டூகேன் பறவைகளுக்கு ஏன் அலகு பெரிதாக உள்ளது?

மூக்கை வைத்து ஒருவர் என்ன செய்யலாம்? வாழ்கையில் சுவாசிக்கலாம். மெகாசீரியல் மாந்தராக இருந்தால், ஆண் பெண் வித்தியாசமின்றி, அழுது சிந்தலாம். எகிப்தின் கிளியோபாட்ராவாக இருந்தால், ரோமை ஆளலாம். அதே எகிப்தின் ஸ்பிங்ஸ்சாக இருந்தால், மூக்குடைந்த தன் சிங்க உடல் மனித முக உருவத்தை உலகின் அதிசயங்களில் ஒன்றாக தேர்வு செய்து உவகிக்கலாம். புலௌ புலௌ பொம்பா தீவில் வசிக்கும் பிரோபோசிஸ் குரங்காக இருந்தால், தன் மூக்கின் வடிவம் டின்டின் (tintin) காமிக்ஸ் வில்லன் ராஸ்டபாப்புலசுடன் ஒப்பிடப்படும் அவலத்தை அடைய நேரிடலாம். வானியல் அறிஞர் டைகோ பிராஹேவாக இருந்தால், பேச்சுவார்த்தை முற்றுகையில் மூக்கை கழட்டி பாலிஷ்செய்து எதிரியின் கவனத்தை கலைக்கலாம். அவருக்கு இளவயதில் கத்திச்சண்டையில் மூக்கு அறுபட்டு, பிறகு பொய் மூக்கு பொருத்தப்பட்டதாம். நம்ம தேவனின் துப்பறியும் சாம்புவாக இருந்தால், மூக்கை நீவிவிட்டுக்கொள்ளலாம். ஏதாவது துப்பு உதிக்கும். அநேகமாக தவறாக இருக்கும்.

மூக்கு வாய் இரண்டும் ஒருங்கே தன் பெரிய அலகில் கொண்டுள்ள டூகேன் பறவையாக இருந்தால்?

கட்டுரையே அதைப்பற்றித்தானே. டூகேன் பறவை பெரிய அலகை உபயோகித்தே தன் உடல் சூட்டை தணித்துக்கொள்கிறது. விவரிப்போம்.


உயிரினங்களை குளிர்ந்த மற்றும் சூடான இரத்தவோட்டம் உடையவையாக பிரிக்கலாம். சூடான இரத்தவோட்டமுடையவை சூழ்நிலையின் தட்பவெப்ப மாற்றங்களினால் தங்கள் உடல்சூடு, வெப்பநிலை, மாறாதிருப்பவை. அநேக விலங்குகள், பறவைகள், மனிதன் இவ்வகை. உடம்பை கிட்டத்தட்ட ஒரே வெப்பநிலையில் (~ 37 C) வைத்துக்கொள்ளமுடியும். நாக்கில் தெர்மாமீட்டர் வைத்து அளப்பது நம் உடலின் இந்த வெப்பநிலையயே.

உண்பதை உபயோகித்து மெட்டபாலிச இரசாயனமாற்றங்களினால் எந்நேரமும் உடம்பில் ஆற்றல் உருவாகிக்கொண்டே இருக்கிறது. வாழும் ஒவ்வொரு நொடியிலும் இந்த ஆற்றலில் உடலின் அனைத்து தேவைகளுக்கும் போக மீதியுள்ளதை உடல் வெளியேற்றவேண்டும். இந்த வெளியேற்றம் உடலுக்கும் சூழலுக்கும், அவற்றின் வெப்பநிலை வேறாக இருக்கையில், வெப்பப்பறிமாற்றத்தினால் நிகழும்.

வெயில், மழை, குளிர் இரவு பகல் என்று சூழ்நிலைகளுக்கு ஏற்றவாறு அதிகமாகவோ கம்மியாகவோ வெப்ப ஆற்றலை வெளியேற்றவேண்டும். இல்லையென்றால் மெட்டபாலிஸம் தொடர்ந்து செயல்படுவதால், உடல் சூடாகிக்கொண்டேபோய்விடும். அதேபோல், தேவைக்கதிகமாக வெளியேற்றினால் உடல் குளிரத்தொடங்கும். ஹாட் பேப், கூல் டியூட் என்பதற்கெல்லாம் புதிய பொருள் கிட்டும்.

ஆற்றலை வெப்பமாக வெளியேற்ற பலவழிகள் உள்ளன. பரிமாற்றத்தை வெப்பக்கடத்தல் (கண்டக்‌ஷன்), வெப்பசலனம் (கன்வெக்‌ஷன்) மற்றும் வெப்பக்கதிர்வீச்சு (ரேடியேஷன்) என வகை படுத்துவார்கள். உடல் மேற்பரப்பில் (சருமத்தில்) இருந்து வெளியே காற்றிற்கு வெப்பப் பரிமாற்றம் வெப்ப சலனம் மற்றும் கதிரியக்க முறைகளினால் செய்யலாம். சூடான வியர்வையை உடலினுள்ளே உற்பத்திசெய்து, சருமத்திலிருந்து வெளியேற்றியும், ஆவியாக்கியும், செய்யலாம். துரத்தும் நாயிடம் தப்ப ஓடுகையில் உடலில் தேவைக்கதிகமாக ஆற்றல் உற்பத்தியாகி வெளியேற்ற வியர்கிறதே அதுபோல.

துரத்தும் நாய்களுக்கும் அதன் வெப்பத்தை வெளியேற்ற வியர்க்கும். பாதங்களில். ஆனால் பறவைகளுக்கு வியர்க்காது. பின்னர் டூகேன் என்ன செய்யும்?

மிகப்பெரிய டூகேன் அலகு சுமார் இருபது செண்டிமீட்டர் நீளம் (டூகேனின் நீளத்தில் மூன்றில் ஒரு பகுதி). இந்த அலகு இரத்தநாளங்களுடையது. அருங்காட்சியகத்தில் டூகேன் அலகு பாடம்செய்யப்பட்டிருந்தால் அதில் குறுக்குநெடுக்குகாக ஓடும் பள்ளங்களின் மூலம் இதை அறியலாம். இந்த நாளங்களினால் டௌகன் உடலின் உள்ளிருந்து இரத்த ஓட்டம் சூட்டை வேண்டிய விரைவில் அலகிற்கு கொண்டுவர இயலும். அப்போது இந்த அலகின் இரத்த நாளங்கள் சற்று விரிவடையும். இதை வாஸோடைலேஷன் (வாஸோ =  இரத்தம்) என்பர். அலகிலிருந்து பரப்பில் சுற்றியுள்ள காற்றில் வெப்பப்பரிமாற்றம் நிகழும். காரில் உள்ள ரேடியேட்டர் போல.

அதிகமாக வெளிப்படுத்தமட்டுமின்றி, அலகில் இரத்த ஓட்டத்தை குறைப்பது மூலமாக, டூகேனால் வெளியேறும் வெப்பத்தை மட்டுப்படுத்தவும் முடியும். இதற்காக இரத்தநாளங்கள் சுருங்கி அலகில் இரத்த ஓட்டத்தை குறைக்கும். வாஸோகன்ஸ்டிரிக்‌ஷன் என்பர். மனிதன் உட்பட அனைத்து வெப்ப-ரத்த உயிரினங்களும் இவ்வகையில் இரத்த நாளங்கள் சுருங்கி விரிந்து வெப்பக்கட்டுப்பாடு செய்பவை.

அமெரிக்காவைச் சேர்ந்த உயிரியல் பேராசிரியர் டாட்டர்ஸால் மற்றும் ஆராய்ச்சி குழுவினர், டூகேன் இவ்வாறு வெப்பப்பரிமாற்றம் செய்கையில் வெப்பநிலை மாற்றங்களை நிறங்களாக மாற்றியெடுக்க வல்ல தெர்மல் இமேஜ் காமிரா கொண்டு அலகில் வெப்பநிலையை அளந்திருக்கிறார்கள். சமீபத்தில் (2009) சயின்ஸ் சஞ்சிகையில் வெளியிட்டுள்ள தங்கள் கட்டுரையில் இதை விவாதித்துள்ளனர்.

அருகில் படத்தில் A முதல் F வரை Y அச்சில் இருப்பது டூகேனின் உடலில், அலகில் பல இடங்களில் அளந்த வெப்பநிலையின் அளவில் இருந்து சுற்றிலும் உள்ள காற்றின் வெப்பநிலையின் வித்தியாசம். X அச்சில் காற்றின் வெப்பநிலை. உடல்-சுற்றம் இவற்றின் வெப்பநிலை வித்தியாசம் ஏறுகையில் வெப்பப்பரிமாற்றத்தினால் உடலில் இருந்து அதிக ஆற்றல், வெப்பமாக வெளியேறுகிறது என்று கொள்ளலாம்.

படத்தில், A மற்றும் B பகுதிகள் சுற்றியுள்ள காற்றின் வெப்பநிலை மதிப்பை பொறுத்து டூகேனின் இறகு மற்றும் கண் அருகில் வெப்பநிலை மதிப்பு எவ்வாறு மாறுகிறது என்று காட்டுகிறது. சுற்றத்தின் வெப்பநிலை அதிகரித்தாலும், இறகிலிருந்து ஒரே அளவு வெப்பமே வெளியேறிக்கொண்டிருப்பது புலனாகிறது (வித்தியாசம் மாறாதிருப்பதால்).

படத்தில் C பகுதியில் டூகேனின் முகத்திற்கருகே உள்ள அலகின் அடிப்பகுதியில் (இதை பிராக்சிமல் பகுதி என்கிறார்கள்) வெப்பநிலை அளவும், D பகுதியில் அலகின் நுனிப்பகுதியில் (டிஸ்டல் பகுதி என்கிறார்கள்) வெப்பநிலை அளவும் தெரிகிறது. சுற்றம் கிட்டத்தட்ட 25 டிகிரி செல்ஷியஸ் வெப்பநிலை இருக்கும் வரையில் அலகின் அடிப்பகுதியில் இருந்து மட்டுமே அதிக வெப்பப்பரிமாற்றம் நிகழ்வது புலனாகிறது. சுற்றம் வெப்பநிலை 25 டிகிரி செல்ஷியஸைவிட அதிகமடைகையில், அடிப்பகுதியில் மட்டுமின்றி, அலகின் நுனிப்பகுதியிலிருந்தும் அதிக வெப்பப் பரிமாற்றம் நிகழத்தொடங்குகிறது. இதற்காக தற்காலிகமாக, ஆனால் விரைவாக, இரத்த ஓட்டம் அலகின் நுனிப்பக்குதிவரை நிகழும்.

படத்தில் E மற்றும் F பகுதி இதே வெப்பப்பரிமாற்றம் குட்டி டூகேனின் (வயது 2 மாதம்) அலகில் நிகழ்கையில் வெப்பநிலையை காட்டுகிறது. உடல் வெப்பத்தை வெளியெற்ற E படத்தில் தன் அலகின் அடிப்பகுதியின் வெப்பநிலையை குட்டி உயர்த்திக்கொண்டே செல்கிறது பருங்கள். ஒரு கட்டத்தில் (சூழலின் வெப்பநிலை மிக அதிகமாக) முடியாமல், அலகின் நுனிப்பகுதியிலிருந்தும் வெப்பத்தை வெளியேற்றத்தொடங்குகிறது. இதனால் அலகின் அடிப்பகுதியில் (E படத்தில்) வெப்பநிலை குறையத்தொடங்குகிறது. இரத்த ஓட்டத்தை கட்டுப்படுத்த அலகின் இரு இடங்களில் இரத்தநாளங்கள் சுருங்கியும் விரிந்தும் செயல்படுகிறது.

இப்படி நிகழ்கையில் டூகேன் எப்படி உணரும் என்று அறிய எனக்கு ஆசை. ஜலதோஷத்தில் மூக்கு கொணகொண என்று கொட்டுகையில், அடிப்பகுதியில் இருந்து நுனிக்கு சளியின் ஓட்டத்தை பொருத்து நாம் எப்படி உணருகிறோம் என்று நமக்குத்தானே தெரியும்.

இவ்வகை வெப்பக்கட்டுப்பாட்டை டூகேன் நிமிடங்களுக்குள் நடத்த வல்லது. அடுத்த படம் இதை அழகாக வெளியிடுகிறது. இரண்டு நிமிடங்களுக்குள் இரத்தஓட்டம் மிக அதிகமாகி அடிப்பகுதியில் இளஞ்சூட்டில் துளி மஞ்சளாய் இருக்கும் அலகு (கருப்பு-வெள்ளை படத்தில் A-யில் வெளீரென்று இருக்குமிடம்), தருணத்தில் தகதக என்று மொத்தமும் ஒளிரும் ஆரஞ்சு பிழம்பாய் (D-யில்) ஆகிவிடுகிறது.  இடம் வலம் இருக்கும் படங்களை ஒப்பிடுகையில் இது தெரிகிறது.

இந்த சுவாரசியமாக அதிவேக வெப்பக்கட்டுப்பாடு டூகேன் உறங்குகையிலும் பட்டவர்தனமாக செயலாகுமாம். டாட்டர்சாலின் குழுவினர் டூகேன் உறங்குகையில் பேசா மடந்தை படந்தை என விடியோ எடுத்து நிரூபித்திருக்கிறர்கள் (யூடியூப் விடியோ சுட்டி, சான்றேடு பட்டியலில் குடுத்திருக்கிறேன்).

தெர்மல் இமேஜ் காமிராவின் தொடர் பிரேம்களை தொகுத்து வீடியோவாக்கப்பட்டுள்ளது. உறங்கும்வரை அலகை ஜம்மென்று வெளியேகாற்றில் காயப்போட்டபடி இருந்த டூகேன், ஆகாசத்தில்வாரியதும், கண்ணை செருகுகையில், அலகையும் இறக்கையினுள் செருகிக்கொண்டுவிடுகிறது. உறக்கத்தில் மெட்டபாலிசம் குறைந்து, வெளியேறவேண்டிய ஆற்றல் மட்டுபடுகிறது. வெப்பப்பரிமாற்றமும் குறைகிறது.

ஆனாலும் உறங்குகையிலும் டூகேனின் அலகின் வெப்பநிலை ஒரு குறைந்த சராசரியில் மேலும் கீழுமாக மாறிக்கொண்டே இருக்குமாம்.

வெப்பநிலை அளந்தோம். எவ்வளவு வெப்பப்பரிமாற்றம் நிகழும் என்று சொல்ல முடியுமா? முடியும். வெப்பப்பரிமாற்றத்தின் அளவை கணக்கிட சில கணித மாதிரிகள் ஏற்கனவே இருக்கின்றன. அலகை உருளையாக மாதிரித்து, அளந்த வெப்பநிலைகளை, மற்றும் காற்றின் வேக அளவை கணித மாதிரிகளில் நுழைத்து வெப்ப ஆற்றலை கணக்கிட்டுள்ளனர்.

அவ்வகையில் கணக்கிட்ட வெப்ப ஆற்றல் மதிப்பீடுகளை கவனித்தால் புலனாவது இவை:

சாதாரணமாக 30இல் இருந்து 60 சதவீதம் கழிவு வெப்ப ஆற்றலை டௌகன் தன் அலகினால் வெளிப்படுத்தமுடியும்.

பெரிய டூகேனினால் அலகின் இரத்த ஓட்டத்தை கட்டுப்படுத்துவது மூலம் நிமிடங்களுக்குள் மிகக்குறைவாக 5 சதவீதம் மட்டும் வெளிப்படுத்த முடியும். அதேபோல வேண்டுகையில் சில நொடிகளுக்கு 100 சதவீதம் வரையில் கூட கழிவு வெப்பத்தை வெளியேற்றவும் முடியும்.

இரண்டு மாத குட்டி டூகேன்கள் இதை திறம்படச்செய்ய முடியாது. அவைகளினால் இரத்த ஓட்டத்தை சுலபமாக குறைக்கமுடிவதில்லையாம். அதனால் தேவைக்கு அதிகமாக வெப்பம் வெளியேறி, சுற்றம் 26 டிகிரி செல்ஷியஸ் என இருக்கையிலும் இவைகள் நடுங்கிக்கொண்டே இருக்கும். நடுக்கம் மெட்டபாலிஸத்தை அதிகரித்து, உடல் பகுதிகளில் ஆற்றலை தோற்றுவிக்கும். வெளியேறியதை சரிகட்ட. நாமும் குளிரில் இதனால்தான் நடுங்குகிறோம்.

இதுவரை விளக்கிய அனைத்தும் அளந்தது (மெஷர்ட்). இனி சற்றே அளப்பது (ஊகிப்பது).

மரத்தில் ஓரிடத்தில் அமர்ந்திருக்கையிலேயே இவ்வகையில் வெப்பக்கட்டுப்பாட்டை வெப்பசலனம் மூலம் நிகழ்த்தவல்ல டூகேன், பறந்தால்? ஏனெனில் பறக்கையில் காற்றின் வேகம் அதிகரிப்பதால், வெப்ப சலன வீரியமும் அதிகரிக்கும். டௌகனால் அதிவிரைவில் குறைந்த நொடிகளில் உடல்வெப்பக்கழிவை வெளியேற்ற இயலும். இதனால் சீக்கிரம் சோர்வடையலாம்.

உதாரணத்திற்கு, காற்று மணிக்கு 20 கிலோமீட்டர் வேகத்தில் (நொடிக்கு 6 மீட்டர்) டௌகனை சுற்றி அடித்தால் (இல்லை, டூகேன் இவ்வாறு பறந்தால்) அலகிலிருந்து இளைபாருகையில் எவ்வளவு வெப்பம் வெளியேறவேண்டுமோ அதைப்போல 400 மடங்கு அதிகம் வெளியேற்ற முடியும். மணிக்கு 20 கிலோமீட்டர் டூகேன் பறக்குமா என்பதில்தான் சந்தேகம்.

இப்போதைக்கு இந்த சந்தேகத்துடன் மூக்கை நீவிவிட்டபடி பிரிவோம். நம்முள் இருக்கும் சாம்புவிடம் பதில் சரியாகவும் இருக்கும்.

*****

விடியோ

YouTube Link – Video Credit: Prof. Tattersall

கட்டுரை சான்றேடுகள்

  1. Tattersall, G., Andrade, D., & Abe, A. (2009). Heat Exchange from the Toucan Bill Reveals a Controllable Vascular Thermal Radiator Science, 325 (5939), 468-470 DOI: 10.1126/science.1175553
  2. Tattersall, G. J. et al. – Supporting Online Material

[அம்ருதா சஞ்சிகையின் பிப்ரவரி 2012 மாத இதழில் வெளியாகியுள்ள என் கட்டுரையின் இணைய மீள்பிரசுரம்.]