Smatrate li iznenađujućim to što gmazovi, koji većinu svog vremena provode stojeći u snijegu, ne zahlade stopala? Ili to dupini, čije tanke papuče neprestano lete hladnom vodom, ipak uspijevaju voditi vrlo aktivan način života? Posebna cirkulacijska prilagodba poznata kao protutezna izmjena topline omogućuje obema ovim životinjama da održavaju odgovarajuću tjelesnu temperaturu u svojoj ekstremitetima, a ovo je samo jedna od mnogih pametnih prilagodbi sisavaca koji su se razvijali tijekom posljednjih stotinu milijuna godina kako bi im pomogli da se nose sa promjenjivim temperature.
Sisari su endotermični
Svi sisavci su endotermični - to jest, održavaju i reguliraju vlastitu tjelesnu temperaturu, bez obzira na vanjske uvjete. (Hladnokrvni kralježnjaci, poput zmija i kornjača, su ektotermični.) Žive u širokom okruženju širom svijeta, sisari se svakodnevno suočavaju i sezonska fluktuacija temperatura i neka - na primjer, ona starosjedila na oštrim arktičkim ili tropskim staništima - moraju se nositi s ekstremnom hladnoćom ili toplina. Da bi održali svoju pravilnu unutarnju tjelesnu temperaturu, sisavci moraju imati način proizvodnje i očuvanja tjelesne topline u hladnijim temperaturama, kao i rasipati višak tjelesne topline u toplijim temperaturama.
Mehanizmi koje sisavci proizvode za proizvodnju topline uključuju stanični metabolizam, cirkulacijske prilagodbe i obično, staromodno drhtanje. Stanični metabolizam je kemijski proces koji se stalno događa unutar stanica, pri čemu se organske molekule razgrađuju i sakupljaju za svoju unutarnju energiju; ovaj proces oslobađa toplinu i grije tijelo. Cirkulacijske prilagodbe, poput gore spomenute protustrujne izmjene topline, prenose toplinu iz jezgru životinjskog tijela (njegovo srce i pluća) do njegove periferije putem posebno dizajniranih mreža krvi plovila. Drhtanje, koje ste vjerojatno i sami napravili, najlakše je objasniti: ovaj sirovi postupak stvara toplinu brzom kontrakcijom i tresenjem mišića.
Ako životinja postane previše topla
Što ako je životinja previše topla, a ne previše hladna? U umjerenim i tropskim klimama, višak tjelesne topline može se brzo akumulirati i uzrokovati probleme opasne po život. Jedno od prirodnih rješenja je postavljanje cirkulacije krvi vrlo blizu površine kože, što pomaže oslobađanju topline u okoliš. Drugi je vlaga koju stvaraju znojne žlijezde ili dišne površine, koja isparava u relativno sušnom zraku i hladi životinju. Nažalost, isparavanje hlađenjem je manje učinkovito u suhim klimama, gdje je voda rijetka, a gubitak vode može biti pravi problem. U takvim situacijama sisavci, kao gmazovi, često traže zaštitu od sunca tijekom vrućih dnevnih sati i nastavljaju s aktivnošću noću.
Evolucija toplokrvnih metabolizama u sisavaca nije bila jednostavna stvar, kao što svjedoči činjenica da su mnogi dinosauri izgledali toplokrvni, neki suvremeni sisari (uključujući vrste koza) zapravo imaju nešto slično hladnokrvnim metabolizmima, pa čak i jednu vrstu od riba stvara vlastitu unutarnju toplinu tijela.