2.3. Водный и минеральный обмен

В организме человека вода присутствует в виде внутриклеточной и внеклеточной. Первая составляет 70% и сосредоточена внутри всех клеток тела. Внеклеточная вода – это та часть всей воды организма, которая заполняет сосудистое русло, и рассредоточена в межклеточном пространстве. 25% внутрисосудистой воды находится в плазме крови.

В условиях спокойного бодрствования у здорового человека соблюдается водный баланс, т.е. состояние уравновешенности поступления и выделения воды в организме.

В состоянии покоя и в комфортных условиях человек потребляет и выделяет 2-3 л воды в сутки. Напряженная физическая работа сопровождается существенным (до 6-8 л) возрастанием водного обмена. Усиленное потоотделение, потери воды с выдыхаемым воздухом, наряду с потерей электролитов через пот, сопровождается существенными сдвигами в электролитном балансе, возникновению чувства жажды.

Все это приводит к увеличению потребления жидкостей, тем самым восстановлению водного баланса. Потери же солей, в особенности натрия хлорида, лишь частично восстанавливаются, поэтому необходимо потребление подсоленной воды.

2.4. Терморегуляция

Терморегуляторная система включает в себя следующие основные звенья: терморецепторы, нервные центры, исполнительные органы (сосудистые, потоотделительные, метаболические).

Сердце, легкие, головной мозг, органы брюшной полости имеют близкую температуру. Они составляют так называемое температурное ядро тела. Кожа, поверхностные мышцы и жировая ткань называются температурной оболочкой тела.

Терморегуляция – это совокупность физиологических процессов, направленных на поддержание температуры мозга и внутренних органов в узких определенных границах, не смотря на значительные колебания температуры среды и собственной теплопродукции.

При перегревании организма, т.е. когда приход энергии существенно превышает ее расход, механизм терморегуляции способствует увеличению теплоотдачи. Она осуществляется через систему кровообращения и путем потоотделения. Роль системы кровообращения состоит в усилении тока крови через кожу вследствие расширения кожных сосудов, а также увеличения частоты сердечных сокращений и минутного объема крови. В результате увеличивается теплопроводность тканей, поступление тепла к поверхности кожи и ее температура. Это способствует большему рассеянию тепла в окружающую среду.

Реакции организма на охлаждение направлены на уменьшение теплоотдачи и увеличение количества тепла, вырабатываемого организмом. Уменьшение теплоотдачи происходит в результате спазма кровеносных сосудов поверхностных тканей и снижения их температуры. Увеличение теплообразования осуществляется за счет повышения мышечного тонуса и дрожи.

Терморегуляцию, обеспечивающую увеличение теплообразования в организме в ответ на его охлаждение, называют химической, а терморегуляцию, направленную на увеличение или на уменьшение теплоотдачи в окружающую среду - физической.

Для сохранения постоянной температуры тела организм должен находиться в термостабильном состоянии. Для его характеристики принято понятие «тепловой баланс». Тепловой баланс достигается координацией процессов теплопродукции и теплоотдачи.

Тепловой баланс в общем виде может быть описан уравнением:

+ = + + + + + + + D

где - тепло, продуцируемое человеком;

- тепло внешнее;

- теплоотдача излучением;

- теплоотдача конвекцией;

- теплоотдача кондукцией;

- теплоотдача вследствие испарения диффузионной влаги с поверхности кожи;

- теплоотдача вследствие испарения влаги с верхних дыхательных путей;

- теплоотдача вследствие испарения пота;

- теплоотдача вследствие нагревания вдыхаемого воздуха;

D – изменение теплосодержания организма относительно комфортного уровня (дефицит тепла).

Обе части равенства, характеризующие тепловой баланс, являются переменными, зависящими как от физиологических, так и физических параметров.

При интенсивной мышечной работе теплопродукция может возрастать в 15-20 раз в основном за счет усиления метаболизма в работающих мышцах.

В начальный период работы (15-30 мин) температура ядра тела весьма быстро повышается до 40-41 °С. В последующие периоды физической работы достигнутый уровень температуры ядра сохраняется вплоть до ее окончания. Скорость достижения равновесного состояния находится в прямой зависимости от тяжести работы. Чем интенсивнее работа, тем быстрее нарастает температура ядра тела.

Иные факторы определяют кожную температуру. В состоянии покоя температура поверхности тела около 33°С. В начале интенсивной мышечной нагрузки средняя температура тела быстро падает и в дальнейшем остается на достигнутом уровне. Стационарная средняя кожная температура мало зависит от интенсивности работы и связана с температурой, влажностью и скоростью движения воздуха во внешней среде. На протяжении всего периода покоя средняя кожная температура остается ниже уровня покоя на 1,5-2°С.

Достигается это включением звеньев терморегуляторной системы, направленных на усиление теплоотдачи: конвекции, кондукции, радиации, испарения. Наиболее существенная роль принадлежит радиации и испарению. На их долю приходится около 90% всех теплопотерь тепла. Если же температура окружающей среды выше 33°С, то происходит накопление тепла, т.к. потери тепла за счет кондукции, конвекции и радиации сводятся к нулю.

Потеря тепла через испарение связана с потоотделением. Выделяющийся пот испаряется за счет тепла, отбираемого напосредственно с поверхности тела, что приводит к снижения температуры. Для превращения в пар 1 литра пота требуется 580 ккал. В состоянии покоя в комфортных условиях у человека выделяется 0,3-1,0 л пота в сутки, а при тяжелой работе величина возрастает в 5-8 раз.

Превращение жидкости в пар зависит, кроме температуры, также от влажности и скорости движения воздуха. В условиях тяжелой физической работы в некомфортной среде («горячие цехи»), когда потоотделение велико, а испарение недостаточно, возможно перегревание организма. Это сопровождается увеличением температуры ядра тела, что может привести к тепловому удару.

Таким образом, механизмы терморегуляции тесно сопряжены с механизмами кровообращения, дыхания, водно-солевого обмена.