3) Гетеротермные. Животные, впадающие в зимнюю спячку (грызуны, летучая мышь).

Могут переходить из состояния гомойотермии к состоянию пойкилотермии:

1. температура тела данных организмов отличается от окружающей приблизительно на 1°С,

2. механизмы терморегуляции практически перестают функционировать.

Закон теплового баланса - Температурное постоянство возможно только при наличии равенства между количеством теплообразования и количеством теплоотдачи.

М ± Е_и1 ± Е_т ± Е_к − Е_и2 ± S = 0

где: М – метаболическая теплопродукция, Е_и1 – излучение,

Е_т – теплопроведение (кондукция), Е_к – конвекция,

Е_и2 – испарение, S – накопление тепла,

знак «+» − приток тепла, знак «−» − теплоотдача.

Излучение (радиация) Передача тепла в виде инфракрасного спектра электромагнитного излучения (длина волны 10-6 – 10-4 нм), при непрямом контакте между объектами.

Закон Стефана-Больцмана:

- обмен тепловыми лучами происходит пропорционально разности четвертых степеней температур (в Кельвинах) тела и окружающих его предметов: R = T кожи4 – Тстен4

Теплопроведение (кондукция) Вид отдачи тепла при непосредственном контакте между объектами, зависящий:

от разности средних температур объектов,

от площади и времени контакта,

от теплопроводности объектов (на рис. показана кондукция новорожденного, помещенного на холодную поверхность).

В обычных условиях теплопроведением можно пренебречь, так как теплопроводность воздуха имеет низкие значения.

Теплопроводность воды в 20 раз выше, что определяет риск переохлаждения при ношении влажной одежды.

 Конвекция Переход тепла из организма в окружающую среду (в слой воздуха или воды, контактирующий с кожей) при наличии температурного градиента; передача тепла осуществляется частицами воздуха (воды).

• Горячий воздух становится более легким и поднимается вверх, унося тепло. Если воздух является неподвижным – происходит свободный переход тепла из организма в окружающую среду – свободная конвекция.

• В случае движения воздуха теплоотдача определяется скоростью движения воздуха – принудительная конвекция.

Испарение Потери тепла в процессе потоотделения (перспирации).

С 1 г пота выходит 0,6 ккал энергии, а также с жидкостью, которая выделяется поверхностью кожи и легкими.

Доля механизмов теплоотдачи при комнатной температуре у раздетого человека:

– около 60% тепла выделяется посредством излучения,

– около 20% – с потом,

– около 12 – 15% – за счет конвекции,

– 2 – 5% – посредством теплопроведения.

У человека при температуре окружающей среды, равной 37°С, теплоотдача равна нулю.

Теплопродукция:

1) в ходе метаболизма («немышечный» или «несократительный» термогенез, химическая терморегуляция);

2) при произвольной мышечной активности;

3) в процессе непроизвольной тонической или ритмической активности скелетной мускулатуры (дрожь).

• В среднем при совершении организмом активной деятельности выделяется тепло в количестве 2500 – 2800 ккал.

• Большая часть энергии обеспечивается при этом работой мышц.

• В покое источниками тепла в организме являются в основном внутренние органы (их доля теплопродукции составляет примерно 70%), и особенно – печень.

Теплопродукция(новорожденные) Источник тепла - бурый жир.

Область шеи, между лопатками, за грудиной, вокруг почек и надпочечников.

Отличие от белого жира - в большем содержании митохондрий и жировых вакуолей.

Физические факторы окружающей среды, обусловливающие влияние температуры на организм

1) температура воздуха,

2) влажность воздуха,

3) температура излучения,

4) скорость движения воздуха

Условия температурного комфорта или термонейтральная зона - Условия среды, при которых не наблюдается дрожи и потоотделения, а периферическая скорость кровотока находится в пределах средних значений.

Условия температурного комфорта Условия температурного комфорта для легко одетого, неподвижно сидячего человека:

• температура воздуха – 25–26°С;

• влажность воздуха – 50%;

• равенство температуры воздуха и стен.

Теплопродукция - объемы тела.

Теплоотдача – площадь поверхности.

Механизмы терморегуляции

1. Поведенческие реакции.

2. Рефлексы соматической НС (реакции со стороны мышечной системы)

3. Рефлексы вегетативной НС.

4. Деятельность желез внутренней секреции (надпочечников, щитовидной железы).

5. Изменение кровотока, глубины и частоты дыхания.

! Центральное звено терморегуляции - гипоталамус

Терморецепторы

• Периферические - поверхность тела, внутренние органы, слизистая оболочка полости рта.

• Центральные (изменения температуры крови):

- гипоталамус (передняя область),

• ретикулярная формация среднего мозга,

шейный и грудной отделы спинного мозга.

Периферические терморецепторы

• холодовые (воспринимают холод),

• тепловые (воспринимают тепло).

• Холодовые - расположены более поверхностно.

• Неравномерность распределения рецепторов по поверхности кожи => различный уровень термочувствительности.

Снижение температуры среды

1. Холодовые рецепторы

2. Афферентные волокна типа Аδ и С

3. Задние рога спинного мозга

4. Латеральный спинно-таламический тракт

5. Таламус

6. Передний отдел гипоталамуса - «установочная точка терморегуляции»

7. Задний отдел гипоталамуса

8. Активация механизмов теплопродукции

9. Волокна симпатической нервной системы

10. Адреналин (глюкоза)

11. Норадреналин (мышечный тонус, дрожь)

Гипоталамус

1. Гипофиз

2. ТТГ

3. Тиреоидные гормоны

4. Сужение периферических кровеносных сосудов

5. Интенсификация:

• гликогенолиза в скелетных мышцах и печени,

• липолиза в жировой ткани

Усиление теплопродукции

Воздействие холода : Повышение уровня потребления кислорода; Усиление сердечной деятельности; Сужение периферических кровеносных сосудов ; Сужением сосудов внутренних органов ; Активация микробной флоры и возникновение различных «простудных» заболеваний.

Повышение температуры среды: 1. ↓ количество импульсов от холодовых рецепторов

2. Ослабление симпатических влияний

3. Расширение периферических кровеносных сосудов

4. Усиление теплоотдачи

5. Снижение мышечной активности (скелетные мышцы)

6. Активация определенных структур симпатической нервной системы - ↑потоотделения

Кора б.п → поведенческие реакции

Кора б.п. + Лимбическая система:

1. субъективные ощущения - прохладно, холодно, тепло, жарко,

2. возникновение мотивации, ведущей к изменению поведения

3. Кратковременная адаптация - нервно-рефлекторные механизмы терморегуляции.

4. Долговремення адаптация - в основном гормональные механизмы.

5. Патологические состояния → гипоталамус → повышение температуры организма.

9. Адаптация к низкому и высокому барометрическому давлению.

Барометрическое давление

Барометрическое давление определяется весом атмосферного воздуха, который сжимается под собственным весом.

Давление и плотность атм. воздуха наибольшие на поверхности земли (на уровне моря) и уменьшаются с высотой.

Снижение п.д.

Гипоксия - снижение парциального давления кислорода и уменьшение количества его молекул во вдыхаемом воздухе – высотная болезнь (на высоте более 3000 м).

Гипоксемия – снижение содержания кислорода в крови.

Гипоксия - (греч. hypó — под, внизу и лат. oxygenium − кислород) состояние кислородного голодания как всего организма в целом, так и отдельных органов и тканей.

Причина:

• задержка дыхания,

• патологические состояния,

• условия высокогорья и др.

Опасность - в жизненно важных органах развиваются необратимые изменения.

Наиболее чувствительными к кислородной недостаточности являются ЦНС, миокард, почки, печень.

Гипоксия (адаптация и компенсация)

• усиление функций органов дыхания и кровообращения,

• увеличение количества эритроцитов, гемоглобина, объема циркулирующей крови,

• возрастание кислородной емкости крови.

Недостаточность компенсаторных реакций + повышение степени О2-недостаточности

Горная (высотная болезнь) - снижение подвижности нервных процессов, нарушение функций вегетативных и сенсорных систем, нарушение координации движений.

Акклиматизация

путем повышения доставки кислорода тканям вследствие нормализации функций кислородтранспортной системы,

б) приспособлением органов и тканей к пониженному содержанию кислорода в крови и уменьшением вследствие этого уровня метаболизма.

Улучшение самочувствия

Опасность гипоксии

1. «Борьба за кислород»:

• повышение артериального давления, учащение частоты сердечных сокращений и дыхания;

• раскрытие резервных капилляров, выброс в кровяное русло дополнительных эритроцитов, увеличение объема циркулирующей крови, минутного объема кровообращения.

2. Метаболические нарушения:

• уменьшается содержание в клетках АТФ при одновременном увеличении концентрации продуктов его гидролиза – АДФ, АМФ и неорганического фосфата;

• в некоторых тканях (особенно в головном мозге) еще раньше падает содержание креатинфосфата;

• -значительно активируется гликолиз, вследствие чего падает содержание гликогена и увеличивается концентрация пирувата и лактата; это способствует также общему замедлению окислительных процессов и затруднению энергозависимых процессов ресинтеза гликогена из молочной кислоты;

• недостаточность окислительных процессов → нарушается обмен липидов, белков, электролитов, нейромедиаторов; возникают метаболический ацидоз, отрицательный азотистый баланс.

3. Угнетается гликолиз, усиливаются процессы деструкции и распада.

Изменения со стороны ЦНС

• Расстройство аналитико-синтетических процессов.

• Эйфория, теряется способность адекватно оценивать обстановку.

• При усугублении гипоксии - грубые нарушения ВНД вплоть до утраты способности к простому счету, помрачнения и полной потери сознания.

Изменения со стороны СС и дыхательной систем

• Тахикардия, ослабление сократительной способности сердца, аритмии.

• Артериальное давление вначале может повышаться, а затем прогрессивно падает.

• Расстройства микроциркуляции.

• В системе дыхания после стадии активации возникают диспноэтические явления (затрудненное дыхание, одышка) с различными нарушениями ритма и амплитуды дыхательных движений.

• Терминальное дыхание в виде редких глубоких судорожных «вздохов», постепенно ослабевающих вплоть до полного прекращения.

Адаптация к гипоксии

1. Возникают структурные изменения в клетках, особенно в клеточных мембранах. Клетки приобретают способность лучше утилизировать и использовать кислород.

2. Улучшается микроциркуляция в органах и тканях за счет раскрытия резервных капилляров, а также – образования новых сосудов. Повышается кислород-транспортная функция крови и стимуляция красного ростка костного мозга. Повышается содержание гемоглобина.

• Неспецифическая адаптация – повышается уровень стойкости организма

• Причина - усиление эндокринных механизмов: гипоталамус-гипофиз-кора надпочечников и др.

Срочная адаптация

• увеличение альвеолярной вентиляции за счет углубления, учащения дыхания и мобилизации резервных альвеол;

• усиление легочного кровотока;

• увеличение ОЦК (объема циркулирующей крови) за счет:

• опорожнения кровяных депо,

• увеличения венозного возврата и ударного объема (систолического объема),

• тахикардии,

• перераспределения кровотока, направленным на преимущественное кровоснабжение мозга, сердца и других жизненно важных органов.

Система крови:

резервные свойства гемоглобина и других физико-химических факторов, что обеспечивает достаточное насыщение крови кислородом в легких даже при значительном его дефиците и более полное отщепление кислорода в испытывающих гипоксию тканях.

Усиленное вымывание эритроцитов из костного мозга.

Приспособительные механизмы:

- ограничение функциональной активности органов и тканей, непосредственно не участвующих в обеспечении биологического окисления,

• увеличение сопряженности окисления и фосфорилирования,

• усиление анаэробного синтеза АТФ за счет активации гликолиза.

Долговременная адаптация

• увеличение диффузионной поверхности легочных альвеол,

• более совершенная корреляция легочной вентиляции и кровотока,

• компенсаторная гипертрофия миокарда,

• увеличенное содержание гемоглобина в крови,

• увеличение количества митохондрий на единицу массы клетки.

Адаптация к высокому барометрическому давлению (гипербария)

• Аквалангисты, пловцы-подводники и др.

• На глубинах свыше 60 м - отравление избыточным содержанием кислорода (гипероксия).

Гипероксия - нарушение уравновешенности нервных процессов:

преобладание процессов возбуждения.

• Увеличение сопротивления дыханию, уменьшение скорости выдоха и снижение максимальной вентиляции легких.

• Урежение сердечных сокращений, понижение максимального и повышение минимального АД, то есть уменьшение пульсового давления.

• Замедление скорости кровотока, снижение количества циркулирующей крови, ударного и минутного объемов крови.

• Уменьшение количества эритроцитов и гемоглобина.

• Пребывание пловцов даже в относительно теплой воде может приводить к значительным потерям тепла и переохлаждению тела.

• У тренированных пловцов механизмы, обеспечивающие сохранение температурного гомеостаза, более совершенны, чем у людей, не адаптированных к охлаждению.

• Плавание эффективное средство закаливания.

• Функции зрительной и слуховой сенсорных систем при нахождении пловца под водой существенно ухудшаются.