256. Терморегуляция как фактор гомеостаза. Типы терморегуляции.
Постоянство температуры тела, и особенно жизненно важных органов, —обязательное условие жизни для человека и теплокровных животных.
Для человека и теплокровных животных снижение или повышение температуры тела хотя бы на 1 °С означает резкое снижение уровня здоровья и работоспособности. Нормальной температурой тела для человека принято считать температуру при ее измерении в подмышечной впадине в пределах 36—37 °С.
Регулируя гомеостаз по параметру температуры тела, организм использует для поддержания изотермии практически все системы и органы. Так, например, кровь, лимфа, тканевая жидкость выполняют функцию теплоносителей. Система кровообращения обеспечивает изменения объемной скорости кровотока и перераспределение крови между наружными покровами и внутренними органами, что меняет уровень теплоотдачи. Сокращения мышц увеличивают теплообразование. Потоотделение и дыхание способствуют испарению жидкости с поверхности тела и дыхательных путей.
Типы:
По типу терморегуляции различают гомойотермных, пойкилотермных, гетеротермных животных и животных с переходной формой регуляции температуры тела.
Животных, температура тела которых поддерживается на постоянном уровне, называют гомойотермными, или теплокровными. К ним относятся птицы, млекопитающие, в том числе и человек.
В филогенетическом отношении терморегуляция — сравнительно молодая функция. Но именно она обеспечила оптимальные условия существования и развития для теплокровных организмов и позволила человеку постоянно, независимо от времени года вести активный образ жизни, трудиться, совершенствоваться и в конце концов достигнуть сегодняшнего уровня развития.
Однако имеется большая группа животных, которые не имеют постоянной температуры внутренней среды. Температура их тела практически полностью зависит от температуры внешней среды, т.е. среды обитания, отличаясь от нее всего лишь на несколько десятых
градуса. Именно поэтому их активность полностью зависит от погодных условий, времени года И др. Таких животных называют пойкилотермными, или холоднокровными. К ним относят беспозвоночных, рыб, пресмыкающихся, земноводных, в частности лягушек. Не только поведение, активность жизни, но и строение организма пойкилотермных зависят от температуры среды обитания.
В Австралии имеются редкие виды животных (утконос, ехидна), которых по типу терморегуляции нельзя отнести ни к гомойотермным, ни к пойкилотермным. У них так называемая переходная форма терморегуляции. Температура тела этих животных зависит от температуры среды обитания, но всегда превышает ее на 10—12 °С, так что в течение суток она может колебаться в широких пределах. Активность их жизни, хотя и в меньшей степени, чем у пойкилотермных, также определяется температурой среды обитания.
И наконец, имеются животные, система терморегуляции у которых функционирует попеременно: либо в режиме гомойотермии, либо в режиме пойкилотермии. Это животные, способные впадать в зимнюю или в летнюю спячку (медведи, ежи, суслики, сурки и др.). Таких животных по типу терморегуляции называют гетеротермными, либо зимнеспящими или летнеспящими.
Гетеротермия в процессе эволюции появилась после гомойотермии. Это свойство имеет большое биологическое значение, так как способствует выживанию животных в неблагоприятных условиях среды обитания.
Так, например, во время зимней спячки, когда температура тела зимнеспящих животных снижается до 1—2 °С, уровень обмена веществ у них снижается до 2—3 % от исходной величины, что и позволяет им благополучно пережить зиму за счет экономного расходования запасов жира.
257. Температура тела человека и его частей. Суточная динамика температуры тела.
Изотермия в процессе онтогенеза развивается постепенно. У новорожденного ребенка способность поддерживать постоянство температуры тела несовершенна. Вследствие этого может наступать охлаждение (гипотермия) или перегревание (гипертермия)
организма при таких температурах окружающей среды, которые не оказывают влияния на взрослого человека. Равным образом даже небольшая мышечная работа, например, связанная с актом сосания или длительным криком ребенка, может привести к повышению температуры тела.
Температура тела детей раннего возраста, как правило, на 0,3—0,4 °С выше, чем у взрослого, постепенно приближается к последней и выравнивается с ней лишь к 5-му году жизни.
В теле человека принято различать "ядро"·, температура которого сохраняется достаточно постоянной, и "оболочку"», температура которой существенно колеблется в зависимости от температуры внешней среды . При этом область "ядра" сильно уменьшается при низкой внешней температуре и, наоборот, увеличивается при относительно высокой температуре окружающей среды. Поэтому справедливо говорить о том, что изотермия присуща главным образом внутренним органам и головному мозгу. Поверхность же тела и конечности, температура которых может изменяться в зависимости от температуры окружающей среды, имеют различную температуру в зависимости от удаленности от "ядра" и степени защищенности одеждой. Так, температура кожи туловища и головы равна 32— 34 °С; на участках кожи, покрытых одеждой, 30—32 °С; на пальцах ног, кончике носа, ушной раковине 22 °С; на открытой тыльной стороне ладоней в холодное
время года до 12—14 °С. Температура конечностей и кожи у гомойотермных является результирующей величиной между доставляемым теплом и интенсивностью его отдачи. В организме гомойотермных животных происходит постоянное выравнивание температуры горячего ·ядра» и более холодной ·оболочки» за счет смешивания потоков теплой и холодной крови от них.
Температура тела человека, измеряемая в подмышечной впадине, колеблется в пределах 36—37 °С, а в прямой кишке 37,5—37,9 °С. У детей младшего возраста иногда измеряют температуру в полости рта. Она на несколько десятых градуса ниже, чем ректальная, и составляет в норме 37,2—37,5 °С.
Температуру тела обычно измеряют максимальным ртутным термометром (удерживает отмеченную максимальную температуру после его извлечения из подмышечной впадины благодаря сужению капилляра над ртутным резервуаром).
Температура тела у взрослого человека в течение суток не остается постоянной и колеблется в пределах 0,5—0,7 °С, в отдельных случаях до 1 'С.
Покой и сон понижают, мышечная деятельность, эмоции повышают температуру тела. Максимальная температура тела наблюдается в 16—18 ч, затем она постепенно падает и к 3-4 часа утра достигает минимума, возвращаясь к исходной величине опять в 16—18 ч. Эта суточная периодика определяется для животных факторами внешней среды, а для человека главным образом социальными, в частности ритмом общественной жизни, замирающей в ночное время.
Суточные сдвиги физиологических функций определяются периодической активностью ЦНС, которая в свою очередь рефлекторно реагирует на изменения внешней физической и социальной среды. В опытах на обезьянах было показано, что при имитации по режиму питания и освещения Н-часовых суток температура их тела имела колебания с периодикой, соответствующей 12-часовым суткам.
У человека при переезде на жительство, для участия в спортивных соревнованиях, на отдых в другие широты суточный ритм колебаний температуры тела соответственно изменяется.
Каждый участок тела, каждый орган имеет свою температуру, отличающуюся от температуры тела. Самый ·"горячий" орган — печень. Температура ее ткани 38,5—39,5 °С, температура глубоких структур мозга 38—38,5 °С, поверхности коры большого мозга под твердой мозговой оболочкой 37,2—37,6 °С.
В работающих тканях температура повышается в результате увеличения в них уровня обмена веществ. Так, в работающей скелетной мышце температура увеличивается на 2— 2,5 °С, в активно секретирующей околоушной железе на 0,8—1,0 °С, в корковых центрах двигательного условного рефлекса на 0,3 °С.
Постоянство температуры тела у человека может сохраняться лишь при условии равенства теплообразования и теплопотери всего организма. Это достигается с помощью физиологических механизмов терморегуляции. Терморегуляция проявляется в форме взаимосочетания процессов теплообразования и теплоотдачи, регулируемых нейроэндокринными механизмами. Терморегуляцию принято разделять на химическую и
физическую.
Химическая терморегуляция осуществляется путем изменения уровня теплообразования, т.е. усиления или ослабления интенсивности обмена веществ в организме.
Физическая терморегуляция осуществляется путем изменения интенсивности отдачи тепла.
258. Теплообразование – химическая терморегуляция. Виды теплопродукции.
Химическая терморегуляция осуществляется путем изменения уровня теплообразования, т.е. усиления или ослабления интенсивности обмена веществ в организме.
У человека усиление теплообразования вследствие увеличения интенсивности обмена веществ отмечается, в частности, тогда, когда температура окружающей среды становится ниже оптимальной температуры, или зоны комфорта. Для человека в обычной легкой одежде эта зона находится в пределах 18—20°С, а для обнаженного 28 °С.
Оптимальная температура во время пребывания в воде выше, чем на воздухе. Это обусловлено тем, что вода, обладающая высокой теплоемкостью и теплопроводностью, охлаждает тело в 14 раз сильнее, чем воздух. В условиях холода теплообразование в мышцах увеличивается, даже если человек находится в неподвижном состоянии. Это обусловлено тем, что охлаждение поверхности тела, действуя на рецепторы, воспринимающие холодовое раздражение, рефлекторно возбуждает непроизвольные сокращения мышц, проявляющиеся в виде дрожи (озноб). При этом обменные процессы организма значительно усиливаются, увеличивается потребление О2 и углеводов мышечной тканью, что и влечет за собой повышение теплообразования. Наиболее интенсивное теплообразование в организме происходит в мышцах. Даже если человек лежит неподвижно, но с напряженной мускулатурой, интенсивность окислительные процессов, а вместе с тем и теплообразование повышаются на 10%. Небольшая двигательная активность ведет к увеличению теплообразования на 50—80 %, а тяжелая мышечная работа — на 400— 500%.
Образование тепла в организме за счет тонуса, дрожи или сокращений мышц называют сократительным термогенезом. Особое место занимает так называемый бурый жир. За счет высокой скорости окисления жирных кислот в бурой жировой ткани процесс теплообразования идет гораздо быстрее, чем в обычной. Этот механизм срочного теплообразования получил название «несократительный термогенез». В химической терморегуляции значительную роль играют также печень и почки. Температура крови печеночной вены выше температуры крови печеночной артерии, что указывает на интенсивное теплообразование в этом органе. При охлаждении тела теплопродукция в печени возрастает. Уровень теплообразования в организме
гомойотермных животных зависит не только от мышечной активности, но и от величины основного обмена, а также его увеличения в связи с приемом пищи (специфическое динамическое действие пищи).
Освобождение энергии в организме совершается за счет окислительного распада белков, жиров и углеводов, поэтому все механизмы, которые регулируют окислительные процессы, регулируют и теплообразование.