1) Εισαγωγή ……………………………………………………………………………….3

2) Ποικιλοθερμία, ετεροθερμία, ομοιοθερμία ………………………………4

3) Αρχές ρύθμισης της θερμοκρασίας του σώματος, ισορροπία θερμότητας ……………5

4) Φυσιολογία των θερμοϋποδοχέων ………………………………………………………6

5) Κέντρα θερμορύθμισης ………………………………………………………………8

α) Κέντρα μεταφοράς θερμότητας ……………………………………………………9

β) κέντρα παραγωγής θερμότητας ……………………………………………..10

6) Μηχανισμοί παραγωγής θερμότητας ………………………………………………..10

α) συσταλτική θερμογένεση ………………………………………11

β) μη ανατριχιαστική θερμογένεση ……………………………………………………………12

7) Μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας ………………………………………………….12

α) αγωγιμότητα θερμότητας……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

β) Θερμική ακτινοβολία …………………………………………………………….13

γ) συναγωγή ………………………………………………………………..14

δ) εξάτμιση ……………………………………………………………..14

8) Μεταβολισμός …………………………………………………………….16

9) Διατροφή …………………………………………………………………….17

10) Συμπέρασμα ……………………………………………………………………20

11) Κατάλογος χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας ………………………………………..23

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Ανεξάρτητα από το πόσο ποικίλες είναι οι μορφές εκδήλωσης της ζωής, είναι πάντα άρρηκτα συνδεδεμένες με τη μεταμόρφωση της ενέργειας. Ο ενεργειακός μεταβολισμός είναι ένα χαρακτηριστικό εγγενές σε κάθε ζωντανό κύτταρο. Τα πλούσια σε ενέργεια θρεπτικά συστατικά απορροφώνται και μετατρέπονται χημικά και τα μεταβολικά τελικά προϊόντα με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε ενέργεια απελευθερώνονται από το κύτταρο. Σύμφωνα με τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο, η ενέργεια δεν εξαφανίζεται και δεν προκύπτει ξανά. Οι οργανισμοί πρέπει να λαμβάνουν ενέργεια με μια μορφή προσβάσιμη σε αυτούς από το περιβάλλον και να επιστρέφουν στο περιβάλλον μια κατάλληλη ποσότητα ενέργειας σε μια μορφή λιγότερο κατάλληλη για περαιτέρω χρήση.

Πριν από περίπου έναν αιώνα, ο Γάλλος φυσιολόγος Claude Bernard διαπίστωσε ότι ο ζωντανός οργανισμός και το περιβάλλον αποτελούν ένα ενιαίο σύστημα, αφού υπάρχει μια συνεχής ανταλλαγή ύλης και ενέργειας μεταξύ τους. Η φυσιολογική ζωτική δραστηριότητα του οργανισμού υποστηρίζεται από τη ρύθμιση των εσωτερικών συστατικών, η οποία απαιτεί τη δαπάνη ενέργειας. Η χρήση της χημικής ενέργειας στο σώμα ονομάζεται ενεργειακός μεταβολισμός: είναι αυτός που χρησιμεύει ως δείκτης της γενικής κατάστασης και της φυσιολογικής δραστηριότητας του σώματος.

Οι διαδικασίες ανταλλαγής (ή μεταβολικών) κατά τις οποίες συντίθενται συγκεκριμένα στοιχεία του σώματος από τις απορροφούμενες τροφές, ονομάζονται αναβολισμός. Κατά συνέπεια, εκείνες οι μεταβολικές διεργασίες κατά τις οποίες τα δομικά στοιχεία του σώματος ή τα απορροφούμενα τρόφιμα υφίστανται αποσύνθεση ονομάζονται καταβολισμός.

Ένας ζωντανός οργανισμός παράγει θερμότητα, η οποία χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του σώματος. Η ειδική θερμική ικανότητα του ανθρώπινου σώματος (η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για τη θέρμανση του ιστού κατά 1 ° C) είναι κατά μέσο όρο 0,83 kcal / kg ανά 1 βαθμό (για νερό - 1 kcal / kg ανά βαθμό). Για να αυξηθεί η θερμοκρασία του σώματος ενός ατόμου που ζυγίζει 70 kg κατά 1 °, θα πρέπει να δαπανηθούν 58,1 kcal (0,83 70). Κατά μέσο όρο, ένα άτομο που ζυγίζει 70 κιλά σε ηρεμία κατανέμει περίπου 72 kcal / ώρα. Κατά συνέπεια, αν δεν υπήρχε δεύτερη διαδικασία - μεταφορά θερμότητας, τότε κάθε ώρα οι ανθρώπινοι ιστοί θα θερμαίνονταν κατά 1,24 ° (72:58,1). Ωστόσο, αυτό δεν συμβαίνει, αφού κανονικά, σε κατάσταση ηρεμίας, ο ρυθμός παραγωγής θερμότητας είναι ίσος με τον ρυθμό απώλειάς της. Αυτό ονομάζεται ισοζύγιο θερμότητας, το οποίο βασίζεται στις διαδικασίες ρύθμισης της παραγωγής θερμότητας και της μεταφοράς θερμότητας. Μαζί, αυτό ονομάζεται θερμορύθμιση.

ΠΟΙΚΙΛΟΘΕΡΜΙΑ, ΕΤΕΡΟΘΕΡΜΙΑ, ΟΜΟΥΟΘΕΡΜΙΑ

Υπάρχει ένα χαμηλότερο στάδιο στην εξέλιξη του συστήματος θερμορύθμισης, στο οποίο η θερμοκρασία του σώματος του ζώου εξαρτάται κυρίως από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος: όταν μειώνεται, πέφτει και η θερμοκρασία του σώματος και αντίστροφα. Αυτή η κατάσταση της θερμοκρασίας του σώματος ονομάζεται ποικιλοθερμία και τα ζώα ονομάζονται ποικιλοθερμικά. Χαρακτηριστικός εκπρόσωπος των poikilotherms είναι ο βάτραχος. Το χειμώνα, η θερμοκρασία του σώματος του βατράχου πλησιάζει το μηδέν. Σε αυτή την κατάσταση, εξακολουθεί να είναι σε θέση να κάνει άλματα μακριά, αλλά όχι περισσότερο από 12-15 εκ. Το καλοκαίρι, η θερμοκρασία του σώματός του φτάνει τους 20-25 ° C και μπορεί να πηδήξει πολύ περισσότερο - έως και 1 μ. σε κατάσταση κινουμένων σχεδίων σε αναστολή. Υπάρχουν μικροοργανισμοί για τους οποίους η βέλτιστη θερμοκρασία του περιβάλλοντος κυμαίνεται από 0°C έως μείον 60°C, για παράδειγμα, μικρόβια που ζουν στο πάχος του πάγου ή, αντίθετα, μικροοργανισμοί που αντέχουν τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος από +70 °C έως + 120 °C, για παράδειγμα, μικρόβια θερμών πηγών.

Μηχανισμοί παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας.

Α - ο ρόλος των οργάνων στην παραγωγή θερμότητας

Β - ο ρόλος των οργάνων στη μεταφορά θερμότητας

Ένας αριθμός ζώων, για παράδειγμα, νυχτερίδες, τρωκτικά, ορισμένα είδη πτηνών, για παράδειγμα, κολίβρια, ανήκουν στην ομάδα των ετεροθερμικών οργανισμών: υπό ορισμένες συνθήκες είναι ποικιλοθερμικοί οργανισμοί, υπό άλλες είναι ομοιοθερμικοί.

Τα θηλαστικά είναι ομοιοθερμικοί οργανισμοί (θερμόαιμοι), στους οποίους υπάρχει ισοθερμία, ή σταθερότητα της θερμοκρασίας του σώματος. Ωστόσο, η ισοθερμία είναι σχετική: η θερμοκρασία των ιστών που βρίσκονται όχι περισσότερο από 3 cm από την επιφάνεια του σώματος (δέρμα, υποδόριος ιστός, επιφανειακοί μύες) ή μεμβράνες, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την εξωτερική θερμοκρασία, ενώ ο πυρήνας του σώματος, δηλ. , το κεντρικό νευρικό σύστημα, τα εσωτερικά όργανα, οι σκελετικοί μύες, που βρίσκονται σε βάθος από 3 cm, έχουν σχετικά σταθερή θερμοκρασία, ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Έτσι, τα θερμόαιμα ζώα έχουν ποικιλοθερμικό κέλυφος και ομοιοθερμικό «πυρήνα» ή «πυρήνα».

Όργανα παραγωγής θερμότητας και διαχείρισης παραγωγής θερμότητας.

K - φλοιός, Kzh - δέρμα, CGt - κέντρα του υποθαλάμου, Sdts - αγγειοκινητικό κέντρο, Pm - προμήκη μυελός, Sm - νωτιαίος μυελός, Gf - υπόφυση, TG - ορμόνη διέγερσης του θυρεοειδούς, Zhvs - ενδοκρινείς αδένες, Hm - ορμόνες , M - μυς , Pch - συκώτι, Ptr - πεπτική οδός, α, β - ροή περικοπών παρορμήσεων.

Στον άνθρωπο, η μέση θερμοκρασία του εγκεφάλου, του αίματος και των εσωτερικών οργάνων πλησιάζει τους 37°C. Το φυσιολογικό όριο των διακυμάνσεων αυτής της θερμοκρασίας είναι 1,5°. Μια αλλαγή στη θερμοκρασία του αίματος και των εσωτερικών οργάνων σε ένα άτομο κατά 2-2,5 ° C από το μέσο επίπεδο συνοδεύεται από παραβίαση των φυσιολογικών λειτουργιών και μια θερμοκρασία σώματος πάνω από 43 ° C είναι πρακτικά ασυμβίβαστη με την ανθρώπινη ζωή.

ΑΡΧΕΣ ΡΥΘΜΙΣΗΣ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΩΜΑΤΟΣ,

ΘΕΡΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ

Η θερμοκρασία του πυρήνα (σώμα) καθορίζεται από δύο ροές - παραγωγή θερμότητας (παραγωγή θερμότητας) και μεταφορά θερμότητας (απελευθέρωση θερμότητας). Στη θερμοουδέτερη ζώνη ή στη ζώνη άνεσης (στους 27-32°C), υπάρχει ισορροπία μεταξύ παραγωγής θερμότητας και απώλειας θερμότητας. Για παράδειγμα, υπό συνθήκες φυσιολογικής ανάπαυσης, το σώμα παράγει περίπου 1,18 kcal / λεπτό (ή περίπου 70 kcal ανά ώρα) και η ίδια ποσότητα θερμότητας απελευθερώνεται στο περιβάλλον. Σε χαμηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος, παρά τον μηχανισμό προστασίας, η απώλεια θερμότητας από το σώμα αυξάνεται. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, για να διατηρήσει τη θερμοκρασία του σώματος, το σώμα πρέπει να αυξήσει ισοδύναμα την παραγωγή θερμότητας. Έτσι, προκύπτει ένα νέο επίπεδο ισορροπίας θερμότητας. Για παράδειγμα, σε θερμοκρασία αέρα 10 ° C, η μεταφορά θερμότητας φτάνει τα 120 kcal / h (υπό άνετες συνθήκες - 70 kcal / h), επομένως, για να διατηρηθεί η θερμοκρασία του σώματος σε σταθερό επίπεδο, η παραγωγή θερμότητας πρέπει επίσης να αυξηθεί στα 120 kcal / η.

Σε υψηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος, για παράδειγμα, στους 40°C, η απόδοση θερμότητας μειώνεται σημαντικά, για παράδειγμα, σε 40 kcal/h (αντί για 70 kcal/h σε ένα άνετο περιβάλλον). Για να διατηρηθεί μια σταθερή θερμοκρασία σώματος, η παραγωγή θερμότητας πρέπει επίσης να μειωθεί σε περίπου 40 kcal / ώρα. Δημιουργείται ένα νέο επίπεδο θερμικής ισορροπίας, το οποίο διασφαλίζει τη διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος.

Έτσι, ο κύριος παράγοντας που καθορίζει το επίπεδο ισορροπίας θερμότητας είναι η θερμοκρασία περιβάλλοντος.

Δεδομένου ότι η παραγωγή θερμότητας ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο της φυσικής δραστηριότητας ενός ατόμου και η ποσότητα της μεταφοράς θερμότητας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος, είναι απαραίτητοι μηχανισμοί για τη ρύθμιση της παραγωγής θερμότητας και της μεταφοράς θερμότητας. Πραγματοποιούνται με τη συμμετοχή εξειδικευμένων δομών του εγκεφάλου, ενωμένων στο κέντρο της θερμορύθμισης. Η αρχή της ρύθμισης είναι ότι η συσκευή ελέγχου (κέντρο θερμορύθμισης) λαμβάνει πληροφορίες από θερμοϋποδοχείς. Με βάση αυτές τις πληροφορίες, δημιουργεί τέτοιες εντολές, λόγω των οποίων η δραστηριότητα των αντικειμένων ελέγχου (δομές εργασίας που καθορίζουν την ένταση της παραγωγής θερμότητας και τη μεταφορά θερμότητας) αλλάζει έτσι ώστε να προκύπτει ένα νέο επίπεδο ισορροπίας θερμότητας, ως αποτέλεσμα του οποίου το σώμα η θερμοκρασία παραμένει σε σταθερό επίπεδο. Το σύστημα θερμορύθμισης μπορεί να λειτουργήσει σε λειτουργία παρακολούθησης ή σύμφωνα με την αρχή της αναντιστοιχίας - η θερμοκρασία του αίματος έχει αλλάξει, η δραστηριότητα των αντικειμένων ελέγχου αλλάζει. Ωστόσο, το σύστημα θερμορύθμισης παρέχει επίσης έναν πιο ήπιο τρόπο διατήρησης μιας σταθερής θερμοκρασίας σώματος, ο οποίος βασίζεται στην αρχή της ρύθμισης μέσω διαταραχής: μια αλλαγή στη θερμοκρασία του περιβάλλοντος καταγράφεται και χωρίς να περιμένει να επηρεάσει τη θερμοκρασία του αίματος , εμφανίζονται στο σύστημα εντολές που αλλάζουν τη λειτουργία των αντικειμένων ελέγχου με τέτοιο τρόπο ώστε η θερμοκρασία του αίματος να παραμένει σταθερή. Επιπλέον, το σύστημα θερμορύθμισης μπορεί επίσης να λειτουργήσει στη λειτουργία πρόβλεψης ελέγχου, δηλαδή, πρώιμο έλεγχο (αυτά είναι εξαρτημένα αντανακλαστικά): ένα άτομο πρόκειται να βγει στον χειμερινό δρόμο και η παραγωγή θερμότητάς του αυξάνεται ήδη, κάτι που είναι απαραίτητο για να αντισταθμίσει τις απώλειες θερμότητας που θα προκύψουν σε ένα άτομο σε εξωτερικούς χώρους σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας. Σε όλες τις περιπτώσεις, για τη βέλτιστη ρύθμιση της έντασης παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας, είναι απαραίτητες πληροφορίες για τη θερμοκρασία του σώματος (πυρήνα και κέλυφος). Μεταδίδεται στο ΚΝΣ από θερμοϋποδοχείς.

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΘΕΡΜΟΥΠΟΔΟΧΕΩΝ

Οι θερμοϋποδοχείς βρίσκονται σε διάφορα μέρη του δέρματος, σε εσωτερικά όργανα (στο στομάχι, έντερα, μήτρα, κύστη), στην αναπνευστική οδό, στους βλεννογόνους, στον κερατοειδή χιτώνα του ματιού, στους σκελετικούς μύες, στα αιμοφόρα αγγεία, συμπεριλαμβανομένων των αρτηριών, της αορτής και καρωτιδικές ζώνες, σε πολλές μεγάλες φλέβες, καθώς και στον εγκεφαλικό φλοιό, τον νωτιαίο μυελό, τον δικτυωτό σχηματισμό, τον μεσεγκέφαλο, τον υποθάλαμο.

Οι θερμοϋποδοχείς του ΚΝΣ είναι πιθανότατα νευρώνες που λειτουργούν ταυτόχρονα ως υποδοχείς και ο ρόλος ενός προσαγωγού νευρώνα.

Οι θερμοϋποδοχείς του δέρματος έχουν μελετηθεί πλήρως. Οι περισσότεροι θερμοϋποδοχείς βρίσκονται στο τριχωτό της κεφαλής (πρόσωπο) και στο λαιμό. Κατά μέσο όρο, υπάρχει 1 θερμοϋποδοχέας ανά 1 mm 2 της επιφάνειας του δέρματος. Οι θερμοϋποδοχείς του δέρματος χωρίζονται σε κρύο και θερμότητα. Με τη σειρά τους, τα ψυχρά υποδιαιρούνται σε πραγματικά ψυχρά (ειδικά), που αντιδρούν μόνο στις αλλαγές της θερμοκρασίας, και σε απτικά-κρύα ή μη ειδικά, τα οποία μπορούν ταυτόχρονα να ανταποκριθούν σε αλλαγές θερμοκρασίας και πίεσης.

Οι υποδοχείς του κρύου βρίσκονται σε βάθος 0,17 mm από την επιφάνεια του δέρματος. Συνολικά είναι περίπου 250 χιλιάδες. Αντιδρούν στις αλλαγές θερμοκρασίας με μια σύντομη λανθάνουσα περίοδο. Σε αυτή την περίπτωση, η συχνότητα του δυναμικού δράσης εξαρτάται γραμμικά από τη θερμοκρασία στην περιοχή από 41 ° έως 10 ° C: όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα παλμού. Η βέλτιστη ευαισθησία κυμαίνεται από 15° έως 30°C και σύμφωνα με ορισμένες πηγές - έως 34°C.

Οι θερμικοί υποδοχείς βρίσκονται πιο βαθιά - σε απόσταση 0,3 mm από την επιφάνεια του δέρματος. Συνολικά είναι περίπου 30 χιλιάδες. Αντιδρούν στις αλλαγές θερμοκρασίας γραμμικά στην περιοχή από 20° έως 50°C: όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα δημιουργίας δυναμικού δράσης. Βέλτιστη ευαισθησία στην περιοχή 34-43°C.

Μεταξύ των υποδοχέων κρύου και θερμότητας, υπάρχουν πληθυσμοί υποδοχέων διαφορετικής ευαισθησίας: ορισμένοι ανταποκρίνονται σε αλλαγή θερμοκρασίας 0,1 °C (υψηλά ευαίσθητοι υποδοχείς), άλλοι σε αλλαγή θερμοκρασίας 1 °C (υποδοχείς μέσης ευαισθησίας) και άλλοι σε αλλαγή σε θερμοκρασία.10°C (υψηλού ουδού ή υποδοχείς χαμηλής ευαισθησίας).

Οι πληροφορίες από τους υποδοχείς του δέρματος πηγαίνουν στο ΚΝΣ κατά μήκος των προσαγωγών ινών της ομάδας Α-δέλτα και κατά μήκος των ινών της ομάδας C· φτάνουν στο ΚΝΣ με διαφορετικές ταχύτητες. Το πιο πιθανό είναι ότι οι ώσεις από τους υποδοχείς του κρύου ταξιδεύουν κατά μήκος των ινών Α-δέλτα.

Η ώθηση από τους υποδοχείς του δέρματος εισέρχεται στον νωτιαίο μυελό, όπου βρίσκονται οι δεύτεροι νευρώνες, δημιουργώντας τη σπινοθαλαμική οδό, η οποία καταλήγει στους κοιλιακούς πυρήνες του θαλάμου, από όπου μέρος της πληροφορίας εισέρχεται στην αισθητικοκινητική ζώνη του εγκεφαλικού φλοιού. και μέρος πηγαίνει στα υποθαλαμικά κέντρα θερμορύθμισης.

Τα υψηλότερα μέρη του κεντρικού νευρικού συστήματος (φλοιός και μεταιχμιακό σύστημα) παρέχουν το σχηματισμό αίσθησης θερμότητας (ζεστασιά, κρύο, θερμική άνεση, θερμική δυσφορία). Η αίσθηση άνεσης χτίζεται στη ροή των παρορμήσεων από τους θερμοϋποδοχείς του κελύφους (κυρίως του δέρματος). Επομένως, το σώμα μπορεί να «ξεγελαστεί» - αν σε υψηλές θερμοκρασίες το σώμα ψύχεται με δροσερό νερό, όπως συμβαίνει με το καλοκαιρινό μπάνιο στη ζέστη, τότε δημιουργείται μια αίσθηση θερμικής άνεσης.

ΚΕΝΤΡΑ ΘΕΡΜΟΡΡΥΘΜΙΣΗΣ

Η θερμορύθμιση πραγματοποιείται κυρίως με τη συμμετοχή του κεντρικού νευρικού συστήματος, αν και ορισμένες διαδικασίες θερμορύθμισης χωρίς το κεντρικό νευρικό σύστημα είναι επίσης δυνατές. Έτσι, είναι γνωστό ότι τα αιμοφόρα αγγεία του δέρματος μπορούν να αντιδράσουν μόνα τους στο κρύο: λόγω της θερμικής ευαισθησίας των λείων μυϊκών κυττάρων στο κρύο, εμφανίζεται χαλάρωση των λείων μυών, επομένως, στο κρύο, εμφανίζεται πρώτα ένας αντανακλαστικός σπασμός, ο οποίος είναι συνοδεύεται από πόνο, και στη συνέχεια το αγγείο διαστέλλεται λόγω της άμεσης επίδρασης του κρύου στα λεία μυϊκά κύτταρα. Έτσι, ο συνδυασμός δύο ρυθμιστικών μηχανισμών καθιστά δυνατή, αφενός, τη συγκράτηση της θερμότητας και, αφετέρου, την πρόληψη των ιστών από το να βιώσουν πείνα με οξυγόνο.

Τα κέντρα θερμορύθμισης είναι, με ευρεία έννοια, ένα σύνολο νευρώνων που εμπλέκονται στη θερμορύθμιση. Βρίσκονται σε διάφορες περιοχές του κεντρικού νευρικού συστήματος, όπως - στον εγκεφαλικό φλοιό, στο μεταιχμιακό σύστημα (σύμπλεγμα αμυγδαλής, ιππόκαμπος), στον θάλαμο, στον υποθάλαμο, στο μέσο, ​​στον προμήκη μυελό και στο νωτιαίο μυελό. Κάθε μέρος του εγκεφάλου εκτελεί τις δικές του εργασίες. Συγκεκριμένα, ο φλοιός, το μεταιχμιακό σύστημα και ο θάλαμος παρέχουν έλεγχο της δραστηριότητας των υποθαλαμικών κέντρων και των δομών της σπονδυλικής στήλης, διαμορφώνοντας επαρκή ανθρώπινη συμπεριφορά σε διάφορες περιβαλλοντικές συνθήκες θερμοκρασίας (στάση εργασίας, ρούχα, εκούσια κινητική δραστηριότητα) και αισθήσεις θερμότητας, κρύου ή άνεσης. . Με τη βοήθεια του εγκεφαλικού φλοιού, πραγματοποιείται εκ των προτέρων (πρώιμη) θερμορύθμιση - σχηματίζονται ρυθμισμένα αντανακλαστικά. Για παράδειγμα, ένα άτομο που πρόκειται να βγει έξω το χειμώνα έχει εκ των προτέρων αύξηση στην παραγωγή θερμότητας.

Το συμπαθητικό και το σωματικό νευρικό σύστημα εμπλέκονται στη θερμορύθμιση. Το συμπαθητικό σύστημα ρυθμίζει τις διαδικασίες παραγωγής θερμότητας (γλυκογονόλυση, λιπόλυση), διαδικασίες μεταφοράς θερμότητας (εφίδρωση, μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία θερμότητας, αγωγή και μεταφορά θερμότητας - λόγω αλλαγών στον τόνο των δερματικών αγγείων). Το σωματικό σύστημα ρυθμίζει την τονική ένταση, την εκούσια και ακούσια φασική δραστηριότητα των σκελετικών μυών, δηλαδή τις διαδικασίες συσταλτικής θερμογένεσης.

Ο υποθάλαμος παίζει σημαντικό ρόλο στη θερμορύθμιση. Διακρίνει ανάμεσα σε ομάδες νευρώνων που ρυθμίζουν τη μεταφορά θερμότητας (κέντρο μεταφοράς θερμότητας) και την παραγωγή θερμότητας.

Για πρώτη φορά, την ύπαρξη τέτοιων κέντρων στον υποθάλαμο ανακάλυψε ο Κ. Μπερνάρ. Έκανε μια «θερμική ένεση» (ερέθισε μηχανικά τον υποθάλαμο του ζώου), μετά την οποία η θερμοκρασία του σώματος αυξήθηκε.

Τα ζώα με κατεστραμμένους πυρήνες της προοπτικής περιοχής του υποθαλάμου δεν ανέχονται καλά τις υψηλές περιβαλλοντικές θερμοκρασίες. Ο ερεθισμός αυτών των δομών από το ηλεκτρικό ρεύμα οδηγεί σε αγγειοδιαστολή του δέρματος, εφίδρωση και εμφάνιση θερμικής δύσπνοιας. Αυτή η συσσώρευση πυρήνων (κυρίως παρακοιλιακών, υπεροπτικών, υπερχιασματικών) ονομάζεται «κέντρο μεταφοράς θερμότητας».

Με την καταστροφή των νευρώνων στα οπίσθια μέρη του υποθαλάμου, το ζώο δεν ανέχεται καλά το κρύο. Η ηλεκτρική διέγερση αυτής της περιοχής προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος, μυϊκούς τρόμους, αύξηση της λιπόλυσης, γλυκογονόλυση. Πιστεύεται ότι αυτοί οι νευρώνες συγκεντρώνονται κυρίως στην περιοχή των κοιλιακών και ραχιαίων πυρήνων του υποθαλάμου. Η συσσώρευση αυτών των πυρήνων ονομάστηκε «κέντρο παραγωγής θερμότητας».

Η καταστροφή των κέντρων θερμορύθμισης μετατρέπει έναν ομοιοθερμικό οργανισμό σε ποικιλοθερμικό.

Σύμφωνα με τον K. P. Ivanov (1983, 1984), υπάρχουν αισθητικοί, ολοκληρωτικοί και απαγωγικοί νευρώνες στα κέντρα παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας. Οι αισθητηριακοί νευρώνες λαμβάνουν πληροφορίες από θερμοϋποδοχείς που βρίσκονται στην περιφέρεια, καθώς και απευθείας από το αίμα που λούζει τους νευρώνες. Ο K. P. Ivanov χωρίζει τους αισθητηριακούς νευρώνες σε δύο τύπους: 1) στην αντίληψη πληροφοριών από περιφερειακούς θερμοϋποδοχείς και 2) στην αντίληψη της θερμοκρασίας του αίματος. Οι πληροφορίες από τους αισθητηριακούς νευρώνες πηγαίνουν στους νευρώνες ολοκλήρωσης, όπου συνοψίζονται όλες οι πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση της θερμοκρασίας του πυρήνα και του κελύφους του σώματος, δηλαδή αυτοί οι νευρώνες «υπολογίζουν» τη μέση θερμοκρασία του σώματος. Στη συνέχεια οι πληροφορίες αποστέλλονται στους νευρώνες εντολής, στους οποίους συγκρίνεται η τρέχουσα τιμή της μέσης θερμοκρασίας του σώματος με ένα δεδομένο επίπεδο. Το ζήτημα των νευρώνων που θέτουν αυτό το επίπεδο παραμένει ανοιχτό. Αλλά είναι πιθανό να υπάρχουν τέτοιοι νευρώνες και μπορεί να βρίσκονται στον φλοιό, στο μεταιχμιακό σύστημα ή, πιο πιθανό, στον υποθάλαμο. Έτσι, εάν, ως αποτέλεσμα της σύγκρισης, ανιχνευτεί μια απόκλιση από το δεδομένο επίπεδο, τότε οι απαγωγοί νευρώνες διεγείρονται: στο κέντρο της μεταφοράς θερμότητας, αυτοί είναι νευρώνες που ρυθμίζουν την εφίδρωση, τον αγγειακό τόνο του δέρματος και τον όγκο του κυκλοφορούντος αίματος , και στο κέντρο της παραγωγής θερμότητας, αυτοί είναι νευρώνες που ρυθμίζουν τη διαδικασία παραγωγής θερμότητας. Παραμένει ασαφές εάν κάθε κέντρο (μεταφορά θερμότητας και παραγωγή θερμότητας) εμπλέκεται σε «υπολογισμούς» και λαμβάνει ανεξάρτητα αποφάσεις ή εάν υπάρχει κάποιο άλλο ξεχωριστό κέντρο όπου λαμβάνει χώρα αυτή η διαδικασία.

κέντρα μεταφοράς θερμότητας.Όταν οι απαγωγοί νευρώνες του κέντρου μεταφοράς θερμότητας είναι διεγερμένοι, ο αγγειακός τόνος του δέρματος μπορεί να μειωθεί. Αυτό οφείλεται στην επίδραση των απαγωγών νευρώνων του κέντρου μεταφοράς θερμότητας ("αγγεία του δέρματος") στο αγγειοκινητικό κέντρο, το οποίο, με τη σειρά του, επηρεάζει τη δραστηριότητα των νωτιαίων συμπαθητικών νευρώνων που στέλνουν ένα ρεύμα παλμών στους λείους μύες του τα αγγεία του δέρματος. Ως αποτέλεσμα, όταν οι υποθαλαμικοί νευρώνες των «αγγείων του δέρματος» διεγείρονται, ο τόνος των δερματικών αγγείων μειώνεται, η ροή του αίματος του δέρματος αυξάνεται και η μεταφορά θερμότητας αυξάνεται λόγω ακτινοβολίας θερμότητας, αγωγιμότητας θερμότητας και μεταφοράς. Η αυξημένη ροή αίματος στο δέρμα συμβάλλει επίσης στην αυξημένη εφίδρωση (απώλεια θερμότητας από την εξάτμιση). Εάν η αλλαγή στη ροή του αίματος του δέρματος δεν είναι αρκετή για να απελευθερώσει θερμότητα, τότε οι νευρώνες διεγείρονται, γεγονός που οδηγεί στην απελευθέρωση αίματος από τις αποθήκες αίματος και, ως εκ τούτου, σε αύξηση του όγκου μεταφοράς θερμότητας. Εάν αυτός ο μηχανισμός δεν συμβάλλει στην ομαλοποίηση της θερμοκρασίας, τότε διεγείρονται οι απαγωγοί νευρώνες του κέντρου εκπομπής θερμότητας, οι οποίοι διεγείρουν τους συμπαθητικούς νευρώνες που ενεργοποιούν τους ιδρωτοποιούς αδένες, αυτοί οι νευρώνες του υποθαλάμου μπορούν υπό όρους να ονομαστούν "νευρώνες ρύθμισης του ιδρώτα". , ή νευρώνες που ρυθμίζουν την εφίδρωση. Οι συμπαθητικοί νευρώνες που ενεργοποιούν την εφίδρωση βρίσκονται στις πλάγιες στήλες του νωτιαίου μυελού (Th 2 -L 2) και οι μεταγαγγλιακοί νευρώνες εντοπίζονται στα συμπαθητικά γάγγλια. Οι μεταγαγγλιακές ίνες που οδηγούν στους ιδρωτοποιούς αδένες είναι χολινεργικές, ο μεσολαβητής τους είναι η ακετυλοχολίνη, η οποία αυξάνει τη δραστηριότητα του ιδρωτοποιού αδένα λόγω της αλληλεπίδρασης με τους Μ-χολινεργικούς υποδοχείς (αναστολέας - ατροπίνη).

κέντρα παραγωγής θερμότητας.Οι απαγωγικοί νευρώνες του κέντρου παραγωγής θερμότητας μπορούν επίσης να χωριστούν υπό όρους σε διάφορους τύπους, καθένας από τους οποίους περιλαμβάνει τον αντίστοιχο μηχανισμό παραγωγής θερμότητας.

α) Ορισμένοι νευρώνες, όταν διεγείρονται, ενεργοποιούν το συμπαθητικό σύστημα, με αποτέλεσμα την αύξηση της έντασης των διεργασιών παραγωγής ενέργειας (λιπόλυση, γλυκογονόλυση, γλυκόλυση, οξειδωτική φωσφορυλίωση). Συγκεκριμένα, τα συμπαθητικά νεύρα, λόγω της αλληλεπίδρασης του μεσολαβητή τους (νορεπινεφρίνης) με τους β-αδρενεργικούς υποδοχείς, ενεργοποιούν τις διαδικασίες γλυκογονόλυσης και γλυκόλυσης στο ήπαρ και τις διαδικασίες λιπόλυσης στο καφέ λίπος.

Ταυτόχρονα, όταν διεγείρεται το συμπαθητικό νευρικό σύστημα, αυξάνεται η έκκριση των ορμονών του μυελού των επινεφριδίων - αδρεναλίνης και νορεπινεφρίνης, που αυξάνουν την παραγωγή θερμότητας στο ήπαρ, τους σκελετικούς μύες, το καφέ λίπος, ενεργοποιώντας τη γλυκογονόλυση, τη γλυκόλυση και τη λιπόλυση.

β) Υπάρχουν απαγωγοί νευρώνες στον υποθάλαμο που επηρεάζουν την υπόφυση, και μέσω αυτής - τον θυρεοειδή αδένα: αυξάνεται η παραγωγή ορμονών που περιέχουν ιώδιο (T 3 και T 4), η οποία, πιθανώς λόγω της αποσύνδεσης των διεργασιών οξειδωτικής φωσφορυλίωσης , αυξάνουν τη ροή της πρωτογενούς θερμότητας, δηλαδή, υπό την επιρροή τους, η συσσώρευση ενέργειας στο ATP μειώνεται και το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας διαχέεται με τη μορφή θερμότητας.

γ) Στο υποθαλαμικό κέντρο παραγωγής θερμότητας υπάρχει επίσης ένας πληθυσμός απαγωγών νευρώνων, η διέγερση των οποίων οδηγεί στην εμφάνιση θερμορρυθμιστικού τόνου (ταυτόχρονα αυξάνεται ο τόνος στους σκελετικούς μύες, λόγω του οποίου η παραγωγή θερμότητας αυξάνεται κατά περίπου 40 -60%) ή συσπάσεις μεμονωμένων μυών που μοιάζουν με φάση
ίνες, που ονομάζονται «ρίγος». Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις, η εντολή από τους απαγωγούς νευρώνες του υποθαλάμου μεταδίδεται τελικά στους άλφα κινητικούς νευρώνες. Το κεντρικό μονοπάτι τρόμου είναι μια απαγωγική διαδρομή από τον υποθάλαμο προς τους άλφα κινητικούς νευρώνες μέσω ενδιάμεσων σχηματισμών, ειδικότερα, μέσω της ουράς του μεσεγκεφάλου (τεκτονωτιαία διαδρομή) και μέσω του κόκκινου πυρήνα (ρουμπρονωτιαίου σωλήνα). Οι λεπτομέρειες αυτής της διαδρομής είναι ακόμα ασαφείς.

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

Πηγή θερμότητας στο σώμα είναι οι εξώθερμες αντιδράσεις οξείδωσης πρωτεϊνών, λιπών, υδατανθράκων, καθώς και η υδρόλυση ATP. Κατά την υδρόλυση των θρεπτικών ουσιών, μέρος της εκλυόμενης ενέργειας αποθηκεύεται στο ATP και ένα μέρος διαχέεται με τη μορφή θερμότητας (πρωτογενής θερμότητα). Όταν χρησιμοποιείται η ενέργεια που συσσωρεύεται στο AHF, μέρος της ενέργειας χρησιμοποιείται για την εκτέλεση χρήσιμης εργασίας, ένα μέρος διαχέεται με τη μορφή θερμότητας (δευτερεύουσα θερμότητα). Έτσι, δύο ροές θερμότητας - πρωτογενής και δευτερεύουσας - είναι η παραγωγή θερμότητας. Σε υψηλή θερμοκρασία του περιβάλλοντος ή όταν ένα άτομο έρχεται σε επαφή με ένα ζεστό σώμα, το σώμα μπορεί να λάβει μέρος της θερμότητας από το εξωτερικό (εξωγενής θερμότητα).

Εάν είναι απαραίτητο να αυξηθεί η παραγωγή θερμότητας (για παράδειγμα, σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας περιβάλλοντος), εκτός από τη δυνατότητα λήψης θερμότητας από το εξωτερικό, υπάρχουν μηχανισμοί στο σώμα που αυξάνουν την παραγωγή θερμότητας.

Ταξινόμηση μηχανισμών παραγωγής θερμότητας:

1. Συσταλτική θερμογένεση - παραγωγή θερμότητας ως αποτέλεσμα συστολής σκελετικών μυών:

α) εθελοντική δραστηριότητα της κινητικής συσκευής·

β) θερμορρυθμιστικός τόνος.

γ) ψυχρός μυϊκός τρόμος, ή ακούσια ρυθμική δραστηριότητα των σκελετικών μυών.

2. Μη ανατριχιαστική θερμογένεση ή μη ανατριχιαστική θερμογένεση (παραγωγή θερμότητας ως αποτέλεσμα ενεργοποίησης της γλυκόλυσης, της γλυκογονόλυσης και της λιπόλυσης):

α) στους σκελετικούς μύες (λόγω αποσύνδεσης της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης).

β) στο συκώτι?

γ) σε καφέ λίπος?

δ) λόγω της ειδικής δυναμικής δράσης των τροφίμων.

συσταλτική θερμογένεση

Με τη συστολή των μυών, αυξάνεται η υδρόλυση του ATP, και ως εκ τούτου αυξάνεται η ροή της δευτερεύουσας θερμότητας, η οποία πηγαίνει για να ζεστάνει το σώμα. Η αυθαίρετη μυϊκή δραστηριότητα εμφανίζεται κυρίως υπό την επίδραση του εγκεφαλικού φλοιού. Η ανθρώπινη εμπειρία δείχνει ότι σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας περιβάλλοντος, η κίνηση είναι απαραίτητη. Επομένως, πραγματοποιούνται εξαρτημένες αντανακλαστικές πράξεις και αυξάνεται η εκούσια κινητική δραστηριότητα. Όσο υψηλότερο είναι, τόσο μεγαλύτερη είναι η παραγωγή θερμότητας. Είναι δυνατό να αυξηθεί κατά 3-5 φορές σε σύγκριση με την αξία της κύριας ανταλλαγής. Συνήθως, με μείωση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος και της θερμοκρασίας του αίματος, η πρώτη αντίδραση είναι η αύξηση του θερμορρυθμιστικού τόνου. Εντοπίστηκε για πρώτη φορά το 1937 σε ζώα και το 1952 σε ανθρώπους. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της ηλεκτρομυογραφίας, έχει αποδειχθεί ότι με αύξηση του μυϊκού τόνου που προκαλείται από υποθερμία, αυξάνεται η ηλεκτρική δραστηριότητα των μυών. Από την άποψη της μηχανικής της συστολής, ο ερμορυθμιστικός τόνος είναι μια μικροδόνηση. Κατά μέσο όρο, όταν εμφανίζεται, η παραγωγή θερμότητας αυξάνεται κατά 20-45% του αρχικού επιπέδου. Με πιο σημαντική υποθερμία, ο θερμορυθμιστικός τόνος μετατρέπεται σε μυϊκό ψυχρό ρίγος. Ο θερμορρυθμιστικός τόνος είναι πιο οικονομικός από τους μυϊκούς τρόμους. Συνήθως, στη δημιουργία του συμμετέχουν οι μύες της κεφαλής και του λαιμού.

Το τρέμουλο ή το ψυχρό μυϊκό τρέμουλο είναι μια ακούσια ρυθμική δραστηριότητα μυών που βρίσκονται επιφανειακά, με αποτέλεσμα η παραγωγή θερμότητας να αυξάνεται κατά 2-3 φορές σε σύγκριση με το αρχικό επίπεδο. Συνήθως, το τρέμουλο εμφανίζεται πρώτα στους μύες του κεφαλιού και του λαιμού, μετά στον κορμό και τέλος στα άκρα. Πιστεύεται ότι η απόδοση της παραγωγής θερμότητας κατά το ρίγος είναι 2,5 φορές υψηλότερη από ό,τι κατά τη διάρκεια της εθελοντικής δραστηριότητας.

Τα σήματα από τους νευρώνες του υποθαλάμου περνούν από την «κεντρική οδό τρόμου» (τεκτό και κόκκινος πυρήνας) στους άλφα κινητικούς νευρώνες του νωτιαίου μυελού, από όπου τα σήματα πηγαίνουν στους αντίστοιχους μύες, προκαλώντας τη δραστηριότητά τους. Οι κουράριμορφες ουσίες (μυοχαλαρωτικά), λόγω του αποκλεισμού των Η-χολινεργικών υποδοχέων, εμποδίζουν την ανάπτυξη του θερμορρυθμιστικού τόνου και του κρύου ρίγους. Αυτό χρησιμοποιείται για τη δημιουργία τεχνητής υποθερμίας και λαμβάνεται επίσης υπόψη κατά τη διάρκεια χειρουργικών επεμβάσεων στις οποίες χρησιμοποιούνται μυοχαλαρωτικά.

Μη ανατριχιαστική θερμογένεση

Πραγματοποιείται αυξάνοντας τις διαδικασίες οξείδωσης και μειώνοντας την αποτελεσματικότητα της σύζευξης της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης. Ο κύριος τόπος παραγωγής θερμότητας είναι οι σκελετικοί μύες, το συκώτι, το καφέ λίπος. Λόγω αυτού του τύπου θερμογένεσης, η παραγωγή θερμότητας μπορεί να αυξηθεί κατά 3 φορές.

Στους σκελετικούς μύες, η αύξηση της μη συσταλτικής θερμογένεσης σχετίζεται με μείωση της αποτελεσματικότητας της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης λόγω της αποσύνδεσης της οξείδωσης και της φωσφορυλίωσης, στο ήπαρ - κυρίως μέσω της ενεργοποίησης της γλυκογονόλυσης και της επακόλουθης οξείδωσης της γλυκόζης. Το καφέ λίπος αυξάνει την παραγωγή θερμότητας λόγω λιπόλυσης (υπό την επίδραση συμπαθητικών επιδράσεων και αδρεναλίνης). Το καφέ λίπος βρίσκεται στην ινιακή περιοχή, ανάμεσα στις ωμοπλάτες, στο μεσοθωράκιο κατά μήκος των μεγάλων αγγείων, στις μασχάλες. Σε ηρεμία, περίπου το 10% της θερμότητας παράγεται στο καφέ λίπος. Όταν ψύχεται, ο ρόλος του καφέ λίπους αυξάνεται δραματικά. Με την ψυχρή προσαρμογή (σε κατοίκους των αρκτικών ζωνών), αυξάνεται η μάζα του καφέ λίπους και η συμβολή του στη συνολική παραγωγή θερμότητας.

Η ρύθμιση των διαδικασιών θερμογένεσης χωρίς ρίγη πραγματοποιείται με την ενεργοποίηση του συμπαθητικού συστήματος και την παραγωγή θυρεοειδικών ορμονών (αποσυνδέουν την οξειδωτική φωσφορυλίωση) και τον μυελό των επινεφριδίων.

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

Το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας παράγεται στα εσωτερικά όργανα. Επομένως, η εσωτερική ροή θερμότητας που πρέπει να αφαιρεθεί από το σώμα πρέπει να πλησιάζει το δέρμα. Η μεταφορά θερμότητας από τα εσωτερικά όργανα πραγματοποιείται λόγω της αγωγιμότητας θερμότητας (λιγότερο από το 50% της θερμότητας μεταφέρεται με αυτόν τον τρόπο) και της μεταφοράς, δηλαδή της μεταφοράς θερμότητας και μάζας. Το αίμα, λόγω της υψηλής θερμοχωρητικότητας του, είναι καλός αγωγός της θερμότητας.

Η δεύτερη ροή θερμότητας είναι η ροή που κατευθύνεται από το δέρμα στο περιβάλλον. Ονομάζεται προς τα έξω ροή. Όταν εξετάζουμε τους μηχανισμούς μεταφοράς θερμότητας, συνήθως εννοείται αυτή η ροή.

Η μεταφορά θερμότητας στο περιβάλλον πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας 4 κύριους μηχανισμούς:

1) εξάτμιση?

2) αγωγιμότητα θερμότητας.

3) θερμική ακτινοβολία.

4) συναγωγή.

Μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας και έλεγχος απελευθέρωσης θερμότητας.

K - φλοιός, Kzh - δέρμα, CGt - κέντρα του υποθαλάμου, Sdts - αγγειοκινητικό κέντρο, Pm - προμήκη μυελός, Sm - νωτιαίος μυελός, Gf - υπόφυση, TG - ορμόνη διέγερσης του θυρεοειδούς, Zhvs - ενδοκρινείς αδένες, Hm - ορμόνες , Ptr - πεπτική οδός, Ks - αιμοφόρα αγγεία, L - πνεύμονες, α, β - ροή προσαγωγών παρορμήσεων.

Η συμβολή κάθε μηχανισμού στη μεταφορά θερμότητας καθορίζεται από την κατάσταση του περιβάλλοντος και τον ρυθμό παραγωγής θερμότητας στο σώμα. Υπό συνθήκες θερμικής άνεσης, ο κύριος όγκος της θερμότητας εκπέμπεται λόγω αγωγιμότητας θερμότητας, ακτινοβολίας θερμότητας και μεταφοράς, και μόνο 19-20% - μέσω της εξάτμισης. Σε υψηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος, έως και 75-90% της θερμότητας εκπέμπεται λόγω της εξάτμισης.

Αγωγή θερμότητας- αυτός είναι ένας τρόπος να εκπέμπει θερμότητα σε ένα σώμα που βρίσκεται σε άμεση επαφή με το ανθρώπινο σώμα. Όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία αυτού του σώματος, όσο μεγαλύτερη είναι η κλίση θερμοκρασίας, τόσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός απώλειας θερμότητας λόγω αυτού του μηχανισμού. Συνήθως αυτή η μέθοδος μεταφοράς θερμότητας περιορίζεται στα ρούχα και στο στρώμα αέρα, που είναι καλοί μονωτές της θερμότητας, καθώς και στο στρώμα του υποδόριου λίπους. Όσο πιο παχύ είναι αυτό το στρώμα, τόσο λιγότερο πιθανό είναι να μεταφέρει θερμότητα σε ένα ψυχρό σώμα.

Θερμική ακτινοβολία- μεταφορά θερμότητας από περιοχές του δέρματος που δεν καλύπτονται από ρούχα. Εμφανίζεται από υπέρυθρη ακτινοβολία μακρών κυμάτων, επομένως αυτός ο τύπος μεταφοράς θερμότητας ονομάζεται επίσης μεταφορά θερμότητας ακτινοβολίας. Σε συνθήκες θερμικής άνεσης, λόγω αυτού του μηχανισμού εκπέμπεται έως και 60% της θερμότητας. Η απόδοση της θερμικής ακτινοβολίας εξαρτάται από τη βαθμίδα θερμοκρασίας (όσο μεγαλύτερη είναι, τόσο περισσότερη θερμότητα εκπέμπεται), από την περιοχή από την οποία εμφανίζεται η ακτινοβολία, από τον αριθμό των αντικειμένων στο περιβάλλον που απορροφούν τις υπέρυθρες ακτίνες.

Μεταγωγή.Ο αέρας που έρχεται σε επαφή με το δέρμα θερμαίνεται και ανεβαίνει, τη θέση του παίρνει ένα «κρύο» μέρος αέρα κ.λπ. Με αυτόν τον τρόπο, λόγω μεταφοράς θερμότητας και μάζας, εκπέμπεται έως και 15% της θερμότητας υπό συνθήκες θερμική άνεση.

Σε όλους αυτούς τους μηχανισμούς, η ροή του αίματος του δέρματος παίζει σημαντικό ρόλο: όταν η έντασή της αυξάνεται λόγω της μείωσης του τόνου των κυττάρων των λείων μυών των αρτηριών και του κλεισίματος των αρτηριοφλεβικών παρακαμπτηρίων, η μεταφορά θερμότητας αυξάνεται σημαντικά. Αυτό διευκολύνεται επίσης από την αύξηση του όγκου του κυκλοφορούντος αίματος: όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα μεταφοράς θερμότητας στο περιβάλλον. Στο κρύο, συμβαίνουν αντίθετες διεργασίες - η ροή του αίματος στο δέρμα μειώνεται, μεταξύ άλλων λόγω της άμεσης μεταφοράς του αρτηριακού αίματος από τις αρτηρίες στις φλέβες, παρακάμπτοντας τα τριχοειδή αγγεία, ο όγκος του κυκλοφορούντος αίματος μειώνεται και η αντίδραση συμπεριφοράς αλλάζει επίσης: ένα άτομο ή το ζώο παίρνει ενστικτωδώς μια θέση "καλάτσικ", γιατί σε αυτή την περίπτωση, η περιοχή μεταφοράς θερμότητας μειώνεται κατά 35%, στα ζώα, η αντίδραση προστίθεται σε αυτό - "χήνα" - η αύξηση των τριχών του δέρματος (piloerection) , που αυξάνει την κυτταρικότητα του δέρματος και μειώνει την πιθανότητα μεταφοράς θερμότητας.

Τα χέρια αντιπροσωπεύουν ένα μικρό μέρος της επιφάνειας του σώματος - μόνο το 6%, αλλά έως και το 60% της θερμότητας εκπέμπεται από το δέρμα τους χρησιμοποιώντας τον μηχανισμό ξηρής μεταφοράς θερμότητας (ακτινοβολία θερμότητας, συναγωγή).

Εξάτμιση.Η μεταφορά θερμότητας συμβαίνει λόγω της δαπάνης ενέργειας (0,58 kcal ανά 1 ml νερού) για την εξάτμιση του νερού. Υπάρχουν δύο τύποι εξάτμισης ή εφίδρωσης: η ανεπαίσθητη και η αντιληπτή εφίδρωση.

α) η ανεπαίσθητη εφίδρωση είναι η εξάτμιση του νερού από τους βλεννογόνους της αναπνευστικής οδού και του νερού που διαρρέει το επιθήλιο του δέρματος (ιστό υγρό). Κανονικά, έως και 400 ml νερού εξατμίζονται μέσω της αναπνευστικής οδού την ημέρα, δηλαδή δίνονται 400x0,58 kcal = 232 kcal / ημέρα. Εάν είναι απαραίτητο, αυτή η τιμή μπορεί να αυξηθεί λόγω της λεγόμενης θερμικής δύσπνοιας, η οποία οφείλεται στην επίδραση των νευρώνων του κέντρου μεταφοράς θερμότητας στους αναπνευστικούς νευρώνες του εγκεφαλικού στελέχους.

Κατά μέσο όρο, περίπου 240 ml νερού διαρρέουν την επιδερμίδα την ημέρα. Κατά συνέπεια, λόγω αυτού, δίνονται 240 0,58 kcal \u003d 139 kcal / ημέρα. Αυτή η τιμή δεν εξαρτάται από τις διαδικασίες ρύθμισης και διάφορους περιβαλλοντικούς παράγοντες.

Και οι δύο τύποι ανεπαίσθητης εφίδρωσης την ημέρα σας επιτρέπουν να δώσετε (400 + 240) 0,58 = 371 kcal.

β) αντιληπτή εφίδρωση (απελευθέρωση θερμότητας με εξάτμιση του ιδρώτα) Κατά μέσο όρο, απελευθερώνονται 400-500 ml ιδρώτα την ημέρα σε μια άνετη θερμοκρασία περιβάλλοντος, επομένως, εκλύονται έως και 300 kcal. Ωστόσο, εάν είναι απαραίτητο, ο όγκος της εφίδρωσης μπορεί να αυξηθεί έως και 12 l / ημέρα, δηλαδή σχεδόν 7000 kcal την ημέρα μπορούν να δοθούν με εφίδρωση. Ανά ώρα, οι ιδρωτοποιοί αδένες μπορούν να παράγουν έως και 1,5 λίτρα και σύμφωνα με ορισμένες πηγές - έως και 3 λίτρα ιδρώτα.

Η αποτελεσματικότητα της εξάτμισης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το περιβάλλον: όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία και όσο χαμηλότερη είναι η υγρασία του αέρα (κορεσμός αέρα με υδρατμούς), τόσο μεγαλύτερη είναι η απόδοση της εφίδρωσης ως μηχανισμός μεταφοράς θερμότητας. Σε 100% κορεσμό του αέρα με υδρατμούς, η εξάτμιση είναι αδύνατη.

Οι ιδρωτοποιοί αδένες αποτελούνται από ένα τερματικό μέρος, ή σώμα, και έναν ιδρωτοποιό πόρο, ο οποίος ανοίγει προς τα έξω μέσω του πόρου του ιδρώτα. Σύμφωνα με τη φύση της έκκρισης, οι ιδρωτοποιοί αδένες χωρίζονται σε εκκρινείς (μεροκρινείς) και αποκρινείς αδένες. Οι αποκρινείς αδένες εντοπίζονται κυρίως στη μασχάλη, στην ηβική περιοχή, καθώς και στην περιοχή των χειλέων, του περίνεου και της θηλής. Οι αποκρινείς αδένες εκκρίνουν μια λιπαρή ουσία πλούσια σε οργανικές ενώσεις. Το ζήτημα της νεύρωσής τους συζητείται - κάποιοι υποστηρίζουν ότι είναι αδρενεργικό συμπαθητικό, άλλοι πιστεύουν ότι απουσιάζει καθόλου και η παραγωγή έκκρισης εξαρτάται από τις ορμόνες του μυελού των επινεφριδίων (αδρεναλίνη και νορεπινεφρίνη).

Οι τροποποιημένοι αποκρινείς αδένες είναι οι ακτινωτοί αδένες που βρίσκονται στα βλέφαρα κοντά στις βλεφαρίδες, καθώς και οι αδένες που παράγουν κερί του αυτιού στον έξω ακουστικό πόρο και οι αδένες της μύτης (προθάλαμοι αδένες). Ωστόσο, οι αποκρινείς αδένες δεν συμμετέχουν στην εξάτμιση. Οι εκκρινείς ιδρωτοποιοί αδένες βρίσκονται στο δέρμα σχεδόν όλων των περιοχών του σώματος. Συνολικά είναι περισσότερα από 2 εκατομμύρια (αν και υπάρχουν άτομα στα οποία απουσιάζουν σχεδόν εντελώς). Οι περισσότεροι ιδρωτοποιοί αδένες βρίσκονται στις παλάμες και τα πέλματα (πάνω από 400 ανά 1 cm 2) και στο δέρμα του ηβικού οστού (περίπου 300 ανά 1 cm 2). Ο ρυθμός σχηματισμού ιδρώτα, καθώς και η συμμετοχή των ιδρωτοποιών αδένων σε διάφορα μέρη του σώματος, ποικίλλει ευρέως.

Σύμφωνα με τη χημική του σύσταση, ο ιδρώτας είναι ένα υποτονικό διάλυμα: περιέχει 0,3% χλωριούχο νάτριο (σχεδόν 0,9% στο αίμα), ουρία, γλυκόζη, αμινοξέα, αμμώνιο και μικρές ποσότητες γαλακτικού οξέος. Το pH του ιδρώτα κυμαίνεται από 4,2 έως 7, με μέσο όρο pH = 6. Το ειδικό βάρος είναι 1,001-1,006. Δεδομένου ότι ο ιδρώτας είναι ένα υποτονικό μέσο, ​​με άφθονη εφίδρωση, χάνεται περισσότερο νερό από τα άλατα και μπορεί να συμβεί αύξηση της οσμωτικής πίεσης στο αίμα. Έτσι, η έντονη εφίδρωση είναι γεμάτη με μια αλλαγή στο μεταβολισμό του νερού-αλατιού.

Οι ιδρωτοποιοί αδένες νευρώνονται από συμπαθητικές χολινεργικές ίνες - στα άκρα τους απελευθερώνεται ακετυλοχολίνη, η οποία αλληλεπιδρά με τους Μ-χολινεργικούς υποδοχείς, αυξάνοντας την παραγωγή ιδρώτα. Οι προγαγγλιακές νευρώνες βρίσκονται στις πλάγιες στήλες του νωτιαίου μυελού στο επίπεδο του Th 2 -L 2 , και οι μεταγαγγλιακοί νευρώνες - στον συμπαθητικό κορμό.

Εάν είναι απαραίτητο να αυξηθεί η μεταφορά θερμότητας με την εφίδρωση, ενεργοποιούνται οι νευρώνες του φλοιού, του μεταιχμιακού συστήματος και, κυρίως, του υποθάλαμου. Τα σήματα από τους υποθαλαμικούς νευρώνες πηγαίνουν στους νευρώνες του νωτιαίου μυελού και σταδιακά εμπλέκουν διάφορα μέρη του δέρματος στη διαδικασία της εφίδρωσης: πρώτα το πρόσωπο, το μέτωπο, το λαιμό, μετά τον κορμό και τα άκρα.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να επηρεάσετε ενεργά τη διαδικασία της εφίδρωσης. Για παράδειγμα, πολλά αντιπυρετικά ή αντιπυρετικά: ασπιρίνη και άλλα σαλικυλικά - αυξάνουν την εφίδρωση και, ως εκ τούτου, μειώνουν τη θερμοκρασία του σώματος (υπάρχει αυξημένη μεταφορά θερμότητας με εξάτμιση). Εφιδρωτικό αποτέλεσμα έχουν και οι ταξιανθίες φλαμουριάς, τα σμέουρα, τα φύλλα του κολτσόφου.

ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ

Ο μεταβολισμός είναι η διαδικασία μεταβολισμού ουσιών που εισέρχονται στον οργανισμό, με αποτέλεσμα να σχηματίζονται από αυτές τις ουσίες πιο σύνθετες ή, αντίθετα, απλούστερες ουσίες.

Το ανθρώπινο σώμα, όπως και οι οργανισμοί άλλων εκπροσώπων του ζωικού και φυτικού κόσμου, είναι ένα ανοιχτό θερμοδυναμικό σύστημα. Λαμβάνει συνεχώς ένα ρεύμα ελεύθερης ενέργειας. Παράλληλα, δίνει ενέργεια στο περιβάλλον, ως επί το πλείστον αποσβεσμένη (δεσμευμένη). Χάρη σε αυτές τις δύο ροές, η εντροπία ενός ζωντανού οργανισμού (ο βαθμός αταξίας, χάος, υποβάθμισης) παραμένει σε σταθερό (ελάχιστο) επίπεδο. Όταν, για κάποιο λόγο, η ροή της ελεύθερης ενέργειας (negentropy) μειώνεται (ή ο σχηματισμός δεσμευμένης ενέργειας αυξάνεται), τότε αυξάνεται η συνολική εντροπία του οργανισμού, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει στον θερμοδυναμικό θάνατό του.

Σύμφωνα με τη θερμοδυναμική των ζωντανών συστημάτων, η ζωή είναι μια πάλη με την εντροπία, μια πάλη μεταξύ της τάξης του συστήματος και της υποβάθμισης. Σύμφωνα με τη γνωστή εξίσωση Prigogine, η ελάχιστη αύξηση της εντροπίας λαμβάνει χώρα εάν η ταχύτητα της ροής της νεγεντροπίας είναι ίση με την ταχύτητα της ροής της εντροπίας στο μέσο.

Η δωρεάν ενέργεια για το σώμα μπορεί να προέλθει μόνο από την τροφή. Συσσωρεύεται σε σύνθετους χημικούς δεσμούς πρωτεϊνών, λιπών και υδατανθράκων. Για να απελευθερωθεί αυτή η ενέργεια, τα θρεπτικά συστατικά υφίστανται πρώτα υδρόλυση και στη συνέχεια οξείδωση υπό αναερόβιες ή αερόβιες συνθήκες.

Στη διαδικασία της υδρόλυσης, η οποία πραγματοποιείται στο γαστρεντερικό σωλήνα, απελευθερώνεται ένα ασήμαντο μέρος της ελεύθερης ενέργειας (λιγότερο από 0,5%). Δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τις ανάγκες της βιοενέργειας, αφού δεν συσσωρεύεται από μακροεργασίες τύπου ATP. Μετατρέπεται μόνο σε θερμική ενέργεια (πρωτογενής θερμότητα), η οποία χρησιμοποιείται από το σώμα για τη διατήρηση της ομοιόστασης της θερμοκρασίας.

Το 2ο στάδιο απελευθέρωσης ενέργειας είναι η διαδικασία της αναερόβιας οξείδωσης. Συγκεκριμένα, περίπου το 5% της ελεύθερης ενέργειας από τη γλυκόζη απελευθερώνεται με αυτόν τον τρόπο όταν οξειδώνεται σε γαλακτικό οξύ. Αυτή η ενέργεια, ωστόσο, συσσωρεύεται από το ATP macroerg και χρησιμοποιείται για την εκτέλεση χρήσιμων εργασιών, για παράδειγμα, για τη σύσπαση των μυών, για τη λειτουργία της αντλίας νατρίου-καλίου, αλλά, τελικά, μετατρέπεται επίσης σε θερμότητα, η οποία ονομάζεται δευτερεύουσα θερμότητα.

Στάδιο 3 - το κύριο στάδιο απελευθέρωσης ενέργειας - έως και το 94,5% όλης της ενέργειας που μπορεί να απελευθερωθεί υπό τις συνθήκες του σώματος. Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται στον κύκλο του Krebs: οξειδώνει το πυροσταφυλικό οξύ (προϊόν της οξείδωσης της γλυκόζης) και το ακετυλοσυνένζυμο Α (προϊόν της οξείδωσης αμινοξέων και λιπαρών οξέων). Στη διαδικασία της αερόβιας οξείδωσης, απελευθερώνεται ελεύθερη ενέργεια ως αποτέλεσμα της αποκόλλησης του υδρογόνου και της μεταφοράς των ηλεκτρονίων και των πρωτονίων του μέσω της αλυσίδας των αναπνευστικών ενζύμων στο οξυγόνο. Ταυτόχρονα, η απελευθέρωση ενέργειας δεν συμβαίνει ταυτόχρονα, αλλά σταδιακά, επομένως, το μεγαλύτερο μέρος αυτής της ελεύθερης ενέργειας (περίπου 52-55%) μπορεί να συσσωρευτεί σε ενέργεια μακροεργασίας (ATP). Το υπόλοιπο χάνεται με τη μορφή πρωτογενούς θερμότητας ως αποτέλεσμα της «ατέλειας» της βιολογικής οξείδωσης. Αφού χρησιμοποιηθεί η ελεύθερη ενέργεια που αποθηκεύεται στο ATP για να εκτελέσει χρήσιμη εργασία, μετατρέπεται σε δευτερεύουσα θερμότητα.

Έτσι, όλη η ελεύθερη ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την οξείδωση των θρεπτικών συστατικών μετατρέπεται τελικά σε θερμική ενέργεια. Επομένως, η μέτρηση της ποσότητας θερμικής ενέργειας που απελευθερώνει το σώμα είναι μια μέθοδος για τον προσδιορισμό της ενεργειακής δαπάνης του σώματος.

Ως αποτέλεσμα της οξείδωσης, η γλυκόζη, τα αμινοξέα και τα λιπαρά οξέα στο σώμα μετατρέπονται σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό.

Ο ενεργειακός μεταβολισμός ενός ζωικού οργανισμού (ακαθάριστος μεταβολισμός) αποτελείται από τον βασικό μεταβολισμό και την εργασιακή αύξηση στον βασικό μεταβολισμό. Η αρχική τιμή του επιπέδου των μεταβολικών διεργασιών είναι η κύρια ανταλλαγή. Αυτές οι τυπικές συνθήκες για τον προσδιορισμό του βασικού μεταβολισμού χαρακτηρίζουν εκείνους τους παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν την ένταση των μεταβολικών διεργασιών στον άνθρωπο. Για παράδειγμα, ο μεταβολικός ρυθμός υπόκειται σε ημερήσιες διακυμάνσεις, οι οποίες αυξάνονται το πρωί και μειώνονται το βράδυ. Η ένταση του μεταβολισμού αυξάνεται επίσης κατά τη διάρκεια της σωματικής και πνευματικής εργασίας. Η κατανάλωση θρεπτικών συστατικών και η περαιτέρω πέψη τους έχουν σημαντικό αντίκτυπο στο επίπεδο του μεταβολισμού, ειδικά εάν τα θρεπτικά συστατικά είναι πρωτεϊνικής φύσης. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται ειδική δυναμική δράση της τροφής.Η αύξηση της έντασης του μεταβολισμού μετά τη λήψη ενός γεύματος πρωτεΐνης μπορεί να διαρκέσει 12-18 ώρες.Και τέλος, εάν η θερμοκρασία περιβάλλοντος πέσει κάτω από τη θερμοκρασία άνεσης, τότε η ένταση των μεταβολικών διεργασιών αυξάνει. Οι μετατοπίσεις στην κατεύθυνση της ψύξης οδηγούν σε μεγαλύτερη αύξηση του μεταβολισμού από τις αντίστοιχες μετατοπίσεις στην κατεύθυνση της αύξησης της θερμοκρασίας.

Ακόμη και με την πλήρη και αυστηρή τήρηση των τυπικών συνθηκών, η αξία του βασικού μεταβολισμού σε υγιείς ανθρώπους μπορεί να ποικίλλει. Αυτή η μεταβλητότητα εξηγείται από διαφορές στην ηλικία, το φύλο, το ύψος και το σωματικό βάρος. Κατά κανόνα, η τιμή των 4,2 kJ / kg h λαμβάνεται ως κατά προσέγγιση τιμή του τυπικού (βασικού) μεταβολικού ρυθμού. για ένα άτομο που ζυγίζει 70 kg, ο αντίστοιχος βασικός μεταβολικός ρυθμός είναι περίπου 7100 kJ / ημέρα (1700 kcal / ημέρα).

ΦΑΓΗΤΟ

Διατροφή είναι η διαδικασία αφομοίωσης από το σώμα των ουσιών που είναι απαραίτητες για την κατασκευή και την ανανέωση των ιστών του σώματος, καθώς και για την κάλυψη του ενεργειακού κόστους.

Γενικά, η εξέλιξη των διατροφικών αναγκών των ζωικών οργανισμών περιελάμβανε τη διαδικασία περιορισμού της δικής τους σύνθεσης ενός αριθμού ενώσεων με ταυτόχρονη επέκταση της κατανάλωσης ορισμένων τύπων οργανικών ενώσεων. Αυτό οδήγησε στην απομόνωση μιας ολόκληρης ομάδας ουσιών που είναι απαραίτητες για τα ανώτερα ζώα και τον άνθρωπο, δηλαδή είναι απαραίτητες για το μεταβολισμό, αλλά δεν συντίθενται ανεξάρτητα.

Η χρήση προϊόντων διατροφής, που αποτελούνται κυρίως από σύνθετες ενώσεις φυτικής ή ζωικής προέλευσης, για τις ενεργειακές ή πλαστικές ανάγκες του οργανισμού είναι δυνατή μόνο μετά την υδρόλυση αυτών των προϊόντων και τη μετατροπή τους σε σχετικά απλές ενώσεις, χωρίς ιδιαιτερότητα είδους. Οι διατροφικές ανάγκες των διαφόρων ζωικών ειδών είναι διαφορετικές ανάλογα με το ποια θρεπτικά συστατικά μπορεί να συνθέσει το σώμα και ποια πρέπει να προέρχονται από έξω. Κι όμως, οι διαφορές στις διατροφικές ανάγκες οφείλονται κυρίως στους τρόπους πέψης (υδρόλυσης) των τροφών. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι σε ανώτερους ζωικούς οργανισμούς, οι ενδιάμεσες μεταβολικές διεργασίες προχωρούν με παρόμοιο τρόπο.

Στον μεταβολισμό (μεταβολισμό) και την ενέργεια διακρίνονται δύο διεργασίες: ο αναβολισμός και ο καταβολισμός. Κάτω από τον αναβολισμό κατανοούν το σύνολο των διαδικασιών που στοχεύουν στην οικοδόμηση των δομών του σώματος κυρίως μέσω της σύνθεσης πολύπλοκων οργανικών ουσιών. υπό καταβολισμό - ένα σύνολο διαδικασιών αποσύνθεσης πολύπλοκων οργανικών ενώσεων και χρήσης σχετικά απλών ουσιών που σχηματίζονται στη διαδικασία ανταλλαγής ενέργειας. Ο αναβολισμός και ο καταβολισμός βασίζονται στις διαδικασίες αφομοίωσης και αφομοίωσης αντίστοιχα, οι οποίες είναι αλληλένδετες στο σώμα και ισορροπημένες σε ένα φυσιολογικό σώμα.

Γενικά, οι ανάγκες των ζώων είναι αρκετά ομοιογενείς: χρειάζονται θρεπτικά συστατικά παρόμοια στη δομή για την ανταλλαγή ενέργειας. σε ουσίες όπως αμινοξέα, πουρίνες και ορισμένα λιπίδια για την κατασκευή πολύπλοκων πρωτεϊνικών μορίων και κυτταρικών δομών. σε ειδικούς μεταβολικούς καταλύτες και σταθεροποιητές κυτταρικής μεμβράνης. σε ανόργανα ιόντα και ενώσεις για φυσικές και χημικές διεργασίες στο σώμα και, τέλος, σε έναν παγκόσμιο βιολογικό διαλύτη - το νερό - για τη δημιουργία περιβάλλοντος για τον κυτταρικό μεταβολισμό.

Τελικά, η τροφή των εξαιρετικά οργανωμένων οργανισμών περιλαμβάνει οργανικές ουσίες, η συντριπτική πλειοψηφία των οποίων είναι πρωτεΐνες, λιπίδια και υδατάνθρακες. Τα προϊόντα της υδρόλυσης τους - αμινοξέα, λιπαρά οξέα, γλυκερίνη και μονοσακχαρίτες - δαπανώνται για την παροχή ενέργειας του οργανισμού. Στις διαδικασίες ανταλλαγής ενέργειας, τα αμινοξέα, τα λιπαρά οξέα και οι μονοσακχαρίτες αλληλοσυνδέονται με κοινές οδούς μετασχηματισμού τους. Ως εκ τούτου, ως φορείς ενέργειας, οι ουσίες των τροφίμων μπορούν να ανταλλάσσονται σύμφωνα με την ενεργειακή αξία (ο ισοδυναμικός κανόνας).

Η ενεργειακή (θερμιδική) αξία των τροφίμων υπολογίζεται από την ποσότητα θερμικής ενέργειας που απελευθερώνεται κατά την καύση 1 g τροφικής ουσίας (φυσιολογική θερμιδική αξία), η οποία παραδοσιακά εκφράζεται σε kilocalories ή σε SI - σε joules (1 kcal \u003d 4,187 kJ). Οι υπολογισμοί έδειξαν ότι η ενεργειακή αξία των λιπών (38,9 kJ/g, 9,3 kcal/g) είναι διπλάσια από αυτή των πρωτεϊνών και των υδατανθράκων (17,2 kJ/g, 4,1 kcal/g). Οι πρωτεΐνες και οι υδατάνθρακες έχουν την ίδια ενεργειακή αξία και μπορούν να αντικατασταθούν 1:1 σε αναλογία βάρους.

Για να διατηρηθεί η σταθερή κατάσταση του οργανισμού, η συνολική ενεργειακή δαπάνη πρέπει να καλύπτεται από την πρόσληψη θρεπτικών ουσιών που φέρουν ένα ισοδύναμο ενεργειακό απόθεμα στους χημικούς δεσμούς τους. Εάν η ποσότητα της εισερχόμενης τροφής δεν επαρκεί για την κάλυψη της ενεργειακής δαπάνης, τότε η ενεργειακή δαπάνη αντισταθμίζεται από εσωτερικά αποθέματα, κυρίως λίπος. Εάν η μάζα του εισερχόμενου τροφίμου ως προς τους φορείς ενέργειας υπερβαίνει την κατανάλωση ενέργειας, τότε η διαδικασία αποθήκευσης λίπους βρίσκεται σε εξέλιξη, ανεξάρτητα από τη σύσταση του τροφίμου.

Ωστόσο, πρέπει πάντα να θυμόμαστε ότι αυτές οι τρεις πηγές ενέργειας είναι και το πλαστικό υλικό του ζωικού οργανισμού. Επομένως, ο μακροπρόθεσμος αποκλεισμός ενός από τα τρία θρεπτικά συστατικά από τη διατροφή και η αντικατάσταση με ενεργειακά ισοδύναμη ποσότητα άλλης ουσίας είναι απαράδεκτη.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ

Η ζωή συνδέεται με μια συνεχή δαπάνη ενέργειας, η οποία είναι απαραίτητη για τη λειτουργία του σώματος. Από την άποψη της θερμοδυναμικής, οι ζωντανοί οργανισμοί ανήκουν σε ανοιχτά συστήματα, αφού για την ύπαρξή τους ανταλλάσσουν συνεχώς ουσίες και ενέργεια με το εξωτερικό περιβάλλον. Η πηγή ενέργειας των ζωντανών οργανισμών είναι οι χημικοί μετασχηματισμοί των οργανικών ουσιών που προέρχονται από το περιβάλλον. Ο μετασχηματισμός αυτών των ουσιών από σύνθετες σε απλές οδηγεί στην απελευθέρωση ενέργειας που περιέχεται στους χημικούς δεσμούς. Η εξαγωγή ενέργειας από χημικούς δεσμούς πραγματοποιείται κυρίως με τη δαπάνη μοριακού οξυγόνου (αερόβια ανταλλαγή). Η οξείδωση σε έναν αριθμό αλυσίδων προηγείται από διάσπαση χωρίς οξυγόνο (αναερόβιος μεταβολισμός).

Ο κύριος συσσωρευτής ενέργειας για τη χρήση του σε κυτταρικές διεργασίες είναι η τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP). Με τη βοήθεια της ενέργειας ATP παρέχεται η δυνατότητα πρωτεϊνικής σύνθεσης, κυτταρικής διαίρεσης, διατήρησης της ωσμωτικής τους βαθμίδας, μυϊκής συστολής κ.λπ. Σύμφωνα με τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο, η χημική ενέργεια του ATP, έχοντας περάσει από ενδιάμεσα στάδια, τελικά μετατρέπεται σε θερμότητα, η οποία χάνεται από το σώμα. Επομένως, η ένταση της ανταλλαγής ενέργειας του σώματος είναι το άθροισμα της ενεργειακής δαπάνης για τη λειτουργία των κυτταρικών συστημάτων, της συσσωρευμένης ενέργειας και της απώλειας της με τη μορφή θερμότητας.

Η ζωή ενός οργανισμού εξαρτάται από τη ροή των χημικών αντιδράσεων με τη μετατροπή όλων των τύπων ενέργειας σε θερμότητα. Ο ρυθμός των χημικών αντιδράσεων, και συνεπώς η ανταλλαγή ενέργειας, εξαρτάται από τη θερμοκρασία των ιστών. Η θερμότητα ως ο τελικός μετασχηματισμός της ενέργειας μπορεί να μετακινηθεί από μια περιοχή υψηλότερης θερμοκρασίας σε μια περιοχή χαμηλότερης. Η θερμοκρασία των ιστών καθορίζεται από την αναλογία του ρυθμού της μεταβολικής παραγωγής θερμότητας των κυτταρικών δομών τους και του ρυθμού διάχυσης της θερμότητας που προκύπτει στο περιβάλλον. Επομένως, η ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ του οργανισμού και του εξωτερικού περιβάλλοντος είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την ύπαρξη ζωικών οργανισμών. Για τη διατήρηση της φυσιολογικής (βέλτιστης) θερμοκρασίας του σώματος, οι ζωικοί οργανισμοί διαθέτουν ένα σύστημα ρύθμισης της ανταλλαγής θερμότητας με το περιβάλλον.

Οι ζωικοί οργανισμοί χωρίζονται σε ποικιλοθερμικούς και ομοιοθερμικούς. Οι ποικιλόθερμοι (που στέκονται στα κατώτερα σκαλοπάτια της φυλογενετικής σκάλας) έχουν ατελείς, αλλά και πάλι αρκετά αποτελεσματικούς μηχανισμούς θερμορύθμισης. Αυτοί οι μηχανισμοί περιλαμβάνουν ένα σύστημα αντιστάθμισης χημικής θερμοκρασίας που επιτρέπει τη διατήρηση μιας σταθερής ανταλλαγής ενέργειας με σημαντικές αλλαγές στη θερμοκρασία του σώματος, τη θερμορύθμιση από τη συμπεριφορά (επιλογή της βέλτιστης θερμοκρασίας περιβάλλοντος) και την υστέρηση θερμοκρασίας (την ικανότητα σύλληψης θερμότητας από το εξωτερικό περιβάλλον πιο γρήγορα από την απώλεια ).

Η ομοιοθερμία είναι ένα μεταγενέστερο απόκτημα της εξέλιξης του ζωικού κόσμου. Τα πτηνά και τα θηλαστικά ταξινομούνται ως πραγματικά ομοιοθερμικά ζώα, καθώς αυτά τα ζώα είναι σε θέση να διατηρούν σταθερή θερμοκρασία σώματος εντός 2 ° C με σχετικά μεγάλες διακυμάνσεις στη θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος.

Η ομοιοθερμία βασίζεται σε υψηλότερο επίπεδο ανταλλαγής ενέργειας από ότι στα ποικιλοθερμικά ζώα λόγω του αυξημένου ρόλου των θυρεοειδικών ορμονών που διεγείρουν τη λειτουργία της κυτταρικής αντλίας νατρίου. Η υψηλή ανταλλαγή ενέργειας οδήγησε στο σχηματισμό τέλειων μηχανισμών για τη ρύθμιση της θερμικής ενέργειας στο σώμα.

Ένας αριθμός ζώων ανήκει στην ομάδα των ετεροθερμικών οργανισμών: υπό ορισμένες συνθήκες είναι ποικιλοθερμικοί οργανισμοί, υπό άλλες είναι ομοιοθερμικοί.

Για να διατηρήσουν μια σταθερή θερμοκρασία σώματος, τα ομοιοθερμικά ζώα έχουν χημική και φυσική θερμορύθμιση. Η φυσική θερμορύθμιση πραγματοποιείται με αλλαγή της θερμικής αγωγιμότητας των ιστών του σώματος (αλλαγή της ροής του αίματος στο δέρμα, διάσπαση, εξάτμιση υγρασίας από την επιφάνεια του σώματος ή της στοματικής κοιλότητας).

Η χημική θερμορύθμιση πραγματοποιείται με την αύξηση της παραγωγής θερμότητας στο σώμα. Υπάρχουν δύο κύριες πηγές χημικής θερμορύθμισης (ελεγχόμενη παραγωγή θερμότητας): η συσταλτική θερμογένεση λόγω της εκούσιας δραστηριότητας της κινητικής συσκευής, ο θερμορυθμιστικός τόνος και το τρόμο των μυών και η μη συσταλτική θερμογένεση λόγω του καφέ λιπώδους ιστού, της ειδικής δυναμικής δράσης της τροφής. και τα λοιπά.

Η ανταλλαγή θερμότητας ελέγχεται από τη δραστηριότητα των θερμοϋποδοχέων, πληροφορίες από τους οποίους εισέρχονται στο κέντρο θερμορύθμισης του υποθαλάμου, ο οποίος ελέγχει τις αντιδράσεις της χημικής και φυσικής θερμορύθμισης.

Η μακροχρόνια έκθεση σε υψηλές ή χαμηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος οδηγεί σε σημαντικές αλλαγές στις ιδιότητες του σώματος, αυξάνοντας την αντοχή του στη δράση κατάλληλων παραγόντων θερμοκρασίας.

Η κατασκευή και η ανανέωση των ιστών του σώματος, καθώς και η κάλυψη της ενεργειακής δαπάνης του σώματος, πρέπει να παρέχεται με επαρκή διατροφή. Υπάρχουν δύο διαδικασίες στον μεταβολισμό και την ενέργεια: ο αναβολισμός και ο καταβολισμός. Ο αναβολισμός νοείται ως ένα σύνολο διαδικασιών που στοχεύουν στην οικοδόμηση των δομών του σώματος, κυρίως μέσω της σύνθεσης πολύπλοκων οργανικών ουσιών. Ο καταβολισμός είναι ένα σύνολο διαδικασιών αποσύνθεσης πολύπλοκων οργανικών ουσιών με σκοπό την απελευθέρωση ενέργειας. Ο αναβολισμός και ο καταβολισμός βασίζονται στις διαδικασίες αφομοίωσης και αφομοίωσης αντίστοιχα, οι οποίες είναι αλληλένδετες και ισορροπημένες.

Οι διατροφικές ανάγκες των ζώων είναι αρκετά ομοιογενείς: οι απαραίτητες ουσίες για τον ενεργειακό μεταβολισμό (πρωτεΐνες, λίπη, υδατάνθρακες), ουσίες για την κατασκευή πολύπλοκων πρωτεϊνικών μορίων και κυτταρικών δομών (αμινοξέα, πουρίνες, λιπίδια, υδατάνθρακες), ειδικοί καταλύτες μεταβολισμού (βιταμίνες) και Σταθεροποιητές κυτταρικής μεμβράνης (αντιοξειδωτικά), ανόργανα ιόντα και γενικός βιολογικός διαλύτης - νερό.

Η ενεργειακή αξία των τροφίμων καθορίζεται από την ποσότητα της θερμικής ενέργειας που απελευθερώνεται κατά την καύση 1 g τροφικής ουσίας (φυσιολογική θερμογόνος δύναμη).

Ως ορθολογική διατροφή νοείται η διατροφή που είναι επαρκής σε ποσότητα και πλήρης σε ποιότητα. Η βάση της ορθολογικής διατροφής είναι η ισορροπία, δηλαδή η βέλτιστη αναλογία τροφής που καταναλώνεται. Μια ισορροπημένη διατροφή πρέπει να περιλαμβάνει πρωτεΐνες, λίπη και υδατάνθρακες σε αναλογία μάζας περίπου 1:1:4. Όσον αφορά την ποιότητα, τα τρόφιμα πρέπει να είναι πλήρη, δηλαδή να περιέχουν πρωτεΐνες (συμπεριλαμβανομένων των απαραίτητων αμινοξέων), απαραίτητα λιπαρά οξέα (τη λεγόμενη βιταμίνη F), βιταμίνες, τα περισσότερα από τα οποία αποτελούν μέρος των καταλυτικών συστημάτων και μια μεγάλη ομάδα βιταμινών- όπως ουσίες, ανόργανα στοιχεία και νερό.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1) McMurray V. Μεταβολισμός στον άνθρωπο. Μ., 1980.

2) Norton A., Edholm O. Άνθρωπος σε ψυχρές συνθήκες. Μ., 1957.

3) Γενικό μάθημα φυσιολογίας ανθρώπου και ζώων / επιμέλεια A. D. Nozdrachev. Μ., 1991. βιβλίο. 2.

4) Fundamentals of Physiology / επιμ. Π. Στέρκη. Μ., 1984.

5) Slonim A.D. Η εξέλιξη της θερμορύθμισης. Λ., 1986.

6) Physiology of thermoregulation: A guide to physiology / επιμ.Κ. Π. Ιβάνοβα. Λ., 1984.

7) Φυσιολογία του Ανθρώπου / επιμ. N.A. Agadzhanyan, V.I. Tsirkin. SPb., 1998.

8) Φυσιολογία του Ανθρώπου / επιμ. R. Schmidt, G. Thevs. Μ., 1986. Τ. 4.

Εάν η θερμοκρασία του σώματος υπερβαίνει τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος, τότε το σώμα θα εκπέμψει θερμότητα στο περιβάλλον. Η απελευθέρωση θερμότητας στο περιβάλλον πραγματοποιείται με ακτινοβολία, αγωγιμότητα θερμότητας, συναγωγή και εξάτμιση.

Η αύξηση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος πάνω από τη θερμοκρασία του σώματος οδηγεί σε αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος λόγω ακτινοβολίας και αγωγιμότητας. Υπό αυτές τις συνθήκες, η απελευθέρωση από την υπερβολική θερμότητα και ψύξη πραγματοποιείται μόνο με εξάτμιση ιδρώτα. Η κίνηση του αέρα κοντά στο δέρμα αυξάνει τον ρυθμό εξάτμισης και έτσι αυξάνει την απόδοση της απώλειας θερμότητας (ψυκτική επίδραση του ανεμιστήρα).

Φυσική θερμορύθμιση (απαγωγή θερμότητας.) Εάν η θερμοκρασία του σώματος υπερβαίνει τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος, τότε το σώμα θα εκπέμψει θερμότητα στο περιβάλλον. Η θερμότητα απελευθερώνεται στο περιβάλλον ακτινοβολία, αγωγή θερμότητας, μεταφορά και εξάτμιση.

Ακτινοβολία. Ένα γυμνό άτομο σε θερμοκρασία δωματίου χάνει περίπου 60% από τη θερμότητα που εκπέμπεται από την ακτινοβολία υπέρυθρων κυμάτων μήκους 760 nm.

Μεταγωγή (15% εκπέμπεται θερμότητα) - η απώλεια θερμότητας από τη μεταφορά κινούμενων σωματιδίων αέρα ή νερού. Η ποσότητα της θερμότητας που χάνεται με τη μέθοδο της συναγωγής αυξάνεται με την αύξηση της ταχύτητας του αέρα (ανεμιστήρας, άνεμος). Στο νερό, η τιμή της μεταφοράς θερμότητας μέσω αγωγιμότητας και μεταφοράς είναι πολλές φορές μεγαλύτερη από ό,τι στον αέρα.

Κράτημα- μεταφορά θερμότητας επαφής ( 3% εκπέμπεται θερμότητα) όταν η επιφάνεια του σώματος έρχεται σε επαφή με οποιοδήποτε φυσικό σώμα (καρέκλα, πάτωμα, μαξιλάρι, ρούχα κ.λπ.).

Ακτινοβολία, συναγωγή και αγωγιμότητα εμφανίζονται όταν η θερμοκρασία του σώματος είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος . Εάν η θερμοκρασία της επιφάνειας του σώματος είναι ίση ή χαμηλότερη από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, τότε αυτές οι μέθοδοι απώλειας θερμότητας από το σώμα καθίστανται αναποτελεσματικές. Για παράδειγμα, υπό κανονικές συνθήκες, η αγωγιμότητα της θερμότητας παίζει μικρό ρόλο, γιατί. ο αέρας και τα ρούχα δεν μεταδίδουν καλά τη θερμότητα.

Εξάτμιση- απαραίτητος μηχανισμός απελευθέρωσης θερμότητας σε υψηλές θερμοκρασίες. Η εξάτμιση του νερού από την επιφάνεια του σώματος οδηγεί σε απώλεια 2,43 kJ (0,58 kcal)θερμότητα ανά γραμμάριο εξατμισμένου νερού.

ανεπαίσθητος εξάτμιση - αποτέλεσμα της συνεχούς διάχυσης των μορίων του νερού μέσω του δέρματος και των αναπνευστικών επιφανειών, δεν ελέγχεται από το σύστημα ρύθμισης της θερμοκρασίας Ακόμα και χωρίς ορατή εφίδρωση, το νερό εξατμίζεται από την επιφάνεια του δέρματος και των πνευμόνων μέσα 700 - 850 ml νερό σε μια μέρα(300 - 350 ml - από την επιφάνεια των πνευμόνων, 400 - 500 ml - από την επιφάνεια του δέρματος) , προκαλώντας απώλεια θερμότητας της παραγγελίας 12–16 kcal/ώρα.

Η ένταση της διαδικασίας εξαρτάται από σχετική υγρασία : στον αέρα που είναι κορεσμένος με υδρατμούς, δεν συμβαίνει εξάτμιση. Επομένως, στο μπάνιο, ο ιδρώτας απελευθερώνεται σε μεγάλες ποσότητες, αλλά δεν εξατμίζεται και αποστραγγίζεται από την επιφάνεια του δέρματος - αναποτελεσματική εφίδρωση .

Κατά τη διάρκεια βαριάς σωματικής εργασίας σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας του περιβάλλοντος, η εφίδρωση μπορεί να φτάσει 10-12 l / ημέρα.Μετά από βαρύ μυϊκό φορτίο, εκπέμπεται με εξάτμιση 75% θερμότητα, ακτινοβολία 12%, μεταγωγή 13% (για σύγκριση: σε σε ανάπαυση στις 20 0 ΑΠΟ – το μερίδιο της ακτινοβολίας είναι 66%, η εξάτμιση - 19%, η μεταφορά - 15%).

Μαζί με τον ιδρώτα χάνεται μεγάλη ποσότητα αλάτων (κυρίως χλωριούχο νάτριο) και βιταμίνη C. Από αυτή την άποψη, τα ποσοστά κατανάλωσης αυτών των ουσιών θα πρέπει να διευρυνθούν σημαντικά στη διατροφή των ατόμων που εργάζονται σε ζεστά καταστήματα και σε ζεστά κλίματα.

συμμετέχουν στη μεταφορά θερμότητας δέρμα, βλεννογόνους, πνεύμονες, καρδιαγγειακά και απεκκριτικά συστήματα .

Ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο στις διαδικασίες μεταφοράς θερμότητας παίζει η κατάσταση των αγγείων του δέρματος, καθώς και η συχνότητα των καρδιακών συσπάσεων και της αναπνοής.

Το καρδιαγγειακό σύστημα επηρεάζει την ένταση της μεταφοράς θερμότητας λόγω της ανακατανομής του αίματος στα αγγεία και των αλλαγών στον όγκο του κυκλοφορούντος αίματος.

Στο κρύο τα αιμοφόρα αγγεία του δέρματος, κυρίως τα αρτηρίδια, στενεύουν. ανοιχτές αρτηριοφλεβικές αναστομώσεις. Αυτό μειώνει την ποσότητα του αίματος στα τριχοειδή αγγεία. Ως αποτέλεσμα, η θερμομόνωση του σώματος αυξάνεται και η θερμότητα διατηρείται περιορίζοντας τη μεταφορά θερμότητας. Λόγω της ανακατανομής του αίματος, η ογκομετρική ταχύτητα της ροής του αίματος στα εσωτερικά όργανα αυξάνεται - αυτό συμβάλλει στη διατήρηση της θερμότητας σε αυτά - αντίδραση διατήρησης της θερμότητας .

Όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος αυξάνεται:

1) τα αγγεία του δέρματος διαστέλλονται, η ποσότητα του αίματος που κυκλοφορεί σε αυτά αυξάνεται.

2) ο όγκος του κυκλοφορούντος αίματος αυξάνεται λόγω της μεταφοράς νερού από τους ιστούς στα αγγεία και της εξώθησης του αίματος από τη σπλήνα και άλλες αποθήκες αίματος. Ως αποτέλεσμα, η μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία και μεταφορά αυξάνεται.

Αναπνευστικό σύστημα - παρόμοιο αποτέλεσμα εμφανίζεται με αυξημένη αναπνοή λόγω της απομάκρυνσης περισσότερο θερμού αέρα από το σώμα. Είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε ζώα που δεν ιδρώνουν ( είτε χωρίς ιδρωτοποιούς αδένες είτε έχουν πυκνά μαλλιά που εμποδίζουν την εφίδρωση)- σκύλοι, γάτες κλπ. Με αύξηση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος αναπτύσσονται θερμική δύσπνοια - πολύ γρήγορη, αλλά εξαιρετικά ρηχή αναπνοή. Αυξάνει την εξάτμιση του νερού από τον στοματικό βλεννογόνο και την ανώτερη αναπνευστική οδό.

Αποτρέπεται η μεταφορά θερμότητας :

1) στρώμα υποδόριου λίπους - λόγω της χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας του λίπους.

2) ρούχα - λόγω του γεγονότος ότι μεταξύ αυτού και του δέρματος υπάρχει ένα στρώμα ακίνητου αέρα, το οποίο είναι κακός αγωγός της θερμότητας (η θερμοκρασία του φτάνει τους 30 0 C). Οι θερμομονωτικές ιδιότητες των ρούχων είναι τόσο καλύτερες, τόσο πιο λεπτή είναι η δομή του - μάλλινη και γούνα. Τα ρούχα που είναι αδιαπέραστα από τον αέρα (καουτσούκ) είναι ελάχιστα ανεκτά - το στρώμα αέρα ανάμεσα σε αυτό και το σώμα είναι γρήγορα κορεσμένο με υδρατμούς και η εξάτμιση σταματά.

3) αλλαγή στη θέση του σώματος : όταν κάνει κρύο, τα ζώα "τυλίγονται σε μια μπάλα", γεγονός που μειώνει την επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας. όταν κάνει ζέστη, αντιθέτως, παίρνουν μια θέση στην οποία αυξάνεται.

4) αντίδραση των μυών του δέρματος - για τον άνθρωπο έχει μια υποτυπώδη έννοια («δέρμα χήνας»), στα ζώα αλλάζει την κυτταρικότητα του τριχώματος, με αποτέλεσμα να βελτιώνεται ο θερμομονωτικός ρόλος του μαλλιού.

Η σταθερότητα της θερμοκρασίας του σώματος διασφαλίζεται από την κοινή δράση μηχανισμών που ρυθμίζουν, αφενός, την ένταση του μεταβολισμού και την παραγωγή θερμότητας που εξαρτάται από αυτόν (χημική θερμορύθμιση) και αφετέρου, τη μεταφορά θερμότητας (φυσική θερμορύθμιση) .

Με αυτόν τον τρόπο, χρήσιμο προσαρμοστικό αποτέλεσμα δραστηριότητα του θεωρούμενου λειτουργικού συστήματος είναι η σταθερότητα όχι της θερμοκρασίας του δέρματος (θερμοκρασία "κέλυφος"), αλλά θερμοκρασία εσωτερικών οργάνων (θερμοκρασία "πυρήνας")

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΟΥ ΠΑΡΕΧΕΙ ΣΤΑΘΕΡΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΣΩΜΑΤΟΣ

1 σύνδεσμος - χρήσιμο προσαρμοστικό αποτέλεσμα - διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος σε σταθερό επίπεδο.

2 σύνδεσμος - υποδοχείς . Η θερμοαντίληψη πραγματοποιείται από τις ελεύθερες απολήξεις λεπτών αισθητήριων ινών τύπου Α (δέλτα) και C.

(Η ρύθμιση της σταθερότητας της θερμοκρασίας είναι μια πολύπλοκη αντανακλαστική πράξη, η οποία πραγματοποιείται ως αποτέλεσμα ερεθισμού των υποδοχέων του δέρματος, του δέρματος και των υποδόριου αγγείων, καθώς και του κεντρικού νευρικού συστήματος.)

3 σύνδεσμος του λειτουργικού συστήματος - νευρικό κέντρο

Λειτουργικό σύστημα 4 συνδέσμων – εκτελεστικά όργανα. Η θερμοκρασία του σώματος καθορίζεται από την αναλογία έντασης:

1) Παραγωγή θερμότητας

2) απαγωγή θερμότητας

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΟΡΡΥΘΜΙΣΗΣ

Οι νευρικοί μηχανισμοί της θερμορύθμισης έχουν βασικά αντανακλαστικά τόξα, τα οποία περιλαμβάνουν σχηματισμούς υποδοχέων (υποδοχείς θερμότητας και ψυχρού). Μέσω των προσαγωγών νευρικών ινών, οι ώσεις από τη συσκευή του υποδοχέα φτάνουν σε ορισμένα κύρια κέντρα αυτόνομης ρύθμισης, κυρίως στις δομές του υποθαλάμου. Το απαγωγό τμήμα του αντανακλαστικού τόξου είναι οι συμπαθητικές και παρασυμπαθητικές νευρικές ίνες που νευρώνουν τα εσωτερικά όργανα, καθώς και τα αγγεία. Οι απαγωγές ωθήσεις εκτελούνται επίσης κατά μήκος των κινητικών σωματικών ινών που ρυθμίζουν τη δραστηριότητα των σκελετικών μυών.

Εντοπισμός και ιδιότητες των θερμοϋποδοχέων.

Περιφερειακός θερμοϋποδοχείς είναι στο δέρμα, στους υποδόριους ιστούς, στο δέρμα και στα υποδόρια αγγεία.Οι θερμοϋποδοχείς του δέρματος είναι μη ενθυλακωμένες νευρικές απολήξεις. .

Κεντρικοί θερμοϋποδοχείς που βρίσκεται στην έσω προοπτική περιοχή του υποθαλάμου (κεντρικοί θερμοαισθητήρες νευρώνες), στον δικτυωτό σχηματισμό του μεσεγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού.)

Οι θερμικοί και ψυχροί υποδοχείς στο κεντρικό νευρικό σύστημα ανταποκρίνονται στις αλλαγές της θερμοκρασίας του αίματος που ρέει στα νευρικά κέντρα. Αύξηση της παραγωγής θερμότητας σημειώθηκε κατά την ψύξη της καρωτίδας, η οποία φέρνει αίμα στον εγκέφαλο.

Στοιχεία για κεντρικούς θερμοϋποδοχείς :

1 ) βύθιση απονευρωμένων οπίσθιων άκρων σκυλιά σε κρύο νερό προκαλούν τρέμουλο των μυών του κεφαλιού, των μπροστινών άκρων, του κορμού και αύξηση της παραγωγής θερμότητας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το "κρύο" αίμα ερεθίζει τους κεντρικούς θερμοϋποδοχείς.

2)κατά την ψύξη της καρωτιδικής αρτηρίας, η οποία φέρνει αίμα στον εγκέφαλο , αναπτύσσεται τρόμος και αγγειοσυστολή του δέρματος, που οδηγεί σε αύξηση της παραγωγής θερμότητας και περιορισμό της μεταφοράς θερμότητας αντίστοιχα.

Θερμοϋποδοχείς έχουν βρεθεί στην αναπνευστική οδό, στον προμήκη μυελό και στον κινητικό φλοιό.

Έτσι, το ανθρώπινο σώμα έχει ένα διπλό σύστημα ελέγχου της θερμοκρασίας του σώματος: ανιχνεύεται η επίδραση του εξωτερικού περιβάλλοντος (ζέστη ή κρύο). σχηματισμοί υποδοχέων δέρματος , καταγράφεται η θερμοκρασία του εσωτερικού περιβάλλοντος θερμοϋποδοχείς εσωτερικών οργάνων και δομών του κεντρικού νευρικού συστήματος.

Λειτουργική κινητικότητα θερμοϋποδοχέων.Η ικανότητα των θερμοϋποδοχέων του δέρματος να αλλάζουν την ευαισθησία τους στις επιδράσεις της θερμοκρασίας ανάλογα με τις αλλαγές στη γενική κατάσταση του σώματος αντανακλά την καθολική ιδιότητα των υποδοχέων που ανακάλυψε ο P.G. Snyakin και κάλεσε «κινητικότητα λειτουργικού υποδοχέα».

Επιπλέον, οι θερμοϋποδοχείς υποδιαιρούνται για ζέστη και κρύο .

Χ υποδοχείς βύνης βρίσκονται στο πάχος του δέρματος, σε βάθος περίπου 0,17 χλστ, θερμικοί υποδοχείς - σε βάθος 0,3 mm . Ο συνολικός αριθμός σημείων στην επιφάνεια του δέρματος που αντιλαμβάνονται το κρύο υπερβαίνει σημαντικά τον αριθμό των σημείων που αντιλαμβάνονται τη θερμότητα. Οι υποδοχείς κρύου και θερμότητας βρίσκονται ανομοιόμορφα στην επιφάνεια του δέρματος. Υπάρχουν επιμέρους ζώνες προτιμησιακής εντόπισης θερμοϋποδοχέων θερμότητας και ψυχρού.

Οι περιφερειακοί θερμοϋποδοχείς κυριαρχούνται από κρύο , μεταξύ των κεντρικών - θερμικών . Σε μια θερμοκρασία περιβάλλοντος που είναι η βέλτιστη για τον άνθρωπο, οι θερμοϋποδοχείς δημιουργούν εκκενώσεις με στατική συχνότητα. Με τη μείωση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος αυξάνεται η συχνότητα των παλμών και των υποδοχέων ψυχρού, ενώ των θερμικών υποδοχέων μειώνεται. Αντίθετα, με την αύξηση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος, η συχνότητα των παλμών των θερμικών υποδοχέων αυξάνεται και μειώνεται - κρύο.

Η συχνότητα παλμών των υποδοχέων του ψυχρού δέρματος είναι μέγιστη σε θερμοκρασία 20-30 0 C, και για τους θερμικούς υποδοχείς η θερμοκρασία είναι 38-43 0 ΑΠΟ . Ζεσταίνομαι - καύση- εμφανίζεται σε θερμοκρασίες πάνω από 45 0 C και γίνεται αντιληπτό από άλλους υποδοχείς - ζεστόή καύση υποδοχέων (περίπουανήκουν σε πολυτροπικούς υποδοχείς πόνου και αποτελούν ενδιάμεσο σύνδεσμο μεταξύ θερμοϋποδοχέων και υποδοχέων πόνου).

Ο ρόλος των νευρικών κέντρων.

Η διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος σε βέλτιστο επίπεδο για το μεταβολισμό πραγματοποιείται λόγω της ρυθμιστικής επίδρασης του κεντρικού νευρικού συστήματος. Για πρώτη φορά, ανακαλύφθηκε η παρουσία στον εγκέφαλο ενός κέντρου ικανού να αλλάξει τη θερμοκρασία του σώματος στη δεκαετία του '80 XIX σε. C. Bernard . Η εμπειρία του, που ονομάζεται «θερμική έγχυση», συνίστατο στα εξής: ένα ηλεκτρόδιο εισήχθη στην περιοχή του διεγκεφάλου μέσω μιας οπής γρέζιου, προκαλώντας ερεθισμό αυτής της περιοχής. Μετά από 2-3 ώρες μετά την εισαγωγή του ηλεκτροδίου, εμφανίστηκε μια επίμονη αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος του ζώου. Σε περαιτέρω μελέτες, διαπιστώθηκε ότι ο πιο σημαντικός ρόλος στις διαδικασίες της θερμορύθμισης ανήκει στον υποθάλαμο.

Σύμφωνα με τις σύγχρονες αντιλήψεις, πραγματοποιείται θερμορύθμιση κατανεμημένο σύστημα , το κύριο μέρος του οποίου είναι υποθαλαμικός θερμορρυθμιστικός μηχανισμός

Διαπιστώθηκε πειραματικά ότι τα κύρια (κύρια) κέντρα θερμορύθμισης βρίσκονται στον υποθάλαμο (λόγω αυτών γίνονται αντιληπτές αλλαγές στο εξωτερικό και το εσωτερικό περιβάλλον). Όταν καταστρέφεται υποθάλαμος - η ικανότητα ρύθμισης της θερμοκρασίας του σώματος χάνεται και το ζώο γίνεται ποικιλοθερμικό.. Οι νευρώνες της υποθαλαμικής περιοχής αντιμετωπίζονται επίσης από την ώθηση που εμφανίζεται στους θερμοϋποδοχείς των εσωτερικών οργάνων και στην επιφάνεια του δέρματος. Οι αισθητηριακές πληροφορίες από τους θερμοϋποδοχείς διαδίδονται κατά μήκος των νευρικών ινών Α-δέλτα και μέσω των λεμνικών οδών στους θαλαμικούς νευρώνες και στη συνέχεια στον υποθάλαμο και την αισθητικοκινητική περιοχή του εγκεφαλικού φλοιού.

Είναι γνωστό ότι η ρύθμιση της διαδικασίας παραγωγή θερμότητας(χημική θερμορύθμιση) πραγματοποιείται από τη δραστηριότητα πυρήνες του οπίσθιου υποθαλάμου; διαδικασίες φυσική θερμορύθμιση(μεταφορά θερμότητας) λόγω πυρήνες του πρόσθιου υποθαλάμου.Έτσι, υπάρχουν δύο ρυθμιστικά κέντρα στον υποθάλαμο: κέντρο παραγωγής θερμότητας και κέντρο μεταφοράς θερμότητας .

κέντρα μεταφοράς θερμότητας (πρόσθιοι πυρήνες του υποθαλάμου) - η καταστροφή αυτών των δομών οδηγεί στο γεγονός ότι τα ζώα χάνουν την ικανότητα να διατηρούν σταθερή θερμοκρασία σώματος σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας περιβάλλοντος. Ταυτόχρονα, η θερμοκρασία του σώματός τους αρχίζει να αυξάνεται, τα ζώα πηγαίνουν σε κατάσταση υπερθερμία και υπερθερμία μπορεί να αναπτυχθεί ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου.Ερεθισμός αυτών των δομών μέσω εμφυτευμένα ηλεκτρόδιαΗ ηλεκτροπληξία προκαλεί ένα χαρακτηριστικό σύνδρομο στα ζώα: δύσπνοια, επέκταση των επιφανειακών αγγείων του δέρματος, πτώση της θερμοκρασίας του σώματος.Το μυϊκό τρέμουλο που προκαλείται από την προ-ψύξη παύει.

κέντρα παραγωγής θερμότητας (πλάγιος-ραχιαίος υποθάλαμος) - η καταστροφή τους οδηγεί στο γεγονός ότι τα ζώα χάνουν την ικανότητα να διατηρούν σταθερή θερμοκρασία σώματος σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας περιβάλλοντος. Η θερμοκρασία του σώματός τους υπό αυτές τις συνθήκες αρχίζει να πέφτει και τα ζώα περνούν σε κατάσταση υποθερμίας. Η ηλεκτρική διέγερση των αντίστοιχων κέντρων του υποθαλάμου προκαλεί το ακόλουθο σύνδρομο στα ζώα: 1) στένωση των επιφανειακών αγγείων του δέρματος.

Η ρύθμιση της θερμοκρασίας συνίσταται στον συντονισμό των διαδικασιών παραγωγής θερμότητας (χημική θερμορύθμιση) και μεταφοράς θερμότητας (φυσική θερμορύθμιση).
Διαδικασίες παραγωγής θερμότητας.Σε όλα τα όργανα, ως αποτέλεσμα μεταβολικών διεργασιών, εμφανίζεται παραγωγή θερμότητας. Επομένως, το αίμα που ρέει από τα όργανα, κατά κανόνα, έχει υψηλότερη θερμοκρασία από αυτό που ρέει. Αλλά ο ρόλος των διαφόρων οργάνων στην παραγωγή θερμότητας είναι διαφορετικός. Σε κατάσταση ηρεμίας, το ήπαρ αντιπροσωπεύει περίπου το 20% της συνολικής παραγωγής θερμότητας, για άλλα εσωτερικά όργανα - 56%, για - 20%, κατά τη διάρκεια της σωματικής δραστηριότητας στους σκελετικούς μύες - έως και 90%, για τα εσωτερικά όργανα - μόνο 8%.
Έτσι, μια ισχυρή εφεδρική πηγή παραγωγής θερμότητας είναι οι μύες κατά τη συστολή τους. Η αλλαγή στη δραστηριότητα του μεταβολισμού τους κατά τη μετακίνηση είναι ο κύριος μηχανισμός παραγωγής θερμότητας. Μεταξύ των διαφόρων κινήσεων, διακρίνονται διάφορα στάδια συμμετοχής των μυών στην παραγωγή θερμότητας.
1. Θερμορυθμιστικός τόνος.Σε αυτή την περίπτωση, οι μύες δεν συστέλλονται. Μόνο ο τόνος και ο μεταβολισμός τους αυξάνονται. Αυτός ο τόνος εμφανίζεται γενικά στους μύες του λαιμού, του κορμού και των άκρων. Ως αποτέλεσμα, η παραγωγή θερμότητας αυξάνεται κατά 50-100%.
2. Το τρέμουλο εμφανίζεται ασυνείδητα και συνίσταται στην περιοδική δραστηριότητα κινητικών μονάδων υψηλού κατωφλίου με φόντο τον θερμορρυθμιστικό τόνο.Κατά τη διάρκεια του τρόμου, όλη η ενέργεια κατευθύνεται μόνο στην αύξηση της παραγωγής θερμότητας, ενώ κατά τη συνήθη μετακίνηση, μέρος της ενέργειας δαπανάται για την κίνηση του αντίστοιχου άκρου και μέρος για τη θερμογένεση. Με το τρέμουλο, η παραγωγή θερμότητας αυξάνεται κατά 2-3 φορές. Το τρέμουλο αρχίζει συχνά με τους μύες του λαιμού, του προσώπου. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι, πρώτα απ 'όλα, η θερμοκρασία του αίματος που ρέει στον εγκέφαλο πρέπει να αυξηθεί.
3. Οι αυθαίρετες συσπάσεις συνίστανται σε συνειδητή αύξηση της μυϊκής συστολής.Αυτό παρατηρείται σε συνθήκες χαμηλής εξωτερικής θερμοκρασίας, όταν τα δύο πρώτα στάδια δεν επαρκούν. Με αυθαίρετες συσπάσεις, η παραγωγή θερμότητας μπορεί να αυξηθεί κατά 10-20 φορές.
Η ρύθμιση της παραγωγής θερμότητας στους μύες οφείλεται στην επίδραση των α-κινητικών νευρώνων στη λειτουργία και στο μεταβολισμό / στους μύες, σε άλλους ιστούς - στο συμπαθητικό νευρικό σύστημα και στις κατεχολαμίνες (αύξηση του μεταβολικού ρυθμού κατά 50%) και στη δράση των ορμονών, ιδιαίτερα της θυροξίνης, που σχεδόν διπλασιάζει την παραγωγή θερμότητας.
Σημαντικό ρόλο στη θερμογένεση παίζουν τα λιπίδια, τα οποία απελευθερώνουν κατά την υδρόλυση πολύ περισσότερη ενέργεια (9,3 kcal/g) από τους υδατάνθρακες (4,1 kcal/g). Ιδιαίτερη σημασία, ιδιαίτερα στα παιδιά, είναι το καφέ λίπος.
Διαδικασίες μεταφοράς θερμότηταςσυμβαίνει με τους ακόλουθους τρόπους - ακτινοβολία, μεταφορά, εξάτμιση και αγωγιμότητα θερμότητας.
Η ακτινοβολία εμφανίζεται με τη βοήθεια υπέρυθρης ακτινοβολίας μακρών κυμάτων. Αυτό απαιτεί μια διαβάθμιση θερμοκρασίας μεταξύ του θερμού δέρματος και των ψυχρών τοίχων και άλλων περιβαλλοντικών αντικειμένων. Έτσι, η ποσότητα της ακτινοβολίας εξαρτάται από τη θερμοκρασία και την επιφάνεια του δέρματος.
Η θερμική αγωγιμότητα πραγματοποιείται με άμεση επαφή του σώματος με αντικείμενα (καρέκλα, κρεβάτι κ.λπ.). Σε αυτή την περίπτωση, ο ρυθμός μεταφοράς θερμότητας από ένα πιο θερμαινόμενο σώμα σε ένα λιγότερο θερμαινόμενο αντικείμενο καθορίζεται από τη βαθμίδα θερμοκρασίας και τη θερμική αγωγιμότητά τους. Η μεταφορά θερμότητας με αυτόν τον τρόπο αυξάνεται σημαντικά (14 φορές) όταν ένα άτομο βρίσκεται στο νερό. Εν μέρει με αγωγιμότητα, η θερμότητα μεταφέρεται από τα εσωτερικά όργανα στην επιφάνεια του σώματος. Αλλά αυτή η διαδικασία αναστέλλεται λόγω της χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας του λίπους.
διαδρομή μεταφοράς.Ο αέρας που έρχεται σε επαφή με την επιφάνεια του σώματος, παρουσία βαθμίδωσης θερμοκρασίας, θερμαίνεται. Ταυτόχρονα, γίνεται πιο ελαφρύ και, σηκώνοντας από το σώμα, αφήνει χώρο για νέες μερίδες αέρα. Έτσι, αφαιρεί μέρος της θερμότητας. Η ένταση της φυσικής μεταφοράς μπορεί να αυξηθεί με πρόσθετη κίνηση του αέρα, μειώνοντας τα εμπόδια όταν εισέρχεται στο σώμα (κατάλληλα ρούχα).
Εξάτμιση του ιδρώτα.Σε θερμοκρασία δωματίου σε ένα άτομο που δεν ντύνεται, περίπου το 20% της θερμότητας εκπέμπεται από την εξάτμιση.
Θερμική αγωγιμότητα, η συναγωγή και η ακτινοβολία είναι μονοπάτια παθητικής μεταφοράς θερμότητας που βασίζονται στους νόμους της φυσικής. Είναι αποτελεσματικά μόνο εάν διατηρείται μια θετική διαβάθμιση θερμοκρασίας. Όσο μικρότερη είναι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του σώματος και του περιβάλλοντος, τόσο λιγότερη θερμότητα εκπέμπεται. Με τους ίδιους δείκτες ή σε υψηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος, οι αναφερόμενοι τρόποι όχι μόνο είναι αναποτελεσματικοί, αλλά το σώμα θερμαίνεται. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, ενεργοποιείται μόνο ένας μηχανισμός μεταφοράς θερμότητας στο σώμα, που σχετίζεται με τις διαδικασίες εφίδρωσης και εφίδρωσης. Εδώ, χρησιμοποιούνται τόσο φυσικοί νόμοι (ενεργειακό κόστος για τη διαδικασία εξάτμισης) όσο και βιολογικοί (ιδρώτας). Η ψύξη του δέρματος διευκολύνεται από το γεγονός ότι καταναλώνονται 0,58 kcal για την εξάτμιση 1 ml ιδρώτα. Αν δεν συμβεί
εξάτμιση του ιδρώτα, η απόδοση της μεταφοράς θερμότητας μειώνεται απότομα. Μ
Ο ρυθμός εξάτμισης του Shotu εξαρτάται από την κλίση θερμοκρασίας και τον κορεσμό του περιβάλλοντος αέρα με υδρατμούς. Όσο υψηλότερη είναι η υγρασία, τόσο λιγότερο αποδοτική γίνεται αυτή η διαδρομή μεταφοράς θερμότητας. Η αποτελεσματικότητα της μεταφοράς θερμότητας μειώνεται απότομα όταν βρίσκεστε σε νερό ή με στενά ρούχα. Σε αυτή την περίπτωση, το σώμα αναγκάζεται να αντισταθμίσει την έλλειψη εφίδρωσης αυξάνοντας την εφίδρωση.
Η εξάτμιση έχει δύο μηχανισμούς:α) εφίδρωση - χωρίς τη συμμετοχή ιδρωτοποιών αδένων β) εξάτμιση - με ενεργή συμμετοχή ιδρωτοποιών αδένων.
Ιδρώτας- εξάτμιση νερού από την επιφάνεια των πνευμόνων, των βλεννογόνων, του δέρματος, που είναι πάντα υγρό. Αυτή η εξάτμιση δεν ρυθμίζεται, εξαρτάται από την κλίση θερμοκρασίας και την υγρασία του περιβάλλοντος αέρα, η τιμή της είναι περίπου 600 ml / ημέρα. Όσο υψηλότερη είναι η υγρασία, τόσο λιγότερο αποδοτικός αυτός ο τύπος μεταφοράς θερμότητας.
Μηχανισμός έκκρισης ιδρώτα. Ο ιδρωτοποιός αδένας αποτελείται από δύο μέρη: τον πραγματικό αδένα, ο οποίος βρίσκεται στην υποδερμική στοιβάδα, και τους απεκκριτικούς πόρους που ανοίγουν στην επιφάνεια του δέρματος. Στον αδένα σχηματίζεται ένα πρωτογενές μυστικό και στους αγωγούς, λόγω επαναρρόφησης, σχηματίζεται ένα δευτερεύον μυστικό - ιδρώτας.
Πρωτεύον μυστικό παρόμοιο με το πλάσμα αίματος. Η διαφορά είναι ότι δεν υπάρχουν πρωτεΐνες και γλυκόζη σε αυτό το μυστικό, υπάρχει λιγότερο Na +. Έτσι, στον αρχικό ιδρώτα, η συγκέντρωση νατρίου είναι περίπου 144 nmol / l, χλωρίου - 104 nmol / l. Αυτά τα ιόντα απορροφώνται ενεργά κατά τη διέλευση του ιδρώτα μέσω των απεκκριτικών αγωγών, γεγονός που εξασφαλίζει την απορρόφηση του νερού. Η διαδικασία απορρόφησης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον ρυθμό σχηματισμού και προώθησης του ιδρώτα που αυτές οι διεργασίες είναι ενεργές, τόσο περισσότερο Na + και Cl-παραμένει. Με έντονη εφίδρωση, έως και η μισή συγκέντρωση αυτών των ιόντων μπορεί να παραμείνει στον ιδρώτα. Η έντονη εφίδρωση συνοδεύεται από αύξηση της συγκέντρωσης της ουρίας (έως 4 φορές υψηλότερη από ό,τι στο πλάσμα) και του καλίου (έως και 1,2 φορές μεγαλύτερη από ό,τι στο πλάσμα). Η συνολική υψηλή συγκέντρωση ιόντων, σχηματίζοντας υψηλό επίπεδο οσμωτικής πίεσης, εξασφαλίζει μείωση της επαναρρόφησης και απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας νερού με τον ιδρώτα.
Με έντονη εφίδρωση, μπορεί να δαπανηθεί πολύ NaCl (έως 15-30 g / ημέρα). Ωστόσο, υπάρχουν μηχανισμοί στον οργανισμό που εξασφαλίζουν τη διατήρηση αυτών των σημαντικών ιόντων κατά την έντονη εφίδρωση. Συμμετέχουν σε διαδικασίες προσαρμογής, ειδικότερα, η αλδοστερόνη ενισχύει την επαναρρόφηση του Na +.
Οι λειτουργίες των ιδρωτοποιών αδένων ρυθμίζονται με ειδικούς μηχανισμούς. Η δραστηριότητά τους επηρεάζεται από το συμπαθητικό νευρικό σύστημα, αλλά ο μεσολαβητής εδώ είναι η ακετυλοχολίνη. Τα εκκριτικά κύτταρα, εκτός από τους Μ-χολινεργικούς υποδοχείς, έχουν επίσης αδρενεργικούς υποδοχείς που ανταποκρίνονται στις κατεχολαμίνες του αίματος. Η ενεργοποίηση της λειτουργίας των ιδρωτοποιών αδένων συνοδεύεται από αύξηση της παροχής αίματος.
Η ποσότητα του ιδρώτα που απελευθερώνεται μπορεί να φτάσει το 1,5 l / h, και σε προσαρμοσμένα άτομα - έως και 3 l / h.
Σε θερμοκρασία δωματίου σε γυμνό άτομο, περίπου το 60% της θερμότητας εκπέμπεται λόγω ακτινοβολίας, περίπου 12-15% - μεταφορά αέρα, περίπου 20% - εξάτμιση, 2-5% - θερμική αγωγιμότητα. Αλλά αυτή η αναλογία εξαρτάται από έναν αριθμό συνθηκών, ιδιαίτερα από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος.
Ο κύριος ρόλος στη ρύθμιση των διαδικασιών μεταφοράς θερμότητας παίζεται από αλλαγές στην παροχή αίματος στο δέρμα. Η στένωση των αγγείων του δέρματος, το άνοιγμα των αρτηριοφλεβικών αναστομώσεων συμβάλλει σε μικρότερη εισροή θερμότητας από τον πυρήνα προς το κέλυφος και τη διατήρησή της στο σώμα. Αντίθετα, με τη διαστολή των δερματικών αγγείων, η θερμοκρασία του μπορεί να αυξηθεί κατά 7-8 ° C. Ταυτόχρονα αυξάνεται και η μεταφορά θερμότητας.
Συμβατικά, το δέρμα μπορεί να ονομαστεί το σύστημα καλοριφέρ του σώματος. Η ροή του αίματος στο δέρμα μπορεί να ποικίλλει από 0 έως 30% της ΔΟΕ. Ο αγγειακός τόνος του δέρματος ελέγχεται από το συμπαθητικό νευρικό σύστημα.
Έτσι, η θερμοκρασία του σώματος είναι μια ισορροπία μεταξύ των διαδικασιών παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας. Όταν η παραγωγή θερμότητας υπερισχύει της απώλειας θερμότητας, η θερμοκρασία του σώματος αυξάνεται και, αντίθετα, εάν η απώλεια θερμότητας είναι μεγαλύτερη από την παραγωγή θερμότητας, η θερμοκρασία του σώματος μειώνεται.

Ερώτηση 1. Τι είναι η θερμορύθμιση;

Η θερμορύθμιση είναι ένα σύνολο φυσιολογικών διεργασιών στο ανθρώπινο σώμα και στα θερμόαιμα ζώα που στοχεύουν στη διατήρηση μιας σταθερής θερμοκρασίας σώματος.

Ερώτηση 2. Γιατί είναι απαραίτητη η θερμορύθμιση για τον οργανισμό;

Η θερμορύθμιση είναι απαραίτητη. Με μείωση της θερμοκρασίας του σώματος, εμφανίζεται αύξηση της παραγωγής θερμότητας (με απόκλιση από τη βέλτιστη θερμοκρασία). Όταν ένα άτομο ψύχεται, λόγω της δράσης στους υποδοχείς του κρύου, εμφανίζεται ένα ρίγος, το οποίο είναι μια τυχαία ακούσια μυϊκή σύσπαση. Λόγω του ρίγους, το κόστος ενέργειας αυξάνεται, γεγονός που συνεπάγεται αύξηση της παραγωγής θερμότητας και, κατά συνέπεια, της θερμοκρασίας του σώματος.

Όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος αυξάνεται, τα αιμοφόρα αγγεία του δέρματος διαστέλλονται, περισσότερο αίμα ρέει μέσα από αυτά, το δέρμα θερμαίνεται και η μεταφορά θερμότητας στο περιβάλλον αυξάνεται.

Ερώτηση 3. Ποιοι είναι οι μηχανισμοί της θερμορύθμισης;

Τα αιμοφόρα αγγεία διαπερνούν ολόκληρο το σώμα μας, διεισδύοντας στους μύες, το συκώτι και άλλα όργανα όπου παράγεται θερμότητα. Το αίμα σε αυτά τα όργανα θερμαίνεται και, ρέοντας μέσω των αγγείων σε άλλα μέρη του σώματος, εκπέμπει μέρος της θερμότητάς του. Έτσι το αίμα μεταφέρει θερμότητα σε όλο το σώμα, σαν να εξισώνει τη θερμοκρασία μέσα στο σώμα.

Ερώτηση 4. Ποια είναι η θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος;

Τόσο το χειμώνα όσο και το καλοκαίρι, η θερμοκρασία στην επιφάνεια του δέρματος ενός υγιούς ατόμου είναι 36,6 ° C και οι φυσικές της διακυμάνσεις δεν υπερβαίνουν τους 2 ° C.

Ερώτηση 5. Πώς αλλάζει ο αυλός των αιμοφόρων αγγείων με τις αλλαγές της θερμοκρασίας του αέρα;

Όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος γίνεται υψηλή, τα αιμοφόρα αγγεία του δέρματος διαστέλλονται, περισσότερο αίμα ρέει μέσα από αυτά, το δέρμα θερμαίνεται και η μεταφορά θερμότητας στο περιβάλλον αυξάνεται. Εάν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος αέρα πέσει, το σώμα τείνει να εξοικονομεί θερμότητα. Οι αυλοί των αιμοφόρων αγγείων στενεύουν, η μεταφορά θερμότητας μειώνεται.

Ερώτηση 6. Τι ρόλο παίζει το δέρμα στη διαδικασία της θερμορύθμισης;

Πάνω από το 80% της θερμότητας χάνεται μέσω της επιφάνειας του δέρματος. Όταν τα τριχοειδή αγγεία διαστέλλονται, απελευθερώνεται θερμότητα· όταν συστέλλονται, η θερμότητα διατηρείται. Απέκκριση υγρασίας με άλατα και ουρία με τη μορφή ιδρώτα. Το εσωτερικό στρώμα του δέρματος, το ίδιο το δέρμα (χόριο), είναι υπεύθυνο για αυτή τη λειτουργία. Αυτός είναι ο ρόλος του δέρματος στη διαδικασία της θερμορύθμισης.

Ερώτηση 7. Τι είναι ο ιδρώτας;

Ο ιδρώτας είναι ένα υδατικό διάλυμα αλάτων και οργανικών ουσιών που εκκρίνονται από τους ιδρωτοποιούς αδένες. Η εξάτμιση του ιδρώτα χρησιμεύει για τη θερμορύθμιση σε πολλά είδη θηλαστικών.

Ερώτηση 8. Πώς γίνεται η εφίδρωση;

Η εφίδρωση είναι η διαδικασία απέκκρισης ενός υγρού εκκρίματος (ιδρώτας) από τους ιδρωτοποιούς αδένες στην επιφάνεια του δέρματος. Στο άτομο η εφίδρωση πραγματοποιείται με hl. αρ. εκκρινείς αδένες, που βρίσκονται σχεδόν σε ολόκληρη την επιφάνεια του δέρματος, ενώ μειώνεται η έκκριση των αποκρινών ιδρωτοποιών αδένων.

Κανονικά, η εφίδρωση έχει αντανακλαστικό χαρακτήρα. Ο αρχικός σύνδεσμος στο αντανακλαστικό της εφίδρωσης είναι οι θερμοϋποδοχείς του δέρματος, των εσωτερικών οργάνων και των μυών, ο επαρκής ερεθισμός για τους οποίους είναι η υψηλή θερμοκρασία του αέρα, τα ζεστά ή πικάντικα τρόφιμα και υγρά, η αυξημένη παραγωγή θερμότητας κατά τη σωματική άσκηση, ο πυρετός ή οι συναισθηματικές εμπειρίες. Τα απαγωγικά νεύρα που νευρώνουν τους ιδρωτοποιούς αδένες ανήκουν στο συμπαθητικό νευρικό σύστημα, αλλά είναι χολινεργικής φύσης. Η έκκριση ιδρώτα ενισχύεται από την ακετυλοχολίνη και καταστέλλεται από την ατροπίνη.

Στο απαγωγό τμήμα του αντανακλαστικού τόξου του αντανακλαστικού εφίδρωσης, διακρίνονται 5 επίπεδα: 1) η διαδρομή από τον εγκεφαλικό φλοιό στον υποθάλαμο. 2) από τον υποθάλαμο στον προμήκη μυελό. 3) από τον προμήκη μυελό, μερικώς διασχίζοντας, οι ίνες πλησιάζουν τους νευρώνες των πλευρικών κεράτων του νωτιαίου μυελού στο επίπεδο Th2-L2. 4) από τους νευρώνες των πλευρικών κεράτων του νωτιαίου μυελού έως τους κόμβους της συνοριακής συμπαθητικής αλυσίδας. 5) από τους νευρώνες της συμπαθητικής αλυσίδας στους ιδρωτοποιούς αδένες.

Ερώτηση 9. Τι επηρεάζει την ένταση της εφίδρωσης;

Υπάρχουν διάφοροι λόγοι για την εφίδρωση. Αυτά είναι η θερμοκρασία του αέρα, η κίνηση και η υγρασία του.

ΝΟΜΙΖΩ

Γιατί η θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος δεν αυξάνεται ακόμη και σε πολύ ζεστό καιρό;

Σε ακραία ζέστη, όταν η θερμοκρασία του σώματος είναι κάτω από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, η διαστολή των αιμοφόρων αγγείων δεν μπορεί πλέον να ενισχύσει τη μεταφορά θερμότητας. Σε αυτή την περίπτωση, ο κίνδυνος υπερθέρμανσης εξαλείφεται με την εφίδρωση. Εξατμιζόμενος, ο ιδρώτας απορροφά μεγάλη ποσότητα θερμότητας από την επιφάνεια του δέρματος. Αυτός είναι ο λόγος που η θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος δεν ανεβαίνει ακόμη και στον πιο ζεστό καιρό. Ένα άτομο θα μπορούσε να αντέξει μια θερμοκρασία 70-80 ° C, αλλά ταυτόχρονα θα πρέπει να έχει 9-16 λίτρα ιδρώτα σε λίγες ώρες.

Εισαγωγή

1. Ο υποθάλαμος είναι ο θερμοστάτης σας

1.1 Αγωγή και μεταφορά

1.2 Ακτινοβολία

1.3 Εξάτμιση

2.1 ιδρωτοποιοί αδένες

2.2 Λείος μυς που περιβάλλει τα αρτηρίδια

2.3 Σκελετικός μυς

2.4 Ενδοκρινείς αδένες

3. Προσαρμογή και θερμορύθμιση

3.1 Προσαρμογή σε έκθεση σε χαμηλή θερμοκρασία

3.1.1 Φυσιολογικές αποκρίσεις στην άσκηση σε χαμηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος

3.1.2 Μεταβολικές αντιδράσεις

3.2 Προσαρμογή σε υψηλές θερμοκρασίες

3.3 Εκτίμηση θερμικών ερεθισμάτων

4. Μηχανισμοί θερμορύθμισης

Οι μηχανισμοί που ρυθμίζουν τη θερμοκρασία του σώματος είναι παρόμοιοι με τον θερμοστάτη που ρυθμίζει τη θερμοκρασία του αέρα του περιβάλλοντος, αν και είναι πιο περίπλοκοι στη λειτουργία και πιο ακριβείς. Οι αισθητήριες νευρικές απολήξεις - θερμοϋποδοχείς - ανιχνεύουν αλλαγές στη θερμοκρασία του σώματος και μεταδίδουν αυτές τις πληροφορίες στον θερμοστάτη του σώματος - τον υποθάλαμο. Σε απόκριση σε μια αλλαγή στα ερεθίσματα των υποδοχέων, ο υποθάλαμος ενεργοποιεί μηχανισμούς που ρυθμίζουν τη θέρμανση ή την ψύξη του σώματος. Όπως ένας θερμοστάτης, ο υποθάλαμος έχει ένα αρχικό επίπεδο θερμοκρασίας που προσπαθεί να διατηρήσει. Αυτή είναι η φυσιολογική θερμοκρασία σώματος. Η παραμικρή απόκλιση από αυτό το επίπεδο οδηγεί σε ένα σήμα στο θερμορρυθμιστικό κέντρο που βρίσκεται στον υποθάλαμο σχετικά με την ανάγκη διόρθωσης (Εικ. 1).

Οι αλλαγές στη θερμοκρασία του σώματος γίνονται αντιληπτές από δύο τύπους θερμοϋποδοχέων - κεντρικούς και περιφερειακούς. Οι κεντρικοί υποδοχείς βρίσκονται στον υποθάλαμο και ελέγχουν τη θερμοκρασία του αίματος που περιβάλλει τον εγκέφαλο. Είναι πολύ ευαίσθητα στις παραμικρές (από 0,01°C) αλλαγές στη θερμοκρασία του αίματος. Μια αλλαγή στη θερμοκρασία του αίματος που διέρχεται από τον υποθάλαμο ενεργοποιεί αντανακλαστικά, τα οποία, ανάλογα με την ανάγκη, είτε συγκρατούν είτε εκπέμπουν θερμότητα.

Περιφερικοί υποδοχείς, εντοπισμένοι σε ολόκληρη την επιφάνεια του δέρματος, ελέγχουν τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Στέλνουν πληροφορίες στον υποθάλαμο καθώς και στον εγκεφαλικό φλοιό, παρέχοντας μια συνειδητή αντίληψη της θερμοκρασίας με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορείτε να ελέγχετε αυθαίρετα εάν βρίσκεστε σε περιβάλλον χαμηλής ή υψηλής θερμοκρασίας.

Για να εκπέμψει ένα σώμα θερμότητα στο περιβάλλον, η θερμότητα που παράγεται από αυτό πρέπει να «έχει πρόσβαση» στο εξωτερικό περιβάλλον. Η θερμότητα από τα βάθη του σώματος (τον πυρήνα) μεταφέρεται από το αίμα στο δέρμα, από όπου μπορεί να περάσει στο περιβάλλον μέσω ενός από τους ακόλουθους τέσσερις μηχανισμούς: αγωγή, μεταφορά, ακτινοβολία και εξάτμιση. (Εικ. 2)

1.1 Αγωγή και μεταφορά

Η αγωγιμότητα της θερμότητας είναι η μεταφορά θερμότητας από ένα αντικείμενο σε άλλο λόγω άμεσης μοριακής επαφής. Για παράδειγμα, η θερμότητα που παράγεται βαθιά στο σώμα μπορεί να μεταφερθεί μέσω παρακείμενων ιστών μέχρι να φτάσει στην επιφάνεια του σώματος. Στη συνέχεια μπορεί να μεταφερθεί στα ρούχα ή στον περιβάλλοντα αέρα. Εάν η θερμοκρασία του αέρα είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία της επιφάνειας του δέρματος, η θερμότητα του αέρα μεταφέρεται στην επιφάνεια του δέρματος, αυξάνοντας τη θερμοκρασία του.

Συναγωγή είναι η μεταφορά θερμότητας μέσω ενός κινούμενου ρεύματος αέρα ή υγρού. Ο αέρας γύρω μας βρίσκεται σε συνεχή κίνηση. Κυκλοφορώντας γύρω από το σώμα μας, αγγίζοντας την επιφάνεια του δέρματος, ο αέρας απομακρύνει τα μόρια που έχουν λάβει θερμότητα ως αποτέλεσμα της επαφής με το δέρμα. Όσο πιο δυνατή είναι η κίνηση του αέρα, τόσο μεγαλύτερη είναι η ένταση της μεταφοράς θερμότητας λόγω της μεταφοράς. Σε συνδυασμό με την αγωγιμότητα, η μεταφορά μπορεί επίσης να προσφέρει αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος όταν βρίσκεται σε περιβάλλον με υψηλή θερμοκρασία αέρα.

1.2 Ακτινοβολία

Σε κατάσταση ηρεμίας, η ακτινοβολία είναι η κύρια διαδικασία μεταφοράς της περίσσειας θερμότητας στο σώμα. Σε κανονική θερμοκρασία δωματίου, το σώμα ενός γυμνού ατόμου μεταφέρει περίπου το 60% της «υπερβάλλουσας» θερμότητας μέσω της ακτινοβολίας. Η θερμότητα μεταφέρεται με τη μορφή υπέρυθρων ακτίνων.

1.3 Εξάτμιση

Η εξάτμιση είναι η κύρια διαδικασία απαγωγής θερμότητας κατά τη διάρκεια της άσκησης. Κατά τη διάρκεια της μυϊκής δραστηριότητας λόγω της εξάτμισης, το σώμα χάνει περίπου το 80% της θερμότητας, ενώ σε κατάσταση ηρεμίας - όχι περισσότερο από 20%. Κάποια εξάτμιση συμβαίνει χωρίς να το καταλάβουμε, αλλά καθώς το υγρό εξατμίζεται, χάνεται και θερμότητα. Αυτές είναι οι λεγόμενες ανεπαίσθητες απώλειες θερμότητας. Αποτελούν περίπου το 10%. Πρέπει να σημειωθεί ότι οι ανεπαίσθητες απώλειες θερμότητας είναι σχετικά σταθερές. Με την αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος, η διαδικασία της εφίδρωσης εντείνεται. Όταν ο ιδρώτας φτάσει στην επιφάνεια του δέρματος, μεταβάλλεται από υγρή σε αέρια κατάσταση λόγω της θερμότητας του δέρματος. Έτσι, με την αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος, ο ρόλος της εφίδρωσης αυξάνεται σημαντικά.

Η μεταφορά της θερμότητας του σώματος σε εξωτερική βλάβη πραγματοποιείται με αγωγιμότητα, μεταφορά, ακτινοβολία και εξάτμιση. Κατά την εκτέλεση σωματικής δραστηριότητας, ο κύριος μηχανισμός για τη μεταφορά θερμότητας είναι η εξάτμιση, ειδικά εάν η θερμοκρασία περιβάλλοντος πλησιάζει τη θερμοκρασία του σώματος.

2. Επιδράσεις που αλλάζουν τη θερμοκρασία του σώματος

Με διακυμάνσεις στη θερμοκρασία του σώματος, η αποκατάσταση της κανονικής θερμοκρασίας του σώματος πραγματοποιείται, κατά κανόνα, από τους ακόλουθους τέσσερις παράγοντες:

1) ιδρωτοποιοί αδένες?

2) λείος μυς που περιβάλλει τα αρτηρίδια.

3) σκελετικοί μύες?

4) ένας αριθμός ενδοκρινών αδένων.

Όταν η θερμοκρασία του δέρματος ή του αίματος αυξάνεται, ο υποθάλαμος στέλνει παρορμήσεις στους ιδρωτοποιούς αδένες σχετικά με την ανάγκη για ενεργή εφίδρωση, η οποία ενυδατώνει το δέρμα. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του σώματος, τόσο περισσότερος ιδρώτας. Η εξάτμισή του παίρνει θερμότητα από την επιφάνεια του δέρματος.

Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του δέρματος και του αίματος, ο υποθάλαμος στέλνει σήματα στα αρτηρίδια των λείων μυών που παρέχουν αίμα στο δέρμα, προκαλώντας τη διαστολή τους. Ως αποτέλεσμα, η παροχή αίματος στο δέρμα αυξάνεται. Το αίμα μεταφέρει θερμότητα από τα βάθη του σώματος στην επιφάνεια του δέρματος, όπου διαχέεται στο εξωτερικό περιβάλλον με αγωγιμότητα, μεταφορά, ακτινοβολία και εξάτμιση.

Ο σκελετικός μυς μπαίνει σε δράση όταν υπάρχει ανάγκη να παραχθεί περισσότερη θερμότητα. Σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας αέρα, οι θερμοϋποδοχείς στο δέρμα στέλνουν σήματα στον υποθάλαμο. Ομοίως, με τη μείωση της θερμοκρασίας του αίματος, η αλλαγή καθορίζεται από τους κεντρικούς υποδοχείς του υποθαλάμου. Σε απάντηση στις πληροφορίες που λαμβάνει, ο υποθάλαμος ενεργοποιεί τα εγκεφαλικά κέντρα που ρυθμίζουν τον μυϊκό τόνο. Αυτά τα κέντρα διεγείρουν τη διαδικασία του τρόμου, που είναι ένας γρήγορος κύκλος ακούσιας συστολής και χαλάρωσης των σκελετικών μυών. Ως αποτέλεσμα αυτής της αυξημένης μυϊκής δραστηριότητας, παράγεται περισσότερη θερμότητα για τη διατήρηση ή την αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος.

Τα κύτταρα του σώματος αυξάνουν την ένταση του μεταβολισμού τους υπό την επίδραση ορισμένων ορμονών. Αυτό επηρεάζει τη θερμική ισορροπία, καθώς η αύξηση του μεταβολισμού προκαλεί αύξηση της παραγωγής ενέργειας. Η ψύξη του σώματος διεγείρει την απελευθέρωση θυροξίνης από τον θυρεοειδή αδένα. Η θυροξίνη μπορεί να αυξήσει την ένταση του μεταβολισμού στον οργανισμό περισσότερο από 100%. Επιπλέον, η επινεφρίνη και η νορεπινεφρίνη αυξάνουν τη δραστηριότητα του συμπαθητικού νευρικού συστήματος. Κατά συνέπεια, επηρεάζουν άμεσα τον μεταβολικό ρυθμό σχεδόν όλων των κυττάρων του σώματος. Τι συμβαίνει στο ανθρώπινο σώμα όταν αλλάζουν οι παράμετροι της θερμοκρασίας; Στην περίπτωση αυτή αναπτύσσει συγκεκριμένες αντιδράσεις προσαρμογής ως προς τον κάθε παράγοντα, δηλαδή προσαρμόζεται. Η προσαρμογή είναι η διαδικασία προσαρμογής στις περιβαλλοντικές συνθήκες. Πώς προσαρμόζεται στις αλλαγές θερμοκρασίας;

4. Μηχανισμοί θερμορύθμισης

Στα θερμόαιμα ζώα και τους ανθρώπους (τους λεγόμενους ομοιοθερμικούς οργανισμούς), σε αντίθεση με τους ψυχρόαιμους (ή ποικιλοθερμικούς), προϋπόθεση ύπαρξης είναι η σταθερή θερμοκρασία του σώματος, μια από τις βασικές παραμέτρους της ομοιόστασης (ή της σταθερότητας). το εσωτερικό περιβάλλον του σώματος.

Οι φυσιολογικοί μηχανισμοί που παρέχουν θερμική ομοιόσταση του σώματος (ο «πυρήνας» του) χωρίζονται σε δύο λειτουργικές ομάδες: τους μηχανισμούς της χημικής και φυσικής θερμορύθμισης. Η χημική θερμορύθμιση είναι η ρύθμιση της παραγωγής θερμότητας του σώματος. Η θερμότητα παράγεται συνεχώς στο σώμα κατά τη διαδικασία των οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων του μεταβολισμού. Ταυτόχρονα, μέρος του δίνεται στο εξωτερικό περιβάλλον όσο περισσότερο, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας του σώματος και του περιβάλλοντος. Επομένως, η διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας σώματος με μείωση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος απαιτεί αντίστοιχη αύξηση στις μεταβολικές διεργασίες και τη συνοδευτική παραγωγή θερμότητας, η οποία αντισταθμίζει την απώλεια θερμότητας και οδηγεί στη διατήρηση της συνολικής θερμικής ισορροπίας του σώματος και στη διατήρηση μιας σταθερής εσωτερικής θερμοκρασίας . Η διαδικασία της αντανακλαστικής ενίσχυσης της παραγωγής θερμότητας σε απόκριση σε μείωση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος ονομάζεται χημική θερμορύθμιση. Η απελευθέρωση ενέργειας με τη μορφή θερμότητας συνοδεύει το λειτουργικό φορτίο όλων των οργάνων και των ιστών και είναι χαρακτηριστική για όλους τους ζωντανούς οργανισμούς. Η ιδιαιτερότητα του ανθρώπινου σώματος είναι ότι η αλλαγή στην παραγωγή θερμότητας ως αντίδραση στη μεταβολή της θερμοκρασίας είναι μια ειδική αντίδραση του σώματος που δεν επηρεάζει το επίπεδο λειτουργίας των κύριων φυσιολογικών συστημάτων.

Η ειδική θερμορρυθμιστική παραγωγή θερμότητας συγκεντρώνεται κυρίως στους σκελετικούς μύες και σχετίζεται με ειδικές μορφές μυϊκής λειτουργίας που δεν επηρεάζουν την άμεση κινητική τους δραστηριότητα. Αύξηση της παραγωγής θερμότητας κατά τη διάρκεια της ψύξης μπορεί επίσης να συμβεί σε έναν μυ σε ηρεμία, καθώς και όταν η συσταλτική λειτουργία απενεργοποιείται τεχνητά από τη δράση συγκεκριμένων δηλητηρίων.

Ένας από τους πιο συνηθισμένους μηχανισμούς παραγωγής ειδικής θερμορρυθμιστικής θερμότητας στους μύες είναι ο λεγόμενος θερμορρυθμιστικός τόνος. Εκφράζεται με μικροσυστολές ινιδίων, που καταγράφονται ως αύξηση της ηλεκτρικής δραστηριότητας ενός εξωτερικά ακίνητου μυός κατά την ψύξη του. Ο θερμορυθμιστικός τόνος αυξάνει την κατανάλωση οξυγόνου από τον μυ, μερικές φορές περισσότερο από 150%. Με ισχυρότερη ψύξη, μαζί με απότομη αύξηση του θερμορρυθμιστικού τόνου, περιλαμβάνονται ορατές μυϊκές συσπάσεις με τη μορφή ψυχρού ρίγους. Η ανταλλαγή αερίου σε αυτή την περίπτωση αυξάνεται έως και 300-400%. Χαρακτηριστικά, οι μύες είναι άνισοι ως προς το μερίδιο συμμετοχής στη θερμορρυθμιστική παραγωγή θερμότητας.

Με παρατεταμένη έκθεση στο κρύο, ο συσταλτικός τύπος της θερμογένεσης μπορεί να αντικατασταθεί (ή να συμπληρωθεί) στον έναν ή τον άλλον βαθμό με αλλαγή της αναπνοής των ιστών στον μυ στη λεγόμενη ελεύθερη (μη φωσφορυλιωτική) οδό, στην οποία η φάση σχηματισμού και η επακόλουθη ανάλυση του ATP πέφτει έξω. Αυτός ο μηχανισμός δεν σχετίζεται με τη συσταλτική δραστηριότητα των μυών. Η συνολική μάζα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την ελεύθερη αναπνοή είναι πρακτικά η ίδια όπως κατά τη θερμογένεση ζυμομύκητα, αλλά το μεγαλύτερο μέρος της θερμικής ενέργειας καταναλώνεται αμέσως και οι οξειδωτικές διεργασίες δεν μπορούν να ανασταλούν από έλλειψη ADP ή ανόργανο φωσφορικό.

Η τελευταία περίσταση καθιστά δυνατή την ελεύθερη διατήρηση ενός υψηλού επιπέδου παραγωγής θερμότητας για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Οι αλλαγές στην ένταση του μεταβολισμού που προκαλούνται από την επίδραση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος στο ανθρώπινο σώμα είναι φυσικές. Σε ένα ορισμένο εύρος εξωτερικών θερμοκρασιών, η παραγωγή θερμότητας που αντιστοιχεί στην ανταλλαγή ενός οργανισμού σε ηρεμία αντισταθμίζεται πλήρως από την «κανονική» (χωρίς ενεργό εντατικοποίηση) μεταφορά θερμότητας. Η ανταλλαγή θερμότητας του σώματος με το περιβάλλον είναι ισορροπημένη. Αυτό το εύρος θερμοκρασίας ονομάζεται θερμοουδέτερη ζώνη. Το επίπεδο ανταλλαγής σε αυτή τη ζώνη είναι ελάχιστο. Συχνά μιλούν για ένα κρίσιμο σημείο, υπονοώντας μια συγκεκριμένη τιμή θερμοκρασίας στην οποία επιτυγχάνεται μια θερμική ισορροπία με το περιβάλλον. Θεωρητικά, αυτό είναι αλήθεια, αλλά είναι πρακτικά αδύνατο να καθοριστεί ένα τέτοιο σημείο πειραματικά λόγω των συνεχών ακανόνιστων διακυμάνσεων του μεταβολισμού και της αστάθειας των θερμομονωτικών ιδιοτήτων των καλυμμάτων.

Η μείωση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος εκτός της θερμοουδέτερης ζώνης προκαλεί αντανακλαστική αύξηση του επιπέδου του μεταβολισμού και της παραγωγής θερμότητας μέχρι να εξισορροπηθεί η θερμική ισορροπία του σώματος υπό νέες συνθήκες. Εξαιτίας αυτού, η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αμετάβλητη.

Η αύξηση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος εκτός της θερμοουδέτερης ζώνης προκαλεί επίσης αύξηση του επιπέδου του μεταβολισμού, η οποία προκαλείται από την ενεργοποίηση μηχανισμών ενεργοποίησης της μεταφοράς θερμότητας, που απαιτούν πρόσθετο ενεργειακό κόστος για την εργασία τους. Αυτό σχηματίζει μια ζώνη φυσικής θερμορύθμισης, κατά την οποία η θερμοκρασία παραμένει επίσης σταθερή. Με την επίτευξη ενός συγκεκριμένου ορίου, οι μηχανισμοί για την ενίσχυση της μεταφοράς θερμότητας αποδεικνύονται αναποτελεσματικοί, αρχίζει η υπερθέρμανση και, τέλος, ο θάνατος του οργανισμού.

Πίσω στο 1902, ο Rubner πρότεινε να γίνει διάκριση μεταξύ δύο τύπων αυτών των μηχανισμών - "χημική" και "φυσική" θερμορύθμιση. Το πρώτο σχετίζεται με μια αλλαγή στην παραγωγή θερμότητας στους ιστούς (η τάση των χημικών αντιδράσεων ανταλλαγής), το δεύτερο χαρακτηρίζεται από μεταφορά θερμότητας και ανακατανομή της θερμότητας. Μαζί με την κυκλοφορία του αίματος, ένας σημαντικός ρόλος στη φυσική θερμορύθμιση ανήκει στην εφίδρωση, επομένως, μια ειδική λειτουργία μεταφοράς θερμότητας ανήκει στο δέρμα - εδώ το αίμα που θερμαίνεται στους μύες ή στον «πυρήνα» κρυώνει και οι μηχανισμοί της εφίδρωσης και εφίδρωση πραγματοποιούνται εδώ.

β Στην «κανονική» αγωγιμότητα θερμότητας μπορεί να παραμεληθεί, γιατί η θερμική αγωγιμότητα του αέρα είναι χαμηλή. Η θερμική αγωγιμότητα του νερού είναι 20 φορές μεγαλύτερη, επομένως η μεταφορά θερμότητας μέσω αγωγιμότητας παίζει σημαντικό ρόλο και γίνεται σημαντικός παράγοντας υποθερμίας στην περίπτωση βρεγμένων ρούχων, υγρών κάλτσων κ.λπ.

β Πιο αποτελεσματική μεταφορά θερμότητας με συναγωγή (δηλαδή, η κίνηση αερίων ή υγρών σωματιδίων, ανάμειξη των θερμαινόμενων στρωμάτων τους με ψυχρά). Σε ένα περιβάλλον αέρα, ακόμη και σε κατάσταση ηρεμίας, η μεταφορά θερμότητας με συναγωγή αντιπροσωπεύει έως και το 30% της απώλειας θερμότητας. Ο ρόλος της μεταφοράς στον άνεμο ή στην κίνηση ενός ατόμου αυξάνεται ακόμη περισσότερο.

β Η μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία από ένα θερμαινόμενο σώμα σε ένα ψυχρό γίνεται σύμφωνα με το νόμο Stefan-Boltzmann και είναι ανάλογη με τη διαφορά στους τέταρτους βαθμούς θερμοκρασίας του δέρματος (ρούχου) και της επιφάνειας των γύρω αντικειμένων. Με αυτόν τον τρόπο, υπό συνθήκες «άνεσης», ένα γυμνό άτομο δίνει έως και το 45% της θερμικής ενέργειας, αλλά για ένα ζεστά ντυμένο άτομο, η απώλεια θερμότητας από την ακτινοβολία δεν παίζει ιδιαίτερο ρόλο.

β Η εξάτμιση της υγρασίας από το δέρμα και την επιφάνεια των πνευμόνων είναι επίσης ένας αποτελεσματικός τρόπος μεταφοράς θερμότητας (έως 25%) υπό συνθήκες «άνεσης». Σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας περιβάλλοντος και έντονης μυϊκής δραστηριότητας, η μεταφορά θερμότητας με εξάτμιση του ιδρώτα παίζει κυρίαρχο ρόλο - 0,6 kcal ενέργειας απομακρύνονται με 1 γραμμάριο ιδρώτα. Είναι εύκολο να υπολογιστεί η συνολική ποσότητα θερμότητας που χάνεται με τον ιδρώτα, δεδομένου ότι σε συνθήκες έντονης μυϊκής δραστηριότητας, ένα άτομο μπορεί να δώσει έως και 10-12 λίτρα υγρού σε μια οκτάωρη εργάσιμη ημέρα. Στο κρύο, η απώλεια θερμότητας μέσω του ιδρώτα σε ένα καλοντυμένο άτομο είναι μικρή, αλλά και εδώ πρέπει κανείς να λαμβάνει υπόψη τη μεταφορά θερμότητας λόγω της αναπνοής. Σε αυτή τη διαδικασία, δύο μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας συνδυάζονται ταυτόχρονα - συναγωγή και εξάτμιση. Η απώλεια θερμότητας και υγρών με την αναπνοή είναι αρκετά σημαντική, ιδιαίτερα κατά την έντονη μυϊκή δραστηριότητα σε συνθήκες χαμηλής ατμοσφαιρικής υγρασίας.

Ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τις διαδικασίες της θερμορύθμισης είναι οι αγγειοκινητικές (αγγειοκινητικές) αντιδράσεις του δέρματος. Με την πιο έντονη στένωση της αγγειακής κλίνης, η απώλεια θερμότητας μπορεί να μειωθεί κατά 70%, με μέγιστη διαστολή - αύξηση κατά 90%.

Οι ειδικές διαφορές στη χημική θερμορύθμιση εκφράζονται στη διαφορά στο επίπεδο του κύριου μεταβολισμού (στη ζώνη της θερμοουδετερότητας), στη θέση και στο πλάτος της θερμοουδέτερης ζώνης, στην ένταση της χημικής θερμορύθμισης (αύξηση του μεταβολισμού με μείωση του περιβάλλοντος θερμοκρασία κατά 1C), καθώς και στο εύρος της αποτελεσματικής θερμορύθμισης. Όλες αυτές οι παράμετροι αντικατοπτρίζουν την οικολογική ιδιαιτερότητα μεμονωμένων ειδών και αλλάζουν προσαρμοστικά ανάλογα με τη γεωγραφική θέση της περιοχής, την εποχή του έτους, το υψόμετρο και μια σειρά άλλων περιβαλλοντικών παραγόντων.

Οι ρυθμιστικές αποκρίσεις που στοχεύουν στη διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας σώματος κατά την υπερθέρμανση αντιπροσωπεύονται από διάφορους μηχανισμούς για την ενίσχυση της μεταφοράς θερμότητας στο εξωτερικό περιβάλλον. Μεταξύ αυτών, η μεταφορά θερμότητας είναι ευρέως διαδεδομένη και έχει υψηλή απόδοση εντείνοντας την εξάτμιση της υγρασίας από την επιφάνεια του σώματος και (και) την ανώτερη αναπνευστική οδό. Όταν η υγρασία εξατμίζεται, καταναλώνεται θερμότητα, η οποία μπορεί να συμβάλει στη διατήρηση της ισορροπίας θερμότητας. Η αντίδραση ενεργοποιείται όταν υπάρχουν ενδείξεις αρχόμενης υπερθέρμανσης του σώματος.

Έτσι, οι προσαρμοστικές αλλαγές στη μεταφορά θερμότητας στο ανθρώπινο σώμα μπορούν να στοχεύουν όχι μόνο στη διατήρηση υψηλού επιπέδου μεταβολισμού, όπως στους περισσότερους ανθρώπους, αλλά και στον καθορισμό χαμηλού επιπέδου σε συνθήκες που απειλούν να εξαντλήσουν τα αποθέματα ενέργειας.

Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται από δύο παράγοντες: την ένταση παραγωγής θερμότητας (παραγωγή θερμότητας) και την ποσότητα απώλειας θερμότητας (μεταφορά θερμότητας). Η κύρια προϋπόθεση για τη διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας σώματος σε ομοιοθερμικά ζώα, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων ...

Προσαρμογή του σώματος στις επιδράσεις διαφορετικών θερμοκρασιών

Παραβιάσεις της θερμορύθμισης μπορεί να συμβούν όταν οι κεντρικές και περιφερειακές συσκευές ευαισθησίας στη θερμοκρασία έχουν υποστεί βλάβη (αιμορραγίες, όγκοι στον υποθάλαμο, ορισμένες λοιμώξεις) ...

Σπειραματονεφρίτιδα και εγκυμοσύνη

Οι αιμοδυναμικοί μηχανισμοί της υπέρτασης στη χρόνια σπειραματονεφρίτιδα είναι διαφορετικοί. Σύμφωνα με τα δεδομένα μας, αναπτύσσεται ένας ευκινητικός (με φυσιολογική καρδιακή παροχή) ή υποκινητικός (με μειωμένο λεπτό όγκο αίματος) τύπος κυκλοφορίας...

Βελονισμός

Η σύγχρονη ιατρική στη διάγνωση, τη μελέτη της αιτιολογίας, της παθογένειας και των μεθόδων θεραπείας ασθενειών προτιμά να χρησιμοποιεί συγκεκριμένες κατηγορίες (μορφολογικές, φυσιολογικές, βιοχημικές κ.λπ.) ...

Εντατική φροντίδα σοβαρής τραυματικής εγκεφαλικής βλάβης

Με κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις παρέχεται η κατανομή ζωνών πρωτογενούς και δευτερογενούς βλάβης. Η ζώνη της πρωτογενούς βλάβης αποτελεί πρόβλημα για τους νευροχειρουργούς. Η ζώνη δευτερογενούς βλάβης είναι μια περιοχή του εγκεφάλου...

Καρδιακή ισχαιμία. Βρογχικό άσθμα. Γενικές ιδιότητες των βιταμινών

Η ισχαιμική καρδιοπάθεια είναι μια χρόνια παθολογική διαδικασία που προκαλείται από ανεπαρκή παροχή αίματος στο μυοκάρδιο, στη συντριπτική πλειοψηφία των περιπτώσεων λόγω αθηροσκλήρωσης των στεφανιαίων αρτηριών (97 - 98%)...

Οξινοβασική ισορροπία

Κατά τη διαδικασία του μεταβολισμού, σχηματίζονται όξινα προϊόντα: 1) πτητικά - CO2 περίπου 15.000 mmol/ημέρα (0,13 mmol/kg * min-1). 2) μη πτητικό - Η+ περίπου 30-80 mmol (1 mmol/kg* ημέρα-1). 3) γαλακτικό και πυροσταφυλικό (κατά την οξείδωση των υδατανθράκων), θειικό, φωσφορικό, ουρικό οξύ ...

Εντερική δυσβίωση και χρόνιες λοιμώξεις: ουρογεννητικό, κ.λπ.

Η παραβίαση των παραπάνω ποσοτικών και ποιοτικών αναλογιών μικροοργανισμών στις υποδεικνυόμενες περιοχές του λεπτού και παχέος εντέρου (που υποδηλώνεται με τον όρο "εντερική δυσβίωση") συνοδεύεται από επικράτηση επιρροών ...

Μηχανισμοί και συνέπειες της θρόμβωσης

Η θρόμβωση (από τα ελληνικά, fspmvpo-lump) είναι ένας τοπικός βρεγματικός σχηματισμός στα αγγεία ή στην καρδιά ενός πυκνού συσσωματώματος αιμοσφαιρίων και σταθεροποιημένης φιμπρίνης. Ο ίδιος ο όμιλος είναι ένας θρόμβος...

4. Παραβίαση του καρδιακού ρυθμού. 2.1 Ανάσυρση της γλώσσας Σε έναν ασθενή που βρίσκεται ακόμα σε ναρκωτικό ύπνο, οι μύες του προσώπου, της γλώσσας και του σώματος είναι χαλαροί. Μια χαλαρή γλώσσα μπορεί να κινηθεί προς τα κάτω και να κλείσει τον αεραγωγό...

Χαρακτηριστικά της φροντίδας του ασθενούς στην μετεγχειρητική περίοδο

Η παραβίαση της θερμορύθμισης μετά την αναισθησία μπορεί να εκφραστεί σε απότομη αύξηση ή μείωση της θερμοκρασίας του σώματος, σοβαρά ρίγη. Εάν είναι απαραίτητο, πρέπει να καλύψετε τον ασθενή ή το αντίστροφο ...

Η ομοιοθερμία - η σταθερότητα της θερμοκρασίας του σώματος - καθιστά ένα άτομο ανεξάρτητο από τις θερμοκρασιακές συνθήκες διαμονής, καθώς αυτές που εξασφαλίζουν τη ζωτική του δραστηριότητα ...

Η ρύθμιση της θερμοκρασίας συνίσταται στον συντονισμό των διαδικασιών παραγωγής θερμότητας (χημική θερμορύθμιση) και μεταφοράς θερμότητας (φυσική θερμορύθμιση).
Διαδικασίες παραγωγής θερμότητας.Σε όλα τα όργανα, ως αποτέλεσμα μεταβολικών διεργασιών, εμφανίζεται παραγωγή θερμότητας. Επομένως, το αίμα που ρέει από τα όργανα, κατά κανόνα, έχει υψηλότερη θερμοκρασία από αυτό που ρέει. Αλλά ο ρόλος των διαφόρων οργάνων στην παραγωγή θερμότητας είναι διαφορετικός. Σε κατάσταση ηρεμίας, το ήπαρ αντιπροσωπεύει περίπου το 20% της συνολικής παραγωγής θερμότητας, για άλλα εσωτερικά όργανα - 56%, για - 20%, κατά τη διάρκεια της σωματικής δραστηριότητας στους σκελετικούς μύες - έως και 90%, για τα εσωτερικά όργανα - μόνο 8%.
Έτσι, μια ισχυρή εφεδρική πηγή παραγωγής θερμότητας είναι οι μύες κατά τη συστολή τους. Η αλλαγή στη δραστηριότητα του μεταβολισμού τους κατά τη μετακίνηση είναι ο κύριος μηχανισμός παραγωγής θερμότητας. Μεταξύ των διαφόρων κινήσεων, διακρίνονται διάφορα στάδια συμμετοχής των μυών στην παραγωγή θερμότητας.
1. Θερμορυθμιστικός τόνος.Σε αυτή την περίπτωση, οι μύες δεν συστέλλονται. Μόνο ο τόνος και ο μεταβολισμός τους αυξάνονται. Αυτός ο τόνος εμφανίζεται γενικά στους μύες του λαιμού, του κορμού και των άκρων. Ως αποτέλεσμα, η παραγωγή θερμότητας αυξάνεται κατά 50-100%.
2. Το τρέμουλο εμφανίζεται ασυνείδητα και συνίσταται στην περιοδική δραστηριότητα κινητικών μονάδων υψηλού κατωφλίου με φόντο τον θερμορρυθμιστικό τόνο.Κατά τη διάρκεια του τρόμου, όλη η ενέργεια κατευθύνεται μόνο στην αύξηση της παραγωγής θερμότητας, ενώ κατά τη συνήθη μετακίνηση, μέρος της ενέργειας δαπανάται για την κίνηση του αντίστοιχου άκρου και μέρος για τη θερμογένεση. Με το τρέμουλο, η παραγωγή θερμότητας αυξάνεται κατά 2-3 φορές. Το τρέμουλο αρχίζει συχνά με τους μύες του λαιμού, του προσώπου. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι, πρώτα απ 'όλα, η θερμοκρασία του αίματος που ρέει στον εγκέφαλο πρέπει να αυξηθεί.
3. Οι αυθαίρετες συσπάσεις συνίστανται σε συνειδητή αύξηση της μυϊκής συστολής.Αυτό παρατηρείται σε συνθήκες χαμηλής εξωτερικής θερμοκρασίας, όταν τα δύο πρώτα στάδια δεν επαρκούν. Με αυθαίρετες συσπάσεις, η παραγωγή θερμότητας μπορεί να αυξηθεί κατά 10-20 φορές.
Η ρύθμιση της παραγωγής θερμότητας στους μύες οφείλεται στην επίδραση των α-κινητικών νευρώνων στη λειτουργία και στο μεταβολισμό / στους μύες, σε άλλους ιστούς - στο συμπαθητικό νευρικό σύστημα και στις κατεχολαμίνες (αύξηση του μεταβολικού ρυθμού κατά 50%) και στη δράση των ορμονών, ιδιαίτερα της θυροξίνης, που σχεδόν διπλασιάζει την παραγωγή θερμότητας.
Σημαντικό ρόλο στη θερμογένεση παίζουν τα λιπίδια, τα οποία απελευθερώνουν κατά την υδρόλυση πολύ περισσότερη ενέργεια (9,3 kcal/g) από τους υδατάνθρακες (4,1 kcal/g). Ιδιαίτερη σημασία, ιδιαίτερα στα παιδιά, είναι το καφέ λίπος.
Διαδικασίες μεταφοράς θερμότηταςσυμβαίνει με τους ακόλουθους τρόπους - ακτινοβολία, μεταφορά, εξάτμιση και αγωγιμότητα θερμότητας.
Η ακτινοβολία εμφανίζεται με τη βοήθεια υπέρυθρης ακτινοβολίας μακρών κυμάτων. Αυτό απαιτεί μια διαβάθμιση θερμοκρασίας μεταξύ του θερμού δέρματος και των ψυχρών τοίχων και άλλων περιβαλλοντικών αντικειμένων. Έτσι, η ποσότητα της ακτινοβολίας εξαρτάται από τη θερμοκρασία και την επιφάνεια του δέρματος.
Η θερμική αγωγιμότητα πραγματοποιείται με άμεση επαφή του σώματος με αντικείμενα (καρέκλα, κρεβάτι κ.λπ.). Σε αυτή την περίπτωση, ο ρυθμός μεταφοράς θερμότητας από ένα πιο θερμαινόμενο σώμα σε ένα λιγότερο θερμαινόμενο αντικείμενο καθορίζεται από τη βαθμίδα θερμοκρασίας και τη θερμική αγωγιμότητά τους. Η μεταφορά θερμότητας με αυτόν τον τρόπο αυξάνεται σημαντικά (14 φορές) όταν ένα άτομο βρίσκεται στο νερό. Εν μέρει με αγωγιμότητα, η θερμότητα μεταφέρεται από τα εσωτερικά όργανα στην επιφάνεια του σώματος. Αλλά αυτή η διαδικασία αναστέλλεται λόγω της χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας του λίπους.
διαδρομή μεταφοράς.Ο αέρας που έρχεται σε επαφή με την επιφάνεια του σώματος, παρουσία βαθμίδωσης θερμοκρασίας, θερμαίνεται. Ταυτόχρονα, γίνεται πιο ελαφρύ και, σηκώνοντας από το σώμα, αφήνει χώρο για νέες μερίδες αέρα. Έτσι, αφαιρεί μέρος της θερμότητας. Η ένταση της φυσικής μεταφοράς μπορεί να αυξηθεί με πρόσθετη κίνηση του αέρα, μειώνοντας τα εμπόδια όταν εισέρχεται στο σώμα (κατάλληλα ρούχα).
Εξάτμιση του ιδρώτα.Σε θερμοκρασία δωματίου σε ένα άτομο που δεν ντύνεται, περίπου το 20% της θερμότητας εκπέμπεται από την εξάτμιση.
Θερμική αγωγιμότητα, η συναγωγή και η ακτινοβολία είναι μονοπάτια παθητικής μεταφοράς θερμότητας που βασίζονται στους νόμους της φυσικής. Είναι αποτελεσματικά μόνο εάν διατηρείται μια θετική διαβάθμιση θερμοκρασίας. Όσο μικρότερη είναι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του σώματος και του περιβάλλοντος, τόσο λιγότερη θερμότητα εκπέμπεται. Με τους ίδιους δείκτες ή σε υψηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος, οι αναφερόμενοι τρόποι όχι μόνο είναι αναποτελεσματικοί, αλλά το σώμα θερμαίνεται. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, ενεργοποιείται μόνο ένας μηχανισμός μεταφοράς θερμότητας στο σώμα, που σχετίζεται με τις διαδικασίες εφίδρωσης και εφίδρωσης. Εδώ, χρησιμοποιούνται τόσο φυσικοί νόμοι (ενεργειακό κόστος για τη διαδικασία εξάτμισης) όσο και βιολογικοί (ιδρώτας). Η ψύξη του δέρματος διευκολύνεται από το γεγονός ότι καταναλώνονται 0,58 kcal για την εξάτμιση 1 ml ιδρώτα. Αν δεν συμβεί
εξάτμιση του ιδρώτα, η απόδοση της μεταφοράς θερμότητας μειώνεται απότομα. Μ
Ο ρυθμός εξάτμισης του Shotu εξαρτάται από την κλίση θερμοκρασίας και τον κορεσμό του περιβάλλοντος αέρα με υδρατμούς. Όσο υψηλότερη είναι η υγρασία, τόσο λιγότερο αποδοτική γίνεται αυτή η διαδρομή μεταφοράς θερμότητας. Η αποτελεσματικότητα της μεταφοράς θερμότητας μειώνεται απότομα όταν βρίσκεστε σε νερό ή με στενά ρούχα. Σε αυτή την περίπτωση, το σώμα αναγκάζεται να αντισταθμίσει την έλλειψη εφίδρωσης αυξάνοντας την εφίδρωση.
Η εξάτμιση έχει δύο μηχανισμούς:α) εφίδρωση - χωρίς τη συμμετοχή ιδρωτοποιών αδένων β) εξάτμιση - με ενεργή συμμετοχή ιδρωτοποιών αδένων.
Ιδρώτας- εξάτμιση νερού από την επιφάνεια των πνευμόνων, των βλεννογόνων, του δέρματος, που είναι πάντα υγρό. Αυτή η εξάτμιση δεν ρυθμίζεται, εξαρτάται από την κλίση θερμοκρασίας και την υγρασία του περιβάλλοντος αέρα, η τιμή της είναι περίπου 600 ml / ημέρα. Όσο υψηλότερη είναι η υγρασία, τόσο λιγότερο αποδοτικός αυτός ο τύπος μεταφοράς θερμότητας.
Μηχανισμός έκκρισης ιδρώτα. Ο ιδρωτοποιός αδένας αποτελείται από δύο μέρη: τον πραγματικό αδένα, ο οποίος βρίσκεται στην υποδερμική στοιβάδα, και τους απεκκριτικούς πόρους που ανοίγουν στην επιφάνεια του δέρματος. Στον αδένα σχηματίζεται ένα πρωτογενές μυστικό και στους αγωγούς, λόγω επαναρρόφησης, σχηματίζεται ένα δευτερεύον μυστικό - ιδρώτας.
Πρωτεύον μυστικό παρόμοιο με το πλάσμα αίματος. Η διαφορά είναι ότι δεν υπάρχουν πρωτεΐνες και γλυκόζη σε αυτό το μυστικό, υπάρχει λιγότερο Na +. Έτσι, στον αρχικό ιδρώτα, η συγκέντρωση νατρίου είναι περίπου 144 nmol / l, χλωρίου - 104 nmol / l. Αυτά τα ιόντα απορροφώνται ενεργά κατά τη διέλευση του ιδρώτα μέσω των απεκκριτικών αγωγών, γεγονός που εξασφαλίζει την απορρόφηση του νερού. Η διαδικασία απορρόφησης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον ρυθμό σχηματισμού και προώθησης του ιδρώτα που αυτές οι διεργασίες είναι ενεργές, τόσο περισσότερο Na + και Cl-παραμένει. Με έντονη εφίδρωση, έως και η μισή συγκέντρωση αυτών των ιόντων μπορεί να παραμείνει στον ιδρώτα. Η έντονη εφίδρωση συνοδεύεται από αύξηση της συγκέντρωσης της ουρίας (έως 4 φορές υψηλότερη από ό,τι στο πλάσμα) και του καλίου (έως και 1,2 φορές μεγαλύτερη από ό,τι στο πλάσμα). Η συνολική υψηλή συγκέντρωση ιόντων, σχηματίζοντας υψηλό επίπεδο οσμωτικής πίεσης, εξασφαλίζει μείωση της επαναρρόφησης και απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας νερού με τον ιδρώτα.
Με έντονη εφίδρωση, μπορεί να δαπανηθεί πολύ NaCl (έως 15-30 g / ημέρα). Ωστόσο, υπάρχουν μηχανισμοί στον οργανισμό που εξασφαλίζουν τη διατήρηση αυτών των σημαντικών ιόντων κατά την έντονη εφίδρωση. Συμμετέχουν σε διαδικασίες προσαρμογής, ειδικότερα, η αλδοστερόνη ενισχύει την επαναρρόφηση του Na +.
Οι λειτουργίες των ιδρωτοποιών αδένων ρυθμίζονται με ειδικούς μηχανισμούς. Η δραστηριότητά τους επηρεάζεται από το συμπαθητικό νευρικό σύστημα, αλλά ο μεσολαβητής εδώ είναι η ακετυλοχολίνη. Τα εκκριτικά κύτταρα, εκτός από τους Μ-χολινεργικούς υποδοχείς, έχουν επίσης αδρενεργικούς υποδοχείς που ανταποκρίνονται στις κατεχολαμίνες του αίματος. Η ενεργοποίηση της λειτουργίας των ιδρωτοποιών αδένων συνοδεύεται από αύξηση της παροχής αίματος.
Η ποσότητα του ιδρώτα που απελευθερώνεται μπορεί να φτάσει το 1,5 l / h, και σε προσαρμοσμένα άτομα - έως και 3 l / h.
Σε θερμοκρασία δωματίου σε γυμνό άτομο, περίπου το 60% της θερμότητας εκπέμπεται λόγω ακτινοβολίας, περίπου 12-15% - μεταφορά αέρα, περίπου 20% - εξάτμιση, 2-5% - θερμική αγωγιμότητα. Αλλά αυτή η αναλογία εξαρτάται από έναν αριθμό συνθηκών, ιδιαίτερα από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος.
Ο κύριος ρόλος στη ρύθμιση των διαδικασιών μεταφοράς θερμότητας παίζεται από αλλαγές στην παροχή αίματος στο δέρμα. Η στένωση των αγγείων του δέρματος, το άνοιγμα των αρτηριοφλεβικών αναστομώσεων συμβάλλει σε μικρότερη εισροή θερμότητας από τον πυρήνα προς το κέλυφος και τη διατήρησή της στο σώμα. Αντίθετα, με τη διαστολή των δερματικών αγγείων, η θερμοκρασία του μπορεί να αυξηθεί κατά 7-8 ° C. Ταυτόχρονα αυξάνεται και η μεταφορά θερμότητας.
Συμβατικά, το δέρμα μπορεί να ονομαστεί το σύστημα καλοριφέρ του σώματος. Η ροή του αίματος στο δέρμα μπορεί να ποικίλλει από 0 έως 30% της ΔΟΕ. Ο αγγειακός τόνος του δέρματος ελέγχεται από το συμπαθητικό νευρικό σύστημα.
Έτσι, η θερμοκρασία του σώματος είναι μια ισορροπία μεταξύ των διαδικασιών παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας. Όταν η παραγωγή θερμότητας υπερισχύει της απώλειας θερμότητας, η θερμοκρασία του σώματος αυξάνεται και, αντίθετα, εάν η απώλεια θερμότητας είναι μεγαλύτερη από την παραγωγή θερμότητας, η θερμοκρασία του σώματος μειώνεται.

ΘΕΡΜΟΡΡΥΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΥΓΕΙΑ

Η περιοχή της ανθρώπινης κατοίκησης εκτείνεται από τις πολικές ζώνες, όπου η θερμοκρασία του αέρα μερικές φορές αγγίζει τους -86°C, έως τις ισημερινές σαβάνες και τις ερήμους, στα πιο θερμά σημεία των οποίων προσεγγίζει τους +50°C στη σκιά! Ωστόσο, σε ένα τόσο ευρύ φάσμα θερμοκρασιών, ένα άτομο διατηρεί ενεργή ζωτικότητα και επαρκή απόδοση λόγω της θερμικής του σταθερότητας, όταν η θερμοκρασία του σώματος κυμαίνεται σε σχετικά στενά όρια - από 36 έως 37 ° C.

Ομοιοθερμία -σταθερότητα της θερμοκρασίας του σώματος - κάνει ένα άτομο ανεξάρτητο από τις θερμοκρασιακές συνθήκες διαμονής, καθώς οι βιοχημικές αντιδράσεις που εξασφαλίζουν τη ζωή του συνεχίζουν να διεξάγονται στο βέλτιστο επίπεδο λόγω της διατήρησης της επαρκούς δραστηριότητας των ενζύμων των ιστών και των βιταμινών που τους παρέχουν, καταλύοντας και ενεργοποιώντας ορισμένες πτυχές του μεταβολισμού, ορμόνες ιστών, νευροδιαβιβαστές και άλλες ουσίες από τις οποίες εξαρτάται η φυσιολογική λειτουργία του σώματος. Η μετατόπιση της θερμοκρασίας προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση αλλάζει απότομα τη δραστηριότητα αυτών των ουσιών και σε διαφορετικό βαθμό για καθεμία από αυτές - ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται διάσπαση στη δραστηριότητα της ροής μεμονωμένων πτυχών του μεταβολισμού. Στα ποικιλοθερμικά, ψυχρόαιμα ζώα, των οποίων η θερμοκρασία σώματος καθορίζεται από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος (αυξάνεται ή μειώνεται μαζί με την τελευταία), η δραστηριότητα των ενζύμων ιστών τους ως βιολογικοί καταλύτες αλλάζει μαζί με τις αλλαγές στις εξωτερικές θερμικές συνθήκες. Γι' αυτό, όταν πέφτει η θερμοκρασία, ο βαθμός εκδήλωσης της ζωτικής τους δραστηριότητας μειώνεται μέχρι την πλήρη διακοπή - το λεγόμενο suspended animation, και σε πολύ υψηλή θερμοκρασία συμβαίνει είτε θάνατος είτε ξήρανση, που σε ορισμένες από τις ποικιλόθερμες είναι επίσης ένα είδος κινουμένων σχεδίων σε αναστολή. Έτσι, με μια αλλαγή στην εξωτερική θερμοκρασία, η ζωτική δραστηριότητα ορισμένων εντόμων (ακρίδα) μπορεί να αποκατασταθεί τόσο μετά την κατάψυξη στη θερμοκρασία υγρού αζώτου (–189 ° C) όσο και μετά την ξήρανση. Έχει περιγραφεί περίπτωση αναβίωσης, έστω και βραχυπρόθεσμα, ενός γιγάντιου τρίτωνα παγωμένου σε παγετώνα, σύμφωνα με τους ειδικούς, τουλάχιστον πριν από περίπου 5000 χρόνια.

Έτσι, η ικανότητα διατήρησης σταθερής θερμοκρασίας σώματος κάτω από διάφορες συνθήκες ύπαρξης κάνει τα θερμόαιμα ζώα ανεξάρτητα από τις συνθήκες της φύσης και ικανά να διατηρούν υψηλό επίπεδο βιωσιμότητας. Αυτή η ικανότητα οφείλεται σε ένα σύνθετο σύστημα θερμορύθμισης, το οποίο εξασφαλίζει μείωση της παραγωγής θερμότητας και ενεργή επιστροφή της σε περίπτωση κινδύνου υπερθέρμανσης και ενεργοποίηση της θερμογένεσης με περιορισμένη μεταφορά θερμότητας - σε περίπτωση κινδύνου υποθερμίας.

Οι στατιστικές δείχνουν ότι στη Ρωσία, πάνω από το 40% όλων των περιπτώσεων προσωρινής αναπηρίας οφείλονται σε κρυολογήματα, γεγονός που δίνει λόγο στον λαϊκό να θεωρεί το σύστημα θερμορύθμισης ατελές. Ωστόσο, υπάρχουν πολλά στοιχεία που δείχνουν την υψηλή φυσική αντίσταση ενός ατόμου στη δράση των χαμηλών θερμοκρασιών. Έτσι, οι γιόγκι ανταγωνίζονται σε θερμοκρασίες κάτω των -20 ° C στην ταχύτητα ξήρανσης των υγρών φύλλων με τη θερμότητα του σώματός τους, καθισμένοι γυμνοί στον πάγο μιας παγωμένης λίμνης. Η κολύμβηση από ειδικά εκπαιδευμένους κολυμβητές στο Στενό του Βερίγγειου από την Αλάσκα έως την Τσουκότκα (πάνω από 40 χλμ.) σε θερμοκρασία νερού +4°C - +6°C έχει γίνει παραδοσιακή. Οι Γιακούτ τρίβουν τα νεογέννητα με χιόνι, και οι Οστιάκοι και οι Τούνγκους τα βυθίζουν στο χιόνι, τα περιχύνουν με κρύο νερό και μετά τα τυλίγουν με δέρματα ταράνδων... Σε αυτή την περίπτωση, προφανώς, θα έπρεπε να μιλήσει κανείς για τη διαστροφή των τέλειων μηχανισμών η ανθρώπινη θερμορύθμιση απέχει πολύ από τις συνθήκες που τις διαμόρφωσαν στην εξελικτική ζωή ενός σύγχρονου ανθρώπου παρά για την ατέλεια των ίδιων των μηχανισμών.

Ενώ οι περισσότερες από τις ζωτικές λειτουργίες - κυκλοφορία του αίματος, αναπνοή, πέψη, κ.λπ. - έχουν κάποια συγκεκριμένη δομική και λειτουργική συσκευή, η θερμορύθμιση δεν έχει τέτοιο όργανο και είναι λειτουργία ολόκληρου του οργανισμού στο σύνολό του.

Σύμφωνα με το σχήμα που προτείνει ο I.P. Pavlov, ένας θερμόαιμος οργανισμός μπορεί να αναπαρασταθεί ως ένας σχετικά θερμοσταθερός «πυρήνας» και ένα «κέλυφος» με ευρύ φάσμα θερμοκρασιών. Ο πυρήνας, του οποίου η θερμοκρασία κυμαίνεται από 36,8–37,5 ° C, περιλαμβάνει κυρίως ζωτικά εσωτερικά όργανα: την καρδιά, το συκώτι, το στομάχι, τα έντερα κ.λπ. Ιδιαίτερα αξιοσημείωτος είναι ο ρόλος του ήπατος, το οποίο έχει σχετικά υψηλή θερμοκρασία - πάνω από 37,5 ° C, και του παχέος εντέρου, η μικροχλωρίδα του οποίου, κατά τη διάρκεια της ζωής του, παράγει πολλή θερμότητα, η οποία διατηρεί τη θερμοκρασία του παρακείμενους ιστούς. Το θερμοευκίνητο κέλυφος αποτελείται από άκρα, δέρμα και υποδόριους ιστούς, μύες κ.λπ. Η θερμοκρασία των διαφορετικών τμημάτων του κελύφους ποικίλλει ευρέως. Έτσι, η θερμοκρασία των δακτύλων των ποδιών είναι περίπου 24°C, η θερμοκρασία της άρθρωσης του αστραγάλου είναι 30–31°C, η άκρη της μύτης είναι 25°C, η μασχάλη, το ορθό είναι 36,5–36,9°C κ.λπ. Ωστόσο, η θερμοκρασία του κελύφους είναι πολύ κινητή, η οποία καθορίζεται από τις συνθήκες της ζωτικής δραστηριότητας και την κατάσταση του σώματος, και επομένως το πάχος του μπορεί να ποικίλλει από πολύ λεπτό σε θερμότητα έως πολύ ισχυρό, συμπιέζοντας τον πυρήνα - στο κρύο. Τέτοιες σχέσεις μεταξύ του πυρήνα και του κελύφους οφείλονται στο γεγονός ότι το πρώτο παράγει κυρίως θερμότητα (σε ηρεμία), ενώ το δεύτερο πρέπει να διασφαλίζει τη διατήρηση αυτής της θερμότητας. Αυτό εξηγεί το γεγονός ότι στους σκληρυμένους ανθρώπους, το κέλυφος στο κρύο περιβάλλει γρήγορα και αξιόπιστα τον πυρήνα, διατηρώντας τις βέλτιστες συνθήκες για τη διατήρηση της δραστηριότητας ζωτικών οργάνων και συστημάτων, ενώ σε μη σκληρυμένους ανθρώπους, το κέλυφος παραμένει λεπτό ακόμη και κάτω από αυτές τις συνθήκες. δημιουργώντας απειλή υποθερμίας του πυρήνα (για παράδειγμα, με μείωση της θερμοκρασίας στους πνεύμονες μόλις 0,5°C υπάρχει κίνδυνος πνευμονίας).

Η θερμική σταθερότητα του σώματος παρέχεται κυρίως από δύο συμπληρωματικούς μηχανισμούς ρύθμισης - φυσικούς και χημικούς. Φυσική θερμορύθμισηΕνεργοποιείται κυρίως όταν υπάρχει κίνδυνος υπερθέρμανσης και συνίσταται στη μεταφορά θερμότητας στο περιβάλλον. Αυτό περιλαμβάνει όλους τους πιθανούς μηχανισμούς μεταφοράς θερμότητας: ακτινοβολία θερμότητας, μεταφορά θερμότητας, συναγωγή και εξάτμιση. Η θερμική ακτινοβολία πραγματοποιείται λόγω των υπέρυθρων ακτίνων που εκπέμπονται από το δέρμα που έχει υψηλή θερμοκρασία. Η αγωγιμότητα της θερμότητας πραγματοποιείται λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ του δέρματος και του περιβάλλοντος αέρα. Η αύξηση αυτής της διαφοράς οφείλεται στην υπεραιμία - την επέκταση των αγγείων του δέρματος και την εισροή περισσότερου θερμού αίματος από τα εσωτερικά όργανα, γι 'αυτό το χρώμα του δέρματος γίνεται ροζ στη ζέστη. Ταυτόχρονα, η απόδοση της μεταφοράς θερμότητας καθορίζεται από τη θερμική αγωγιμότητα και τη θερμική ικανότητα του εξωτερικού περιβάλλοντος: για παράδειγμα, αυτοί οι δείκτες στις αντίστοιχες θερμοκρασίες για το νερό είναι 20-27 φορές υψηλότεροι από τον αέρα. Από αυτό γίνεται σαφές γιατί η θερμοάνετη θερμοκρασία αέρα για ένα άτομο είναι περίπου 18 ° C και το νερό - 34 ° C. Η μεταφορά θερμότητας λόγω της εξάτμισης του ιδρώτα είναι πολύ αποτελεσματική, αφού όταν 1 ml ιδρώτα εξατμίζεται από την επιφάνεια του σώματος, το σώμα χάνει 0,56 kcal θερμότητας. Αν λάβουμε υπόψη ότι ένας ενήλικας παράγει περίπου 800 ml ιδρώτα ακόμη και σε συνθήκες χαμηλής φυσικής δραστηριότητας, τότε η αποτελεσματικότητα αυτής της μεθόδου γίνεται ξεκάθαρη.

Κάτω από διάφορες συνθήκες ζωής, ο λόγος της απώλειας θερμότητας με τον ένα ή τον άλλο τρόπο αλλάζει σημαντικά. Έτσι, σε ηρεμία και σε βέλτιστη θερμοκρασία αέρα, το σώμα χάνει 31% της παραγόμενης θερμότητας με αγωγή, 44% με ακτινοβολία, 22% με εξάτμιση (συμπεριλαμβανομένης της υγρασίας από την αναπνευστική οδό) και 3% με μεταφορά. Με δυνατό άνεμο, ο ρόλος της μεταφοράς αυξάνεται, με αύξηση της υγρασίας του αέρα - αγωγιμότητα και με αυξημένη εργασία - εξάτμιση (για παράδειγμα, με έντονη σωματική δραστηριότητα, η εξάτμιση του ιδρώτα μερικές φορές φτάνει τα 3-4 λίτρα την ώρα!).

Η απόδοση μεταφοράς θερμότητας του σώματος είναι εξαιρετικά υψηλή. Οι βιοφυσικοί υπολογισμοί δείχνουν ότι μια παραβίαση αυτών των μηχανισμών, ακόμη και σε ένα άτομο σε κατάσταση ηρεμίας, θα οδηγούσε σε αύξηση της θερμοκρασίας του σώματός του εντός μιας ώρας έως 37,5 ° C και μετά από 6 ώρες - έως 46-48 ° C, όταν αρχίζει η μη αναστρέψιμη καταστροφή των πρωτεϊνικών δομών.

Χημική θερμορύθμισηέχει ιδιαίτερη σημασία όταν υπάρχει κίνδυνος υποθερμίας. Η απώλεια του μάλλινου καλύμματος από ένα άτομο σε σχέση με τα ζώα τον έκανε ιδιαίτερα ευαίσθητο στη δράση των χαμηλών θερμοκρασιών, όπως αποδεικνύεται από το γεγονός ότι ένα άτομο έχει σχεδόν 30 φορές περισσότερους υποδοχείς κρύου από τους υποδοχείς θερμότητας. Ταυτόχρονα, η βελτίωση των μηχανισμών προσαρμογής στο κρύο έχει οδηγήσει στο γεγονός ότι ένα άτομο ανέχεται τη μείωση της θερμοκρασίας του σώματος πολύ πιο εύκολα από την αύξησή της. Έτσι, τα βρέφη ανέχονται εύκολα τη μείωση της θερμοκρασίας του σώματος κατά 3–5 ° C, αλλά είναι δύσκολο να ανεχθούν μια αύξηση 1–2 ° C. Ένας ενήλικας χωρίς συνέπειες ανέχεται υποθερμία έως 33-34 ° C, αλλά χάνει τις αισθήσεις του όταν υπερθερμαίνεται από εξωτερικές πηγές έως 38,6 ° C, αν και με πυρετό από μόλυνση, μπορεί να διατηρήσει τις αισθήσεις του ακόμη και στους 42 ° C. Παράλληλα, σημειώθηκαν περιπτώσεις αναζωογόνησης κατεψυγμένων, των οποίων η θερμοκρασία του δέρματος έπεσε κάτω από το σημείο πήξης.

Η ουσία της χημικής θερμορύθμισης είναι η αλλαγή της δραστηριότητας των μεταβολικών διεργασιών στο σώμα: σε υψηλή εξωτερική θερμοκρασία, μειώνεται και σε χαμηλή, αυξάνεται. Μελέτες δείχνουν ότι με μείωση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος κατά 1 ° C σε ένα γυμνό άτομο σε ηρεμία, η μεταβολική δραστηριότητα αυξάνεται κατά 10%. (Ωστόσο, η αναισθησία και τα λεγόμενα αντιψυχωσικά απενεργοποιούν τους υψηλότερους ρυθμιστικούς μηχανισμούς θερμικής σταθερότητας στα θερμόαιμα ζώα, τα καθιστά εξαρτημένα από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος και όταν η θερμοκρασία του σώματός τους ψύχεται στους 32 ° C, η κατανάλωση οξυγόνου μειώνεται στους 50 %, στους 20 ° C - έως 20%, και όταν +1 ° C - έως και 1% του αρχικού επιπέδου.)

Ιδιαίτερη σημασία για τη διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος είναι ο τόνος των σκελετικών μυών, ο οποίος αυξάνεται με τη μείωση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος και μειώνεται με τη θέρμανση. Είναι σημαντικό ότι αυτές οι διαδικασίες προχωρούν όσο πιο ενεργά, τόσο πιο επικίνδυνη είναι η απειλητική παραβίαση της θερμικής σταθερότητας. Έτσι, σε θερμοκρασία αέρα 25–28°C (και ειδικά σε συνδυασμό με υψηλή υγρασία), οι μύες είναι σε μεγάλο βαθμό χαλαροί και η θερμική ενέργεια που αναπαράγουν είναι αμελητέα. Αντίθετα, με τον κίνδυνο της υποθερμίας, το τρέμουλο γίνεται όλο και πιο σημαντικό - ασυντόνιστες συσπάσεις των μυϊκών ινών, όταν η εξωτερική μηχανική εργασία απουσιάζει σχεδόν εντελώς και σχεδόν όλη η ενέργεια των συσταλτικών ινών μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια (το φαινόμενο αυτό ονομάζεται μη συσταλτική θερμογένεση). Δεν υπάρχει τίποτα περίεργο, επομένως, στο γεγονός ότι κατά τη διάρκεια του ρίγους η παραγωγή θερμότητας του σώματος μπορεί να αυξηθεί περισσότερο από τρεις φορές και κατά τη διάρκεια επίπονης σωματικής εργασίας - κατά 10 ή περισσότερες φορές.

Οι πνεύμονες παίζουν επίσης έναν αναμφισβήτητο ρόλο στη χημική θερμορύθμιση, η οποία, λόγω αλλαγών στη μεταβολική δραστηριότητα των λιπών υψηλής θερμιδικής αξίας που περιλαμβάνονται στη δομή τους, διατηρούν μια σχετικά σταθερή θερμοκρασία, γι' αυτό σε υψηλή εξωτερική θερμοκρασία το αίμα που ρέει από το Οι πνεύμονες είναι πιο δροσεροί και σε χαμηλή θερμοκρασία είναι πιο ζεστοί από τον εισπνεόμενο αέρα.

Οι φυσικοί και χημικοί μηχανισμοί της θερμορύθμισης λειτουργούν με υψηλό βαθμό συντονισμού λόγω της παρουσίας στο κεντρικό νευρικό σύστημα του αντίστοιχου κέντρου στον διεγκέφαλο (υποθάλαμος) Γι' αυτό σε υψηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος, αφενός, αυξάνεται η μεταφορά θερμότητας. (λόγω αύξησης της θερμοκρασίας του δέρματος, εξάτμισης ιδρώτα κ.λπ.) και από την άλλη μειώνεται η παραγωγή θερμότητας (λόγω μείωσης του μυϊκού τόνου, μετάβασης στην απορρόφηση προϊόντων που περιέχουν λιγότερη ενέργεια από τον οργανισμό) ; σε χαμηλές θερμοκρασίες, αντίθετα: η παραγωγή θερμότητας αυξάνεται και η μεταφορά θερμότητας μειώνεται.

Έτσι, οι τέλειοι μηχανισμοί ανθρώπινης θερμορύθμισης επιτρέπουν τη διατήρηση της βέλτιστης βιωσιμότητας σε ένα ευρύ φάσμα εξωτερικών θερμοκρασιών.

Όπως οι διακυμάνσεις στην περιεκτικότητα σε οξυγόνο και στο pH, οι αλλαγές στην ενδοκυτταρική θερμοκρασία ρυθμίζουν σημαντικά τον μεταβολισμό στα κύτταρα. Πολλά ζωτικά ένζυμα λειτουργούν σε ένα στενό εύρος θερμοκρασίας, το οποίο απαιτεί κατάλληλους μηχανισμούς για τη διατήρηση της ισορροπίας της θερμότητας.

Η θερμότητα παράγεται κατά τον μεταβολισμό. Οποιαδήποτε αύξηση στον κυτταρικό μεταβολισμό (ως αποτέλεσμα αυξημένων επιπέδων θυρεοειδικών ορμονών, αδρεναλίνης ή νοραδρεναλίνης στο αίμα, αύξησης του βασικού μεταβολικού ρυθμού ή κατά τη διάρκεια της άσκησης) αυξάνει την παραγωγή θερμότητας. Στο ανθρώπινο σώμα, το 60% όλης της θερμότητας παράγεται στους μύες, το 30% στο ήπαρ και το 10% σε άλλα όργανα. Κατά μέσο όρο, ένα άτομο που ζυγίζει 70 κιλά σε ηρεμία κατανέμει περίπου 72 kcal / ώρα και για να αυξήσει τη θερμοκρασία του κατά 1 ° C, πρέπει να ξοδέψετε περίπου 58 kcal.

Θερμική ισορροπία είναι ο λόγος των διεργασιών παραγωγής θερμότητας, συγκράτησης θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας, δηλ. ισορροπία μεταξύ συστημάτων που παράγουν θερμότητα και συστημάτων στα οποία χάνεται αυτή η θερμότητα.

Παραγωγή θερμότηταςείναι κυρίως αποτέλεσμα βιοχημικών διεργασιών, μεταφορά θερμότηταςκαι κατακράτηση θερμότητας- κυρίως αποτέλεσμα φυσικών διεργασιών.

Μηχανισμοί παραγωγής θερμότητας. Η κύρια ποσότητα θερμότητας στο σώμα σχηματίζεται κατά την οξείδωση πρωτεϊνών, λιπών και υδατανθράκων, καθώς και ως αποτέλεσμα της υδρόλυσης ATP. Σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας περιβάλλοντος στο σώμα, ενεργοποιούνται πρόσθετοι μηχανισμοί παραγωγής θερμότητας:

1. συσταλτική θερμογένεση(παραγωγή θερμότητας λόγω συστολής των σκελετικών μυών):

α) εθελοντική κινητική δραστηριότητα.

β) ψυχρός μυϊκός τρόμος.

γ) ψυχρός μυϊκός τόνος (αύξηση μυϊκού τόνου στο κρύο).

2. Μη ανατριχιαστική θερμογένεση(παραγωγή θερμότητας ως αποτέλεσμα της ενεργοποίησης των διαδικασιών καταβολισμού - γλυκόλυση, γλυκογονόλυση, λιπόλυση). Μπορεί να παρατηρηθεί σε σκελετικούς μύες, συκώτι, καφέ λίπος (λόγω της ειδικής δυναμικής δράσης της τροφής).

μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας. Η απελευθέρωση θερμότητας από το σώμα προς το περιβάλλον πραγματοποιείται με τους εξής τρόπους (εικόνα):

1) εξάτμιση– μεταφορά θερμότητας λόγω εξάτμισης νερού.

2) αγωγιμότητα θερμότητας- μεταφορά θερμότητας με άμεση επαφή με τον κρύο αέρα του περιβάλλοντος (μειώνεται παρουσία ρούχων και στρώμα υποδόριου λίπους).

3) θερμική ακτινοβολία- μεταφορά θερμότητας από περιοχές του δέρματος που δεν καλύπτονται από ρούχα.

4) μεταγωγή- μεταφορά θερμότητας λόγω θέρμανσης των παρακείμενων στρωμάτων αέρα, ανυψώνοντας αυτά τα θερμαινόμενα στρώματα και αντικαθιστώντας τα με κρύα μέρη αέρα.

Σε συνθήκες θερμικής άνεσης (20 - 22 ° C), η κύρια ποσότητα θερμότητας εκπέμπεται λόγω αγωγιμότητας θερμότητας, ακτινοβολίας θερμότητας και μεταφοράς, και μόνο το 20% χάνεται μέσω της εξάτμισης. Σε υψηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος, έως και 80 - 90% της θερμότητας χάνεται από την εξάτμιση.

Η κατακράτηση θερμότητας παρέχεται από το στρώμα του υποδόριου λίπους, τη γραμμή των μαλλιών, τα ρούχα και τη διατήρηση μιας στάσης στην οποία η επιφάνεια του σώματος και οι διαδικασίες μεταφοράς θερμότητας είναι ελάχιστες. Στα θερμόαιμα ζώα, η θερμοκρασία διατηρείται σε σταθερό επίπεδο. Σε αυτή την περίπτωση, μπορούν να διακριθούν 2 ζώνες για τη διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος: ομοιοθερμική«πυρήνας» ή «πυρήνας» όπου η θερμοκρασία στην πραγματικότητα διατηρείται σταθερή και ποικιλοθερμικός"θηκάρι" - όλοι οι ιστοί που βρίσκονται όχι περισσότερο από 3 cm από την επιφάνεια του σώματος (δέρμα, υποδόριος ιστός κ.λπ.), η θερμοκρασία των οποίων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Για να προσδιορίσετε τη μέση θερμοκρασία σώματος, χρησιμοποιήστε τον τύπο Barton:

T σώμα = 2/3 T πυρήνας + 1/3 T κέλυφος.

Εικόνα. (Raff, 2001)

Στους ανθρώπους, η μέση θερμοκρασία του εγκεφάλου, του αίματος, των εσωτερικών οργάνων πλησιάζει τους 37 ° C. Το φυσιολογικό όριο των διακυμάνσεων της είναι 1,5 ° C. Η θερμοκρασία του σώματος πάνω από 43 ° C είναι πρακτικά ασυμβίβαστη με την ανθρώπινη ζωή. Υπάρχει κιρκάδιος, δηλ. κιρκαδικές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας του σώματος εντός 1 °C. Η ελάχιστη θερμοκρασία παρατηρείται τις πρώτες πρωινές ώρες, η μέγιστη - το απόγευμα.

Σε μια άνετη θερμοκρασία (20 - 22 ° C) του περιβάλλοντος, διατηρείται μια ορισμένη ισορροπία μεταξύ παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας. Σε θερμοκρασία περιβάλλοντος κάτω από 12 ° C, η κατακράτηση θερμότητας και, κατά συνέπεια, η παραγωγή θερμότητας αυξάνεται, σε θερμοκρασία περιβάλλοντος πάνω από 22 ° C, κυριαρχούν οι διαδικασίες μεταφοράς θερμότητας και η παραγωγή θερμότητας μειώνεται.

Κέντρα θερμορύθμισηςβρίσκονται στον υποθάλαμο. Στον πρόσθιο υποθάλαμο υπάρχουν κέντρα μεταφοράς θερμότητας, στον οπίσθιο - κέντρα παραγωγής θερμότητας.

Οι θερμοϋποδοχείς βρίσκονται στο δέρμα, στα εσωτερικά όργανα, στην αναπνευστική οδό, στους σκελετικούς μύες και στο κεντρικό νευρικό σύστημα. Οι περισσότεροι θερμοϋποδοχείς βρίσκονται στο τριχωτό της κεφαλής και στο λαιμό. Υπάρχουν θερμοϋποδοχείς κρύου και θερμότητας. Το συμπαθητικό νευρικό σύστημα ρυθμίζει τις διαδικασίες παραγωγής θερμότητας (γλυκογονόλυση, λιπόλυση) και μεταφοράς θερμότητας (εφίδρωση, αλλαγές στον τόνο των αγγείων του δέρματος κ.λπ.). Το σωματικό σύστημα ρυθμίζει την τονική ένταση, την εκούσια και ακούσια δραστηριότητα των σκελετικών μυών, δηλ. διεργασίες συσταλτικής θερμογένεσης.

υπερθερμία εμφανίζεται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος πάνω από 37 0 C (ειδικά σε υψηλή υγρασία) ή με πολύ έντονη παραγωγή θερμότητας στο σώμα κατά τη διάρκεια σκληρής σωματικής εργασίας. Ταυτόχρονα, στο πρώτο (αντιρροπούμενο) στάδιο, τα περιφερειακά αγγεία διαστέλλονται, η εφίδρωση αυξάνεται, η αναπνοή επιταχύνεται, γεγονός που βοηθά στην απομάκρυνση της περίσσειας θερμότητας. Στο δεύτερο στάδιο (επίσης ικανό να αντισταθμιστεί), παρά την αύξηση της μεταφοράς θερμότητας, η θερμοκρασία του σώματος αυξάνεται, η αναπνοή και οι σφυγμοί γίνονται πιο συχνοί και το κεφάλι αρχίζει να πονάει. Το τρίτο στάδιο (χωρίς αντιστάθμιση) χαρακτηρίζεται από πτώση της αρτηριακής πίεσης, αναστολή της αναπνοής, εξαφάνιση των αντανακλαστικών μέχρι θανάτου.

Υποθερμία εμφανίζεται όταν υπάρχει ανισορροπία μεταξύ παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς θερμότητας με υπεροχή της μεταφοράς θερμότητας. Τις περισσότερες φορές, η υποθερμία αναπτύσσεται λόγω υποθερμίας σε χαμηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Η δηλητηρίαση από το αλκοόλ, η έλλειψη μυϊκών κινήσεων, η εξάντληση διευκολύνουν την ανάπτυξη υποθερμίας. Στην πρώτη φάση της υποθερμίας αυξάνεται η παραγωγή θερμότητας στο σώμα (λόγω μυϊκού τρόμου και αυξημένου μεταβολισμού) και μειώνεται η μεταφορά θερμότητας (λόγω σπασμού των περιφερικών αγγείων, μειωμένης εφίδρωσης) κ.λπ. Στη δεύτερη (μη αντιρροπούμενη) φάση, η θερμοκρασία του σώματος πέφτει, οι εγκεφαλικές λειτουργίες επιβραδύνονται και η αρτηριακή πίεση πέφτει. Η αποκατάσταση των λειτουργιών του σώματος είναι δυνατή μόνο εάν η θερμοκρασία του σώματος έχει πέσει στους 24 - 26 0 C, αλλά όχι χαμηλότερη.