Терморегуляція - це ... Терморегуляція і обмін речовин

Терморегуляція - це механізм, який дозволяє живим організмам підтримувати постійність внутрішнього середовища. Більшість процесів в тілі людини залежать від температури: обмін речовин, синтез білків і гормонів, травлення, когнітивні функції. Крім того, перегрів або переохолодження можуть привести до серйозних захворювань і навіть смерті.

діапазон температур

Для нормальної життєдіяльності людини вкрай важлива терморегуляція. Температура тіла здорових людей знаходиться у вузькому діапазоні від 36,0 до 37,0 за Цельсієм. Різке зниження або збільшення даних значень зазвичай призводить до летального результату.

На спеці людина інтенсивно потіє. Втрата рідини таким способом призводить до зневоднення, іноді досить серйозного. Разом з потом організм залишають вітаміни і мінеральні речовини. Через дегідратації кров стає густішою, порушується обмін речовин. Нормальна втрата води під час потовиділення - до трьох відсотків від загальної маси тіла. Якщо це значення перевалило за шестипроцентний бар`єр, страждають когнітивні функції. Для смертельного результату досить двадцяти відсотків. Крім того, існує ще одна небезпека. Під час тривалого перебування на сонці організм накопичує більше тепла, ніж віддає в навколишнє середовище, і по закону термодинамічної рівноваги поступово тіло людини нагрівається до температури повітря, тобто до 39-41 градуси Цельсія. Це тягне за собою тепловий удар і втрату свідомості. Серцево-судинна система теж працює на знос: пульс частішає, тиск підвищується, кров з труднощами проходить по судинах.

Переохолодження не менш небезпечне для людини. На холоді судини організму звужуються, що викликає ішемію тканин. І якщо вплив холодної температури тривалий, то можливо відмирання ділянок шкіри або м`язів. низькі температури впливають і на обмін речовин, який відбувається в кілька разів швидше, так як організму потрібна енергія для обігріву.

Ядро і оболонка

Умовно всі тіло людини можна розділити на два рівні: ядро і оболонка. Ядро (здебільшого це внутрішні органи) має постійну температуру близько тридцяти семи градусів. Це досягається балансом між теплопродукцией і тепловіддачею. Оболонка ж являє собою бар`єр між навколишнім середовищем і ядром товщиною 2,5 см. Терморегуляція - це здатність оболонки підтримувати постійну температуру ядра.

Шкіра здорової людини на різних ділянках може нагріватися від 24 до 36,6 градусів. Найхолодніші - кінчики пальців, а найтепліше місце - пахва. Коливання температури тіла протягом доби досягають одного градуса: найнижча - рано вранці, а висока - о шостій вечора.

Теплоутворення і тепловіддача

Що таке терморегуляція і як вона підтримується в організмі людини? На це питання відповісти не так легко, як здається на перший погляд. У нашому тілі безперервно утворюється тепло, яке здебільшого витрачається на обігрів зовнішнього середовища. Це процес називається теплообміном. Регулюється він за допомогою нервової системи, від результатів його залежать обмін речовин, діяльність серця, скорочення м`язів і т. Д.

У нормі теплопродукція дорівнює тепловіддачі, тобто спостерігається изотермия. Причини терморегуляції прості - це допомагає зберегти недоторканною температуру ядра і забезпечити певну незалежність організму від зовнішніх умов. За годину в людині утворює досить тепла для того, щоб закип`ятити літр води. І якби не тепловіддача, то вже через три доби після народження всі ми в буквальному сенсі зварилися б зсередини. Тому процеси, що допомагають людям позбутися від зайвого тепла, вкрай важливі.

загартовування

Терморегуляція і загартовування йдуть рука об руку. Організм пристосовується до впливу все більш низьких або високих температур, формуються нові механізми збереження постійної температури ядра.

У домашніх умовах відомо кілька найпоширеніших способів загартовування. Наприклад, обтирання прохолодною водою. У перший раз вода повинна бути 30 градусів, потім 28, 26 і так, поки не дійде до 15 градусів Цельсія. Коли організм звикне до холоду, можна з обтирань переходити на обливання або душ. Ефективними визнали також повітряні і сонячні ванни. Спочатку тривалість сеансів не повинна перевищувати 15 хвилин, але з часом можна довести час до 60. Однак варто пам`ятати, що тривала інсоляція може привести до проблем зі шкірою і онкологічних захворювань.

терморецептори

Шкіра в терморегуляції організму відіграє ключову роль. Як найбільший орган людського організму, вона виконує безліч функцій, в тому числі містить терморецептори (холодові і теплові). Відомо, що холодових приблизно в десять разів більше, тому ми набагато чутливіші до низьких температур. Найбільше скупчення рецепторів знаходиться на обличчі, шиї, а найменше - в кінчиках пальців. Однак чутливість у них має зворотну пропорцію щодо кількості. Незважаючи на те що теплових рецепторів більше вони майже в два рази дошкульніше, ніж холодові.

види терморегуляції

Терморегуляція - це цілий конгломерат процесів, спрямованих на підтримку постійної температури тіла за допомогою теплообміну. Механізм роботи цієї системи можна описати за допомогою принципу «зворотного зв`язку». Тобто спочатку змінюється температура навколишнього середовища, на це реагують рецептори шкіри і передають сигнал у головний мозок. А вже звідти йде регуляція вироблення тепла і його віддачі.

Всі процеси терморегуляції можна розділити на два види:

- фізичні;

- хімічні.

Фізична терморегуляція, в свою чергу, ділиться на випаровування, випромінювання, Теплопроведение і конвекцію. серед хімічних процесів виділяють скоротливий і несократітельного термогенез.

фізична терморегуляція

Фізична терморегуляція - це сукупність процесів, що забезпечують видалення тепла з організму. Для цього природою передбачено кілька способів:

- кондукция;

- конвекція;

- радіація;

- випаровування.

Крім того, організм може регулювати інтенсивність кровообігу і ступінь розширення судин шкіри, що також впливає на втрату тепла. Ще один механізм віддачі тепла - потовиділення. Воно найбільш ефективно в разі спекотного клімату або штучного підвищення температури навколишнього середовища.

У стані спокою, при комфортній температурі в 20 градусів Цельсія, людина шляхом випромінювання втрачає близько шістдесяти відсотків тепла, випаровує всього двадцять, а решта припадає на кондукції і конвекцію. Всього за годину ми втрачаємо близько ста кілокалорій або чотирьохсот дев`ятнадцять джоулів.

Випаровування і випромінювання

Випаровування - це виділення енергії в навколишній простір за рахунок втрати вологи через шкіру або слизові. Інакше цей процес називається потовиділення. Перебуваючи в комфортній температурі (близько двадцяти градусів Цельсія), людина кожну годину втрачає близько 36 грам рідини. При підвищенні температури або інтенсивній роботі це показник збільшується іноді до двох літрів на годину.

Якщо повітря сухе, то висока температура переноситься людиною порівняно добре, так як є можливість для випаровування поту. Однак у вологому кліматі навіть тридцять градусів спеки можуть бути смертельні.

Випромінювання - шлях віддачі тепла за допомогою електромагнітного випромінювання. Людина випромінює тепло починаючи з того моменту, як температура навколишнього середовища падає нижче температури тіла, тобто практично завжди. Щоб запобігти втраті тепла в холодну пору ходу, потрібно залишити мінімальну кількість відкритих ділянок шкіри. Одяг може призупинити випромінювання і зменшити кількість виробленого тепла, але повністю припинити його не в змозі.

Навіть положення тіла бере участь у терморегуляції. Коли тварині або людині холодно, він намагається згрупуватися (згорнутися), щоб якомога менше поверхні тіла контактувало з зовнішнім середовищем. І навпаки, якщо тепло, то і люди і тварини намагаються розкритися, щоб збільшити площу шкіри для випромінювання.

Кондукція і конвекція

Кондукція проявляється, коли людина стикається з іншими тілами. Вона залежить від часу контакту, площі предмета і теплопровідності матеріалу.

Для того щоб не отримати обмороження чи не захворіти, необхідно дотримуватися елементарних правил:

- не сидіти на холодних каменях;

- взимку не вистачати голими руками металеві предмети;

- на природі не сидіти на голій землі, а завжди щось підкладати (спальник, килимок, одяг);

- не ходити в мокрому одязі взимку.

Конвекція - це динамічний спосіб втрати тепла, який здійснюється рухомими частинками води або повітря, наприклад, такі потоки створює вітер або вентилятор. Якщо просто, то тіло, виділяючи тепло, нагріває повітря поряд зі шкірою. Він стає легше, ніж холодний, і піднімається вище, а його місце займає нова порція. Коли ми опиняємося на вітрі або швидко рухаємося, повітря навколо нас теж переміщається швидше, отже, тепло не затримується біля шкіри надовго.

Хімічна терморегуляція

Терморегуляція і обмін речовин - тісно пов`язані поняття. Хімічний спосіб якраз ґрунтується на зміні інтенсивності процесу окислення і вібрації м`язів. Енергію для обігріву організму отримують шляхом гідролізу АТФ (аденозинтрифосфат). Він необхідний для перетворення складних з`єднань в більш прості. Тепло, яке при цьому виділяється, розсіюється в навколишньому просторі. Це несократітельного термогенез.

Залежно від температури навколишнього середовища обмін речовин може прискорюватися або сповільнюватися для збереження сталості ядра. Найбільш комфортно людина себе почуває при 18-20 градусах Цельсія. Але це для повітря. Вода ж сильніше проводить тепло, тому і температура повинна бути вище. Найбільше тепла виробляють м`язи під час аеробного гліколізу. Тому, коли нам холодно, тіло починає тремтіти, щоб збільшити теплопродукцию. Цей стан називається скоротливий термогенез.

управління терморегуляцией

Терморегуляція мозку проходить так само, як і всього іншого організму, з тією різницею, що саме тут знаходиться центр, який всім процесом і управляє. У гіпоталамусі розташований центр терморегуляції, який координує швидкість обмінних процесів, скорочення м`язів, і тонус судин шкіри.

Чутливі нервові клітини цієї ділянки мозку можуть розрізнити коливання до сотих і тисячних часток градуса. Вони аналізують інформацію, що надходить і за принципом зворотного зв`язку регулюють внутрішню температуру, встановлюючи її в залежності від зовнішніх обставин.

У підпорядкуванні у гіпоталамуса знаходяться щитовидна залоза і наднирники. Перша впливає на швидкість обміну речовин, а другі - на тонус судин і окисні процеси в м`язах. Використовуючи нейромедіатори і гормони, гіпоталамус коригує стан організму відповідно до обставин.