Jak ptáci regulují svou tělesnou teplotu?

Jedno známé přísloví říká: “Léto pro duši, zima pro zdraví.” Podstatou tvrzení jsou léčivé vlastnosti mrazivého zimního vzduchu. Toto rčení je samozřejmě jen pro ty, kteří v zimě nesedí uvnitř, ale aktivně se pohybují venku. Proč je zimní vzduch považován za zdravý? Je pravda, že obsahuje více kyslíku? Dále

Mezi elektrickými ohřívači, které používáme v každodenním životě, se nyní infrazářiče stávají nejoblíbenějšími. Jsou široce inzerovány na internetu a v novinách. Říká se o nich, že jsou mnohem účinnější než chladiče oleje a ohřívače ventilátorů. Spotřebovávají méně energie, nespalují kyslík atd. Hlavní je, že nejsou vůbec škodlivé a nemají žádné negativní účinky na lidský organismus. Dále

451 stupňů Fahrenheita. To je název slavné knihy Raye Bradburyho. Původní jazyk zní: ‘Fahrenheit 451: The Temperature at the Book Paper Catches Fire and Burns’. Opravdu začnou knihy při této teplotě hořet? Dále

To je pravda, i když to zní neuvěřitelně, protože během procesu zmrazování musí předehřátá voda projít teplotou vody studené. Tento paradox je ve světě známý jako „Mpembův efekt“. Dále

Jeden z mých přátel odmítá jíst jídlo, které někdo ohřál v mikrovlnce. Je to všechno kvůli hororovým příběhům na internetu. Dále

Živé organismy regulují tělesnou teplotu různými způsoby. O regulačních systémech tuleňů a slonů jsme již na webu psali. Příroda těmto živočichům poskytla speciální mechanismy proti přehřátí a podchlazení. Člověk je z hlediska regulace tělesné teploty jedním z nejbezbrannějších tvorů. Je pravda, že někteří jogíni dokážou regulovat tělesnou teplotu do určitých limitů, ale toho je dosaženo speciálním tréninkem a mozkovým úsilím. V tomto článku budeme hovořit o fenomenálním výtvoru přírody – kolibříku, zejména o jeho schopnosti řídit výměnu tepla s okolím. Vědci velmi dlouho nemohli pochopit, jak může takový tvor žít v přírodě, protože všechno, co dělá, nezapadá do fyzikálních zákonů.

Údaje pozorovatelů naznačují, že kolibříci dosahují rychlosti přibližně 400 těl za sekundu. To je víc než stíhačka nebo raketoplán vstupující do zemské atmosféry. Navíc po vyvinutí takové rychlosti je kolibřík schopen téměř okamžitě zpomalit. Kolibříci se mohou vznášet ve vzduchu a provádět vertikální vzlet a přistání. Při visení musí ptáci udělat až 80 klapek za sekundu. V tomto případě „účinnost letu“ křídelních svalů nepřesahuje 10 % a zbytek energie se rozptýlí ve formě tepla. Vzhledem k tomu, že kolibříci žijí v horkém klimatu a peří brání úniku tepla do prostředí, ptáci se musí zahřívat na teploty neslučitelné se životem.

Celé tělo kolibříka je navrženo pro neuvěřitelné, nadpřirozené letové triky. Ramenní klouby jsou pružné, mohou se pohybovat v libovolném směru a otáčet se o 180 stupňů. Kolibříci mohou změnit úhel svých křídel, aby změnili svou trajektorii. Křídelní kosti kolibříka jsou velmi lehké a silné, navíc je pták vybaven silnými svaly (hmotnost křídelních svalů je asi 40% celkové hmotnosti těla). Vyvinutý je i dýchací systém, který spolu s plícemi zahrnuje 9 vzduchových vaků, které zásobují svaly kyslíkem. Tepová frekvence je v klidu 500 tepů za minutu. Během letu se puls ptáka zrychlí na 1200 tepů za minutu. Dýchání je také velmi rychlé – až 600 cyklů nádech-výdech za minutu.

Takový jedinečný létající organismus, který má vše pro virtuózní let, má také jedinečnou schopnost ovládat ochlazování svého těla. Odvod tepla kolibříků zůstával dlouho záhadou. V roce 2015 však vědci pomocí vysoce citlivých infračervených videokamer dokázali odhalit záhadu, jak se ptáci během letu ochlazují (https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsos.150598).

Z pozorování vědců vyplývá, že teplo je odváděno několika speciálními zónami. Teplota těchto oblastí je v průměru o 8 °C vyšší než teplota okolního vzduchu a v závislosti na rychlosti letu si tělo kolibříka samo „vybírá“, kterými zónami a s jakou intenzitou se zbaví přebytečných stupňů. To znamená, že tajemství kolibříka je v přesném, dalo by se říci šperkovitém rozložení zón odvádějících teplo a jejich nejjemnější regulaci.

Zkoumáním dat infračerveného zobrazení s velmi vysokým rozlišením vědci zjistili, že u létajících kolibříků byly nejvyšší teplotní gradienty pozorovány ve třech klíčových oblastech rozptylu tepla (HDA): kolem očí, v axiální oblasti těla a na nohou. .

Vědci také dospěli k závěru, že kolibříci aktivně mění způsob, jakým odvádějí teplo v závislosti na rychlosti letu. Ptáci pravděpodobně mají určitou fyziologickou kontrolu nad dodáváním vaskulárního tepla na povrchy HDA.

Oblast HDA kolem oka se zdá být zvláště důležitá pro kolibříky. Šířka hlavy u očí je téměř maximální a tento tvar pravděpodobně způsobuje vysoké rychlosti proudění vzduchu kolem očí. Navíc se velikost HDA oka zmenšuje o faktor 3, když kolibříci přecházejí ze stavu vznášení ptáků, ve kterém je teplo přenášeno především zářením, do konvektivních tepelných ztrát během rychlejšího letu. Snížení velikosti očního HDA, pravděpodobně související s rychlejší konvekční tepelnou ztrátou při vyšších rychlostech letu, může také záviset na regulaci krevního oběhu na povrchu kůže. Poměrně vysoký gradient tělesné teploty ptáka v axiální oblasti byl jen o málo nižší než gradient v oblasti oka, takže axiální oblast je také důležitá pro tepelné ztráty během letu. Ztráty tepla z této oblasti jsou silně ovlivněny svalovou aktivitou specificky spojenou s letem, protože axiální HDA pokrývá masivní prsní svaly, které pohybují křídly během letu.

Během studie bylo také pozorováno, že kolibřík během svého prudkého letu mával nohama, aby zvýšil tepelné ztráty, protože nedostatek pohybu vpřed snižuje konvekční tepelné ztráty z jiných exponovaných oblastí. Při vyšších rychlostech byly nohy zataženy pod ocasní plochu, pravděpodobně kvůli snížení odporu. Kromě toho pták visel nohama a chodidly častěji, když teplota prudce vzrostla, což naznačuje, že visení nohou je formou termoregulace chování.

V chování kolibříka a zejména jeho termoregulačním systému je stále mnoho neprobádaných otázek. Výzkum vědců pokračuje. Pokaždé, když čtete o tak velmi složitých procesech v přírodě, vybaví se vám myšlenky o rozmanitosti a inteligenci struktury našeho světa. Vždyť je to příroda, její evoluce, která vytváří mechanismy a organismy, které prostě uměle, technicky vytvořit nelze. Můžeme pouze studovat zázraky přírody a někdy využít její tajemství v našich technologických projektech.

Tepelný stres, přenos tepla a vliv teploty na tělo ptáka

V takovém vedru jsou jediné myšlenky na ochlazení.
Klima se mění a dokonce i v oblastech, kde jsou léta převážně chladná a počet slunečných dní v roce je nižší než v jižních oblastech, mají teploty sklon k extrémním hodnotám. Léto 2021 je toho důkazem. To znamená, že problémy s tepelným stresem v chovech dobytka a drůbeže jsou stále častější a majitelé se obávají rychlého řešení tohoto problému. Tepelný stres je reakce ptačího těla na dlouhodobé vystavení vysokým teplotám, které v kombinaci s vysokou vlhkostí mohou být pro hospodářská zvířata škodlivé. Ptáci pod vlivem tepelného stresu pociťují nedostatek vzduchu, stoupá tělesná teplota, zrychluje se dýchání (až 200 cyklů za minutu) a v oblastech těla, které přenášejí teplo, se aktivují arteriální a venózní anastomózy: hřebeny, otevřená kůže z nohou atd. Jak tělesná teplota stoupá, dýchání se stává přerušovaným a vzácným. Pokud tělesná teplota dosáhne 45 stupňů, fungování těla bude dekompenzováno, což vede ke smrti.

V různých fázích života ptáci vyžadují různé teplotní podmínky. U mladých kuřat, která ještě nejsou schopna regulovat svou tělesnou teplotu a nemají husté opeření, je nutná vysoká teplota +30 stupňů. Jak roste, pohodlný teplotní rozsah klesá na +20 stupňů.

Jak funguje ptačí tělo a co s tím má společného větrání?

Je to docela jednoduché: akumulovat energii z jídla a vody pro udržení fungování těla a růst hmotnosti. Potíž je v tom, že v procesu přeměny energie pták produkuje metabolické teplo a vlhkost. V průměru jeden pták produkuje přibližně 11,6 kJ/h/kg. Čím je větší, tím více tepla vyzařuje. Jen si představte, že pokud drůbežárna obsahuje 20 000 ptáků s živou tělesnou hmotností 1,8 kilogramu, dohromady produkují 417 600 kJ/h teplo, které se rovná práci dvou nebo tří ohřívačů pracujících současně. Pokud je tělesná hmotnost ptáků 3,6 kg, budou již produkovat 835 200 kJ/h. Množství vlhkosti a tepla produkovaného ptáky se během odchovu zvyšuje. Pokud tedy malá kuřata potřebují zdroj tepla pro pohodlné životní podmínky, je pro chov dospělých ptáků nutný systém nucené ventilace vzduchu. Usměrněný proud vzduchových hmot odebírá teplo generované ptačím tělem a odvádí ho z místnosti. Tuto možnost však nelze nazvat dokonalou v případě silného rozdílu mezi vnitřní teplotou těla ptáka a teplotou v drůbežárně. Proto ptáci potřebují v podmínkách vysokých teplot pro účinnou výměnu tepla proces, jako je odpařování. Ptáci nemají potní žlázy, takže k odpařování může docházet pouze prostřednictvím dýchacích cest, sliznic a trávicího systému. Proto se pro posílení systému ventilace vzduchu v horkých obdobích a zjednodušení procesu odpařování přebytečného tepla z povrchu těl ptáků používají systémy odpařovací chlazení.

Odpařovací chladicí systém v chovu drůbeže

Odpařovací chladicí systémy jsou rozděleny do dvou typů:

• systémy trysek (nebo zamlžovací systémy);
• odpařovací panely (kazety) Pad Cooling.

Co je lepší: mlžící systémy nebo odpařovací chladicí panely?

Panely Pad Cooling jsou běžnější a oblíbenější pro instalaci na drůbežích farmách. Při používání mlžných systémů stále existuje riziko nadměrné vlhkosti, která se dostane na ptáky a podestýlku, panely Pad Cooling vás zcela ochrání před nadměrnou vlhkostí. Panely mají velkou odpařovací plochu a mnohem snadněji se obsluhují a instalují. Panely Pad Cooling mohou být vyrobeny v jakékoli velikosti a jsou vyrobeny výhradně pro váš web.

Zásady organizace odpařovacího chladicího systému v drůbežárně

• Především stojí za zvážení, že odpařovací chlazení je pomocný systém, který rozšiřuje a zvyšuje účinek tunelového větrání a jako samostatné řešení bude neúčinný.
• Hlavním úkolem systému odpařovacího chlazení je snížit teplotu v drůbežárně na úroveň, při které chladicí účinek ventilačního systému vytvoří optimální podmínky pro chov hospodářských zvířat. Příklad: venkovní vzduch o teplotě +35 se ochladí systémem odpařovacího chlazení o 7 stupňů a bude +28 stupňů. Proud vzduchu o rychlosti 2,54 m/sec vytvoří chladicí efekt o dalších 6 stupňů, čímž na výstupu získáme vnímanou teplotu +22 stupňů, což je příjemná teplota pro chov plnohodnotných brojlerů. Neprovozujte systém odpařovacího chlazení, když je relativní vlhkost vyšší než 80 %, což je typické v noci a před 9:XNUMX v mnoha zeměpisných oblastech.
• Sledujte stav zvlhčovacího systému odpařovacích panelů a jejich čistotu. Účinek použití odpařovacího chlazení bude největší, když celý objem vzduchu vstupující do domu projde čistým a vlhkým odpařovacím panelem.
• Je mnohem snazší udržovat požadované mikroklima v drůbežárně, než naléhavě snižovat vysokou teplotu a riskovat zdraví a produktivitu hospodářských zvířat. Odpařovací chladicí systém by se měl automaticky zapnout, když teplota vzduchu dosáhne +27 – +29 stupňů, když se hospodářská zvířata začnou cítit přehřátá.
• Neodkládejte zapínání chlazení odpařováním, dokud nebude tunelová ventilace fungovat na maximální režim. Použití odpařovacího chlazení s menším počtem běžících ventilátorů (6-7 ventilátorů) bude ekonomické z hlediska spotřeby energie a účinnější z hlediska kvality chlazení.

Hledáte řešení, jak ochladit vzduch ve vaší drůbežárně? Naši specialisté vám pomohou! Volejte +7 495 229 39 03, pište zakaz@agrovent.ru.