|
En lång näsa må ses som ett skönhetsfel. Men ofta är det faktiskt en fördel att näsan är lång. Den långa nosen hos många däggdjur förhindrar vattenförluster vid andningen. Och det gör faktiskt människans näsa också, fast inte lika mycket.
Luft kan ta upp avdunstat vatten tills den är mättad på vattenånga. Då nås den högsta möjliga halten av gasformigt vatten, det vill säga vattenånga. Ju varmare luften är, ju mer vattenånga rymmer den. Varm luft har, med andra ord, en högre mättnadskoncentration för vattenånga än kall. Om varm och mättad luft kyls, blir den övermättad på vattenånga. Då kondenseras överflödig vattenånga från luften i form av vattendroppar, ända till dess att luften har nått sin mättnadskoncentration av vattenånga vid rådande temperatur. Kondensation innebär att gasformig vattenånga blir flytande vatten. Vi har alla sett hur det bildas vattendroppar på en kall fönsterruta, när rutan kyler luften intill den. Eller hur badrumsspegeln immar igen när vi duschar.
Däggdjur och fåglar håller en kroppstemperatur som är högre än omgivningens. Eftersom deras utandningsluft är mättad på vattenånga och varmare än omgivningen, förlorar de både vatten och värme med den luft de andas ut. Men låt oss börja med en inandning.
Sval luft andas in och värms till kroppstemperatur på vägen till lungorna. Dessutom avdunstar vatten från de övre luftvägarnas väggar, till dess att inandningsluften har blivit mättad på vattenånga. Luften som når lungorna har då en temperatur på cirka 37 °C och är mättad på vattenånga. Eftersom luftvägsväggarna förlorar värme till luften, blir de kallare. När vatten avdunstar förbrukas värme. Därför kyls de övre luftvägarnas väggar också av att vatten avdunstar från dem.
Under utandningen kyls den varma mättade luften av de kalla väggarna i de övre luftvägarna. Då återvinns kroppsvärme. Den kylda luften blir övermättad på vattenånga. Den överflödiga vattenångan kondenseras på luftvägarnas väggar. Vatten återvinnes alltså och vattenförlusterna via utandningsluften minskar. På vintern kan vi människor iaktta kondensation också när luften lämnat näsan. Molnet, som uppkommer när man andas ut, är små vattendroppar som bildats genom kondensation av vattenånga i den kalla luften. Detta vatten är naturligtvis förlorat för oss.
Återvinningen av vatten blir mycket effektivare genom att de övre luftvägarna fungerar som en vattenväxlare i tiden enligt den så kallade motströmsprincipen. "I tiden" innebär att vi har luftströmmar i motsatta riktningar vid olika tidpunkter, men i samma rör, i det här fallet genom de övre luftvägarna vid inandning och utandning. Det är framför allt näshålorna som fungerar som vattenväxlare. "I rummet" innebär att transport sker i motsatta riktningar samtidigt, men i två intilliggande rör. Många djur har värmeväxlare i rummet med värmetranport från artärer till vener. Läs om sådana värmeväxlare hos hundar på en annan sida.
När luften strömmar in och ut, bildas en temperaturgradient längs med luftvägarna. Detta innebär att väggarnas temperatur är lägst närmast näsborrarna och ökar ju längre bort från näsborrarna man kommer. Luften värms alltså successivt under inandningen och avkyls också successivt under utandningen, tills dess att den lämnar näsborrarna. Detta betyder att temperaturen närmast näsborrarna blir lägre, än den annars skulle bli. Om temperaturgradienten löper över ett längre avstånd längs med luftvägarna, blir avkylningen effektivare och temperaturen närmast näsborrarna lägre. Då får den utandade mättade luften en lägre temperatur och därmed en lägre vattenhalt. Därmed sparas både värme och vatten. Hos vissa ökenlevande djur kan utandningsluften ha nästan samma temperatur som luften i omgivningen.
Om, å andra sidan, värmeväxlare och vattenväxlare helt hade saknats, hade utandningsluftens temperatur blivit lika med kroppstemperaturen och dess vatteninnehåll mycket högt. Förmodligen hade det då varit omöjligt att vara jämnvarm ("varmblodig") med en högre kroppstemperatur än omgivningen, som däggdjur och fåglar. Dessutom hade vattenförlusterna blivit mycket stora.
Näsmusslorna (conchae, turbinalia) är benutskott från de båda näshålornas yttre väggar. De sticker in i näshålorna och är klädda med fuktig slemhinna. Det är näsmusslorna som fungerar som vattenväxlare och värmeväxlare. De har en stor yta genom vilken värme kan avges och upptas, något som gör dem effektivare. Långa näsmusslor ger en längre temperaturgradient och därmed en effektivare vattenväxling och värmeväxling. Näsmussslor finns hos både däggdjur och fåglar. Näsmussslor fanns till och med redan hos däggdjurens tidigaste föregångare, vilket antyder att de var jämnvarma ock kunde hålla sin temperatur högre än omgivningen. Texten fortsätter under bilden.
 |
Ett snitt genom den bakre övre delen av näshålan i en skalle av en älg (Alces alces). Ögonhålorna och hornen skymtar längst bak. Pilarna pekar på ett par näsmusslor. De är förgrenade och spiraliserade, vilket ger dem en stor yta. Älgens näsmusslor är betydligt mer välutvecklade än människans, men sämre utvecklade än den enpuckliga kamelens. Älgens mule ser ju märklig ut och näshålornas inuti nosen uppvisar dessutom en säregen anatomi, utan motsvarighet hos andra hjortdjur och med oklar funktion. Courtesy of Matthieu Deuté from Wikimedia Commons under GNU Free Documentation License. |
|
Näshålorna i den enpuckliga kamelens långa nos är försedda med välutvecklade, spiraliserade näsmusslor, som är mycket effektiva vattenväxlare. Kamelen andas därför ut en luft med låg temperatur och lågt vatteninnehåll. Detsamma gäller många andra djur i öknen. Det behöver knappast sägas att vatten i öknar och andra torra miljöer är en bristvara, som man måste vara sparsam med.
Det finns dock en nackdel med att ha effektiva vattenväxlare i en varm miljö. En vattenväxlare i nosen sänker ju temperaturen på utandningsluften och minskar dessutom värmeförluster genom avdunstning från luftvägarna. Det innebär att den även är en värmeväxlare, som håller kvar värme i kroppen. Men ökendjur prioriterar nosens vattenbesparande funktion och använder andra metoder för att undvika överhettning. Läs om hur ökendjur klarar av värmestress, om hur de håller hjärnan kall och om hur de sparar på vatten med andra metoder på andra sidor.
Vår näsa är för kort och våra näsmusslor för dåligt utvecklade för att vi ska kunna använda vattenväxlaren riktigt effektivt. Men vattenväxlaren är ändå viktig för oss. Om struphuvudet opererats bort på grund av cancer, måste den drabbade andas genom ett hål på halsens framsida. Vattenväxlaren i näsan är då bortkopplad och luftvägarnas slemhinnor blir lätt uttorkade. Lyckligtvis finns det konstgjorda vattenväxlare, som kan anslutas till hålet. Se på en bild av människans näsmusslor på en annan sida.
Hundar. liksom många andra däggdjur och fåglar, flämtar för att kyla kroppen genom avdunstning av vatten. Hundarna kan då öka avdunstningen av vatten genom att andas in genom nosen och ut genom munnen. Detta innebär att de kopplar bort vattenväxlaren i nosen, men det pris de får betala är att vattenförlusten ökar. Läs om flämtning och svettning på en annan sida.
Referenser
Texten har uppdaterats och utökats år 2016 av Anders Lundquist.
R.W. Hill, G.A. Wyse, and M. Anderson: Animal Physiology (3rd ed, Sinauer, 2012).
Till början på sidan
Till "Artiklar om djur"
|
