ЛЕКЦИЯ 12. ТЕПЛОВОЙ ОБМЕН
Способность сохранять температуру тела на относительно постоянном уровне, отклонения от которого в обычных условиях не превышают ± 2 °С, независимо от значительных колебаний температуры внешней среды, называется гомойотермией (от греч. homoios — подобный и therme — тепло) (гомеотермией).
Втеле человека выделяют ядро и оболочку. В ядре происходит образование тепла, оболочка рассеивает его в окружающую среду.
Внеблагоприятной внешней среде организм жертвует температурным режимом оболочки, к которой можно отнести кожу, подкожный слой, скелетную мускулатуру), направляя свои усилия на сохранении температуры ядра тела, куда входит, в частности, головной мозг. При этом температура периферических частей тела может значительно колебаться без ущерба для здоровья и активности человека. Например, температура пальцев у человека может изменяться в диапазоне температур от 15 до 45 °С. Поэтому понятие постоянства температуры надо в большей степени связывать с температурой ядра, чем с температурой оболочки.
Важный источник тепла – метаболические процессы, которые постоянно протекают в организме. К таким процессам можно отнести работу сердца, дыхательных мышц, перестальтику кишечника, деятельность печени.
Значимым источником тепла является комплекс мышечных физиологических процессов, связанный с поддержанием определенной позы человека. Известно, что теплопродукция сидящего человека на 40—45% выше, чем
улежащего, а стоящего - на 70%. В холодных условиях в процесс выработки тепла путем холодовой дрожи включаются дополнительные скелетные мышцы.
Весьма существенной в согревании организма может быть высокая двигательная активность, поскольку коэффициент полезного действия мышц значительно меньше 100 %, большая часть затрачиваемой мышцами энергии (75-80 %) превращается в тепло. При этом чем интенсивнее выполняемая работа, тем выше и теплопродукция
Рудиментным для человека является образование на холоде так называемой «гусиной кожи». У животных такой феномен связан с подниманием шерсти и повышением ее теплоизолирующих свойств.
Теплоотдача это рассеивание тепла в окружающую среду. Теплоотдача может осуществляться несколькими путями.
Физиология. Конспект лекций |
-229- |
ЛЕКЦИЯ 12. ТЕПЛОВОЙ ОБМЕН
1.Теплопроведение – осуществляется при контакте тела с предметами или окружающей средой, имеющей меньшую температуру, чем температура тела. Одежда замедляет теплопроведение, так как предохраняет организм от прямого контакта с окружающими предметами и средой. Например, обувь препятствует потере тепла ступнями при контакте с холодным грунтом, перчатки препятствует потере тепла при контакте ладоней с холодными предметами.
2.Теплоизлучение – любое тело, имеющее температуру выше температуры окружающей среды, излучает тепловую энергию в виде инфракрасных волн.
3.Конвекция – связана с движением холодного воздуха относительно организма. Воздух, нагретый при контакте с кожей человека, поднимается вверх, уступая место более холодному. Если температура окружающего воздуха равна температуре тела, конвекция не происходит.
4.Испарение жидкости с поверхности тела – происходит с помощью потовых желез и является эффективным способом охлаждения организма.
Когда не наблюдается заметного потения, потовые железы выделяют практически чистую воду. Это неощущаемое потение (perspirato insensibilis) может составлять до 600 – 700 мл в день. Небольшие количества органических и неорганических веществ, которые накапливаются на коже при этих условиях, выделяются скорее сальными, чем потовыми железами. Когда потоотделение заметно, объем и состав пота варьируют и определяются скоростью испарения, количеством потребленной жидкости, температурой и влажностью внешней среды. Максимальное выделение пота может достигать 14 литров в день. Как объем, так и солевой состав «ощущаемого» потоотделения зависят от акклиматизации человека. У людей, не привыкших к жаркой
ивлажной атмосфере, происходит обильное выделение пота с высоким содержанием солей. Акклиматизированные люди выделяют меньшее количество пота с более низкой концентрацией солей. Нескомпенсированная потеря больших количеств жидкости при потении может привести к потере организмом солей. Поэтому в таких случаях в питьевую воду включают небольшое количество соли.
При небольшом ощущаемом потоотделении концентрация небелковых азотистых соединений в поте несколько выше, чем в плазме, что, повидимому, объясняется испарением воды из пота. Однако потовые железы могут активно концентрировать молочную кислоту. Поэтому концентрация молочной кислоты в поте в некоторых случаях может значительно превы-
Физиология. Конспект лекций |
-230- |
ЛЕКЦИЯ 12. ТЕПЛОВОЙ ОБМЕН
шать ее концентрацию в плазме или моче. Концентрации ионов калия, магния и кальция соответствуют концентрации этих ионов в плазме. Удельная масса пота находится в пределах от 1,002 до 1,005, рН – от 4,5 до 7,5.
При высоком уровне двигательной активности в условиях жаркой среды возникает явление конкуренции за кровь между мышцами, которым она необходима для обеспечения кислородом мышечного сокращения и кожей, нуждающейся в увеличении кровотока для выведения из организма дополнительных количеств тепла.
Термонейтральная зона – это температурный диапазон от +26 до +28°С, при котором у обнаженного человека, бодрствующего в положении лежа минимальная теплопродукция, при которой тепло образуется только в результате основного обмена при отсутствии потоотделения. При температурах среды ниже термонейтральной зоны активируется теплопродукция, при более высоких температурах начинается потоотделение.
Регуляциятепловогообмена
Регуляция теплового обмена обеспечивает баланс между количеством вырабатываемого и отдаваемого организмом тепла. Результатом работы систем терморегуляции является поддержание температуры тела на относительно постоянном уровне.
Организм воспринимает температуру окружающей среды с помощью терморецепторов, которые имеются в коже, мышцах, сосудах, во внутренних органах, дыхательных путях, спинном и среднем мозге. Одни из них реагируют на холод, это так называемые холодовые рецепторы, другие – на тепло (тепловые рецепторы). На поверхности тела человека насчитывается около 250000 холодовых и 30000 тепловых рецепторов.
Центральный аппарат терморегуляции находится в передней и задней частях гипоталамуса, а также в ретикулярной формации среднего мозга. Термочувствительные нейроны переднего гипоталамуса поддерживают базальный уровень, «установочную точку» температуры тела. Эффектроные нейроны заднего гипоталамуса и среднего мозга управляют процессами теплопродукции и теплоотдачи.
Важная роль в терморегуляции принадлежит высшим отделам ЦНС – коре и ближайшим подкорковым центрам. Изменения в психическом состоянии существенно влияют на уровень теплообразования и теплоотдачи. Отчетливые изменения температуры тела наблюдаются у спортсменов при
Физиология. Конспект лекций |
-231- |
ЛЕКЦИЯ 12. ТЕПЛОВОЙ ОБМЕН
Регуляция теплового обмена
стартовом возбуждении (предстартовая лихорадка).
Гуморальная регуляция теплообмена обеспечивается главным образом щитовидной железой и надпочечниками. Гормоны щитовидной железы повышают интенсивность обмена веществ и тем самым способствуют усилению теплопродукции. Катехоламины надпочечников также увеличивают теплопродукцию, повышая интенсивность окислительных обменных процессов, и, кроме того, суживают кожные сосуды, тем самым снижая теплоотдачу.
Контрольныевопросы
1.Что такое гомойотермия и пойкилотермия?
2.Что такое температурное ядро и оболочка тела?
3.Какой тип термогенеза преобладает у ребенка грудного возраста?
4.Как осуществляется теплоотдача организмом человека?
5.Что такое термонейтральная зона? Как реагирует организм на отклонения температуры от термонейтральной зоны?
6.Как осуществляется регуляция теплового обмена?
Физиология. Конспект лекций |
-232- |