Терморегуляция

Терморегуляция

Терморегуляция

Обмен тепловой энергии между организмом и окружающей средой называется теплообменом. Один из показателей теплообмена – температура тела, которая зависит от двух факторов: образования тепла, то есть от интенсивности обменных процессов в организме, и отдачи тепла в окружающую среду.

Животные, температура тела которых изменяется в зависимости от температуры внешней среды, называются пойкилотермными, или холоднокровными.

Животные с постоянной температурой тела называются гомойотермными (теплокровными). Постоянство температуры тела называетсяизотермией.

Она обеспечивает независимость обменных процессов в тканях и органах от колебаний температуры окружающей среды.

Температура тела человека.

Температура отдельных участков тела человека различна. Наиболее низкая температура кожи отмечается на кистях и стопах, наиболее высокая — в подмышечной впадине, где ее обычно и определяют.

У здорового человека температура в этой области равна 36—37° С.

В течение суток наблюдаются небольшие подъемы и спады температуры тела человека в соответствии с суточным биоритмом: минимальная температура отмечается в 2—4 ч ночи, максимальная — в 16—19 ч.

Температура мышечной ткани в состоянии покоя и работы может колебаться в пределах 7° С. Температура внутренних органов зависит от интенсивности обменных процессов.

Наиболее интенсивно обменные процессы протекают в печени, которая является самым «горячим» органом тела: температура в тканях печени равна 38—38,5° С. Температура в прямой кишке составляет 37—37,5° С.

Однако она может колебаться в пределах 4—5° С в зависимости от наличия в ней каловых масс, кровенаполнения ее слизистой и других причин. У бегунов на большие (марафонские) дистанции в конце состязаний температура в прямой кишке может повышаться до 39—40° С.

Способность поддерживать температуру на постоянном уровне обеспечивается за счет взаимосвязанных процессов – теплообразования и выделения тепла из организма во внешнюю среду.

Если теплообразование равно теплоотдаче, то температура тела остается постоянной.

Процесс образования тепла в организме получил название химической терморегуляции, процесс, обеспечивающий удаление тепла из организма, – физической терморегуляции.

Химическая терморегуляция. Тепловой обмен в организме тесно связан с энергетическим. При окислении органических веществ выделяется энергия. Часть энергии идет на синтез АТФ. Эта потенциальная энергия может быть использована организмом в дальнейшей его деятельности. Источником тепла в организме являются все ткани. Кровь, протекая через ткани, нагревается.

Повышение температуры окружающей среды вызывает рефлекторное снижение обмена веществ, вследствие этого в организме уменьшается теплообразование. При понижении температуры окружающей среды рефлекторно увеличивается интенсивность метаболических процессов и усиливается теплообразование.

В большей степени увеличение теплообразования происходит за счет повышения мышечной активности. Непроизвольные сокращения мышц (дрожь) являются основной формой повышения теплообразования.

Увеличение теплообразования может происходить в мышечной ткани и за счет рефлекторного повышения интенсивности обменных процессов — несократительный мышечный термогенез.

Физическая терморегуляция. Этот процесс осуществляется за счет отдачи тепла во внешнюю среду путем конвекции (теплопроведения), радиации (теплоизлучения) и испарения воды.

Конвекция – непосредственная отдача тепла прилегающим к коже предметам или частицам среды. Отдача тепла тем интенсивнее, чем больше разница температур между поверхностью тела и окружающим воздухом.

Теплоотдача увеличивается при движении воздуха, например при ветре. Интенсивность отдачи тепла во многом зависит от теплопроводности окружающей среды. В воде отдача тепла происходит быстрее, чем на воздухе. Одежда уменьшает или даже прекращает теплопроведение.

Радиация – выделение тепла из организма происходит путем инфракрасного излучения с поверхности тела. За счет этого организм теряет основную массу тепла. Интенсивность теплопроведения и теплоизлучения во многом определяется температурой кожи. Теплоотдачу регулирует рефлекторное изменение просвета кожных сосудов.

При повышении температуры окружающей среды происходит расширение артериол и капилляров, кожа становится теплой и красной. Это увеличивает процессы теплопроведения и теплоизлучения. При понижении температуры воздуха артериолы и капилляры кожи суживаются. Кожа становится бледной, количество протекающей через ее сосуды крови уменьшается.

Это приводит к понижению ее температуры, теплоотдача уменьшается, и организм сохраняет тепло.

Испарение воды с поверхности тела (2/з влаги), а также в процессе дыхания (1/з влаги). Испарение воды с поверхности тела происходит при выделении пота. Даже при полном отсутствии видимого потоотделения через кожу испаряется в сутки до 0,5 л воды — невидимое потоотделение. Испарение 1 л пота у человека с массой тела 75 кг может понизить температуру тела на 10° С.

В состоянии относительного покоя взрослый человек выделяет во внешнюю среду 15% тепла путем теплопроведения, около 66% посредством теплоизлучения и 19% за счет испарения воды.

В среднем человек теряет за сутки около 0,8 л пота, а с ним 500 ккал тепла.

При дыхании человек также выделяет ежесуточно около 0,5 л воды.

При низкой температуре окружающей среды (15° С и ниже) около 90% суточной теплоотдачи происходит за счет теплопроведения и теплоизлучения. В этих условиях видимого потоотделения не происходит.

При температуре воздуха 18—22° С теплоотдача за счет теплопроводности и теплоизлучения уменьшается, но увеличивается потеря тепла организмом путем испарения влаги с поверхности кожи. При большой влажности воздуха, когда испарение воды затруднено, может возникнуть перегревание тела и развиться тепловой удар.

Малопроницаемая для паров воды одежда препятствует эффективному потоотделению и может служить причиной перегревания организма человека.

В жарких странах, при длительных походах, в горячих цехах человек теряет большое количество жидкости с потом.

При этом появляется чувство жажды, которое не утоляется приемом воды. Это связано с тем, что с потом теряется большое количество минеральных солей.

Если добавить к питьевой воде соль, то чувство жажды исчезнет и самочувствие людей улучшится.

Центры регуляции теплообмена.

Терморегуляция осуществляется рефлекторно. Колебания температуры окружающей среды воспринимаются терморецепторами. В большом количестве терморецепторы располагаются в коже, в слизистой оболочке полости рта, верхних дыхательных путях. Обнаружены терморецепторы во внутренних органах, венах, а также в некоторых образованиях центральной нервной системы.

Терморецепторы кожи очень чувствительны к колебаниям температуры окружающей среды. Они возбуждаются при повышении температуры среды на 0,007° С и понижении — на 0,012° С.

Нервные импульсы, возникающие в терморецепторах, по афферентным нервным волокнам поступают в спинной мозг. По проводящим путям они достигают зрительных бугров, а от них идут в гипоталамическую область и к коре большого мозга. В результате возникают ощущения тепла или холода.

В спинном мозге находятся центры некоторых терморегуляторных рефлексов. Гипоталамус является основным рефлекторным центром терморегуляции. Передние отделы гипоталамуса контролируют механизмы физической терморегуляции, т. е. они являются центром теплоотдачи. Задние отделы гипоталамуса контролируют химическую терморегуляцию и являются центром теплообразования.

Важная роль в регуляции температуры тела принадлежит коре головного мозга. Эфферентными нервами центра терморегуляции являются главным образом симпатические волокна.

В регуляции теплообмена участвует и гормональный механизм, в частности гормоны щитовидной железы и надпочечников. Гормон щитовидной железы — тироксин, повышая обмен веществ в организме, увеличивает теплообразование.

Поступление тироксина в кровь возрастает при охлаждении организма. Гормон надпочечников — адреналин — усиливает окислительные процессы, увеличивая тем самым теплообразование.

Кроме того, под действием адреналина происходит сужение сосудов, в частности сосудов кожи, за счет этого уменьшается теплоотдача.

Приспособление организма к пониженной температуре окружающей среды. При понижении температуры окружающей среды происходит рефлекторное возбуждение гипоталамуса.

Повышение его активности стимулирует гипофиз, результатом чего является усиленное выделение тиреотропина и кортикотропина, повышающих активность щитовидной железы и надпочечников.

Гормоны данных желез стимулируют теплопродукцию.

Таким образом, при охлаждении включаются защитные механизмы организма, повышающие обмен веществ, теплообразование и уменьшающие теплоотдачу.

Возрастные особенности терморегуляции. У детей первого года жизни наблюдается несовершенство механизмов. Вследствие этого при понижении температуры окружающей среды ниже 15° С возникает переохлаждение детского организма.

На первом году жизни происходит уменьшение отдачи тепла посредством теплопроводности и теплоизлучения и увеличение теплопродукции. Однако до 2 лет дети остаются термолабильными (повышается температура тела после еды, при высокой температуре окружающей среды).

У детей от 3 до 10 лет совершенствуются механизмы терморегуляции, но их неустойчивость продолжает сохраняться.

В препубертатном возрасте и в период полового созревания (пубертатный период), когда происходят усиленный рост организма и перестройка нейрогуморальной регуляции функций, усиливается неустойчивость терморегуляционных механизмов.

В пожилом возрасте наблюдается снижение образования тепла в организме по сравнению со зрелым возрастом.

Проблема закаливания организма. Во все периоды жизни необходимо закаливать организм. Под закаливанием понимают повышение устойчивости организма к неблагоприятным воздействиям внешней среды и в первую очередь к охлаждению. Закаливание достигается путем использования естественных факторов природы — солнца, воздуха и воды.

Они действуют на нервные окончания и сосуды кожи человека, повышают активность нервной системы и способствуют усилению обменных процессов. При постоянном воздействии природных факторов происходит привыкание к ним организма.

Закаливание организма эффективно при соблюдении следующих основных условий: а) систематическое и постоянное применение естественных факторов; б) постепенное и систематическое увеличение длительности и силы их воздействия (закаливание начинать с использования теплой воды, постепенно снижать ее температуру и увеличивать время проведения водных процедур); в) закаливание с применением контрастных по температуре раздражителей (теплая — холодная вода); г) индивидуальный подход к закаливанию.

Применение природных факторов закаливания необходимо сочетать с занятиями физической культурой и спортом.

Хорошо способствует закаливанию утренняя гимнастика на свежем воздухе или в комнате при открытой форточке с обязательным обнажением значительной части тела и последующими водными процедурами (обливание, душ). Закаливание является наиболее доступным средством оздоровления людей.

Источник: http://medlecture.ru/lectures/phisiologia-semestr-2/pages/termoregulyatsiya

Терморегуляция организма. Закаливание

Терморегуляция

Терморегуляция — особая реакция организма, проявляющаяся в непроизвольном регулировании физиологических процессов теплопродукции (образования тепла) в организме и теплоотдачи, направленном на поддержание постоянной оптимальной температуры тела (у человека — 36,6-37 °С) в непрерывно меняющихся условиях внешней среды.

Теплопродукция — процесс образования тепла в организме в результате протекающих в нем экзотермических (сопровождающихся выделением тепла) химических реакций. Наибольшее количество тепла образуется в организме при работе сердца и скелетных мышц, а также в химических процессах, происходящих в печени и почках.

При интенсивном физическом труде в организме человека выделяется около 19 000 кДж энергии в сутки; этого достаточно для нагревания 70 л воды от температуры 37 °С до температуры кипения. Избыток тепла организм отдает во внешнюю среду.

Теплоотдача — процесс рассеивания (передачи) избыточного тепла от тела человека в окружающую среду.

■ Интенсивность теплоотдачи зависит от толщины слоя подкожной жировой клетчатки.

Способы отдачи тепла организмом:

■ с выдыхаемым воздухом;

■ путем теплоизлучения, теплопроводности и конвекции; количество рассеиваемого этими способами тепла зависит от разности температур тела человека и окружающего воздуха, а также от влажности и скорости движения воздуха: чем ниже температура воздуха и чем выше его влажность и скорость ветра, тем больше тепла теряет организм;

■ путем испарения пота, выделяемого потовыми железами кожи; при этом на испарение 1 г пота затрачивается около 2,4 кДж энергии. Скорость испарения возрастает с увеличением температуры и уменьшением влажности воздуха.

Терморегуляция

Способы терморегуляции:

■путем сужения или расширения (в зависимости от температуры тела) просвета кровеносных сосудов кожи, изменяющего скорость циркуляции крови в коже и, тем самым, скорость теплоотдачи;

■ путем регулирования наклона волосков кожи;

■ путем потоотделения из потовых желез;

■ путем изменения интенсивности обмена веществ в мышцах (дрожь) и/или во внутренних органах (химическая терморегуляция);

■путем терморегуляторного поведения, т.е. определенных действий, направленных на изменение теплоотдачи (ношение определенной одежды, перемещение в теплое или прохладное место и т.д.).

Контроль терморегуляции осуществляется центральной нервной системой (корой головного мозга и рядом подкорковых центров) и эндокринной системой с помощью нейрогумора-льных механизмов.

Главный нервный центр терморегуляции находится в гипоталамусе, задние ядра которого контролируют теплопродукцию, а передние — теплоотдачу; повреждение гипоталамуса приводит к потере организмом способности поддерживать температуру тела, постоянной.

Сигналом для изменения теплообразования и теплоотдачи служат импульсы, поступающие от рецепторов тепла и холода в спинной мозг, гипоталамус и кору больших полушарий. В этих центрах происходит анализ импульсов и возникает ответная реакция.

По двигательным нервным волокнам исполнительные команды передаются на кровеносные сосуды, скелетные мышцы, потовые железы и диафрагму.

Гуморальный способ терморегуляции реализуется с помощью биологически активных веществ, изменяющих уровень теплопродукции и теплоотдачи посредством изменения скорости обменных процессов в клетках и тканях организма.

Реакция организма на понижение температуры окружающей среды:

■ возбуждаются рецепторы, воспринимающие холод;

■ кровеносные сосуды кожи рефлекторно сужаются, уменьшая количество протекающей по ним крови (кожа становится бледной); это приводит, во-первых, к уменьшению теплоотдачи с поверхности тела и, во-вторых, к увеличению снабжения кровью внутренних органов, что способствует сохранению тепла внутри организма;

■ рефлекторно сокращаются мышцы, поднимающие волоски на коже, и она становится «гусиной». Поднявшиеся волоски задерживают тепло, ухудшая движение воздуха у поверхности тела;

■ при дальнейшем понижении температуры возникает болезненное ощущение холода (озноб) и рефлекторно начинаются непроизвольные ритмичные сокращения мышц (дрожь), в результате чего увеличивается теплопродукция в мышцах, препятствующая снижению температуры тела.

Реакция организма на повышение температуры окружающей среды:

■ возбуждаются рецепторы, воспринимающие тепло;

■ рефлекторно замедляется обмен веществ и, как следствие, уменьшается теплопродукция организма;

■кровеносные сосуды кожи рефлекторно расширяются, увеличивая количество протекающей по ним крови (кожа становится красной) и, как результат, теплоотдачу с поверхности тела;

■ при дальнейшем повышении температуры тела начинается обильное потоотделение; максимальная скорость потоотделения — около 4 л в час.

Гипертермия — состояние организма, при котором температура тела превышает нормальный уровень; она возникает в случаях, когда механизмы терморегуляции не могут обеспечить баланс между теплопродукцией и теплоотдачей (например, при очень высокой температуре окружающей среды).

Гипотермия — состояние организма, при котором его температура ниже нормального уровня; она развивается при очень большой скорости теплоотдачи {например, на сильном морозе). При гипотермии пострадавшего необходимо согреть и отправить в больницу.

Лихорадка — особое состояние организма, при котором он стремится поддерживать повышенную температуру тела; выражается в сильной непроизвольной мышечной дрожи и чувстве озноба.

Лихорадка развивается при инфекционных заболеваниях или обширном повреждении тканей, является защитной реакцией организма и способствует скорейшему выздоровлению (при повышении температуры тела возрастает вероятность гибели инфекций).

В состоянии лихорадки теплопродукция увеличивается за счет мышечной дрожи; озноб также способствует повышению температуры тела, так как заставляет человека укутываться и тем самым уменьшать теплоотдачу.

Тепловой и солнечный удары

Тепловой удар — это острое болезненное состояние организма, вызванное перегреванием тела из-за недостаточной теплоотдачи.

Условия возникновения теплового удара:

■ длительное воздействие высокой температуры окружающей среды (выше +35 °С) при высокой относительной влажности воздуха (выше 80%) и низкой двигательной активности (длительное лежание на пляже);

■ интенсивная физическая работа в жарких и душных помещениях в одежде, плохо пропускающей воздух.

Симптомы теплового удара: головная боль, шум в ушах, учащение пульса и дыхания, усиление потоотделения, расширение зрачков, общая слабость, бледность, нарушение координации движений, головокружение, мелькание «мушек» перед глазами; возможны тошнота, рвота, обморок и потеря сознания.

Солнечный удар — тяжелое болезненное состояние, наступающее в результате чрезмерного воздействия на головной мозг инфракрасной части спектра солнечного излучения, проникающего через кости черепа.

Симптомы солнечного удара: головная боль, резкое покраснение кожи, головокружение; в тяжелых случаях возможны рвота, потеря сознания, судороги и даже смерть.

Помощь при тепловом ударе:

■ вывести или перенести пострадавшего в прохладное, затемненное и хорошо вентилируемое место;

■ освободить тело пострадавшего от лишней одежды;

■ на его голову и лицо положить холодный компресс;

■ приподнять ноги пострадавшего;

■ если пострадавший не потерял сознание, дать ему выпить прохладной воды;

■ обернуть его тело мокрой простыней и обмахивать его для создания движения воздуха и увеличения испарения воды;

■ при потере сознания, остановке дыхания и сердца необходимо сделать искусственное дыхание и закрытый массаж сердца;

■ после этого вызвать врача или доставить пострадавшего в больницу.

Предупреждение теплового и солнечного ударов. В жаркое время следует:

■ постоянно проветривать жилые помещения;

■ носить светлый головной убор и легкую хлопчатобумажную одежду, хорошо пропускающую воздух и впитывающую влагу;

■ ограничивать время пребывания на ярком солнце;

■ не спать на пляже;

■ сократить потребление мясопродуктов, увеличив в рационе долю овощей и фруктов;

■ чаще пить минеральную воду.

Закаливание

Закаливание — это комплекс приемов, основанных на целенаправленном использовании климатических факторов и систематически применяемых для тренировки организма с целью совершенствования работы его терморегуляторных механизмов и повышения сопротивляемости организма неблагоприятным воздействиям внешней среды.

Основные факторы закаливания: пребывание на свежем воздухе, солнечные ванны, водные процедуры.

Свежий воздух содержит больше кислорода и губительно действует на болезнетворные бактерии. Поэтому дома следует носить легкую одежду, часто проветривать помещение; полезен сон на открытом воздухе, а зимой — при открытой форточке. Закаливающий эффект воздуха оказывается тем больше, чем больше его температура отличается от температуры кожи.

Воздушные ванны принимают в купальных костюмах через 1-2 часа после еды. Закаливание следует начинать при температуре воздуха не ниже +20 °С; продолжительность первых процедур — 10 мин. Постепенно продолжительность воздушных ванн доводят до 1-1,5 ч и более при температуре воздуха +10-15 °С; при этом рекомендуется периодически выполнять активные движения.

Солнечные ванны улучшают кровообращение, способствуют образованию в организме витамина D, усиливают выработку в коже пигмента меланина, предохраняющего подкожные ткани от избыточного воздействия ультрафиолетового излучения. Солнечные ванны наиболее полезны между 9 и 11 часами дня. Между приемом пищи и солнечной ванной должен быть промежуток времени не менее 2 ч. На время приема солнечной ванны голову следует прикрыть светлой панамой или зонтиком.

Продолжительность первой процедуры — не более 5 мин; каждую последующую увеличивают на 3-5 мин, постепенно доводя время до 30-40 мин. После приема солнечной ванны нужно Ю-15 мин отдохнуть в тени, а затем принять теплый душ.

Закаливание водой более эффективно для развития механизмов терморегуляции, улучшения нервного тонуса, дыхания и кровообращения, чем воздушные ванны, так как теплопроводность воды почти в 30 раз превосходит теплопроводность воздуха.

Способы закаливания водой: обтирание, обливание, купание.

Обтирание тела мокрым полотенцем или губкой производится ежедневно и энергично в течение 2-3 мин. Температура воды при первом обтирании +33 °С, при каждом последующем ее снижают на 0,5 °С, доведя до +18 °С. После обтирания нужно насухо вытереться полотенцем до появления ощущения теплоты.

Обливание тела водой производится ежедневно в течение 1-2 мин. Начинать обливание рекомендуется при температуре воды +33°-34 °С, постепенно понижая ее до +20-24 °С (на 1 °С через каждые 3-4 дня).

При купании в открытых водоемах (а зимой — в бассейне) сочетается действие многих закаливающих факторов. Лучшее время для купания — с 9 до 11 ч и с 16 до 18 ч. Не следует купаться натощак или сразу же после приема пиши. Купание можно начинать при температуре воды +20-22 °С и воздуха +21-24 °С. Длительность купаний вначале 2-3 мин, а затем увеличивается до 15-25 мин.

Основные правила закаливания:

■ периодический контроль врача;

■ учет индивидуальных особенностей и состояния здоровья;.

■ постепенность (нельзя резко снижать температуру воды или воздуха или увеличивать продолжительность закаливающих процедур);

■ систематичность (даже непродолжительный перерыв в закаливании ведет к угасанию выработанных реакций);

■ комплексное использование основных закаливающих факторов — воздуха, солнца и воды.

Результаты закаливания:

■ снижение чувствительности организма к холоду;

■ ускорение приспособительных реакций (например, расширения или сужения сосудов кожи) и достижение более высокой устойчивости организма к изменениям внешней среды;

■ активизация обменных процессов;

■ увеличение теплопродукции,

■ улучшение деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем,

■ стимулирование размножения клеток кожи и, как следствие, ее утолщение и повышение защитных свойств;

■ укрепление иммунитета организма;

■ повышение устойчивости к заболеваниям органов дыхания.

Биология человека

Источник: https://esculappro.ru/termoregulyatsiya-organizma-zakalivanie.html

Терморегуляция – это… Терморегуляция и обмен веществ

Терморегуляция

Терморегуляция – это механизм, который позволяет живым организмам поддерживать постоянство внутренней среды. Большинство процессов в теле человека зависят от температуры: обмен веществ, синтез белков и гормонов, пищеварение, когнитивные функции. Кроме того, перегрев или переохлаждение могут привести к серьезным заболеваниям и даже смерти.

Диапазон температур

Для нормальной жизнедеятельности человека крайне важна терморегуляция. Температура тела здоровых людей находится в узком диапазоне от 36.0 до 37.0 по Цельсию. Резкое снижение или увеличение данных значений обычно приводит к летальному исходу.

На жаре человек интенсивно потеет. Потеря жидкости таким способом приводит к обезвоживанию, иногда довольно серьезному. Вместе с потом организм покидают витамины и минеральные вещества. Из-за дегидратации кровь становится гуще, нарушается обмен веществ.

Нормальная потеря воды во время потоотделения – до трех процентов от общей массы тела. Если это значение перевалило за шестипроцентный барьер, страдают когнитивные функции. Для смертельного исхода достаточно двадцати процентов. Кроме того, существует еще одна опасность.

Во время длительного пребывания на солнце организм накапливает больше тепла, чем отдает в окружающую среду, и по закону термодинамического равновесия постепенно тело человека нагревается до температуры воздуха, то есть до 39-41 градуса Цельсия. Это влечет за собой тепловой удар и потерю сознания.

Сердечно-сосудистая система тоже работает на износ: пульс учащается, давление повышается, кровь с трудом проходит по сосудам.

Переохлаждение не менее опасно для человека. На холоде сосуды организма сужаются, что вызывает ишемию тканей. И если воздействие холодной температуры длительное, то возможно отмирание участков кожи или мышц. Низкие температуры влияют и на обмен веществ, который совершается в несколько раз быстрее, так как организму нужна энергия для обогрева.

Ядро и оболочка

Условно все тело человека можно разделить на два уровня: ядро и оболочка. Ядро (по большей части это внутренние органы) имеет постоянную температуру около тридцати семи градусов.

Это достигается балансом между теплопродукцией и теплоотдачей. Оболочка же представляет собой барьер между окружающей средой и ядром толщиной 2,5 см.

Терморегуляция – это способность оболочки поддерживать постоянную температуру ядра.

Кожа здорового человека на разных участках может нагреваться от 24 до 36,6 градусов. Самые холодные – кончики пальцев, а самое теплое место – подмышка. Колебания температуры тела в течение суток достигают одного градуса: самая низкая – рано утром, а высокая – в шесть вечера.

Теплообразование и теплоотдача

Что такое терморегуляция и как она поддерживается в организме человека? На этот вопрос ответить не так легко, как кажется на первый взгляд.

В нашем теле непрерывно образуется тепло, которое по большей части расходуется на обогрев внешней среды. Это процесс называется теплообменом.

Регулируется он при помощи нервной системы, от результатов его зависят обмен веществ, деятельность сердца, сокращение мышц и т. д.

В норме теплопродукция равна теплоотдаче, то есть наблюдается изотермия. Причины терморегуляции просты – это помогает сохранить неприкосновенной температуру ядра и обеспечить определенную независимость организма от внешних условий.

За час в человеке образует достаточно тепла для того, чтобы закипятить литр воды. И если бы не теплоотдача, то уже через трое суток после рождения все мы в буквальном смысле сварились бы изнутри.

Поэтому процессы, помогающие людям избавиться от лишнего тепла, крайне важны.

Терморецепторы

Кожа в терморегуляции организма играет ключевую роль. Как самый большой орган человеческого организма, она выполняет множество функций, в том числе содержит терморецепторы (холодовые и тепловые).

Известно, что холодовых примерно в десять раз больше, поэтому мы гораздо чувствительнее к низким температурам. Наибольшее скопление рецепторов находится на лице, шее, а меньше всего – в кончиках пальцев. Однако чувствительность у них имеет обратную пропорцию относительно количества.

Несмотря на то что тепловых рецепторов больше они почти в два раза чувствительнее, чем холодовые.

Виды терморегуляции

Терморегуляция – это целый конгломерат процессов, направленных на поддержание постоянной температуры тела при помощи теплообмена.

Механизм работы этой системы можно описать при помощи принципа «обратной связи».

То есть сначала изменяется температура окружающей среды, на это реагируют рецепторы кожи и передают сигнал в головной мозг. А уже оттуда идет регуляция выработки тепла и его отдачи.

Все процессы терморегуляции можно разделить на два вида:

– физические;

– химические.

Физическая терморегуляция, в свою очередь, делится на испарение, излучение, теплопроведение и конвекцию. Среди химических процессов выделяют сократительный и несократительный термогенез.

Физическая терморегуляция

Физическая терморегуляция – это совокупность процессов, обеспечивающих удаление тепла из организма. Для этого природой предусмотрено несколько способов:

– кондукция;

– конвекция;

– радиация;

– испарение.

Кроме того, организм может регулировать интенсивность кровообращения и степень расширения сосудов кожи, что также влияет на потерю тепла. Еще один механизм отдачи тепла – потоотделение. Оно наиболее эффективно в случае жаркого климата или искусственного повышения температуры окружающей среды.

В состоянии покоя, при комфортной температуре в 20 градусов Цельсия, человек путем излучения теряет около шестидесяти процентов тепла, испаряет всего двадцать, а остальное приходится на кондукцию и конвекцию. Всего за час мы теряем около ста килокалорий или четырехсот девятнадцать джоулей.

Испарение и излучение

Испарение – это выделение энергии в окружающее пространство за счет потери влаги через кожу или слизистые. Иначе этот процесс называется потоотделение. Находясь в комфортной температуре (около двадцати градусов Цельсия), человек каждый час теряет около 36 грамм жидкости. При повышении температуры или интенсивной работе это показатель увеличивается иногда до двух литров в час.

Если воздух сухой, то высокая температура переносится человеком сравнительно хорошо, так как есть возможность для испарения пота. Однако во влажном климате даже тридцать градусов жары могут быть смертельны.

Излучение – путь отдачи тепла при помощи электромагнитного излучения. Человек излучает тепло начиная с того момента, как температура окружающей среды падает ниже температуры тела, то есть практически всегда.

Чтобы предотвратить потерю тепла в холодное время хода, нужно оставить минимальное количество открытых участков кожи.

Одежда может приостановить излучение и уменьшить количество выделяемого тепла, но полностью прекратить его не в состоянии.

Даже положение тела участвует в терморегуляции. Когда животному или человеку холодно, он старается сгруппироваться (свернуться), чтобы как можно меньше поверхности тела контактировало с внешней средой. И наоборот, если тепло, то и люди и животные стараются раскрыться, чтобы увеличить площадь кожи для излучения.

Кондукция и конвекция

Кондукция проявляется, когда человек соприкасается с другими телами. Она зависит от времени контакта, площади предмета и теплопроводности материала.

Для того чтобы не получить обморожение или не заболеть, необходимо придерживаться элементарных правил:

– не сидеть на холодных камнях;

– зимой не хватать голыми руками металлические предметы;

– на природе не сидеть на голой земле, а всегда что-то подкладывать (спальник, коврик, одежду);

– не ходить в мокрой одежде зимой.

Конвекция – это динамичный способ потери тепла, который осуществляется движущимися частицами воды или воздуха, например, такие потоки создает ветер или вентилятор. Если просто, то тело, выделяя тепло, нагревает воздух рядом с кожей.

Он становится легче, чем холодный, и поднимается выше, а его место занимает новая порция.

Когда мы оказываемся на ветру или быстро движемся, воздух вокруг нас тоже перемещается быстрее, следовательно, тепло не задерживается возле кожи надолго.

Химическая терморегуляция

Терморегуляция и обмен веществ – тесно связанные понятия. Химический способ как раз основывается на изменении интенсивности процесса окисления и вибрации мышц.

Энергию для обогрева организма получают путем гидролиза АТФ (аденозинтрифосфат). Он необходим для превращения сложных соединений в более простые.

Тепло, которое при этом выделяется, рассеивается в окружающем пространстве. Это несократительный термогенез.

В зависимости от температуры окружающей среды обмен веществ может ускоряться или замедляться для сохранения постоянства ядра. Наиболее комфортно человек себя чувствует при 18-20 градусах Цельсия. Но это для воздуха.

Вода же сильнее проводит тепло, поэтому и температура должна быть выше. Больше всего тепла производят мышцы во время аэробного гликолиза. Поэтому, когда нам холодно, тело начинает дрожать, чтобы увеличить теплопродукцию.

Это состояние называется сократительный термогенез.

Управление терморегуляцией

Терморегуляция мозга проходит так же, как и всего остального организма, с той разницей, что именно здесь находится центр, который всем процессом и управляет. В гипоталамусе расположен центр терморегуляции, координирующий скорость обменных процессов, сокращение мышц, и тонус сосудов кожи.

Чувствительные нервные клетки этого участка мозга могут различить колебания до сотых и тысячных долей градуса. Они анализируют поступающую информацию и по принципу обратной связи регулируют внутреннюю температуру, устанавливая ее в зависимости от внешних обстоятельств.

В подчинении у гипоталамуса находятся щитовидная железа и надпочечники. Первая влияет на скорость обмена веществ, а вторые – на тонус сосудов и окислительные процессы в мышцах. Используя нейромедиаторы и гормоны, гипоталамус корректирует состояние организма в соответствии с обстоятельствами.

Источник: https://FB.ru/article/262868/termoregulyatsiya---eto-termoregulyatsiya-i-obmen-veschestv

Терморегуляция человека: механизмы, процессы, нарушения

Терморегуляция

Терморегуляция человека – набор чрезвычайно важных механизмов, поддерживающих стабильность температурного режима организма в разных условиях внешней среды. Но почему человек так нуждается в неизменной температуре тела, и что будет, если она начнет колебаться? Как протекают терморегуляционные процессы и что делать, если природный механизм дает сбой? Обо всем этом — ниже.

Что такое терморегуляция организма человека

Человек, как и большинство млекопитающих — гомойотермное создание. Гомойотермия – это способность организма обеспечивать себе постоянство уровня температуры, в основном с помощью физиолого-биохимических реакций.

Терморегуляция организма человека – это эволюционно сформировавшийся набор механизмов, которые срабатывают за счет гуморальной (посредством жидкой среды) и нервной регуляции, метаболизма (обмена веществ) и энергетического обмена. Различные механизмы имеют различные способы и условия срабатывания, поэтому их активация зависит от времени дня, пола человека, числа прожитых лет и даже положения Земли на орбите.

Терморегуляция в организме человека выполняется рефлекторно. Специальные системы, действие которых направлено на контроль температуры, регулируют интенсивность отдачи или поглощения тепла.

Система терморегуляции человека

Поддержание температурного режима тела на постоянном заданном уровне осуществляется при помощи двух противоположных механизмов терморегуляции организма человека — отдачи и продукции тепла.

Механизм теплопродукции

Механизм теплопродукции, или химическая терморегуляция человека – процесс, способствующий повышению температуры организма. Он имеет место при всех обменах веществ, но, по большей мере, в мышечных волокнах, клетках печени и клетках бурых жировых отложений. Так или иначе, в продуцировании тепла участвуют все тканевые структуры.

В каждой клетке человеческого тела происходят окислительные процессы, расщепляющие органические вещества, в ходе которых какая-то доля выделяемой энергии уходит на нагревание организма, а основное количество – на синтезирование аденозинтрифосфатной кислоты (АТФ).

Это соединение является удобной формой для накопления, транспортировки и эксплуатации энергии.

Так выглядит молекула АТФ

Во время понижения температуры рефлекторным образом понижается и скорость обменных процессов в человеческом теле, и наоборот. Химическая регуляция активизируется в тех случаях, когда физической составляющей теплообмена не хватает для поддержания нормального температурного значения.

Механизм теплопродукции активизируется при поступлении сигналов от холодовых рецепторов.

Это происходит, когда температура окружающей среды становится ниже так называемой «зоны комфорта», которая для легко одетого человека лежит в температурных рамках от 17 до 21 градуса, а для голого человека составляет приблизительно 27-28 градусов.

Стоит отметить, что для каждого индивидуума «зона комфорта» определяется индивидуально, она может меняться в зависимости от состояния здоровья, массы тела, места проживания, времени года и т.п.

Чтобы повысить выработку тепла в организме включаются механизмы термогенеза. Среди них выделяют следующие.

1. Сократительный.

Этот механизм активизируется за счет работы мышц, в ходе которой ускоряется разложение аденозитрифосфата. При его расщеплении выделяется вторичная теплота, эффективно согревающая тело.

Сокращения мышц в таком случае происходят непроизвольно — при поступлении импульсов, исходящих из коры головного мозга. Как результат, в теле человека можно наблюдать значительное (до пяти раз) повышение выработки тепла.

Так кожа реагирует на холод

При незначительном понижении температуры увеличивается терморегуляционный тонус, что наглядно проявляется в появлении на коже «мурашек» и поднятии волосков.

Неконтролируемые мышечные сокращения при сократительном термогенезе называют холодовой дрожью. Повысить температуру организма при помощи сокращений мышц можно и осознанно – проявляя двигательную активность. Физическая нагрузка способствует повышению теплопродукции до 15 раз.

2. Несократительный.

Данный вид термогенеза может повысить теплопродукцию почти втрое. В его основе лежит катаболизм (расщепление) жирных кислот. Этот механизм регулируется при помощи симпатической нервной системы и гормонов, выделяемых щитовидной железой и мозговым веществом надпочечников.

Механизм теплоотдачи

Механизм теплоотдачи, или физическая составляющая терморегуляции – это процесс избавления организма от лишнего тепла. Постоянное значение температуры поддерживается за счет выведения тепла через кожу (путем кондукции и конвекции), радиации и выведения влаги.

Часть теплоотдачи происходит за счет теплопроводности кожи и слоя жировой клетчатки. Процесс регулируется по большей части кровообращением. При этом тепло от кожи человека отдается твердым предметам при прикасании к ним (кондукция) или окружающему воздуху (конвекция). Конвекция составляет значимую часть теплоотдачи — в воздух передается 25-30% человеческого тепла.

Радиация или излучение — это перенос энергии человека в пространство или на окружающие предметы, имеющие более низкую температуру. С излучением уходит до половины человеческого тепла.

И, наконец, испарение влаги с поверхности кожи или из дыхательных органов, на которое приходится 23-29% потери тепла. Чем больше показатель температуры тела превышает норму, тем активнее организм охлаждается при помощи испарения — поверхность тела покрывается потом.

В случае, когда температура окружающей среды значительно превышает внутренний показатель организма, испарение остается единственным действенным механизмом охлаждения, все прочие перестают работать. Если же высокая внешняя температура еще сопровождается повышенной влажностью, которая затрудняет потоотделение (т.е. испарение воды), то человек может перегреться и получить тепловой удар.

Рассмотрим механизмы физической регуляции температуры тела более подробно:

Перспирация

Суть этого вида теплоотдачи состоит в том, что энергия направляется в окружающую среду путем испарения влаги с кожного покрова и слизистых оболочек, устилающих дыхательные пути.

Этот вид теплоотдачи — один из наиважнейших, поскольку, как уже отмечалось, может продолжаться в среде с высокой температурой, при условии, что процент влажности воздуха будет меньше 100. Это объясняется тем, что чем выше влажность воздуха, тем хуже вода будет испаряться.

Важным условием для эффективности перспирации является циркуляция воздуха. Поэтому если человек будет в непроницаемой для воздухообмена одежде, то пот через какое-то время потеряет возможность испаряться, поскольку влажность воздуха под одеждой превысит 100%. Это приведет к перегреву.

В процессе потоотделения энергия человеческого организма тратится на то, чтобы разорвать молекулярные связи жидкости. Теряя молекулярные связи, вода принимает газообразное состояние, а тем временем излишек энергии выходит из организма.

Испарение воды со слизистых оболочек дыхательных путей и испарение через поверхностную ткань — эпителий (даже когда кажется, что кожа сухая) называется неощутимой перспирацией. Активная работа потовых желез, при которой происходит обильное потоотделение и теплоотдача, называется ощутимой перспирацией.

Излучение электромагнитных волн

Данный способ теплоотдачи работает за счет излучения инфракрасных электромагнитных волн. По законам физики, любой объект, температура которого поднимается выше температуры окружающей среды, начинает отдавать тепло посредством излучения.

Инфракрасное излучение человека

Чтобы не допустить чрезмерной утечки тепла таким способом, человечество изобрело одежду. Ткань одежды помогает создать воздушную прослойку, температура которой принимает значение температуры тела. Это уменьшает излучение.

Количество тепла, рассеиваемого объектом, пропорционально площади поверхности излучения. Это означает, что, меняя положение тела, можно регулировать свою теплоотдачу.

Кондукция

Кондукция или теплопроведение происходит при прикосновении человека к любому другому предмету. Но избавление от излишка тепла может произойти только в том случае, если объект, с которым человек вступил в контакт, имеет более низкую температуру.

Важно помнить, что воздух с низким процентом влажности и жир имеют малое значение теплопроводности, поэтому являются теплоизоляторами.

Конвекция

Суть этого способа теплоотдачи заключается в перенесении энергии циркулирующим вокруг тела воздухом, при условии, что его температура будет ниже температуры тела. Прохладный воздух в момент контакта с кожей прогревается и устремляется наверх, замещаясь новой дозой холодного воздуха, находящегося ниже из-за высокой плотности.

Одежда играет важную роль в том, чтобы при конвекции тело не отдало слишком много тепла. Она представляет собой барьер, замедляющий воздушную циркуляцию и, тем самым, конвекцию.

Центр терморегуляции

Центр терморегуляции человека находится в головном мозге, а именно – в гипоталамусе. Гипоталамус – это часть промежуточного мозга, которая включает в себя множество клеток (около 30 ядер). Функции этого образования заключаются в поддержании гомеостаза (т.е. способности организма к саморегуляции) и деятельности нейроэндокринной системы.

Одной из самых важных функций гипоталамуса является обеспечение и контроль действий, направленных на терморегуляцию тела.

При выполнении этой функции в центре терморегуляции у человека происходят такие процессы:

  1. Периферические и центральные терморецепторы передают информацию в передний отдел гипоталамуса.
  2. В зависимости от того, в нагревании или в охлаждении нуждается наш организм, активизируется центр теплопродукции либо центр теплоотдачи.

При передаче импульсов от рецепторов холода начинает функционировать центр теплопродукции. Он находится в задней части гипоталамуса. От ядер по симпатической нервной системе двигаются импульсы, повышающие скорость обменных процессов, сужающие сосуды, активизирующие скелетные мышцы.

Если организм начинает перегреваться, то начинает активно работать центр теплоотдачи. Он находится в ядрах переднего отдела гипоталамуса. Возникающие там импульсы являются антагонистами механизма теплопродукции. Под их влиянием у человека происходит расширение сосудов, повышается потоотделение, — организм охлаждается.

В терморегуляции человека принимают участие также другие отделы центральной неравной системы, а именно кора больших полушарий мозга, лимбическая система и ретикулярная формация.

Основная функция температурного центра в головном мозге – поддержание постоянного температурного режима. Он определяется суммарным значением температуры организма, когда оба механизма (теплопродукция и теплоотдача) активны менее всего.

Органы внутренней секреции также играют немаловажную роль в терморегуляции тела человека. При пониженной температуре щитовидная железа увеличивает продукцию гормонов, которые ускоряют обменные процессы. Надпочечники владеют способностью контролировать теплоотдачу за счет гормонов, регулирующих процессы окисления.

Нарушения терморегуляции организма: причины, симптомы и лечение

Нарушением терморегуляции называют внезапные изменения температуры тела или отклонения от нормы в 36,6 градусов по Цельсию.

Причинами температурных колебаний могут стать как внешние факторы, так и внутренние, например, заболевания.

Специалисты различают следующие нарушения терморегуляции:

  • озноб;
  • озноб при гиперкинезе (непроизвольных мышечных сокращениях);
  • гипотермия (переохлаждение организма). Гипотермии посвящена отдельная статья на нашем сайте;
  • гипертермия (перегрев организма).

Причин нарушений терморегуляции множество, самые распространенные из них приведены ниже:

  • Приобретенный или врожденный дефект гипоталамуса (если проблема в этом, то перепады температуры могут сопровождаться сбоями в работе желудочно-кишечного тракта, органов дыхания, сердечно-сосудистой системы).
  • Перемена климата (как внешний фактор).
  • Злоупотребление алкогольными напитками.
  • Следствие процессов старения.
  • Психические расстройства.
  • Вегетососудистая дистония (на нашем сайте вы можете прочитать о температурных перепадах при ВСД).

В зависимости от причины, перепады температуры могут сопровождаться различными симптомами, частыми из которых являются лихорадка, головная боль, потеря сознания, сбои в работе пищеварительной системы, ускоренное дыхание.

При нарушениях регуляции температуры организмом нужно обратиться к неврологу. Основные принципы лечения данной проблемы заключаются в:

  • приеме препаратов, воздействующих на эмоциональное состояние пациента (если причина в расстройствах психики);
  • приеме препаратов, оказывающих влияние на деятельность центральной нервной системы;
  • приеме лекарств, способствующих усиленной теплоотдаче в сосудах кожи;
  • общей терапии, в которую входит: физическая активность, закаливание, здоровое питание, прием витаминов.

Источник: https://temperaturka.com/termoregulaciya/cheloveka

Поделиться:
    Нет комментариев

      Добавить комментарий

      Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.