Warmtebalans bij warmbloedige dieren

Veel dieren zijn warmbloedig. Zij zorgen voor een constante kerntemperatuur onder de meest variërende omstandigheden. Maar hoe werkt dat precies?

Warmbloedige dieren

De warmbloedige dieren behouden een relatief constante lichaamstemperatuur onder de meest variërende omstandigheden met grote variaties in de interne warmteproductie. Dit komt door verschillen in het metabolisme (voor onderhoud, groei en productie) en variatie in de omgevingsfactoren (temperatuur, luchtsnelheid, straling, stro, etc). De omgeving kan ook warmte toevoegen aan een dier, als de omringende lucht temperatuur hoger is dan de lichaamstemperatuur of door directe of indirecte zonnestraling. Daarom is het essentieel voor dierhouderijdeskundigen om de warmtebalans van dieren te begrijpen zowel vanuit het dier als fysiologisch gezien.

Het is bewezen dat kortdurende wisselingen in lichaamstemperatuur plaatsvinden als gevolg van metabolische processen, fysiologische veranderingen en omgevingsfactoren. Er is een dagelijks ritme (circadian) dat grotendeels activiteiten en voeding gedurende de dag en rust ’s nachts weerspiegelt. Er is zelfs een vast ritme in lichaamstemperatuur bij dieren welke onbeperkt gevoerd worden, met een maximum nabij middernacht en een minimum in de periode van de late ochtend tot de vroege namiddag. Gedurende warme omstandigheden kan de lichaamstemperatuur uiteenlopen / variëren tot ongeveer 2 graden. Het hersenvocht kan niet blootgesteld worden aan temperaturen hoger dan 45 graden zonder gevaar voor ernstige beschadigingen.

Thermoprofiel van Mount

Er is al veel onderzoek gegaan naar warmteproductie en warmteafgifte van verschillende diersoorten en welke factoren hierop van invloed zijn. De heer Mount heeft samen met een aantal collega’s hier veel onderzoek naar gedaan en dit in beeld gebracht met een thermoprofiel.

Op de x-as staat de “Ambient temperatuur” oftewel de omgevingstemperatuur weergegeven. De linker y-as geeft de “Rate of heat production or loss” alias de mate van warmteproductie of –afgifte. De rechter y-as is “temperature”, kortom de temperatuur.

In dit thermoprofiel zie je een aantal lijnen en een aantal letters staan. De “Deep-body temperature” geeft de kerntemperatuur van het dier weer. De lijn “Heat production”geeft de warmteproductie, terwijl respectievelijk de lijn “Sensible heat loss” en “Latent heat loss” de voelbare en latente warmteafgifte weergeven, welke veranderen naarmate de omgevingstemperatuur toe of afneemt. Voelbare warmteafgifte is warmte dat wordt afgegeven door stroming, straling of geleiding. Latente warmteafgifte is afkoelen van het lichaam door het verdampen van water (door te hijgen of zweten).

Uitleg thermoprofiel van Mount

Vak A

In het vak van de letter A is de omgevingstemperatuur zeer laag. Omdat het dier de kerntemperatuur graag constant houdt, zal het op het maximale niveau warmte produceren. Daarnaast zal de latente warmteafgifte minimaal zijn, zodat zo min mogelijk warmte verloren gaat. Hoewel het op het eerste ogenblik vreemd lijkt, is de voelbare warmteafgifte maximaal. Dit komt omdat de straling (huid straalt warmte uit), stroming (beweging van koude lucht) en geleiding (koude vloer) groot is. Als stadium A te lang aanhoudt, zal de lichaamstemperatuur dalen, waardoor het dier onderkoeld raakt en uiteindelijk zal overlijden. Stippellijn B is punt waarop het dier zijn lichaamstemperatuur nét kan handhaven onder koude omstandigheden.

Vak B/C

Tussen stippellijn B naar C neemt de temperatuur langzaam toe naar de ideale omgevingstemperatuur. Zweten (latente warmteafgifte) is in dit stadium niet nodig aangezien de omgevingstemperatuur lager is dan de lichaamstemperatuur. De warmteproductie zal afnemen omdat het verschil tussen lichaams- en omgevingstemperatuur kleiner wordt. Ook de voelbare warmteafgifte is lager om dezelfde reden als bij de warmteproductie. Stippellijn C geeft de ideale omgevingstemperatuur aan, deze is hetzelfde als de lichaamstemperatuur van het dier.

Vak C/D

Vak C/D is de zone waarin het dier de lichaamstemperatuur constant kan houden zonder dat het dier hier veel moeite voor moet doen. Er is dus ook geen sterke daling/stijging in het latente en voelbare warmteverlies waarneembaar. De warmteproductie zal nooit 0 zijn, omdat bij de verteringsprocessen in het lichaam van een dier altijd warmte vrijkomt. vak C/D wordt ook wel comfortzone genoemd. Lijn D geeft het moment weer waarop de voelbare warmteafgifte gaat afnemen en de latente warmteafgifte gaat toenemen.

Vak D/E

Tussen stippellijn D en E neemt de omgevingstemperatuur toe tot boven de lichaamstemperatuur van het dier. De warmteproductie zal minimaal blijven, want het dier moet juist warmte kwijt. Hierdoor zal de latente warmteafgifte toenemen door te zweten of te hijgen. De voelbare warmteafgifte neemt sterk af, omdat het dier zijn warmte niet kwijt kan via straling, stroming en geleiding. Dit komt omdat de omgevingstemperatuur hoger ligt dan de lichaamstemperatuur. Stippellijn E geeft de hoge omgevingstemperatuur aan waarop het dier zijn lichaamstemperatuur nét kan handhaven.

Vak F

In vak F kan het dier niet voldoende warmte kwijt door te zweten of door geleding/straling/stroming. Omdat er altijd een minimale warmteproductie in het lichaam plaatsvindt is de warmteproductie in het lichaam hoger dan de warmteafgifte. Het gevolg hiervan is een toename van de lichaamstemperatuur. Bij langdurige blootstelling aan de hoge omgevingstemperatuur zal het dier oververhit raken en op den duur overlijden.

Thermoneutrale zone

De thermoneutrale zone is een belangrijk begrip. Het is de temperatuurszone waarbinnen een dier met fysische aanpassingen de lichaamstemperatuur op peil kan houden door de warmteafgifte te regelen zonder dat er extra warmteproductie (chemische aanpassingen) nodig is. De definitie van thermoneutrale zone is dus de spreiding van omgevingstemperaturen waarbinnen het metabolisme tot een minimum is beperkt en onafhankelijk is van de omgevingstemperatuur. De thermoneutrale zone wordt grafisch weergeven in een thermoprofiel zoals die van Mount. De temperaturen welke de thermoneutrale zone C-E markeren worden als de onderste kritieke temperatuur OKT en bovenste kritieke temperatuur BKT aangeduid.

Lees verder

• Warmteproductie uit voer