반전 전류 교환 시스템 :자세한 설명
역류 교환 시스템은 많은 동물 시스템에서 발견되는 영리한 적응으로 반대 방향으로 흐르는 유체 사이의 열 또는 용해 된 물질을 효율적으로 전달할 수 있습니다. 두 개의 파이프가 나란히 작동하지만 반대 방향으로 유체가 흐르고 있다고 상상해보십시오. 이 설정은 두 유체 사이의 재료 교환을 극대화합니다.
작동 방식 :
* 반대 흐름 : 유체는 반대 방향으로 흐르고 연속 구배를 만듭니다.
* 확산 : 물질은 고농도에서 저농도로 이동하여 그라디언트를 따라 한 유체에서 다른 유체로 지속적으로 이동합니다.
* 교환 극대화 : 연속 구배는 교환 시스템의 전체 길이를 따라 확산이 발생하여 전달 된 재료의 양을 최대화합니다.
동물 시스템의 예 :
1. 열 교환 :
* 물고기 : 반전 전류 교환은 물고기 아가미의 혈관에서 발생합니다. 따뜻한 동맥혈은 심장을 떠나는 따뜻한 동맥 피가 아가미에서 돌아 오는 차가운 정맥 피에 인접한 모세관을 통해 흐릅니다. 동맥 혈액에서 정맥 혈액으로의 열 전달, 환경에 대한 열 손실을 최소화합니다. 이를 통해 물고기는 냉수에서도 안정적인 체온을 유지할 수 있습니다.
* 새와 포유류 : 일부 조류와 포유류는 사지에서 반전 전류 교환을 사용하여 열 손실을 줄입니다. 따뜻한 피가 신체 코어를 떠나는 사지 표면 근처의 동맥을 통해 흐릅니다. 열이 돌아 오는 정맥 혈액으로 옮겨져 코어로 되돌아갑니다. 이것은 사지로부터의 열 손실을 최소화합니다.
2. 가스 교환 :
* 생선 아가미 : 생선 아가미에서 물은 아가미 라멜라 위로 한 방향으로 흐르고 혈액은 반대 방향으로 흐릅니다. 산소는 물에서 혈액으로 확산되고 이산화탄소는 혈액에서 물로 확산됩니다. 역류 교환은 혈액이 산소 농도가 높을수록 항상 산소 흡수를 극대화하는 물에 노출되도록합니다.
3. 폐기물 제거 :
* 신장 : 신장에서, Henle의 루프에있는 역류 승수 시스템은 소변을 집중시킨다. 혈액은 루프를 통해 한 방향으로 흐르고 여과물은 반대 방향으로 흐릅니다. 이것은 신장이 물을 재 흡수하고 고도로 농축 된 소변을 생성하는 농도 구배를 만듭니다.
반전 전류 교환의 장점 :
* 효율성 : 그것은 높은 전달 속도를 허용하여 물질을 이동시키는 데 필요한 에너지의 양을 최소화합니다.
* 그라디언트 : 연속 농도 구배를 유지하여 확산을 극대화합니다.
* 유연성 : 다양한 환경과 생리적 요구에 적응할 수 있습니다.
전반적으로 반전 전류 교환 시스템은 동물이 자원을 효율적으로 사용하고 도전적인 환경에서 생존 할 수있는 주요 적응입니다. 그들의 중요성은 생선 아가미에서 포유 동물 신장에 이르기까지 다양한 범위의 시스템에 반영됩니다.
