di mezzo tra eterotermi ed omeotermi. Pur essendo eterotermi, cioè, potrebbero aver avuto il metabolismo di un omeotermo grazie all'inerzia termica dei loro colossali corpi, tanto vasti da trattenere facilmente il calore al proprio interno; solo la testa e le zampe dovevano essere "fredde".

Nel mesozoico, da una parte dei Dinosauri e dal piccolo ordine dei Terapsidi, entrambi Rettili, si sono evoluti rispettivamente gli Uccelli e i Mammiferi, che hanno sviluppato l' omeotermia separatamente ma in modi simili.

Essi possiedono le piume e i peli, che formano strati isolanti, rendendo la temperatura corporea meno influenzabile da quella ambientale. L'attività delle loro cellule può essere regolata in modo da produrre più calore, se necessario. Possono inoltre dilatare i capillari sottocutanei in modo da disperdere meglio il calore corporeo (vasodilatazione periferica), oppure chiuderne gran parte per trattenerlo (vasocostrizione). I Mammiferi sono inoltre in grado di perdere calore attraverso il sudore che, evaporando, lo sottrae alla pelle.

Questi adattamenti permettono loro di trovarsi in uno stato ottimale anche in periodi freddi, mantenendo sempre una temperatura più elevata degli altri animali. Occorre notare che l' omeotermia ha anche un costo energetico: gli omeotermi hanno infatti un maggiore fabbisogno di alimenti.

Gli uomini regolano la loro temperatura corporea tramite tremolio, vasodilatazione periferica e sudorazione.