Обменът на топлинна енергия между тялото и околната среда се нарича топлообмен. Един от показателите за пренос на топлина е телесната температура, която зависи от два фактора: генериране на топлина, тоест интензивността на метаболитните процеси в тялото, и пренос на топлина в околната среда. Животните, чиято телесна температура се променя в зависимост от температурата на външната среда, се наричат ​​пойкилотермични или студенокръвни. Животните с постоянна телесна температура се наричат ​​хомойотермни (топлокръвни). Постоянността на телесната температура се нарича изотермия. Осигурява независимост на метаболитните процеси в тъканите и органите от колебания в температурата на околната среда.

температура на човешкото тяло

Температурата на отделните части на човешкото тяло е различна. Най-ниската температура на кожата се наблюдава на ръцете и краката, най-високата - в подмишницата, където обикновено се определя. При здрав човек температурата в тази област е 36-37 ° C. През деня се наблюдават малки повишения и спадове на телесната температура на човека в съответствие с дневния биоритъм: минималната температура се наблюдава в 2-4 сутринта, максимум - в 16-19 часа.

Температурата на мускулната тъкан в покой и работа може да варира в рамките на 7 ° C. Температурата на вътрешните органи зависи от интензивността на метаболитните процеси. Най-интензивните метаболитни процеси протичат в черния дроб, който е "най-горещият" орган на тялото: температурата в чернодробните тъкани е 38-38,5 ° C. Температурата в ректума е 37-37,5 ° C. може да се колебае в рамките на 4 -5 ° C, в зависимост от наличието на фекални маси в него, напълването на лигавицата с кръв и други причини. При бегачи на дълги (маратонски) разстояния в края на състезанието температурата в ректума може да се повиши до 39-40 ° C.

Способността за поддържане на температурата на постоянно ниво се осигурява от взаимосвързани процеси - генериране на топлина и отделяне на топлина от тялото във външната среда. Ако генерирането на топлина е равно на загубата на топлина, тогава температурата на тялото остава постоянна. Процесът на генериране на топлина в тялото се нарича химична терморегулация, процесът, който отнема топлината от тялото, се нарича физическа терморегулация.

Химична терморегулация

Топлообменът в тялото е тясно свързан с енергията. Когато органичната материя се окислява, се освобождава енергия. Част от енергията отива за синтеза на АТФ. Тази потенциална енергия може да се използва от организма в по-нататъшната му дейност. Всички тъкани са източник на топлина в тялото. Кръвта, преминаваща през тъканите, се нагрява.

Повишаването на температурата на околната среда предизвиква рефлекторно намаляване на метаболизма, в резултат на което генерирането на топлина в тялото намалява. При понижаване на температурата на околната среда интензивността на метаболитните процеси рефлексивно се увеличава и генерирането на топлина се увеличава. В по-голяма степен увеличаването на генерирането на топлина се дължи на увеличаване на мускулната активност. Неволните мускулни контракции (треперене) са основната форма на повишено генериране на топлина. Увеличаването на генерирането на топлина може да възникне в мускулната тъкан и поради рефлекторно увеличаване на интензивността на метаболитните процеси - неконтрактилна мускулна термогенеза.

Физическа терморегулация

Този процес се осъществява поради преноса на топлина към външната среда чрез конвекция (топлопроводимост), радиация (топлинно излъчване) и изпаряване на вода.Конвекцията е директно освобождаване на топлина към предмети или частици от околната среда в близост до кожата . Топлообменът е толкова по-интензивен, колкото по-голяма е температурната разлика между повърхността на тялото и околния въздух.

Преносът на топлина се увеличава с движението на въздуха, например с вятъра. Интензивността на топлообмена до голяма степен зависи от топлопроводимостта на околната среда. Топлината се отделя по-бързо във водата, отколкото във въздуха. Дрехите намаляват или дори спират топлопроводимостта.

Радиация - отделянето на топлина от тялото става чрез инфрачервено лъчение от повърхността на тялото. Поради това тялото губи по-голямата част от топлината. Интензивността на топлопроводимостта и топлинното излъчване до голяма степен се определя от температурата на кожата. Топлопредаването се регулира чрез рефлексна промяна в лумена на кожните съдове. С повишаване на температурата на околната среда артериолите и капилярите се разширяват, кожата става топла и зачервена. Това увеличава процесите на топлопроводимост и топлинно излъчване. При понижаване на температурата на въздуха артериолите и капилярите на кожата се стесняват. Кожата става бледа, количеството кръв, преминаваща през нейните съдове, намалява. Това води до понижаване на температурата му, топлообменът намалява и тялото задържа топлина.

Изпаряване на вода от повърхността на тялото (2/3 от влагата), както и в процеса на дишане (1/3 от влагата). Изпаряването на водата от повърхността на тялото става, когато се отделя потта. Дори при пълно отсъствие на видимо изпотяване през кожата се изпаряват до 0,5 литра вода на ден - невидимо изпотяване. Изпаряването на 1 литър пот при човек с тегло 75 kg може да понижи телесната температура с 10 °C.

В състояние на относителна почивка възрастен отделя 15% от топлината във външната среда чрез топлопроводимост, около 66% чрез топлинно излъчване и 19% чрез изпаряване на водата. Средно на ден човек губи около 0,8 литра пот, а с това и 500 kcal топлина. При дишане човек отделя около 0,5 литра вода дневно. При ниски температури на околната среда (15° C и по-ниски) около 90% от дневния пренос на топлина се дължи на топлопроводимост и топлинно излъчване. При тези условия не се получава видимо изпотяване.

При температура на въздуха 18-22 ° C преносът на топлина поради топлопроводимост и топлинно излъчване намалява, но загубата на топлина от тялото се увеличава поради изпаряване на влагата от повърхността на кожата. При висока влажност на въздуха, когато изпарението на водата е затруднено, може да настъпи прегряване на тялото и да се развие топлинен удар Паронепропускливото облекло пречи на ефективното изпотяване и може да причини прегряване на човешкото тяло.

В горещи страни, по време на дълги преходи, в горещи работилници, човек губи голямо количество течност чрез потта. В същото време се появява чувство на жажда, която не се утолява от приема на вода. Това се дължи на факта, че голямо количество минерални соли се губят с потта. Ако се добави сол към питейната вода, чувството за жажда ще изчезне и хората ще се почувстват по-добре.

Центрове за регулиране на топлообмена

Терморегулацията се осъществява рефлексивно. Колебанията в температурата на околната среда се възприемат от терморецепторите. В голям брой терморецепторите се намират в кожата, в устната лигавица и в горните дихателни пътища. Терморецептори са открити във вътрешните органи, вените, а също и в някои образувания на централната нервна система. Кожните терморецептори са много чувствителни към колебанията в температурата на околната среда. Те се възбуждат, когато температурата на средата се повиши с 0,007 ° C и се понижи с 0,012 ° C.

Нервните импулси, които възникват в терморецепторите, преминават по аферентни нервни влакна към гръбначния мозък. По проводящите пътища те достигат до зрителните туберкули и от тях отиват в хипоталамичната област и в мозъчната кора. В резултат на това възникват усещания за топлина или студ.В гръбначния мозък има центрове на някои терморегулаторни рефлекси. Хипоталамусът е основният рефлексен център за терморегулация. Предният хипоталамус контролира механизмите на физическата терморегулация, т.е. те са центърът на топлообмена. Задният хипоталамус контролира химическата терморегулация и е центърът на генериране на топлина. Важна роля в регулирането на телесната температура принадлежи на кората на главния мозък. Еферентните нерви на центъра за терморегулация са предимно симпатикови влакна.

Хормоналният механизъм, по-специално хормоните на щитовидната жлеза и надбъбречните жлези, също участва в регулирането на топлообмена. Хормонът на щитовидната жлеза - тироксинът, повишавайки метаболизма в организма, увеличава генерирането на топлина. Навлизането на тироксин в кръвта се увеличава, когато тялото се охлажда. Надбъбречният хормон - адреналин - засилва окислителните процеси, като по този начин увеличава генерирането на топлина. В допълнение, под действието на адреналина се получава вазоконстрикция, по-специално съдовете на кожата, поради което топлообменът намалява.

Адаптиране на организма към ниска околна температура. При понижаване на температурата на околната среда възниква рефлексно възбуждане на хипоталамуса. Увеличаването на неговата активност стимулира хипофизната жлеза, което води до повишена секреция на тиротропин и кортикотропин, които повишават активността на щитовидната жлеза и надбъбречните жлези. Хормоните на тези жлези стимулират производството на топлина.Така при охлаждане се активират защитните механизми на организма, които повишават метаболизма, генерирането на топлина и намаляват топлообмена.

Възрастови характеристики на терморегулацията

При деца от първата година от живота се наблюдават несъвършени механизми. В резултат на това, когато температурата на околната среда падне под 15 ° C, настъпва хипотермия на тялото на детето. През първата година от живота се наблюдава намаляване на преноса на топлина чрез топлопроводимост и топлинно излъчване и увеличаване на производството на топлина. Но до 2-годишна възраст децата остават термолабилни (телесната температура се повишава след хранене, при високи температури на околната среда). При деца от 3 до 10 години механизмите на терморегулация се подобряват, но тяхната нестабилност продължава да съществува.

В предпубертетната възраст и по време на пубертета (пубертета), когато има повишен растеж на тялото и преструктуриране на неврохуморалната регулация на функциите, се увеличава нестабилността на терморегулаторните механизми.В напреднала възраст се наблюдава намаляване на образуването на топлина в тялото в сравнение със зрялата възраст.

Проблемът с втвърдяването на тялото

Във всички периоди от живота е необходимо да се закалява тялото. Втвърдяването се разбира като повишаване на устойчивостта на организма към неблагоприятни влияния на околната среда и на първо място към охлаждане. Закаляването се постига чрез използване на естествените природни фактори – слънце, въздух и вода. Те действат върху нервните окончания и кръвоносните съдове на човешката кожа, повишават активността на нервната система и засилват метаболитните процеси. При постоянно излагане на природни фактори тялото свиква с тях. Закаляването на организма е ефективно при следните основни условия: а) систематично и постоянно използване на природните фактори; б) постепенно и систематично увеличаване на продължителността и силата на тяхното въздействие (втвърдяването започва с използването на топла вода, постепенно се намалява нейната температура и се увеличава продължителността на водните процедури); в) втвърдяване с използване на температурно-контрастни стимули (топла - студена вода); г) индивидуален подход при закаляване.

Използването на естествени втвърдяващи фактори трябва да се комбинира с физическо възпитание и спорт. Добре допринася за втвърдяването на сутрешните упражнения на чист въздух или в стая с отворен прозорец със задължително излагане на значителна част от тялото и последващи водни процедури (обливане, душ). Закаляването е най-достъпното средство за лечение на хората.

Нарушаване на терморегулацията на човешкото тяло

Несъвършенството на процесите на регулиране (патология на терморегулацията) може да се изрази във факта, че в първата фаза на процеса на регулиране (несъответствие и свръхрегулация) - първичната вазоконстрикция се заменя с рязко намаляване на техния тонус. От страна на носната кухина това се изразява в появата на пристъпи на кихане или затруднено назално дишане. В същото време се наблюдава и повишаване на съдовата пропускливост на лигавиците на носните раковини. Недостатъчността на физическата терморегулация може да наложи включването на химическа връзка при по-високи температури, отколкото при здрави индивиди. Пациентите с този тип дисрегулация стават студени и треперят при много леки спадове на температурата на околната среда. Нарушение на регулацията с явления, характерни за неадекватна реакция на носната лигавица, възниква, когато пациентът е студен. Следващият тип дисрегулация - недостатъчност на физическата терморегулация - не се компенсира от химическата връзка и студените тръпки. В резултат на това нарушаването на регулацията протича без изразени усещания за студ и без треперене, т.е. такива пациенти не треперят и не замръзват, но въпреки това настиват.

Механизмът на обостряне на хроничните възпалителни процеси в УНГ-органите при нарушаване на механизмите за регулиране на температурната хомеостаза се обяснява с образуването на венозен застой в областта на носната и фарингеалната лигавица, повишаване на съдовата пропускливост, което създава благоприятни условия за развитието на микрофлора, която постоянно присъства във фокуса на хронично възпаление.

Всеки вид хомойотермни организми има области на тялото, през които се осъществява първичният обмен на топлина с околната среда, така наречените топлообменници. При хората такива топлообменници са ръцете и краката. По този начин от 7 до 80% от топлината от основния метаболизъм може да бъде отстранена чрез ръцете, въпреки факта, че ръцете съставляват само 6% от масата на човешкото тяло. Ако е необходимо, кръвообращението в пръстите може да се увеличи 600 пъти. Естествено, функционалното състояние на съдовата регулация в областта на топлообменниците също влияе върху състоянието на лигавиците на носната кухина. Изследванията, проведени в лабораторията на М. Е. Маршак (1965), показват, че когато краката се потапят в студена вода, температурата на носната лигавица намалява синхронно с температурата на кожата на краката (адекватна реакция).

Въпреки това, при редица индивиди, на определен етап от действието на простудния стимул, въпреки ниската температура в областта на стъпалата, настъпва рязко повишаване на температурата на носната лигавица, което се придружава чрез пристъпи на кихане и обилно изпускане от носа (неадекватна реакция). В допълнение към топлообменните зони, от голямо значение са областта на лицето (особена чувствителна към топлина зона при хората) и областта на шията. Тези зони се използват широко при разработването на методологични методи за втвърдяване на хора с патология на УНГ органи.



Топлообмен

Топлината може да се движи само от област с по-висока температура към област с по-ниска температура. Следователно потокът на топлинна енергия от живия организъм към околната среда не спира, докато температурата на тялото е по-висока от температурата на околната среда.

Телесната температура се определя от съотношението на скоростта на метаболитно производство на топлина от клетъчните структури и скоростта на разсейване на генерираната топлинна енергия в околната среда. Следователно топлообменът между организма и околната среда е съществено условие за съществуването на топлокръвните организми. Нарушаването на съотношението на тези процеси води до промяна в телесната температура.

Животът може да протича в тесен диапазон от температури.

Възможността за протичане на жизненоважни процеси е ограничена от тесния температурен диапазон на вътрешната среда, в който могат да протичат основните ензимни реакции. За човек понижаването на телесната температура под 25 ° C и повишаването й над 43 ° C обикновено е фатално. Нервните клетки са особено чувствителни към промените в температурата.

Ядро и външна обвивка на тялото

От гледна точка на терморегулацията човешкото тяло може да бъде представено като състоящо се от два компонента: външна обвивка и вътрешно ядро. Ядрото е част от тялото, която има постоянна температура, а черупката е част от тялото, която има температурен градиент. Топлообменът между сърцевината и околната среда се осъществява през обвивката.

терморегулация

Терморегулацията е набор от физиологични процеси, насочени към поддържане на относително постоянство на вътрешната температура в условия на промяна на температурата на околната среда чрез регулиране на производството на топлина и преноса на топлина. Терморегулацията е насочена към предотвратяване на нарушения на топлинния баланс на тялото или към неговото възстановяване, ако такива нарушения вече са настъпили, и се осъществява по нервно-хуморален път.

Видове терморегулация

Терморегулацията може да бъде разделена на два основни вида:

Химична и физическа терморегулация. Те от своя страна също са разделени на няколко вида:

1. Химична терморегулация

   контрактилна термогенеза
   - термогенеза без треперене

2. Физическа терморегулация

Радиация
-Топлопроводимост (проводимост)
-Конвекция
-Изпаряване

Помислете за тези видове терморегулация по-подробно.

Химична терморегулация

Регулиране на обема на производството на топлина

Химическа терморегулация на генерирането на топлина - осъществява се чрез промяна на нивото на метаболизма, което води до промяна в образуването на топлина в тялото. Източникът на топлина в тялото са екзотермичните окислителни реакции на протеини, мазнини, въглехидрати, както и хидролизата на АТФ.

По време на разграждането на хранителните вещества част от освободената енергия се натрупва в АТФ, част се разсейва под формата на топлина (първичната топлина е 65–70% от енергията). Когато се използват високоенергийни връзки на ATP молекули, част от енергията отива за извършване на полезна работа, а част се разсейва (вторична топлина). По този начин два топлинни потока - първичен и вторичен - са производство на топлина.

Ако е необходимо да се увеличи производството на топлина, в допълнение към възможността за получаване на топлина отвън, в тялото се използват механизми, които увеличават производството на топлинна енергия.

Тези механизми включват контрактилна и неконтрактилна термогенеза.

контрактилна термогенеза

Този тип терморегулация работи, когато ни е студено и трябва да повишим телесната си температура. Този метод се състои в свиване на мускулите.

С мускулната контракция се увеличава хидролизата на АТФ, следователно се увеличава потокът от вторична топлина, която отива да затопли тялото.

Произволната дейност на мускулния апарат се осъществява главно под влиянието на кората на главния мозък. В този случай е възможно увеличение на производството на топлина с коефициент 3-5 в сравнение със стойността на основния обмен.

Обикновено при понижаване на температурата на околната среда и температурата на кръвта първата реакция е повишаване на терморегулаторния тонус. (косата по тялото "настръхва", появяват се "настръхвания"). От гледна точка на механиката на свиване, този тон е микровибрация и ви позволява да увеличите производството на топлина с 25–40% от първоначалното ниво. Обикновено в създаването на тонуса участват мускулите на главата и шията.

При по-значителна хипотермия терморегулаторният тонус преминава в мускулна студена тръпка. Студеното треперене е неволна ритмична активност на повърхностно разположените мускули, в резултат на което се увеличава производството на топлина. Смята се, че производството на топлина по време на студено треперене е 2,5 пъти по-високо, отколкото по време на доброволна мускулна активност.

Описаният механизъм работи на рефлекторно ниво, без участието на нашето съзнание. Но е възможно да се повиши телесната температура с помощта на съзнателна физическа активност.

При извършване на физическа активност с различна мощност производството на топлина се увеличава 5-15 пъти в сравнение с нивото на почивка. През първите 15–30 минути продължителна работа температурата на сърцевината се повишава доста бързо до относително стационарно ниво и след това остава на това ниво или продължава бавно да се повишава.

Термогенеза без треперене

Този тип терморегулация може да доведе както до повишаване, така и до понижаване на телесната температура.

Осъществява се чрез ускоряване или забавяне на катаболитните метаболитни процеси. А това от своя страна ще доведе до намаляване или увеличаване на производството на топлина. Благодарение на този тип термогенеза производството на топлина може да се увеличи 3 пъти.

Регулирането на процесите на нетрепереща термогенеза се осъществява чрез активиране на симпатиковата нервна система, производството на тиреоидни хормони и надбъбречната медула.

Физическа терморегулация

Физическата терморегулация се разбира като набор от физиологични процеси, водещи до промяна в нивото на топлообмен. Има няколко механизма за пренос на топлина в околната среда.

1. Радиация
- пренос на топлина под формата на електромагнитни вълни от инфрачервения диапазон. Радиацията отдава енергия на всички обекти, чиято температура е над абсолютната нула. Електромагнитното излъчване свободно преминава през вакуум, атмосферният въздух също може да се счита за „прозрачен“ за него. Количеството топлина, разсейвано от тялото в околната среда чрез радиация, е пропорционално на повърхността на радиацията (площта на повърхността на тялото, която не е покрита с дрехи) и температурния градиент. При температура на околната среда 20 ° C и относителна влажност на въздуха 40–60% тялото на възрастен човек разсейва чрез радиация около 40–50% от цялата отделена топлина.
2. Топлопроводимост (проводимост)
- метод за пренос на топлина при пряк контакт на тялото с други физически обекти. Количеството топлина, отдадено на околната среда по този метод, е пропорционално на разликата в средните температури на контактуващите тела, площта на контактните повърхности, времето на термичен контакт и топлопроводимостта.
3. Конвекция
- пренос на топлина, осъществяван чрез пренос на топлина чрез движещи се частици въздух (вода). Въздухът в контакт с кожата се нагрява и издига, мястото му се заема от „студена“ част от въздуха и т.н. В условията на топлинен комфорт тялото губи до 15% от цялата отделена по този начин топлина.
4. Изпарение- връщането на топлинна енергия в околната среда поради изпарението на пот или влага от повърхността на кожата и лигавиците на дихателните пътища. Поради изпарението, тялото при комфортна температура отделя около 20% от цялата разсеяна топлина. Изпарението се разделя на 2 вида.

Неусетно изпотяване- изпаряване на вода от лигавиците на дихателните пътища (чрез дъх)и вода, просмукваща се през епитела на кожата ( Изпарение от повърхността на кожата.Става дори ако кожата е суха.).

През деня през дихателните пътища се изпаряват до 400 мл вода, т.е. тялото губи до 232 kcal на ден. Ако е необходимо, тази стойност може да бъде увеличена поради термичен задух.

Около 240 ml вода се просмуква през епидермиса средно на ден. Следователно по този начин тялото губи до 139 kcal на ден. Тази стойност, като правило, не зависи от процесите на регулиране и различни фактори на околната среда.

Усещано изпотяване- пренос на топлина през изпаряване на потта. Средно 400-500 ml пот се отделят на ден при комфортна температура на околната среда, следователно се отделят до 300 kcal енергия. Въпреки това, ако е необходимо, обемът на изпотяване може да се увеличи до 12　l на ден, т.е. Чрез изпотяване можете да загубите до 7000 kcal на ден.

Ефективността на изпарението до голяма степен зависи от околната среда: колкото по-висока е температурата и колкото по-ниска е влажността, толкова по-висока е ефективността на изпотяването като механизъм за пренос на топлина. При 100% влажност изпарението е невъзможно.

Управление на терморегулацията

Хипоталамус

Системата за терморегулация се състои от редица елементи с взаимосвързани функции. Информацията за температурата идва от терморецепторите и с помощта на нервната система постъпва в мозъка.

Хипоталамусът играе основна роля в терморегулацията. Разрушаването на неговите центрове или нарушаването на нервните връзки води до загуба на способността за регулиране на телесната температура. Предният хипоталамус съдържа неврони, които контролират преноса на топлина. Когато невроните на предния хипоталамус са унищожени, тялото не понася добре високите температури, но физиологичната активност се запазва при студени условия. Невроните на задния хипоталамус контролират процесите на производство на топлина. Когато те са повредени, способността за увеличаване на енергийния обмен е нарушена, така че тялото не понася добре студа.

Ендокринна система

Хипоталамусът контролира процесите на производство на топлина и пренос на топлина чрез изпращане на нервни импулси към жлезите с вътрешна секреция, главно щитовидната и надбъбречните жлези.

Участието на щитовидната жлеза в терморегулацията се дължи на факта, че влиянието на ниската температура води до повишено отделяне на нейните хормони, които ускоряват метаболизма и съответно отделянето на топлина.

Ролята на надбъбречните жлези е свързана с освобождаването им в кръвта на катехоламини, които чрез увеличаване или намаляване на окислителните процеси в тъканите (например мускулите) увеличават или намаляват производството на топлина и свиват или увеличават кожните съдове, променяйки нивото на пренос на топлина.

Основните параметри, които осигуряват процеса на топлообмен между човек и околната среда, както е показано по-горе, са показателите за микроклимат. При естествени условия на земната повърхност (морско ниво) те варират значително. Така температурата на околната среда варира от -88 до + 60 °С; подвижност на въздуха -- от 0 до 60 m/s; относителна влажност - от 10 до 100% и атмосферно налягане - от 680 до 810 mm Hg. Изкуство.

Заедно с промяната на параметрите на микроклимата се променя и топлинното благосъстояние на човек. Условията, които нарушават топлинния баланс, предизвикват реакции в тялото, които допринасят за неговото възстановяване. Процесите на регулиране на отделянето на топлина за поддържане на постоянна температура на човешкото тяло се наричат ​​терморегулация. Позволява ви да поддържате телесната си температура постоянна. Терморегулацията се осъществява основно по три начина: биохимичен; чрез промяна на интензивността на кръвообращението и интензивността на изпотяване.

Терморегулацията чрез биохимични средства, наречена химична терморегулация, се състои в промяна на производството на топлина в тялото чрез регулиране на скоростта на окислителните реакции. Промяната в интензивността на кръвообращението и изпотяването променя отделянето на топлина в околната среда и затова се нарича физическа терморегулация.

Терморегулацията на тялото се извършва едновременно с всички средства. Така че, с понижаване на температурата на въздуха, увеличаването на топлопредаването поради увеличаване на температурната разлика се предотвратява от такива процеси като намаляване на влажността на кожата и следователно намаляване на преноса на топлина чрез изпаряване, намаляване на температурата на кожата поради намаляване на интензивността на кръвния транспорт от вътрешните органи и в същото време намаляване на температурната разлика. Експериментално е установено, че оптималният метаболизъм в организма и съответно максималното изпълнение на дейността се осъществява, ако компонентите на процеса на топлообмен са в следните граници:

Въпрос към? тридесет %; Q p? петдесет %; Q tm? двадесет %.

Такъв баланс характеризира липсата на напрежение в системата за терморегулация.

Параметрите на микроклимата оказват пряко влияние върху топлинното благосъстояние на човек и неговата работоспособност. Установено е, че при температура на въздуха над 25 ° C работоспособността на човек започва да намалява. Максималната температура на вдишания въздух, при която човек може да диша няколко минути без специални предпазни средства, е около 116 ° C.

Толерантността на човек към температурата, както и усещането му за топлина, до голяма степен зависят от влажността и скоростта на околния въздух. Колкото по-висока е относителната влажност, толкова по-малко пот се изпарява за единица време и толкова по-бързо се прегрява тялото. Високата влажност при t * gt има особено неблагоприятно въздействие върху топлинното благосъстояние на човек; 30 ° C, тъй като в този случай почти цялата отделена топлина се отделя в околната среда по време на изпаряването на потта. При повишаване на влажността потта не се изпарява, а тече на капки от повърхността на кожата. Получава се т. нар. проливен поток от пот, който изтощава тялото и не осигурява необходимия топлообмен. Заедно с потта тялото губи значително количество минерални соли, микроелементи и водоразтворими витамини (C, B 1 , B 2). При неблагоприятни условия загубата на течност може да достигне 8 ... 10 литра на смяна, а с това и до 40 g готварска сол (общо около 140 g NaCl в тялото). Загубите на над 30 g NaCl са изключително опасни за човешкия организъм, тъй като водят до нарушена стомашна секреция, мускулни спазми и конвулсии. Компенсацията на загубата на вода в човешкото тяло при високи температури се дължи на разграждането на въглехидрати, мазнини и протеини.

За възстановяване на водно-солевия баланс на работниците в горещи магазини се инсталират пунктове за попълване на осолена (около 0,5% NaCl) газирана питейна вода в размер на 4 ... 5 литра на човек на смяна. В редица фабрики за тези цели се използва протеиново-витаминна напитка. В горещ климат се препоръчва да се пие охладена питейна вода или чай.

Продължителното излагане на висока температура, особено в комбинация с висока влажност, може да доведе до значително натрупване на топлина в тялото и развитие на прегряване на тялото над допустимото - хипертермия - състояние, при което телесната температура се повишава до 38 . .. 39°C. При хипертермия и в резултат на топлинен удар се наблюдават главоболие, замаяност, обща слабост, изкривяване на цветоусещането, сухота в устата, гадене, повръщане, обилно изпотяване, пулс и дишане. В този случай се наблюдава бледност, цианоза, зениците се разширяват, понякога има конвулсии, загуба на съзнание.

В горещите цехове на промишлените предприятия повечето технологични процеси протичат при температури, значително по-високи от температурата на околния въздух. Нагретите повърхности излъчват потоци лъчиста енергия в пространството, което може да доведе до негативни последици. Инфрачервените лъчи имат предимно термичен ефект върху човешкото тяло, докато има нарушение на дейността на сърдечно-съдовата и нервната система. Лъчите могат да причинят изгаряния на кожата и очите. Най-честото и тежко увреждане на очите, дължащо се на излагане на инфрачервени лъчи, е катарактата на окото.

Производствените процеси, извършвани при ниски температури, висока подвижност на въздуха и влажност, могат да причинят охлаждане и дори хипотермия на тялото - хипотермия. В началния период на излагане на умерен студ се наблюдава намаляване на честотата на дишане, увеличаване на обема на вдишване. При продължително излагане на студ дишането става неравномерно, честотата и обемът на вдъхновението се увеличават. Появата на мускулно треперене, при което не се извършва външна работа и цялата енергия се превръща в топлина, може да забави намаляването на температурата на вътрешните органи за известно време. Резултатът от действието на ниските температури са простудни наранявания.

Обменът на топлинна енергия между организма и околната среда се нарича топлообмен. Един от показателите за пренос на топлина е телесната температура, която зависи от два фактора: генериране на топлина, тоест интензивността на метаболитните процеси в тялото, и пренос на топлина в околната среда.

Наричат ​​се животни, чиято телесна температура се променя с температурата на околната среда пойкилотермичен, или хладнокръвен. Наричат ​​се животни с постоянна телесна температура хомеотермичен(топлокръвен). постоянство на температурататяло се нарича изотам миа. Тя е осигурява независимостметаболитни процеси в тъканите и органите от температурни колебанияоколен свят.

Температура на човешкото тяло.

Температурата на отделните части на човешкото тяло е различна. Най-ниската температура на кожата се наблюдава на ръцете и краката, най-високата - в подмишницата, където обикновено се определя. При здрав човектемпература в това площ е 36-37°С.През деня има малки повишения и спадове на телесната температура на човека в съответствие с дневния биоритъм:минималната температура се наблюдава при 2- 4 ч нощи, максимум - в 16-19 часа.

T температура мускулест тъкани в състоянието на почивка и работа може да варира в рамките на 7 ° C. Температурата на вътрешните органи зависи върху интензивността на обмена процеси. Най-интензивен протичат метаболитни процеси в черния дроб, който е „най-горещият“ орган на тялото: температурата в чернодробните тъкани е 38-38,5 ° СЪС. Температурата в ректума е 37-37,5 ° C. Въпреки това, тя може да варира в рамките на 4-5 ° C, в зависимост от наличието на изпражнения в него, пълненето на кръвта на лигавицата му и други причини. При бегачи на дълги (маратонски) разстояния в края на състезанието температурата в ректума може да се повиши до 39-40 ° C.

Способността да се поддържа температурата на постоянно ниво се осигурява от взаимосвързани процеси - генериране на топлинаи отделяне на топлинаот тялото към външната среда. Ако генерирането на топлина е равно на загубата на топлина, тогава температурата на тялото остава постоянна. Процесът на генериране на топлина в тялото се нарича химическа терморегулация, процесът, който премахва топлината от тялото, - физическа терморегулация.

Химична терморегулация. Топлообменът в тялото е тясно свързан с енергията. Когато органичната материя се окислява, се освобождава енергия. Част от енергията отива за синтеза на АТФ. Тази потенциална енергия може да се използва от организма в по-нататъшната му дейност.Всички тъкани са източник на топлина в тялото. Кръвта, преминаваща през тъканите, се нагрява.

Повишаването на температурата на околната среда предизвиква рефлекторно намаляване на метаболизма, в резултат на което генерирането на топлина в тялото намалява. При понижаване на температурата на околната среда интензивността на метаболитните процеси рефлексивно се увеличава и генерирането на топлина се увеличава. В по-голяма степен увеличаването на генерирането на топлина се дължи на увеличаване на мускулната активност. Неволните мускулни контракции (треперене) са основната форма на повишено генериране на топлина. Увеличаването на генерирането на топлина може да възникне в мускулната тъкан и поради рефлекторно увеличаване на интензивността на метаболитните процеси - неконтрактилна мускулна термогенеза.

Физическа терморегулация.Този процес се осъществява поради преноса на топлина към външната среда чрез конвекция (топлопроводимост), радиация (топлинно излъчване) и изпаряване на водата.

Конвекция - директен пренос на топлина към предмети или частици от околната среда в близост до кожата. Топлообменът е толкова по-интензивен, колкото по-голяма е температурната разлика между повърхността на тялото и околния въздух.

Преносът на топлина се увеличава с движението на въздуха, например с вятъра. Интензивността на топлообмена до голяма степен зависи от топлопроводимостта на околната среда. Топлината се отделя по-бързо във водата, отколкото във въздуха. Дрехите намаляват или дори спират топлопроводимостта.

радиация - освобождаването на топлина от тялото става чрез инфрачервено лъчение от повърхността на тялото. Поради това тялото губи по-голямата част от топлината. Интензивността на топлопроводимостта и топлинното излъчване до голяма степен се определя от температурата на кожата. Топлопредаването се регулира чрез рефлексна промяна в лумена на кожните съдове. С повишаване на температурата на околната среда артериолите и капилярите се разширяват, кожата става топла и зачервена. Това увеличава процесите на топлопроводимост и топлинно излъчване. При понижаване на температурата на въздуха артериолите и капилярите на кожата се стесняват. Кожата става бледа, количеството кръв, преминаваща през нейните съдове, намалява. Това води до понижаване на температурата му, топлообменът намалява и тялото задържа топлина.

Изпарение на водата от повърхността на тялото (2/3 от влагата), както и в процеса на дишане (1/3 от влагата). Изпаряването на водата от повърхността на тялото става, когато се отделя потта. Дори при пълна липса на видимо изпотяване, той се изпарява през кожата на ден до 0,5лвода - невидима пот. Изпаряването на 1 литър пот при човек с тегло 75 kg може да понижи телесната температура с 10 °C.

В състояние на относителна почивка възрастен отделя 15% от топлината във външната среда чрез топлопроводимост, около 66% чрез топлинно излъчване и 19% чрез изпаряване на водата.

Средно човек губи на деноколо 0,8 л пот, а с това и 500 kcal топлина.

При дишане човек същоотделя дневно около 0,5 литра вода.

При ниска околна температура ( 15°C и по-ниска) около 90% от дневния пренос на топлина се дължи на топлопроводимост и топлинно излъчване. При тези условия не се получава видимо изпотяване.

При температура на въздуха 18-22°С пренос на топлина поради топлопроводимост и топлинно излъчване намалява, нозагубата се увеличавателесна топлина чрез изпарениевлага от повърхността на кожата.При висока влажност, когато изпаряването на водата е затруднено, може да се получи прегряване.тяло и се развиваттоплинна удари.

Ниска пропускливост на водни пари дрехипредотвратява ефективното изпотяване иможе да причини прегряване на човешкото тяло.

горещ държави, при дълги пътувания, горещ работилници, човек губи голяма сума течности с потта. Това поражда чувство жажда, която не се утолява с приемане вода. Това свързан с какво става с тогава се губи голямо количество минерални соли. Ако към питейната вода се добави сол, това чувство на жажда изчезва и благосъстоянието на хората ще се подобри.

Центрове за регулиране на топлообмена.

Терморегулацията се осъществява рефлексивно. Възприемат се колебания в температурата на околната среда терморецептори. В голям брой терморецепторите се намират в кожата, в устната лигавица и в горните дихателни пътища. Терморецептори са открити във вътрешните органи, вените, а също и в някои образувания на централната нервна система.

Кожните терморецептори са много чувствителни към колебанията в температурата на околната среда. Те се възбуждат, когато температурата на средата се повиши с 0,007 ° C и се понижи с 0,012 ° C.

Нервните импулси, които възникват в терморецепторите, преминават по аферентни нервни влакна към гръбначния мозък. По проводящите пътища те достигат до зрителните туберкули и от тях отиват в хипоталамичната област и в мозъчната кора. В резултат на това има усещане за топлина или студ.

В гръбначния мозъкима центрове на някои терморегулаторни рефлекси. Хипоталамусе основният рефлекторен център на терморегулацията. Предният хипоталамус контролира механизмите на физическата терморегулация, т.е център за пренос на топлина. Задният хипоталамус контролира химическата терморегулация и е център за генериране на топлина.

играе важна роля в регулирането на телесната температура мозъчната кора. Еферентните нерви на центъра за терморегулация са предимно симпатикови влакна.

Участва в регулирането на топлообмена хормонален механизъмособено хормоните на щитовидната жлеза и надбъбречните жлези. Тиреоиден хормон - тироксин, засилване на метаболизма в тялото, увеличава генерирането на топлина. Навлизането на тироксин в кръвта се увеличава, когато тялото се охлажда. Надбъбречен хормон - адреналин- засилва окислителните процеси, като по този начин увеличава генерирането на топлина. В допълнение, под действието на адреналина се получава вазоконстрикция, по-специално съдовете на кожата, поради което топлообменът намалява.

Адаптация на тялото до ниска температура на околната среда. При понижаване на температурата на околната среда възниква рефлексно възбуждане на хипоталамуса. Повишаването на активността му стимулира хипофиза , което води до повишена секреция на тиротропин и кортикотропин, които повишават активността на щитовидната жлеза и надбъбречните жлези. Хормоните на тези жлези стимулират производството на топлина.

Поради това, на охлажданеактивират се защитните механизми на организма, които повишават метаболизма, генерирането на топлина и намаляват топлообмена.

Възрастови характеристики на терморегулацията. При деца от първата година от живота се наблюдават несъвършени механизми. В резултат на това, когато температурата на околната среда падне под 15 ° C, настъпва хипотермия на тялото на детето. През първата година от живота се наблюдава намаляване на преноса на топлина чрез топлопроводимост и топлинно излъчване и увеличаване на производството на топлина. Но до 2-годишна възраст децата остават термолабилни (телесната температура се повишава след хранене, при високи температури на околната среда). При деца от 3 до 10 години механизмите на терморегулация се подобряват, но тяхната нестабилност продължава да съществува.

В предпубертетната възраст и по време на пубертета (пубертета), когато има повишен растеж на тялото и преструктуриране на неврохуморалната регулация на функциите, нестабилността на терморегулаторните механизми се увеличава.

В напреднала възраст се наблюдава намаляване на образуването на топлина в тялото в сравнение със зрялата възраст.

Проблемът с втвърдяването на тялото. Във всички периоди от живота е необходимо да се закалява тялото. Втвърдяването се разбира като повишаване на устойчивостта на организма към неблагоприятни влияния на околната среда и на първо място към охлаждане. Закаляването се постига чрез използване на естествените природни фактори – слънце, въздух и вода. Те действат върху нервните окончания и кръвоносните съдове на човешката кожа, повишават активността на нервната система и засилват метаболитните процеси. При постоянно излагане на природни фактори тялото свиква с тях. Закаляването на организма е ефективно при следните основни условия: а) систематично и постоянно използване на природните фактори; б) постепенно и систематично увеличаване на продължителността и силата на тяхното въздействие (втвърдяването започва с използването на топла вода, постепенно се намалява нейната температура и се увеличава продължителността на водните процедури); в) втвърдяване с използване на температурно-контрастни стимули (топла - студена вода); г) индивидуален подход при закаляване.

Използването на естествени втвърдяващи фактори трябва да се комбинира с физическо възпитание и спорт. Добре допринася за втвърдяването на сутрешните упражнения на чист въздух или в стая с отворен прозорец със задължително излагане на значителна част от тялото и последващи водни процедури (обливане, душ). Закаляването е най-достъпното средство за лечение на хората.

В процесите на хомеостаза при всички топлокръвни животни и хора терморегулацията е от голямо значение - способността да се поддържа телесната температура на постоянно ниво, независимо от колебанията в температурата на околната среда ( изотерма ). За разлика от животните, чиято телесна температура е пряко зависима от температурата на околната среда (земноводни, влечуги, риби), нивото на телесната температура на топлокръвните организми им позволява да поддържат своята активност в различни условия на местообитание, като по този начин повишават своите адаптивни способности.

Постоянността на телесната температура се дължи на процесите на генериране на топлина и пренос на топлина. Тези процеси се регулират от сложни рефлексни действия, които възникват в отговор на топлинна стимулация на кожните рецептори, кожата и подкожните съдове и централната нервна система. Терморецепторите, които възприемат студ или топлина, се намират в предната част на хипоталамуса, в ретикуларната формация на средния мозък, а също и в гръбначния мозък (виж фиг. Нервна система). В хипоталамуса са разположени основните центрове на терморегулация, които координират сложни процеси, осигуряващи изотермия. Центровете на някои терморегулаторни рефлекси са разположени в гръбначния мозък, определена роля в процесите на терморегулация вземат мозъчната кора, ендокринните жлези (предимно щитовидната жлеза и надбъбречните жлези). При охлаждане щитовидната жлеза по-активно отделя хормон, който активира метаболизма и в резултат на това засилва производството на топлина. Надбъбречните жлези увеличават секрецията на адреналин, който стеснява съдовете на кожата, намалява преноса на топлина и увеличава генерирането на топлина поради повишени окислителни процеси в тъканите.

Тъй като различните органи имат различна метаболитна активност, тяхната температура може да варира. Черният дроб има най-висока температура (37,8–38°C), тъй като се намира дълбоко в тялото и има най-високо ниво на метаболитни процеси. Температурата на кожата е по-зависима от температурата на околната среда и поради високия топлообмен е най-ниската (30–34 ° C), докато може да варира значително: най-висока на багажника и главата, най-ниска на крайници.

Телесната температура има циркаден (денонощен) режим и варира от 0,5-0,7 ° C: максимумът се наблюдава по време на мускулна работа и в 16-18 часа, минимумът е в покой и в 3-4 часа сутринта. Телесната температура се измерва в подмишницата (36,5-36,9 °C), при кърмачета често в ректума, където е по-висока и е 37,2-37,5 °C.

Постоянността на телесната температура при хората се поддържа само когато процесите на генериране на топлина и пренос на топлина на тялото са в равновесие (фиг. 1.25). Това се постига чрез физични и химични механизми на терморегулация.

Химична терморегулация възниква чрез активиране на метаболитните процеси в тъканите на тялото, което води до повишено генериране на топлина. При хората се забелязва повишено генериране на топлина, когато температурата на околната среда падне под оптималната (т.нар. зона на топлинен комфорт). В дрехите комфортната температура е 18-20°C, без тях - 28°C. Най-интензивно генериране на топлина се наблюдава в мускулите, черния дроб и бъбреците.

Физическа терморегулация възниква чрез намаляване или увеличаване на преноса на топлина поради промяна в топлинното излъчване (радиационен топлопренос), конвекция (смесване на въздух, нагрят от тялото) и изпаряване на вода от повърхността на кожата и белите дробове. В състояние на покой при температура 20 ° C при хората радиацията е 66%, изпарението - 19%, конвекцията - 15% от общата телесна загуба на топлина. Слоят от подкожна мастна тъкан предотвратява преноса на топлина, тъй като нейната мастна тъкан има ниска топлопроводимост и облекло, което създава слой неподвижен въздух около тялото.

Ориз. 1.25.

Преносът на топлина чрез радиация и конвекция е възможен само при температури на околната среда до 35 ° C; при по-високи температури на въздуха телесната температура се поддържа само чрез изпаряване на потта; топлообменът чрез изпарение и при интензивно мускулно натоварване става водещ. Ефективността на този вид топлообмен зависи от влажността на въздуха и дишането на облеклото. Дишането също участва в поддържането на телесната температура: по време на издишване белите дробове отделят вода под формата на водна пара, този вид топлообмен се регулира от промяна в дихателната честота.

Важен механизъм на терморегулацията е преразпределението на кръвта в съдовете и обема на циркулиращата кръв. При ниски температури артериолите на кожата се стесняват, повече кръв навлиза в съдовете на коремната кухина, в резултат на което топлообменът се ограничава, а вътрешните органи се затоплят допълнително. При още по-силно охлаждане съдовете, които осигуряват изтичането на кръв от артериите във вените (артериовенозни анастомози), се отварят и притокът на кръв в капилярите допълнително намалява. С повишаване на телесната температура кожните съдове се разширяват, обемът на кръвта, протичаща през кожните съдове, се увеличава, което води до охлаждане на кръвта в кожните съдове поради пренос на топлина от повърхността на тялото (фиг. 1.26).

Ориз. 1.26. Механизмът на пренос на топлина в студ (А) и в топлина(Б)

Допълнителни средства за терморегулация могат да служат като промяна в позицията на тялото, настръхване, втрисане. Така че, когато човек е студен, той се свива на "топка", намалявайки повърхността на топлообмен. "Гъшата кожа" - елементарна реакция, която е запазена при хората в процеса на еволюция от животински предшественици, покрити с вълна - ви позволява да повдигнете косата, като по този начин увеличите слоя топъл неподвижен въздух около тялото и затворете отделителните канали на потните жлези, намалявайки изпарението на вода от повърхността на тялото. Втрисането, което възниква при хипотермия, води до допълнително генериране на топлина в резултат на мускулна работа (фино треперене), което отива за затопляне на тялото.

Промени в терморегулацията в онтогенезата. В процеса на онтогенезата способността за поддържане на постоянна телесна температура се развива постепенно. Новороденото бебе се характеризира с нестабилна терморегулация: лесно се случва охлаждане или прегряване на тялото при промяна на температурата на околната среда, дори малко мускулно натоварване (продължителен плач) може да доведе до повишаване на телесната температура. Способността за терморегулация при недоносените бебета е много ниска, така че те се нуждаят от специални условия за поддържане на телесната температура.

Основните терморегулаторни реакции на организма се формират в ранна детска възраст. През първите месеци от живота защитата срещу загуба на топлина от тялото се осъществява главно от подкожната мастна тъкан. Такъв статичен механизъм не позволява достатъчно регулиране на топлинната мощност според текущата ситуация, така че бебетата са лесно податливи на хипотермия и прегряване. Тялото на детето е адаптирано да намалява преноса на топлина от относително голяма повърхност на тялото, главно поради топлоизолацията от подкожната мастна тъкан. Освен това на тази възраст в тялото на детето функционира кафява мастна тъкан. Той е наситен с митохондрии, участващи във вътреклетъчните енергийни процеси, и "затопля" големите съдове, разположени по гръбначния стълб. Вазомоторните реакции, които определят тонуса на повърхностно разположените съдове и регулират преноса на топлина, се формират активно през първата година от живота. Тъй като те все още са несъвършени, лесно се случва хипотермия или прегряване на тялото, следователно, когато се грижите за бебета и ги отглеждате, топлинният режим трябва да се спазва доста стриктно. След една година мускулите започват да се свързват с производството на топлина и кафявата мастна тъкан постепенно престава да функционира. Механизмите за пренос на топлина обаче са все още несъвършени и комфортната температура остава висока – около 30°C. На възраст от 3 до 7 години значително място заемат механизмите на химичната (метаболитна) терморегулация. От 6-годишна възраст започва бързото подобряване на вазомоторните реакции на периферните съдове, а до 10-годишна възраст физическата терморегулация се доближава до нивото на възрастен по своята ефективност. По време на юношеството скоростта на кръвния поток се увеличава, което води до повишаване на температурата на кожата. В допълнение, нестабилността на съдовия тонус, характерна за тази възраст, намалява възможностите за физическа терморегулация и за да се поддържа постоянна телесна температура, отново става необходимо да се увеличи производството на топлина поради активирането на метаболитните процеси. Следователно в пубертета възможностите за терморегулация намаляват, намалявайки по определен начин адаптивните ресурси на организма. В юношеска възраст температурната хомеостаза става по-стабилна, терморегулаторните реакции са по-икономични. В напреднала и старческа възраст метаболитните процеси се забавят, възможностите за адаптивна регулация на съдовия тонус и мускулния компонент на физическата терморегулация намаляват, което води до понижаване на телесната температура, лесно настъпване на хипотермия, възпалителни и настинки.