A. Cilvēka dzīvība var notikt tikai šaurā temperatūras diapazonā.

Temperatūra būtiski ietekmē dzīvības procesu norisi cilvēka organismā un tā fizioloģisko aktivitāti. Dzīves procesi aprobežojas ar šauru iekšējās temperatūras diapazonu, kurā var notikt pamata fermentatīvās reakcijas. Cilvēkiem ķermeņa temperatūras pazemināšanās zem 25°C un paaugstināšanās virs 43°C parasti ir letāla. Īpaši jutīgs pret temperatūras izmaiņām nervu šūnas.

Siltums izraisa intensīvu svīšanu, kas noved pie organisma dehidratācijas, minerālsāļu un ūdenī šķīstošo vitamīnu zuduma. Šo procesu sekas ir asiņu sabiezēšana, sāļu metabolisma traucējumi, kuņģa sekrēcija un vitamīnu deficīta attīstība. Pieļaujamais svara zudums iztvaikošanas dēļ ir 2-3%. Ar 6% svara zudumu no iztvaikošanas tiek traucēta garīgā darbība, un ar 15-20% svara zudumu iestājas nāve. Augstas temperatūras sistemātiskā iedarbība izraisa izmaiņas sirds un asinsvadu sistēmā: paātrinās sirdsdarbība, mainās asinsspiediens, pavājinās sirds funkcionālās spējas. Ilgstoša augstas temperatūras iedarbība izraisa siltuma uzkrāšanos organismā, savukārt ķermeņa temperatūra var paaugstināties līdz 38-41 ° C un var rasties karstuma dūriens ar samaņas zudumu.

Zemas temperatūras var izraisīt ķermeņa atdzišanu un hipotermiju. Atdzesējot, ķermenis refleksīvi samazina siltuma pārnesi un palielina siltuma ražošanu. Siltuma pārneses samazināšanās notiek asinsvadu spazmas (sasaukšanās) un ķermeņa audu termiskās pretestības palielināšanās dēļ. Ilgstoša zemas temperatūras iedarbība izraisa pastāvīgu asinsvadu spazmu un audu barošanās traucējumus. Siltuma ražošanas pieaugums dzesēšanas laikā tiek panākts ar oksidācijas spēku vielmaiņas procesi organismā (ķermeņa temperatūras pazemināšanos par 1°C pavada vielmaiņas procesu palielināšanās par 10°C). Zemas temperatūras iedarbību pavada asinsspiediena paaugstināšanās, ieelpas tilpuma paaugstināšanās un elpošanas ātruma samazināšanās. Ķermeņa dzesēšana maina ogļhidrātu vielmaiņu. Lielu atdzišanu pavada ķermeņa temperatūras pazemināšanās, orgānu un ķermeņa sistēmu funkciju kavēšana.

B. Korpusa kodols un ārējais apvalks.

No termoregulācijas viedokļa cilvēka ķermeni var iedomāties kā sastāvošu no divām sastāvdaļām – ārējām apvalks un iekšējais kodoli.

Kodols- tā ir ķermeņa daļa, kurai ir nemainīga temperatūra (iekšējie orgāni), un apvalks- ķermeņa daļa, kurā ir temperatūras gradients (tie ir 2,5 cm biezi ķermeņa virsmas slāņa audi). Caur apvalku notiek siltuma apmaiņa starp serdi un vidi, tas ir, korpusa siltumvadītspējas izmaiņas nosaka serdes temperatūras noturību. Siltumvadītspēja mainās, mainoties asins piegādei un membrānas audu asins piepildīšanai.

Dažādu serdes daļu temperatūra ir atšķirīga. Piemēram, aknās: 37,8-38,0°C, smadzenēs: 36,9-37,8°C. Kopumā cilvēka ķermeņa pamattemperatūra ir 37,0°C. Tas tiek panākts ar endogēnās termoregulācijas procesiem, kuru rezultāts ir stabils līdzsvars starp organismā saražotā siltuma daudzumu laika vienībā ( siltuma ražošana) un siltuma daudzumu, ko ķermenis tajā pašā laikā izkliedē vidē ( siltuma pārnesi).

Cilvēka ādas temperatūra dažādās vietās svārstās no 24,4°C līdz 34,4°C. Zemākā temperatūra tiek novērota uz kāju pirkstiem, visaugstākā padusē. Pamatojoties uz temperatūras mērīšanu padusē, parasti tiek spriests par ķermeņa temperatūru noteiktā laikā.

Pēc vidējiem datiem kaila cilvēka vidējā ādas temperatūra komfortablas gaisa temperatūras apstākļos ir 33-34°C. Ir ikdienas ķermeņa temperatūras svārstības. Svārstību amplitūda var sasniegt 1°C. Ķermeņa temperatūra ir minimāla pirms rītausmas (3-4 stundas) un maksimālā dienā (16-18 stundas).

Ir zināms arī temperatūras asimetrijas fenomens. To novēro aptuveni 54% gadījumu, un temperatūra kreisajā padusē ir nedaudz augstāka nekā labajā. Asimetrija ir iespējama arī citās ādas vietās, un asimetrijas smagums, kas pārsniedz 0,5 ° C, norāda uz patoloģiju.

B. Siltuma pārnese. Siltuma veidošanās un siltuma pārneses līdzsvars cilvēka organismā.

Cilvēka dzīvības procesus pavada nepārtraukta siltuma veidošanās viņa ķermenī un radītā siltuma izdalīšanās vidē. Siltumenerģijas apmaiņu starp ķermeni un vidi sauc par p siltuma apmaiņa. Siltuma ražošanu un siltuma pārnesi izraisa centrālās nervu sistēmas darbība, kas regulē vielmaiņu, asinsriti, svīšanu un skeleta muskuļu darbību.

Cilvēka ķermenis ir pašregulējoša sistēma ar iekšēju siltuma avotu, kurā normāli apstākļi siltuma ražošana (saražotais siltuma daudzums) ir vienāds ar siltuma daudzumu, kas tiek nodots ārējai videi (siltuma pārnese). Ķermeņa temperatūras noturību sauc izotermisks. Tas nodrošina vielmaiņas procesu neatkarību audos un orgānos no temperatūras svārstībām vidi.

Cilvēka ķermeņa iekšējā temperatūra ir nemainīga (36,5-37°C), pateicoties siltuma ražošanas un siltuma pārneses intensitātes regulēšanai atkarībā no ārējās temperatūras. Un cilvēka ādas temperatūra, pakļaujoties ārējiem apstākļiem, var atšķirties salīdzinoši plašā diapazonā.

1 stundas laikā cilvēka ķermenis ģenerē tik daudz siltuma, cik nepieciešams, lai uzvārītu 1 litru ledus ūdens. Un, ja ķermenis būtu siltumu necaurlaidīgs korpuss, tad stundas laikā ķermeņa temperatūra paaugstināsies par aptuveni 1,5 ° C, un pēc 40 stundām tā sasniegtu ūdens viršanas temperatūru. Smaga fiziska darba laikā siltuma veidošanās palielinās vairākas reizes vairāk. Un tomēr mūsu ķermeņa temperatūra nemainās. Kāpēc? Tas viss ir saistīts ar siltuma veidošanās un izdalīšanās procesu līdzsvarošanu organismā.

Vadošais faktors, kas nosaka siltuma bilances līmeni, ir apkārtējās vides temperatūra. Atkāpjoties no komfortablās zonas, organismā tiek noteikts jauns siltuma līdzsvara līmenis, nodrošinot izotermiju jaunos vides apstākļos. Šo ķermeņa temperatūras noturību nodrošina mehānisms termoregulācija, tostarp siltuma veidošanās process un siltuma izdalīšanās process, ko regulē neiroendokrīnais ceļš.

D. Ķermeņa termoregulācijas jēdziens.

Termoregulācija- tas ir fizioloģisko procesu kopums, kura mērķis ir uzturēt ķermeņa iekšējās temperatūras relatīvo noturību mainīgas vides temperatūras apstākļos, regulējot siltuma ražošanu un siltuma pārnesi. Termoregulācija ir vērsta uz ķermeņa termiskā līdzsvara traucējumu novēršanu vai tā atjaunošanu, ja tādi jau ir bijuši, un tiek veikta neirohumorālā ceļā.

Ir vispāratzīts, ka termoregulācija ir raksturīga tikai homeotermiskiem dzīvniekiem (tostarp zīdītājiem (tostarp cilvēkiem) un putniem), kuru ķermenim ir spēja uzturēt ķermeņa iekšējo reģionu temperatūru relatīvi nemainīgā un diezgan augstā līmenī (apmēram 37-38°C zīdītājiem un 40-42°C putniem) neatkarīgi no apkārtējās vides temperatūras izmaiņām.

Termoregulācijas mehānismu var attēlot kā kibernētisko paškontroles sistēmu ar atgriezenisko saiti. Temperatūras svārstības apkārtējā gaisā ietekmē īpašus receptoru veidojumus ( termoreceptori), jutīgs pret temperatūras izmaiņām. Termoreceptori nodod informāciju par orgāna termisko stāvokli termoregulācijas centriem, savukārt termoregulācijas centri caur nervu šķiedrām, hormoniem un citām bioloģiski aktīvām vielām maina siltuma pārneses un siltuma ražošanas līmeni vai ķermeņa daļas (lokālā termoregulācija). ), vai ķermeni kopumā. Termoregulācijas centrus izslēdzot ar īpašām ķīmiskām vielām, organisms zaudē spēju uzturēt nemainīgu temperatūru. Šī funkcija pēdējos gados ir izmantota medicīnā mākslīgai ķermeņa dzesēšanai grūtos laikos ķirurģiskas operācijas uz sirds.

Ādas termoreceptori.

Tiek lēsts, ka cilvēkiem ir aptuveni 150 000 aukstuma un 16 000 siltuma receptoru, kas reaģē uz iekšējo orgānu temperatūras izmaiņām. Termoreceptori atrodas ādā, iekšējie orgāni, elpošanas ceļi, skeleta muskuļi un centrālā nervu sistēma.

Ādas termoreceptori ātri pielāgojas un reaģē ne tik daudz uz pašu temperatūru, cik uz tās izmaiņām. Maksimālais receptoru skaits atrodas galvā un kaklā, minimālais - uz ekstremitātēm.

Aukstuma receptori ir mazāk jutīgi, un to jutības slieksnis ir 0,012°C (atdzesējot). Termisko receptoru jutības slieksnis ir augstāks un sasniedz 0,007°C. Iespējams, tas ir saistīts ar lielāku ķermeņa pārkaršanas risku.

D. Termoregulācijas veidi.

Termoregulāciju var iedalīt divos galvenajos veidos:

1. Fiziskā termoregulācija:

Iztvaikošana (svīšana);

Radiācija (radiācija);

Konvekcija.

2. Ķīmiskā termoregulācija.

Kontrakcijas termoģenēze;

Nesaraušanās termoģenēze.

Fiziskā termoregulācija(process, kas izvada no ķermeņa siltumu) - nodrošina ķermeņa temperatūras noturības saglabāšanu, mainot ķermeņa siltuma izdalīšanos caur vadīšanu caur ādu (vadīšana un konvekcija), starojumu (radiāciju) un ūdens iztvaikošanu. Organismā pastāvīgi radītā siltuma izdalīšanos regulē ādas, zemādas tauku slāņa un epidermas siltumvadītspējas izmaiņas. Siltuma pārnesi lielā mērā regulē asinsrites dinamika siltumvadošajos un siltumizolējošajos audos. Paaugstinoties apkārtējās vides temperatūrai, siltuma pārnesē sāk dominēt iztvaikošana.

Vadītspēja, konvekcija un starojums ir pasīvi siltuma pārneses ceļi, kuru pamatā ir fizikas likumi. Tie ir efektīvi tikai tad, ja tiek uzturēts pozitīvs temperatūras gradients. Jo mazāka temperatūras starpība starp ķermeni un vidi, jo mazāk siltuma izdalās. Pie tādiem pašiem rādītājiem vai pie augstām apkārtējās vides temperatūrām minētie veidi ir ne tikai neefektīvi, bet arī organisms uzsilst. Šādos apstākļos organismā tiek aktivizēts tikai viens siltuma izdalīšanas mehānisms – svīšana.

Zemā apkārtējās vides temperatūrā (15°C un zemāk) aptuveni 90% ikdienas siltuma pārneses notiek siltuma vadīšanas un siltuma starojuma dēļ. Šādos apstākļos nav redzama svīšana. Pie gaisa temperatūras 18-22°C samazinās siltuma pārnese siltumvadītspējas un siltuma starojuma dēļ, bet palielinās ķermeņa siltuma zudumi, mitrumam iztvaikojot no ādas virsmas. Kad apkārtējā temperatūra paaugstinās līdz 35°C, siltuma pārnešana ar starojumu un konvekciju kļūst neiespējama, un ķermeņa temperatūra tiek uzturēta nemainīgā līmenī, tikai iztvaicējot ūdeni no ādas virsmas un plaušu alveolām. Ja gaisa mitrums ir augsts, kad ūdens iztvaikošana ir apgrūtināta, ķermenis var pārkarst un var attīstīties karstuma dūriens.

Cilvēkam miera stāvoklī, pie gaisa temperatūras aptuveni 20°C un ar kopējo siltuma pārnesi 419 kJ (100 kcal) stundā, starojuma rezultātā tiek zaudēti 66%, ūdens iztvaikojot - 19%, konvekcijā - 15% no kopējā. ķermeņa siltuma zudumi.

Ķīmiskā termoregulācija(process, kas nodrošina siltuma veidošanos organismā) - tiek realizēts caur vielmaiņu un caur siltuma ražošanu audos, piemēram, muskuļos, kā arī aknās, brūnos taukus, tas ir, mainot siltuma veidošanās līmeni - ar vielmaiņas intensitātes palielināšana vai pavājināšanās ķermeņa šūnās. Kad organiskās vielas tiek oksidētas, tiek atbrīvota enerģija. Daļa enerģijas tiek novirzīta ATP sintēzei (adenozīntrifosfāts ir nukleotīds, kam ir ārkārtīgi svarīga loma enerģijas un vielu apmaiņā organismā). Šo potenciālo enerģiju organisms var izmantot savās turpmākajās darbībās. Visi audi ir ķermeņa siltuma avots. Asinis, kas plūst caur audiem, uzsilst. Apkārtējās vides temperatūras paaugstināšanās izraisa refleksu vielmaiņas samazināšanos, kā rezultātā samazinās siltuma veidošanās organismā. Pazeminoties apkārtējās vides temperatūrai, refleksīvi palielinās vielmaiņas procesu intensitāte un palielinās siltuma veidošanās.

Ķīmiskā termoregulācija aktivizējas, ja fiziskā termoregulācija ir nepietiekama, lai uzturētu nemainīgu ķermeņa temperatūru.

Apskatīsim šos termoregulācijas veidus.

Fiziskā termoregulācija:

Zem fiziskā termoregulācija izprast fizioloģisko procesu kopumu, kas izraisa siltuma pārneses līmeņa izmaiņas. Ir šādi veidi, kā ķermenis izdala siltumu vidē:

Iztvaikošana (svīšana);

Radiācija (radiācija);

Siltumvadītspēja (vadītspēja);

Konvekcija.

Apskatīsim tos sīkāk:

1. Iztvaikošana (svīšana):

Iztvaikošana (svīšana)- ir siltumenerģijas izdalīšanās vidē sviedru vai mitruma iztvaikošanas rezultātā no ādas virsmas un elpceļu gļotādām. Cilvēkiem ādas sviedru dziedzeri pastāvīgi izdala sviedru (“taustāms” vai dziedzeru, ūdens zudums), un elpceļu gļotādas tiek mitrinātas (“nemanāms” ūdens zudums). Tajā pašā laikā ķermeņa “jūtamajam” ūdens zudumam ir lielāka ietekme uz kopējo iztvaikošanas izdalītā siltuma daudzumu nekā “nejūtamajam”.

Apkārtējās vides temperatūrā aptuveni 20°C mitruma iztvaikošana ir aptuveni 36 g/h. Tā kā 1 g ūdens iztvaicēšanai cilvēkā tiek iztērēti 0,58 kcal siltumenerģijas, ir viegli aprēķināt, ka pieauguša cilvēka ķermenis, iztvaikojot, šādos apstākļos izdala vidē aptuveni 20% no kopējā izkliedētā siltuma. Paaugstinot ārējo temperatūru, veicot fizisku darbu, kā arī ilgstoši uzturoties siltumizolējošā apģērbā, palielinās svīšana un tā var palielināties līdz 500-2000 g/h.

Cilvēks nepanes relatīvi zemu apkārtējās vides temperatūru (32°C) mitrā gaisā. Pilnīgi sausā gaisā bez manāmas pārkaršanas cilvēks var uzturēties 2-3 stundas 50-55°C temperatūrā. Arī gaisa necaurlaidīgs apģērbs (gumijas, biezs utt.), kas novērš sviedru iztvaikošanu, ir slikti panesams: gaisa slānis starp apģērbu un ķermeni ātri tiek piesātināts ar tvaikiem un tālāka sviedru iztvaikošana apstājas.

Siltuma pārneses procesam ar iztvaikošanu, lai gan tā ir tikai viena no termoregulācijas metodēm, ir viena izņēmuma priekšrocība - ja ārējā temperatūra pārsniedz vidējo ādas temperatūru, tad organisms nevar pārnest siltumu uz ārējo vidi ar citām termoregulācijas metodēm ( starojums, konvekcija un vadītspēja), ko mēs aplūkosim tālāk. Šādos apstākļos ķermenis sāk absorbēt siltumu no ārpuses, un vienīgais veids, kā izkliedēt siltumu, ir palielināt mitruma iztvaikošanu no ķermeņa virsmas. Šāda iztvaikošana iespējama tik ilgi, kamēr apkārtējā gaisa mitrums saglabājas mazāks par 100%. Ar intensīvu svīšanu, augstu mitruma līmeni un zemu gaisa ātrumu, kad sviedru pilieni, nepaspējot iztvaikot, saplūst un izplūst no ķermeņa virsmas, siltuma pārnese iztvaikošanas ceļā kļūst mazāk efektīva.

Kad sviedri iztvaiko, mūsu ķermenis atbrīvo savu enerģiju. Patiesībā, pateicoties mūsu ķermeņa enerģijai, šķidrās molekulas (t.i., sviedri) sarauj molekulārās saites un pāriet no šķidruma uz gāzveida stāvokli. Enerģija tiek tērēta saišu pārraušanai, un rezultātā ķermeņa temperatūra pazeminās. Ledusskapis darbojas pēc tāda paša principa. Viņam izdodas uzturēt temperatūru kamerā daudz zemāku par apkārtējās vides temperatūru. Tas to dara, pateicoties patērētajai elektrībai. Un mēs to darām, izmantojot enerģiju, kas iegūta, sadaloties pārtikas produktiem.

Apģērba izvēles kontrole var palīdzēt samazināt siltuma zudumus no iztvaikošanas. Apģērbs jāizvēlas atkarībā no laika apstākļiem un pašreizējās aktivitātes. Neesiet slinki novilkt lieko apģērbu, jo jūsu slodze palielinās. Jūs svīsīsit mazāk. Un neesiet slinks to uzvilkt vēlreiz, kad slodze apstājas. Ja nav lietus vai vēja, noņemiet aizsardzību pret ūdeni un vēju, pretējā gadījumā jūsu drēbes no iekšpuses kļūs mitras no jūsu sviedriem. Un, nonākot saskarē ar slapjām drēbēm, mēs arī zaudējam siltumu caur siltumvadītspēju. Ūdens vada siltumu 25 reizes labāk nekā gaiss. Tas nozīmē, ka slapjās drēbēs mēs zaudējam siltumu 25 reizes ātrāk. Tāpēc ir svarīgi, lai jūsu drēbes būtu sausas.

Iztvaikošana ir sadalīta 2 veidos:

A) Nemanāma svīšana(bez sviedru dziedzeru līdzdalības) ir ūdens iztvaikošana no plaušu virsmas, elpceļu gļotādām un ūdens izsūkšanās caur ādas epitēliju (iztvaikošana no ādas virsmas notiek arī tad, ja āda ir sausa ).

Dienā caur elpceļiem iztvaiko līdz 400 ml ūdens, t.i. organisms zaudē līdz 232 kcal dienā. Ja nepieciešams, šo vērtību var palielināt termiskā elpas trūkuma dēļ. Vidēji dienā caur epidermu izsūcas aptuveni 240 ml ūdens. Līdz ar to šādā veidā organisms zaudē līdz pat 139 kcal dienā. Šī vērtība, kā likums, nav atkarīga no regulējošiem procesiem un dažādiem vides faktoriem.

b) Manīta svīšana(ar aktīvu sviedru dziedzeru līdzdalību) - Tā ir siltuma pārnešana, iztvaicējot sviedrus. Vidēji dienā pie komfortablas apkārtējās vides temperatūras izdalās 400-500 ml sviedru, līdz ar to izdalās līdz 300 kcal enerģijas. 1 litra sviedru iztvaikošana cilvēkam, kas sver 75 kg, var pazemināt ķermeņa temperatūru par 10°C. Taču nepieciešamības gadījumā svīšanas apjoms var palielināties līdz 12 litriem dienā, t.i. Svīstot var zaudēt līdz pat 7000 kcal dienā.

Iztvaikošanas efektivitāte lielā mērā ir atkarīga no vides: jo augstāka temperatūra un zemāks mitrums, jo lielāka ir svīšanas kā siltuma pārneses mehānisma efektivitāte. Pie 100% mitruma iztvaikošana nav iespējama. Ar augstu atmosfēras mitrumu augstu temperatūru ir grūtāk panest nekā ar zemu mitrumu. Ar ūdens tvaikiem piesātinātā gaisā (piemēram, pirtī) sviedri izdalās lielos daudzumos, bet neiztvaiko un noplūst no ādas. Šāda svīšana neveicina siltuma pārnesi: siltuma pārnesei ir svarīga tikai tā sviedru daļa, kas iztvaiko no ādas virsmas (šī sviedru daļa veido efektīvu svīšanu).

2. Radiācija (radiācija):

Radiācija (radiācija)- šī ir metode siltuma pārnesei uz vidi ar cilvēka ķermeņa virsmu elektromagnētisko viļņu veidā infrasarkanajā diapazonā (a = 5-20 mikroni). Radiācijas dēļ visi objekti, kuru temperatūra ir virs absolūtās nulles, izdala enerģiju. Elektromagnētiskais starojums brīvi iziet cauri vakuumam, arī atmosfēras gaisu var uzskatīt par “caurspīdīgu”.

Kā zināms, jebkurš priekšmets, kas tiek uzkarsēts virs apkārtējās vides temperatūras, izdala siltumu. Visi to juta, sēžot pie ugunskura. Uguns izdala siltumu un uzkarsē apkārt esošos priekšmetus. Tajā pašā laikā uguns zaudē savu siltumu.

Cilvēka ķermenis sāk izstarot siltumu, tiklīdz apkārtējās vides temperatūra nokrītas zem ādas virsmas temperatūras. Lai novērstu siltuma zudumus starojuma rezultātā, jums jāaizsargā atklātās ķermeņa vietas. Tas tiek darīts, izmantojot apģērbu. Tādējādi mēs veidojam gaisa slāni apģērbā starp ādu un vidi. Šī slāņa temperatūra būs vienāda ar ķermeņa temperatūru, un siltuma zudumi starojuma rezultātā samazināsies. Kāpēc siltuma zudumi neapstāsies pilnībā? Jo tagad apsildāmās drēbes izstaros siltumu, to zaudējot. Un pat uzvelkot citu apģērba kārtu, starojumu neapturēsi.

Siltuma daudzums, ko organisms izkliedē vidē ar starojumu, ir proporcionāls starojuma virsmas laukumam (ķermeņa virsmas laukumam, ko nesedz apģērbs) un ādas un ķermeņa vidējo temperatūru starpībai. vidi. Pie 20°C apkārtējās vides temperatūras un 40-60% relatīvā gaisa mitruma pieauguša cilvēka ķermenis izkliedē aptuveni 40-50% no kopējā starojuma izdalītā siltuma. Ja apkārtējās vides temperatūra pārsniedz vidējo ādas temperatūru, cilvēka ķermenis, absorbējot infrasarkanos starus, ko izstaro apkārtējie priekšmeti, sasilst.

Siltuma pārnese ar starojumu palielinās, samazinoties apkārtējās vides temperatūrai, un samazinās, kad tā palielinās. Pastāvīgas apkārtējās vides temperatūras apstākļos starojums no ķermeņa virsmas palielinās, palielinoties ādas temperatūrai, un samazinās, kad tā samazinās. Ja ādas virsmas un vides vidējās temperatūras tiek izlīdzinātas (temperatūras starpība kļūst par nulli), tad siltuma pārnešana ar starojumu kļūst neiespējama.

Ir iespējams samazināt ķermeņa siltuma pārnesi ar starojumu, samazinot starojuma virsmas laukumu - ķermeņa stāvokļa maiņa. Piemēram, kad suns vai kaķis ir auksts, tie saritinās bumbiņā, tādējādi samazinot siltuma pārneses virsmu; kad ir karsts, dzīvnieki, gluži pretēji, ieņem stāvokli, kurā pēc iespējas palielinās siltuma pārneses virsma. Cilvēkam, kurš, guļot aukstā telpā, “saritinās kamolā”, šī fiziskās termoregulācijas metode netiek liegta.

3. Siltumvadītspēja (vadītspēja):

Siltumvadītspēja (vadītspēja)- šī ir siltuma pārneses metode, kas notiek saskares laikā, cilvēka ķermeņa saskarsmē ar citiem fiziskajiem ķermeņiem. Siltuma daudzums, ko ķermenis šādā veidā izdala apkārtējai videi, ir proporcionāls saskarē esošo ķermeņu vidējo temperatūru starpībai, saskarē esošo virsmu laukumam, termiskā kontakta laikam un kontakta siltumvadītspējai. ķermeni.

Siltuma zudumi vadīšanas rezultātā rodas, ja ir tiešs kontakts ar aukstu objektu. Šajā brīdī mūsu ķermenis atdod savu siltumu. Siltuma zudumu ātrums lielā mērā ir atkarīgs no tā objekta siltumvadītspējas, ar kuru mēs saskaramies. Piemēram, akmens siltumvadītspēja ir 10 reizes lielāka nekā kokam. Tāpēc, sēžot uz akmens, mēs daudz ātrāk zaudēsim siltumu. Droši vien esat pamanījuši, ka sēdēt uz akmens ir kaut kā aukstāk nekā sēdēt uz baļķa.

Risinājums? Izolējiet ķermeni no aukstiem priekšmetiem, izmantojot sliktus siltuma vadītājus. Vienkārši sakot, ja, piemēram, ceļojat pa kalniem, tad, kad paņemat pauzi, apsēdieties uz tūristu paklāja vai drēbju saišķa. Naktī zem guļammaisa noteikti novietojiet laika apstākļiem atbilstošu ceļojuma paklājiņu. Vai iekšā kā pēdējo līdzekli, biezs sausas zāles vai priežu skuju slānis. Zeme labi vada (un tāpēc "uzņem") siltumu un ļoti atdziest naktī. Ziemā nedrīkst apieties ar metāla priekšmetiem ar kailām rokām. Izmantojiet cimdus. Spēcīgā salnā metāla priekšmeti var izraisīt lokālus apsaldējumus.

Sausajam gaisam un taukaudiem ir raksturīga zema siltumvadītspēja un tie ir siltumizolatori (slikti siltuma vadītāji). Apģērbs samazina siltuma pārnesi. Siltuma zudumus novērš nekustīgā gaisa slānis, kas atrodas starp apģērbu un ādu. Jo smalkāka ir tās gaisa saturošās struktūras šūnu struktūra, jo augstākas ir apģērba siltumizolācijas īpašības. Tas izskaidro vilnas un kažokādas apģērba labās siltumizolācijas īpašības, kas ļauj cilvēka ķermenim samazināt siltuma izkliedi caur siltumvadītspēju. Gaisa temperatūra zem drēbēm sasniedz 30°C. Un, gluži pretēji, kails ķermenis zaudē siltumu, jo gaiss uz tā virsmas pastāvīgi mainās. Tāpēc kailu ķermeņa daļu ādas temperatūra ir daudz zemāka nekā apģērbtām daļām.

Mitrām gaisam, kas piesātināts ar ūdens tvaikiem, ir raksturīga augsta siltumvadītspēja. Tāpēc cilvēka atrašanos vidē ar augstu mitruma līmeni un zemu temperatūru pavada palielināti ķermeņa siltuma zudumi. Slapjš apģērbs zaudē arī izolācijas īpašības.

4. Konvekcija:

Konvekcija- šī ir siltuma pārneses metode no ķermeņa, ko veic, pārnesot siltumu, pārvietojot gaisa (ūdens) daļiņas. Lai izkliedētu siltumu konvekcijas ceļā, virs ķermeņa virsmas ir nepieciešama gaisa plūsma, kuras temperatūra ir zemāka par ādas temperatūru. Šajā gadījumā gaisa slānis, kas saskaras ar ādu, uzsilst, samazina tā blīvumu, paceļas un tiek aizstāts ar aukstāku un blīvāku gaisu. Apstākļos, kad gaisa temperatūra ir 20°C un relatīvais mitrums 40-60%, pieauguša cilvēka ķermenis ar siltuma vadīšanu un konvekciju (pamata konvekcija) izkliedē vidē ap 25-30% siltuma. Palielinoties gaisa plūsmas ātrumam (vējš, ventilācija), ievērojami palielinās arī siltuma pārneses intensitāte (piespiedu konvekcija).

Konvekcijas procesa būtība ir šāda- mūsu ķermenis silda gaisu pie ādas; uzkarsēts gaiss kļūst vieglāks par auksto gaisu un paceļas augšup, un to aizstāj ar aukstu gaisu, kas atkal uzsilst, kļūst vieglāks un tiek aizstāts ar nākamo aukstā gaisa porciju. Ja sakarsētais gaiss netiek notverts ar apģērbu, tad šis process būs bezgalīgs. Patiesībā mūs sasilda nevis mūsu drēbes, bet gan gaiss, ko tās notver.

Kad pūš vējš, situācija pasliktinās. Vējš nes milzīgas nesasildīta gaisa porcijas. Pat tad, kad uzvelkam siltu džemperi, vējš neko nemaksā, lai izdzītu no tā silto gaisu. Tas pats notiek, kad mēs pārvietojamies. Mūsu ķermenis “satriecas” gaisā, un tas plūst mums apkārt, darbojoties kā vējš. Tas arī palielina siltuma zudumus.

Kāds risinājums? Valkājiet vēja necaurlaidīgu slāni: vējjaku un vēja necaurlaidīgas bikses. Neaizmirstiet aizsargāt savu kaklu un galvu. Pateicoties aktīvai asinsritei smadzenēs, kakls un galva ir karstākie ķermeņa apgabali, tāpēc siltuma zudumi no tiem ir ļoti lieli. Tāpat aukstā laikā jāizvairās no caurvēja vietām gan braucot, gan izvēloties nakšņošanas vietu.

Ķīmiskā termoregulācija:

Ķīmiskā termoregulācija siltuma ģenerēšana tiek veikta, pateicoties muskuļu mikrovibrācijas (svārstību) izraisītām vielmaiņas līmeņa izmaiņām (oksidatīvajiem procesiem), kas izraisa izmaiņas siltuma veidošanā organismā.

Siltuma avots organismā ir olbaltumvielu, tauku, ogļhidrātu oksidēšanās eksotermiskās reakcijas, kā arī ATP hidrolīze (adenozīntrifosfāts ir nukleotīds, kam ir ārkārtīgi svarīga loma enerģijas un vielu metabolismā organismā; pirmkārt, šis savienojums ir pazīstams kā universāls enerģijas avots visiem bioķīmiskiem procesiem, kas notiek dzīvās sistēmās). Sadalot barības vielas, daļa atbrīvotās enerģijas tiek uzkrāta ATP, bet daļa tiek izkliedēta siltuma veidā (primārais siltums - 65-70% enerģijas). Izmantojot ATP molekulu augstas enerģijas saites, daļa enerģijas tiek izmantota lietderīga darba veikšanai, bet daļa tiek izkliedēta (sekundārais siltums). Tādējādi divas siltuma plūsmas - primārā un sekundārā - ir siltuma ražošana.

Ķīmiskā termoregulācija ir svarīga nemainīgas ķermeņa temperatūras uzturēšanai gan normālos apstākļos, gan tad, kad mainās apkārtējās vides temperatūra. Cilvēkiem palielinās siltuma veidošanās, jo palielinās vielmaiņas ātrums, jo īpaši tad, kad apkārtējā temperatūra kļūst zemāka optimāla temperatūra, vai komforta zona. Cilvēkam, kurš valkā parastu vieglu apģērbu, šī zona ir 18-20°C robežās, bet kailam tā ir 28°C.

Optimālā temperatūra, atrodoties ūdenī, ir augstāka nekā gaisā. Tas ir saistīts ar to, ka ūdens, kuram ir augsta siltumietilpība un siltumvadītspēja, atdzesē organismu 14 reizes vairāk nekā gaiss, tāpēc vēsā vannā vielmaiņa paātrina ievērojami vairāk nekā tad, ja tiek pakļauts gaisam tādā pašā temperatūrā.

Visintensīvākā siltuma veidošanās organismā notiek muskuļos. Pat ja cilvēks guļ nekustīgi, bet ar saspringtiem muskuļiem, oksidatīvo procesu intensitāte un tajā pašā laikā siltuma veidošanās palielinās par 10%. Nelielas fiziskās aktivitātes palielina siltuma veidošanos par 50-80%, bet smags muskuļu darbs - par 400-500%.

Aknām un nierēm ir arī nozīmīga loma ķīmiskajā termoregulācijā. Aknu vēnas asins temperatūra ir augstāka par aknu artērijas asins temperatūru, kas liecina par intensīvu siltuma veidošanos šajā orgānā. Kad ķermenis atdziest, palielinās siltuma ražošana aknās.

Ja nepieciešams palielināt siltuma ražošanu, papildus iespējai saņemt siltumu no ārpuses, organisms izmanto mehānismus, kas palielina siltumenerģijas ražošanu. Šādi mehānismi ietver saraušanās Un nesaraušanās termoģenēze.

1. Kontrakcijas termoģenēze.

Šis termoregulācijas veids darbojas, ja esam auksti un mums ir jāpaaugstina ķermeņa temperatūra. Šī metode sastāv no muskuļu kontrakcija. Muskuļiem saraujoties, palielinās ATP hidrolīze, līdz ar to palielinās sekundārā siltuma plūsma, ko izmanto ķermeņa sildīšanai.

Muskuļu sistēmas brīvprātīga darbība galvenokārt notiek garozas ietekmē smadzeņu puslodes. Šajā gadījumā siltuma ražošanas pieaugums ir iespējams 3-5 reizes, salīdzinot ar bazālā metabolisma vērtību.

Parasti, pazeminoties apkārtējai temperatūrai un asins temperatūrai, pirmā reakcija ir termoregulācijas tonusa palielināšanās(mati uz ķermeņa “ceļas stāvus”, parādās “zosāda”). No kontrakcijas mehānikas viedokļa šis tonis ir mikrovibrācija un ļauj palielināt siltuma ražošanu par 25-40% no sākotnējā līmeņa. Parasti tonusa veidošanā piedalās kakla, galvas, rumpja un ekstremitāšu muskuļi.

Ar būtiskāku hipotermiju termoregulācijas tonis pārvēršas par īpašu muskuļu kontrakcijas veidu - auksti muskuļu trīce, kurā muskuļi neveic lietderīgu darbu un to kontrakcija ir vērsta tikai un vienīgi uz siltuma radīšanu.Auksti drebuļi ir virspusēji izvietotu muskuļu piespiedu ritmiska darbība, kuras rezultātā būtiski pastiprinās organisma vielmaiņas procesi, palielinās skābekļa un ogļhidrātu daudzums muskuļu audos, kas izraisa paaugstinātu siltuma veidošanos. Trīce bieži sākas kakla un sejas muskuļos. Tas izskaidrojams ar to, ka, pirmkārt, jāpaaugstinās asiņu temperatūrai, kas plūst uz smadzenēm. Tiek uzskatīts, ka aukstuma drebuļu laikā siltuma ražošana ir 2-3 reizes lielāka nekā brīvprātīgas muskuļu darbības laikā.

Aprakstītais mehānisms darbojas refleksu līmenī, bez mūsu apziņas līdzdalības. Bet jūs varat arī paaugstināt ķermeņa temperatūru ar apzināta motora darbība. Veicot dažādas intensitātes fiziskās aktivitātes, siltuma ražošana palielinās 5-15 reizes, salīdzinot ar miera līmeni. Pirmajās 15-30 minūtēs ilgstošas ​​darbības laikā serdes temperatūra diezgan ātri paaugstinās līdz relatīvi stacionāram līmenim, un pēc tam paliek šajā līmenī vai turpina lēnām paaugstināties.

2. Nesaraušanās termoģenēze:

Šāda veida termoregulācija var izraisīt gan ķermeņa temperatūras paaugstināšanos, gan pazemināšanos. To veic, paātrinot vai palēninot kataboliskos vielmaiņas procesus (taukskābju oksidēšanos). Un tas, savukārt, novedīs pie siltuma ražošanas samazināšanās vai palielināšanās. Sakarā ar šāda veida termoģenēzi, siltuma ražošanas līmenis cilvēkā var palielināties 3 reizes, salīdzinot ar bazālā metabolisma līmeni.

Nekontraktīlās termoģenēzes procesu regulēšana tiek veikta, aktivizējot simpātisko nervu sistēmu, vairogdziedzera hormonu ražošanu un virsnieru smadzenes.

E. Termoregulācijas kontrole.

Hipotalāms.

Termoregulācijas sistēma sastāv no vairākiem elementiem ar savstarpēji saistītām funkcijām. Informācija par temperatūru nāk no termoreceptoriem un caur nervu sistēmu nonāk smadzenēs.

Spēlē lielu lomu termoregulācijā hipotalāmu. Tajā atrodas galvenie termoregulācijas centri, kas koordinē daudzus un sarežģītus procesus, kas nodrošina ķermeņa temperatūras uzturēšanu nemainīgā līmenī.

Hipotalāms- tā ir neliela diencefalona zona, kurā ietilpst liels skaits šūnu grupu (vairāk nekā 30 kodoli), kas regulē smadzeņu neiroendokrīno aktivitāti un ķermeņa homeostāzi (spēju saglabāt sava iekšējā stāvokļa noturību). Savienots hipotalāms nervu ceļi ar praktiski visām centrālās nervu sistēmas daļām, ieskaitot garozu, hipokampu, amigdalu, smadzenītes, smadzeņu stumbru un muguras smadzenes. Kopā ar hipofīzi hipotalāms veido hipotalāma-hipofīzes sistēmu, kurā hipotalāms kontrolē hipofīzes hormonu izdalīšanos un ir centrālā saikne starp nervu un Endokrīnā sistēma. Tas izdala hormonus un neiropeptīdus un regulē tādas funkcijas kā izsalkums un slāpes, ķermeņa termoregulācija, seksuālā uzvedība, miegs un nomoda (diennakts ritmi). Jaunākie pētījumi liecina, ka hipotalāmam ir svarīga loma arī augstāku funkciju regulēšanā, piemēram, atmiņas un emocionālais stāvoklis, un tādējādi piedalās dažādu uzvedības aspektu veidošanā.

Hipotalāma centru iznīcināšana vai nervu savienojumu pārtraukšana noved pie ķermeņa temperatūras regulēšanas spējas zuduma.

Priekšējā hipotalāmā ir neironi, kas kontrolē siltuma pārneses procesus.(tie nodrošina fizisko termoregulāciju - vazokonstrikciju, svīšanu).Kad tiek iznīcināti priekšējā hipotalāma neironi, organisms nepanes augstu temperatūru, bet fizioloģiskā aktivitāte aukstos apstākļos saglabājas.

Aizmugurējā hipotalāma neironi kontrolē siltuma veidošanās procesus(tie nodrošina ķīmisko termoregulāciju - pastiprināta siltuma veidošanās, muskuļu trīce) Ja tie ir bojāti, tiek traucēta spēja palielināt enerģijas apmaiņu, tāpēc organisms slikti panes aukstumu.

Hipotalāma preoptiskā reģiona termojutīgās nervu šūnas tieši “mēra” caur smadzenēm plūstošo arteriālo asiņu temperatūru un ir ļoti jutīgas pret temperatūras izmaiņām (var atšķirt asins temperatūras atšķirību 0,011 ° C). Aukstuma un siltuma jutīgo neironu attiecība hipotalāmā ir 1:6, tāpēc centrālie termoreceptori tiek aktivizēti, kad cilvēka ķermeņa “kodola” temperatūra paaugstinās.

Balstoties uz informācijas par asins un perifēro audu temperatūru analīzi un integrāciju, hipotalāma preoptiskajā reģionā tiek nepārtraukti noteikta vidējā (integrētā) ķermeņa temperatūras vērtība. Šie dati tiek pārsūtīti caur starpkalāru neironiem uz neironu grupu priekšējā hipotalāmā, kas nosaka noteiktu ķermeņa temperatūras līmeni organismā - termoregulācijas “iestatījuma punktu”. Pamatojoties uz vidējās ķermeņa temperatūras un regulējamās iestatītās temperatūras analīzi un salīdzinājumiem, “iestatījuma punkta” mehānismi caur aizmugurējā hipotalāma efektorneironiem ietekmē siltuma pārneses vai siltuma ražošanas procesus, lai nodrošinātu faktisko un iestatīt temperatūru sarakstē.

Tādējādi, pateicoties termoregulācijas centra funkcijai, tiek izveidots līdzsvars starp siltuma ražošanu un siltuma pārnesi, kas ļauj uzturēt ķermeņa temperatūru optimālās robežās ķermeņa dzīvībai svarīgām funkcijām.

Endokrīnā sistēma.

Hipotalāms kontrolē siltuma ražošanas un siltuma pārneses procesus, nosūtīšanu nervu impulsi uz endokrīnajiem dziedzeriem, galvenokārt vairogdziedzeri, un virsnieru dziedzeriem.

Līdzdalība vairogdziedzeris termoregulācijā ir saistīts ar to, ka ietekme zema temperatūra izraisa pastiprinātu tā hormonu (tiroksīna, trijodtironīna) izdalīšanos, kas paātrina vielmaiņu un līdz ar to arī siltuma veidošanos.

Loma virsnieru dziedzeri ir saistīts ar to kateholamīnu izdalīšanos asinīs (adrenalīns, norepinefrīns, dopamīns), kas, palielinot vai samazinot oksidatīvos procesus audos (piemēram, muskuļos), palielina vai samazina siltuma ražošanu un sašaurina vai palielina ādas asinsvadus, mainot līmeni. no siltuma pārneses.

1) Ievads………………………………………………………………………………….3

2) Poikilotermija, heterotermija, homeotermija……………………………4

3) Ķermeņa temperatūras regulēšanas principi, siltuma bilance……………5

4) Temoreceptoru fizioloģija………………………………………………………6

5) Termoregulācijas centri…………………………………………………8

a) siltuma pārneses centri……………………………………………………9

b) siltumenerģijas ražošanas centri ……………………………………………..10

6) Siltuma ražošanas mehānismi……………………………………………..10

a) kontraktilā termoģenēze………………………………………………………

b) nesaraušanās termoģenēze………………………………………………………………………………

7) Siltuma pārneses mehānismi………………………………………………………………….12

a) siltuma vadītspēja…………………………………………………………………………………………………………

b) siltuma starojums……………………………………………………….13

c) konvekcija………………………………………………………..14

d) iztvaikošana………………………………………………………..14

8) Metabolisms……………………………………………………….16

9) Pārtika………………………………………………………………….17

10) Secinājums………………………………………………………………20

11) Literatūras saraksts………………………………………..23

IEVADS

Lai cik dažādas būtu dzīvības izpausmes formas, tās vienmēr ir nesaraujami saistītas ar enerģijas pārveidi. Enerģijas vielmaiņa ir katrai dzīvai šūnai raksturīga iezīme. Enerģijas bagātās barības vielas tiek absorbētas un ķīmiski pārveidotas, un no šūnas tiek atbrīvoti vielmaiņas galaprodukti ar zemāku enerģijas saturu. Saskaņā ar pirmo termodinamikas likumu enerģija nepazūd un neparādās no jauna. Organismiem jāsaņem enerģija tiem pieejamā veidā no vides un jāatdod vidē atbilstošs enerģijas daudzums tālākai lietošanai mazāk piemērotā veidā.

Apmēram pirms gadsimta franču fiziologs Klods Bernārs konstatēja, ka dzīvs organisms un vide veido vienotu sistēmu, jo starp tiem notiek nepārtraukta vielu un enerģijas apmaiņa. Normālu ķermeņa darbību nodrošina iekšējo komponentu regulēšana, kas prasa enerģijas patēriņu. Ķīmiskās enerģijas izmantošanu organismā sauc par enerģijas metabolismu: tā kalpo kā ķermeņa vispārējā stāvokļa un fizioloģiskās aktivitātes indikators.

Apmaiņas (jeb vielmaiņas) procesus, kuru laikā no uzņemtās pārtikas tiek sintezēti specifiski ķermeņa elementi, sauc par anabolismu; Attiecīgi tos vielmaiņas procesus, kuru laikā tiek sadalīti ķermeņa strukturālie elementi vai absorbētie pārtikas produkti, sauc par katabolismu.

Dzīvs organisms ražo siltumu, ko izmanto ķermeņa sasildīšanai. Cilvēka ķermeņa īpatnējā siltumietilpība (siltuma daudzums, kas nepieciešams audu uzsildīšanai par 1°C) ir vidēji 0,83 kcal/kg uz 1 grādu (ūdenim - 1 kcal/kg uz grādu). Lai par 1° paaugstinātu ķermeņa temperatūru cilvēkam, kas sver 70 kg, jāiztērē 58,1 kcal (0,83 70). Vidēji cilvēks, kas sver 70 kg miera stāvoklī, izdala aptuveni 72 kcal stundā. Līdz ar to, ja nebūtu otrā procesa - siltuma pārneses, tad cilvēka audi katru stundu uzkarstu par 1,24° (72:58,1). Tomēr tas nenotiek, jo parasti miera apstākļos siltuma ražošanas ātrums ir vienāds ar tā zuduma ātrumu. To sauc par siltuma bilanci, kas balstās uz siltuma ražošanas un siltuma pārneses regulēšanas procesiem. To visu kopā sauc par termoregulāciju.

POIKILOTHERMY, HETEROTHERMY, HOMEOTHERMY

Termoregulācijas sistēmas attīstībā ir zemāks posms, kurā dzīvnieka ķermeņa temperatūra galvenokārt ir atkarīga no apkārtējās vides temperatūras: tai pazeminājoties, pazeminās arī ķermeņa temperatūra un otrādi. Šo ķermeņa temperatūras stāvokli sauc par poikilotermiju, un dzīvniekus sauc par poikilotermiju. Tipisks poikilotermu pārstāvis ir varde. Ziemā vardes ķermeņa temperatūra tuvojas nullei. Šādā stāvoklī viņa joprojām spēj veikt garus lēcienus, bet ne vairāk kā 12-15 cm. Vasarā viņas ķermeņa temperatūra sasniedz 20-25 ° C, un viņa var lēkt daudz tālāk - līdz 1 m. Parasti, plkst. zemas temperatūras apstākļos poikilotermiskie dzīvnieki nonāk apturētas animācijas stāvoklī. Ir mikroorganismi, kuriem optimālā vides temperatūra svārstās no 0°C līdz mīnus 60°C, piemēram, ledū dzīvojošie mikrobi vai, gluži otrādi, mikroorganismi, kas spēj izturēt vides temperatūru no +70°C līdz +120°C. Piemēram, karsto avotu mikrobi.

Siltuma ražošanas un siltuma pārneses mehānismi.

A – orgānu loma siltuma ražošanā

B – orgānu loma siltuma pārnesē

Vairāki dzīvnieki, piemēram, sikspārņi, grauzēji, dažas putnu sugas, piemēram, kolibri, pieder heterotermisko organismu grupai: dažos apstākļos tie ir poikilotermiski organismi, citos - homeotermiski.

Zīdītāji ir homeotermiski organismi (siltasiņu), kuros notiek izotermija jeb ķermeņa temperatūras nemainīgums. Tomēr izotermija ir relatīva: to audu temperatūra, kas atrodas ne dziļāk par 3 cm no ķermeņa virsmas (āda, zemādas audi, virspusējie muskuļi), jeb apvalks, lielā mērā ir atkarīga no ārējās temperatūras, savukārt ķermeņa kodols, t.i. centrālajai nervu sistēmai, iekšējiem orgāniem, skeleta muskuļiem, kas atrodas dziļāk par 3 cm, ir relatīvi nemainīga temperatūra neatkarīgi no apkārtējās vides temperatūras. Tādējādi siltasiņu dzīvniekiem ir poikilotermisks apvalks un homeotermisks “kodols” vai “kodols”.

Siltuma ražošanas orgāni un siltuma ražošanas kontrole.

K - garoza, Kzh - āda, CGt - hipotalāma centri, Sdc - vazomotorais centrs, Pm - iegarenās smadzenes, Sm - muguras smadzenes, Gf - hipofīze, TG - vairogdziedzera stimulējošais hormons, Vhs - endokrīnie dziedzeri, Gm - hormoni , M - muskuļi , Pch - aknas, Ptr - gremošanas trakts, a, b – apgriešanas impulsu plūsma.

Cilvēkiem smadzeņu, asiņu un iekšējo orgānu vidējā temperatūra tuvojas 37°C. Šīs temperatūras svārstību fizioloģiskā robeža ir 1,5°. Cilvēka asins un iekšējo orgānu temperatūras izmaiņas par 2-2,5°C no vidējā līmeņa pavada fizioloģisko funkciju pārkāpums, un ķermeņa temperatūra virs 43°C praktiski nav savienojama ar cilvēka dzīvību.

ĶERMEŅA TEMPERATŪRAS REGULĒŠANAS PRINCIPI,

SILTUMA BILANCE

Serdes (korpusa) temperatūru nosaka divas plūsmas - siltuma ģenerēšana (siltuma ražošana) un siltuma pārnese (siltuma izdalīšana). Termoneitrālajā jeb komfortablajā zonā (pie 27-32°C) valda līdzsvars starp siltuma ražošanu un siltuma pārnesi. Piemēram, fizioloģiskās atpūtas apstākļos organisms saražo aptuveni 1,18 kcal/min (jeb aptuveni 70 kcal stundā) un tikpat daudz siltuma izdalās vidē. Zemā vides temperatūrā, neskatoties uz aizsardzības mehānismu, palielinās ķermeņa siltuma zudumi. Šādos apstākļos, lai uzturētu ķermeņa temperatūru, ķermenim līdzvērtīgi jāpalielina siltuma ražošana. Tādējādi rodas jauns siltuma bilances līmenis. Piemēram, pie gaisa temperatūras 10°C siltuma pārnese sasniedz 120 kcal/stundā (komforta apstākļos - 70 kcal/stundā), tāpēc, lai uzturētu ķermeņa temperatūru nemainīgā līmenī, arī siltuma ražošanai jāpalielina līdz 120 kcal/. stunda.

Pie augstām apkārtējās vides temperatūrām, piemēram, 40°C, siltuma padeve ievērojami samazinās, piemēram, līdz 40 kcal/stundā (ērtā vidē 70 kcal/h vietā). Lai uzturētu nemainīgu ķermeņa temperatūru, arī siltuma ražošanai jāsamazina līdz aptuveni 40 kcal/stundā. Tiek noteikts jauns termiskā līdzsvara līmenis, kas nodrošina ķermeņa temperatūras uzturēšanu.

Tādējādi galvenais faktors, kas nosaka siltuma bilances līmeni, ir apkārtējās vides temperatūra.

Ņemot vērā, ka siltuma ražošana mainās atkarībā no cilvēka fiziskās aktivitātes veida un siltuma pārneses apjoms lielā mērā ir atkarīgs no apkārtējās vides temperatūras, ir nepieciešami siltuma ražošanas un siltuma pārneses regulēšanas mehānismi. Tie tiek veikti, piedaloties specializētām smadzeņu struktūrām, kas apvienotas termoregulācijas centrā. Regulēšanas princips ir tāds, ka vadības ierīce (termoregulācijas centrs) saņem informāciju no termoreceptoriem. Pamatojoties uz šo informāciju, tas ģenerē komandas, kuru dēļ vadības objektu (darba konstrukciju, kas nosaka siltuma ražošanas un siltuma pārneses intensitāti) darbība mainās tā, ka rodas jauns siltuma bilances līmenis, kā rezultātā tiek uzturēta ķermeņa temperatūra. nemainīgā līmenī. Termoregulācijas sistēma var darboties izsekošanas režīmā vai pēc nesakritības principa - mainījusies asins temperatūra, mainās kontroles objektu darbība. Taču termoregulācijas sistēma nodrošina arī maigāku konstantas ķermeņa temperatūras uzturēšanas veidu, kas balstās uz regulēšanas ar traucējumu principu: tiek konstatētas vides temperatūras izmaiņas, negaidot, kad tās atspoguļosies asinīs. temperatūra, sistēmā parādās komandas, kas maina vadības objektu darbību tā, lai asins temperatūra paliktu nemainīga. Turklāt termoregulācijas sistēma var darboties arī paredzamās vadības režīmā, t.i., agrīnā regulēšanā (šī kondicionēti refleksi): cilvēks tikai grasās iziet ziemas ielā, bet viņa siltuma ražošana jau pieaug, kas nepieciešama, lai kompensētu siltuma zudumus, ko cilvēks piedzīvos ārā zemas temperatūras apstākļos. Visos gadījumos, lai optimāli regulētu siltuma ražošanas un siltuma pārneses intensitāti, ir nepieciešama informācija par ķermeņa temperatūru (kodols un apvalks). Tas tiek pārnests uz centrālo nervu sistēmu no termoreceptoriem.

TERMORECEPTORU FIZIOLOĢIJA

Termoreceptori atrodas dažādās ādas vietās, iekšējos orgānos (kuņģī, zarnās, dzemdē, urīnpūslis), elpošanas traktā, gļotādās, radzenē, skeleta muskuļos, asinsvados, tai skaitā artērijās, aortas un miega zonās, daudzās lielās vēnās, kā arī smadzeņu garozā, muguras smadzenēs, retikulārajos veidojumos, vidussmadzenēs, hipotalāmā .

Centrālās nervu sistēmas termoreceptori, visticamāk, ir neironi, kas vienlaikus kalpo kā receptori un aferentā neirona loma.

Vispilnīgāk ir izpētīti ādas termoreceptori. Visvairāk termoreceptoru atrodas uz skalpa (sejas) un kakla. Vidēji uz 1 mm2 ādas virsmas ir 1 termoreceptors. Ādas termoreceptori ir sadalīti aukstumā un karstumā. Savukārt aukstos iedala faktiskajos aukstajos (specifiskajos), kas reaģē tikai uz temperatūras izmaiņām, un taustes-aukstajos jeb nespecifiskajos, kas spēj vienlaicīgi reaģēt gan uz temperatūras, gan spiediena izmaiņām.

Aukstuma receptori atrodas 0,17 mm dziļumā no ādas virsmas. To kopā ir ap 250 tūkstošiem. Viņi reaģē uz temperatūras izmaiņām ar īsu latentu periodu. Šajā gadījumā darbības potenciāla biežums ir lineāri atkarīgs no temperatūras diapazonā no 41° līdz 10°C: jo zemāka temperatūra, jo augstāka impulsa frekvence. Optimālā jutība ir robežās no 15° līdz 30°C, un pēc dažiem datiem - līdz 34°C.

Termiskie receptori atrodas dziļāk - 0,3 mm attālumā no ādas virsmas. Kopā to ir ap 30 tūkstošiem. Tie lineāri reaģē uz temperatūras izmaiņām diapazonā no 20° līdz 50°C: jo augstāka temperatūra, jo augstāks ir darbības potenciāla ģenerēšanas biežums. Optimālā jutība ir 34-43°C robežās.

Starp aukstuma un termiskajiem receptoriem ir receptoru populācijas, kurām ir atšķirīga jutība: daži reaģē uz temperatūras izmaiņām, kas vienādas ar 0,1 ° C (ļoti jutīgi receptori), citi - uz temperatūras izmaiņām, kas vienādas ar 1 ° C (vidējas jutības receptori). , un citi - līdz 10°C izmaiņām (augsta sliekšņa vai zemas jutības receptori).

Informācija no ādas receptoriem caur A-delta grupas aferentajām šķiedrām un C grupas šķiedrām nonāk centrālajā nervu sistēmā, tā sasniedz centrālo nervu sistēmu dažādos ātrumos. Visticamāk, impulsi no aukstuma receptoriem virzās pa A-delta šķiedrām.

Impulss no ādas receptoriem nonāk muguras smadzenēs, kur atrodas otrie neironi, izraisot spinotalāmu ceļu, kas beidzas talāma ventrobazālajos kodolos, no kurienes daļa informācijas nonāk smadzeņu garozas sensoromotorajā zonā. un daži - uz hipotalāma termoregulācijas centriem.

Centrālās nervu sistēmas augstākās daļas (garoza un limbiskā sistēma) nodrošina termiskās sajūtas veidošanos (silts, aukstums, termiskais komforts, termiskais diskomforts). Komforta sajūtas pamatā ir impulsu plūsma no apvalka termoreceptoriem (galvenokārt ādas). Līdz ar to organismu var “apmānīt” – ja augstas temperatūras apstākļos ķermeni atdzesē ar vēsu ūdeni, kā tas notiek vasarā peldoties karstumā, tad rodas termiskā komforta sajūta.

TERMOREGULACIJAS CENTRI

Termoregulācija galvenokārt tiek veikta ar centrālās nervu sistēmas līdzdalību, lai gan ir iespējami arī daži termoregulācijas procesi bez centrālās nervu sistēmas. Tādējādi ir zināms, ka ādas asinsvadi paši var reaģēt uz aukstumu: gludās muskulatūras šūnu termosensitivitātes dēļ pret aukstumu notiek gludo muskuļu relaksācija, tāpēc aukstumā vispirms rodas reflekss spazmas, ko pavada. sāpīga sajūta, un pēc tam trauks paplašinās aukstuma tiešās ietekmes uz gludo muskuļu šūnām dēļ. Tādējādi divu regulēšanas mehānismu kombinācija ļauj, no vienas puses, saglabāt siltumu un, no otras puses, novērst audu skābekļa badu.

Termoregulācijas centri plašā nozīmē ir termoregulācijā iesaistīto neironu kopums. Tie atrodas dažādās centrālās nervu sistēmas zonās, tostarp smadzeņu garozā, limbiskajā sistēmā (amigdala komplekss, hipokamps), talāmā, hipotalāmā, vidussmadzenēs, smadzenēs un muguras smadzenēs. Katra smadzeņu daļa veic savus uzdevumus. Jo īpaši garoza, limbiskā sistēma un talāms nodrošina kontroli pār hipotalāma centru un mugurkaula struktūru darbību, veidojot adekvātu cilvēka uzvedību dažādos vides temperatūras apstākļos (darba poza, apģērbs, brīvprātīga motora aktivitāte) un karstuma, aukstuma vai komforta sajūtās. . Ar smadzeņu garozas palīdzību tiek veikta iepriekšēja (agrīna) termoregulācija - veidojas kondicionēti refleksi. Piemēram, cilvēks, kurš plāno doties ārā ziemā, jau iepriekš palielina siltuma ražošanu.

Simpātiskā un somatiskā nervu sistēmas ir iesaistītas termoregulācijā. Simpātiskā sistēma regulē siltuma ražošanas procesus (glikogenolīze, lipolīze), siltuma pārneses procesus (svīšana, siltuma pārnešana ar siltuma starojumu, siltuma vadīšana un konvekcija - sakarā ar ādas asinsvadu tonusa izmaiņām). Somatiskā sistēma regulē tonizējošo spriedzi, skeleta muskuļu brīvprātīgo un piespiedu fāzisko aktivitāti, t.i., kontraktilās termoģenēzes procesus.

Hipotalāmam ir liela nozīme termoregulācijā. Tas izšķir neironu kopas, kas regulē siltuma pārnesi (siltuma pārneses centru) un siltuma ražošanu.

Pirmo reizi šādu centru esamību hipotalāmā atklāja C. Bernards. Tas radīja "termisku injekciju" (mehāniski kairināja dzīvnieka hipotalāmu), pēc kuras ķermeņa temperatūra paaugstinājās.

Dzīvnieki ar iznīcinātiem hipotalāma preoptiskā reģiona kodoliem nepanes augstu apkārtējās vides temperatūru. Kairinājums elektrošoksŠīs struktūras izraisa ādas asinsvadu paplašināšanos, svīšanu un termiska elpas trūkuma parādīšanos. Šo kodolu (galvenokārt paraventrikulāro, supraoptisko, suprahiasmatisko) uzkrāšanos sauc par "siltuma pārneses centru".

Kad neironi hipotalāma aizmugurējās daļās tiek iznīcināti, dzīvnieks slikti panes aukstumu. Šīs zonas elektriskā stimulācija izraisa ķermeņa temperatūras paaugstināšanos, muskuļu trīci, kā arī lipolīzes un glikogenolīzes palielināšanos. Tiek uzskatīts, ka šie neironi galvenokārt koncentrējas hipotalāma ventromediālo un dorsomediālo kodolu reģionā. Šo kodolu uzkrāšanos sauc par "siltuma ražošanas centru".

Termoregulācijas centru iznīcināšana pārvērš homeotermisku organismu par poikilotermisku.

Pēc K.P.Ivanova (1983, 1984) domām, siltuma ražošanas un siltuma pārneses centros atrodas sensorie, integrējošie un eferentie neironi. Sensorie neironi uztver informāciju no termoreceptoriem, kas atrodas perifērijā, kā arī tieši no asinīm, kas mazgā neironus. K. P. Ivanovs sensoros neironus iedala divos veidos: 1) tajos, kas uztver informāciju no perifērajiem termoreceptoriem un 2) tajos, kas uztver asins temperatūru. Informācija no sensorie neironi nonāk pie integrējošiem neironiem, kur tiek summēta visa informācija par ķermeņa serdes un apvalka temperatūras stāvokli, t.i., šie neironi “izrēķina” vidējo ķermeņa temperatūru. Pēc tam informācija tiek nosūtīta uz komandneironiem, kuros tiek salīdzināta pašreizējā vidējā ķermeņa temperatūras vērtība ar noteiktu līmeni. Jautājums par neironiem, kas nosaka šo līmeni, paliek atklāts. Bet droši vien ir šādi neironi, un tie var atrasties garozā, limbiskajā sistēmā vai, visticamāk, hipotalāmā. Tātad, ja salīdzināšanas rezultātā tiek atklāta novirze no noteiktā līmeņa, tad tiek satraukti eferentie neironi: siltuma pārneses centrā tie ir neironi, kas regulē svīšanu, ādas asinsvadu tonusu, cirkulējošo asiņu daudzumu. , un siltuma ražošanas centrā tie ir neironi, kas regulē siltuma veidošanās procesu. Paliek neskaidrs, vai katrs centrs (siltuma pārnese un siltuma ražošana) nodarbojas ar “aprēķiniem” un pieņem lēmumus patstāvīgi, vai ir kāds cits atsevišķs centrs, kur šis process notiek.

Siltuma pārneses centri. Kad siltuma pārneses centra eferentie neironi ir satraukti, ādas asinsvadu tonuss var samazināties. Tas tiek panākts, pateicoties siltuma pārneses centra eferento neironu (“ādas asinsvadu”) ietekmei uz vazomotoru centru, kas, savukārt, ietekmē mugurkaula simpātisko neironu darbību, kas sūta impulsu plūsmu uz gludajiem muskuļiem. ādas trauki. Rezultātā, kad tiek uzbudināti “ādas asinsvadu” hipotalāma neironi, samazinās ādas asinsvadu tonuss, palielinās ādas asins plūsma un palielinās siltuma pārnese siltuma starojuma, siltuma vadīšanas un konvekcijas ietekmē. Paaugstināta ādas asinsrite veicina arī svīšanu (siltuma zudumu iztvaikošanas rezultātā). Ja ar ādas asinsrites izmaiņām nepietiek, lai pārnestu siltumu, neironi tiek uzbudināti, kas izraisa asiņu izdalīšanos no asins noliktavām un līdz ar to siltuma pārneses apjoma palielināšanos. Ja šis mehānisms neveicina temperatūras normalizēšanos, tad tiek uzbudināti siltuma pārneses centra eferentie neironi, kas uzbudina simpātiskos neironus, kas aktivizē sviedru dziedzerus; šos hipotalāma neironus var nosacīti saukt par “sviedru regulējošajiem neironiem” jeb neironiem. kas regulē svīšanu. Sānu kolonnās atrodas simpātiskie neironi, kas aktivizē svīšanu muguras smadzenes(Th 2 -L 2), un postganglioniskie neironi ir lokalizēti simpātiskajos ganglijos. Postganglioniskās šķiedras, kas nonāk sviedru dziedzeros, ir holīnerģiskas, to starpnieks ir acetilholīns, kas palielina sviedru dziedzera darbību, mijiedarbojoties ar tā M-holīnerģiskiem receptoriem (blokators - atropīns).

Siltuma ražošanas centri. Siltuma ražošanas centra eferentos neironus var iedalīt arī vairākos veidos, no kuriem katrs aktivizē atbilstošo siltuma ražošanas mehānismu.

a) Atsevišķi neironi, uzbudināti, aktivizē simpātisko sistēmu, kā rezultātā palielinās enerģiju ģenerējošo procesu intensitāte (lipolīze, glikogenolīze, glikolīze, oksidatīvā fosforilēšana). Jo īpaši simpātiskie nervi, pateicoties to mediatora (norepinefrīna) mijiedarbībai ar beta-adrenerģiskajiem receptoriem, aktivizē glikogenolīzes un glikolīzes procesus aknās un lipolīzes procesus brūnajos taukos.

Tajā pašā laikā, kad simpātiskā nervu sistēma ir uzbudināta, palielinās virsnieru serdes hormonu - adrenalīna un norepinefrīna - sekrēcija, kas palielina siltuma ražošanu aknās, skeleta muskuļos, brūnajos taukos, aktivizējot glikogenolīzi, glikolīzi un lipolīzi.

b) Hipotalāmā atrodas eferentie neironi, kas ietekmē hipofīzi un caur to - vairogdziedzeri: palielinās jodu saturošo hormonu (T 3 un T 4) ražošana, kas, iespējams, procesu atsaistes dēļ. Oksidatīvās fosforilēšanas rezultātā palielinās primārā siltuma plūsma, t.i., to ietekmē samazinās enerģijas uzkrāšanās ATP, un lielākā daļa enerģijas tiek izkliedēta siltuma veidā.

c) Hipotalāma siltuma ražošanas centrā atrodas arī eferento neironu populācija, kuru ierosināšana izraisa termoregulācijas tonusa parādīšanos (tajā pašā laikā palielinās tonuss skeleta muskuļos, kā rezultātā siltuma ražošana palielinās par aptuveni 40-60%) vai notiek fāzēm līdzīgas atsevišķu muskuļu muskuļu kontrakcijas
šķiedras, ko sauc par "trīci". Visos šajos gadījumos hipotalāma eferento neironu komanda galu galā tiek pārraidīta uz alfa motorajiem neironiem. Centrālais trīces trakts ir eferents ceļš, kas iet no hipotalāma uz alfa motoriem neironiem caur starpposma veidojumiem, jo ​​īpaši caur smadzeņu vidusdaļu (tektospinālais trakts) un caur sarkano kodolu (rubrospinālais trakts). Sīkāka informācija par šo ceļu joprojām ir neskaidra.

SILTUMA RAŽOŠANAS MEHĀNISMI

Siltuma avots organismā ir eksotermiskas olbaltumvielu, tauku, ogļhidrātu oksidēšanās reakcijas, kā arī ATP hidrolīze. Barības vielu hidrolīzes laikā daļa atbrīvotās enerģijas tiek uzkrāta ATP, un daļa tiek izkliedēta siltuma veidā (primārais siltums). Izmantojot AHF uzkrāto enerģiju, daļa enerģijas tiek izmantota lietderīga darba veikšanai, un daļa tiek izkliedēta siltuma veidā (sekundārais siltums). Tādējādi divas siltuma plūsmas - primārā un sekundārā - ir siltuma ražošana. Kad apkārtējā temperatūra ir augsta vai cilvēks saskaras ar karstu ķermeni, ķermenis var saņemt daļu siltuma no ārpuses (eksogēnais siltums).

Ja nepieciešams palielināt siltuma ražošanu (piemēram, zemas apkārtējās vides temperatūras apstākļos), papildus iespējai saņemt siltumu no ārpuses, organismā ir mehānismi, kas palielina siltuma ražošanu.

Siltuma ražošanas mehānismu klasifikācija:

1. Kontrakcijas termoģenēze - siltuma veidošanās skeleta muskuļu kontrakcijas rezultātā:

a) kustību aparāta brīvprātīga darbība;

b) termoregulācijas tonis;

c) saaukstēšanās muskuļu trīce vai skeleta muskuļu piespiedu ritmiska darbība.

2. Nesaraušanās termoģenēze vai bezdrebu termoģenēze (siltuma veidošanās glikolīzes, glikogenolīzes un lipolīzes aktivācijas rezultātā):

a) skeleta muskuļos (sakarā ar oksidatīvās fosforilācijas atvienošanu);

b) aknās;

c) brūnos taukos;

d) pārtikas specifiskās dinamiskās iedarbības dēļ.

Kontrakcijas termoģenēze

Kad muskuļi saraujas, palielinās ATP hidrolīze, un tāpēc palielinās sekundārā siltuma plūsma, ko izmanto ķermeņa sasildīšanai. Brīvprātīga muskuļu darbība galvenokārt notiek smadzeņu garozas ietekmē. Cilvēku pieredze rāda, ka zemas apkārtējās vides temperatūras apstākļos ir nepieciešama kustība. Tāpēc tiek realizēti nosacīti refleksi un palielinās brīvprātīgā motoriskā aktivitāte. Jo augstāks tas ir, jo lielāka siltuma ražošana. To var palielināt 3-5 reizes, salīdzinot ar bazālā metabolisma vērtību. Parasti, pazeminoties apkārtējai temperatūrai un asins temperatūrai, pirmā reakcija ir termoregulācijas tonusa paaugstināšanās. Pirmo reizi tas tika identificēts 1937. gadā dzīvniekiem un 1952. gadā cilvēkiem. Izmantojot elektromiogrāfijas metodi, tika parādīts, ka, palielinoties muskuļu tonusam, ko izraisa hipotermija, palielinās muskuļu elektriskā aktivitāte. No kontrakcijas mehānikas viedokļa hermoregulējošais tonis ir mikrovibrācija. Vidēji, kad tas parādās, siltuma ražošana palielinās par 20-45% no sākotnējā līmeņa. Ar ievērojamāku hipotermiju termoregulācijas tonis pārvēršas muskuļu aukstuma trīcēs. Termoregulācijas tonis ir ekonomiskāks nekā muskuļu trīce. Parasti tās izveidē tiek iesaistīti galvas un kakla muskuļi.

Drebuļi jeb aukstuma muskuļu trīce ir virspusēji izvietotu muskuļu piespiedu ritmiska darbība, kuras rezultātā siltuma ražošana, salīdzinot ar sākotnējo līmeni, palielinās 2-3 reizes. Parasti trīce vispirms rodas galvas un kakla muskuļos, pēc tam rumpī un, visbeidzot, ekstremitātēs. Tiek uzskatīts, ka siltuma ražošanas efektivitāte drebuļu laikā ir 2,5 reizes augstāka nekā brīvprātīgas darbības laikā.

Signāli no hipotalāma neironiem pārvietojas pa “centrālo trīces ceļu” (tektu un sarkano kodolu) uz muguras smadzeņu alfa motoriskajiem neironiem, no kurienes signāli nonāk attiecīgajos muskuļos, izraisot to aktivitāti. Kurare līdzīgas vielas (muskuļu relaksanti) bloķē termoregulācijas tonusa veidošanos un aukstuma drebuļus, bloķējot H-holīnerģiskos receptorus. To izmanto, lai radītu mākslīgu hipotermiju, un to ņem vērā arī veicot ķirurģiskas iejaukšanās kam tiek izmantoti muskuļu relaksanti.

Nesaraušanās termoģenēze

To veic, palielinot oksidācijas procesus un samazinot oksidatīvās fosforilācijas savienojuma efektivitāti. Galvenās siltuma ražošanas vietas ir skeleta muskuļi, aknas un brūnie tauki. Šāda veida termoģenēzes dēļ siltuma ražošana var palielināties 3 reizes.

Skeleta muskuļos nekontraktīlās termoģenēzes palielināšanās ir saistīta ar oksidatīvās fosforilācijas efektivitātes samazināšanos oksidācijas un fosforilēšanās atdalīšanas dēļ, aknās - galvenokārt aktivizējot glikogenolīzi un sekojošu glikozes oksidāciju. Brūnie tauki palielina siltuma ražošanu lipolīzes dēļ (simpātiskas ietekmes un adrenalīna ietekmē). Brūnie tauki atrodas pakauša rajonā, starp lāpstiņām, videnē gar lielajiem traukiem, padusēs. Atpūtas apstākļos apmēram 10% siltuma rodas brūnajos taukos. Atdzesējot, brūno tauku loma strauji palielinās. Aukstuma adaptācijas laikā (arktisko zonu iedzīvotāju vidū) palielinās brūno tauku masa un to ieguldījums kopējā siltuma ražošanā.

Nesaraušanās termoģenēzes procesu regulēšana tiek veikta ar aktivāciju simpātiskā sistēma un vairogdziedzera hormonu ražošana (tie atvieno oksidatīvo fosforilāciju) un virsnieru medulla.

SILTUMA PĀRDOŠANAS MEHĀNISMI

Lielākā daļa siltuma rodas iekšējos orgānos. Tāpēc iekšējai siltuma plūsmai ir jātuvojas ādai, lai to noņemtu no ķermeņa. Siltuma pārnese no iekšējiem orgāniem tiek veikta siltuma vadīšanas (tādā veidā tiek nodoti mazāk nekā 50% siltuma) un konvekcijas, t.i. siltuma un masas pārneses. Asinis, pateicoties savai augstajai siltumietilpībai, ir labs siltuma vadītājs.

Otrā siltuma plūsma ir plūsma, kas tiek virzīta no ādas vidē. To sauc par ārējo plūsmu. Apsverot siltuma pārneses mehānismus, parasti tiek domāta šī plūsma.

Siltums tiek pārnests uz vidi, izmantojot 4 galvenos mehānismus:

1) iztvaikošana;

2) siltuma vadīšana;

3) termiskais starojums;

4) konvekcija.

Siltuma pārneses mehānismi un siltuma izdalīšanas kontrole.

K - garoza, Kzh - āda, CGt - hipotalāma centri, Sdc - vazomotorais centrs, PM - iegarenās smadzenes, Sm - muguras smadzenes, Gf - hipofīze, TG - vairogdziedzera stimulējošais hormons, Gvs - endokrīnie dziedzeri, Gm - hormoni , Ptr – gremošanas trakts, Ks – asinsvadi, L – plaušas, a, b – aferento impulsu plūsma.

Katra mehānisma ieguldījumu siltuma pārnesē nosaka vides stāvoklis un siltuma ražošanas ātrums organismā. Siltuma komforta apstākļos lielākā siltuma daļa izdalās siltuma vadīšanas, siltuma starojuma un konvekcijas rezultātā, un tikai 19-20% iztvaiko. Pie augstām apkārtējās vides temperatūrām iztvaikošanas rezultātā tiek izvadīts līdz 75-90% siltuma.

Siltumvadītspēja- Tas ir veids, kā nodot siltumu ķermenim, kas atrodas tiešā saskarē ar cilvēka ķermeni. Jo zemāka ir šī ķermeņa temperatūra, jo augstāks ir temperatūras gradients, jo lielāks ir siltuma zudumu ātrums šī mehānisma dēļ. Parasti šī siltuma pārneses metode attiecas tikai uz apģērbu un gaisa slāni, kas ir labi siltumizolatori, kā arī zemādas tauku slāni. Jo biezāks šis slānis, jo mazāka iespējamība, ka tas pārnes siltumu uz aukstu ķermeni.

Termiskais starojums- siltuma pārnese no ādas vietām, kas nav pārklātas ar apģērbu. Tas notiek ar garo viļņu infrasarkano starojumu, tāpēc šo siltuma pārneses veidu sauc arī par starojuma siltuma pārnesi. Termiskā komforta apstākļos šī mehānisma dēļ izdalās līdz 60% siltuma. Termiskā starojuma efektivitāte ir atkarīga no temperatūras gradienta (jo augstāks, jo vairāk siltuma izdalās), no zonas, no kuras rodas starojums, no objektu skaita vidē, kas absorbē infrasarkanos starus.

Konvekcija. Saskaroties ar ādu, gaiss uzsilst un paceļas, tā vietu ieņem “aukstā” gaisa daļa u.tml. Tādā veidā siltuma un masas pārneses ietekmē izdalās līdz 15% siltuma apstākļos termiskais komforts.

Visos šajos mehānismos svarīga loma ir ādas asins plūsmai: kad tās intensitāte palielinās arteriolu gludo muskuļu šūnu tonusa samazināšanās un arteriovenozo šuntu slēgšanas dēļ, ievērojami palielinās siltuma pārnese. To veicina arī cirkulējošo asiņu apjoma palielināšanās: jo lielāka tā vērtība, jo lielāka ir siltuma pārneses iespēja vidē. Aukstumā notiek pretēji procesi - ādas asinsrite samazinās, tai skaitā arteriālo asiņu tiešai pārejai no artērijām uz vēnām, apejot kapilārus, samazinās cirkulējošo asiņu tilpums, mainās arī uzvedības reakcija: cilvēks vai dzīvnieks instinktīvi ņem. "čokurošanās" pozīcija, jo šajā gadījumā siltuma pārneses laukums tiek samazināts par 35%, dzīvniekiem to pavada arī reakcija - "zosu izciļņi" - ādas matiņu pieaugums (piloerekcija), kas palielinās. ādas šūnām un samazina siltuma pārneses iespējamību.

Rokas aizņem nelielu daļu no ķermeņa virsmas – tikai 6%, bet to āda nodod līdz 60% siltuma, izmantojot sausās siltuma pārneses mehānismu (siltuma starojumu, konvekciju).

Iztvaikošana. Siltuma pārnese notiek, jo ūdens iztvaicēšanai tiek patērēta enerģija (0,58 kcal uz 1 ml ūdens). Ir divu veidu iztvaikošana jeb svīšana: nejūtīga un saprātīga svīšana.

a) nemanāma svīšana ir ūdens iztvaikošana no elpceļu gļotādām un ūdens, kas sūcas caur ādas epitēliju (audu šķidrumu). Dienas laikā caur elpceļiem parasti iztvaiko līdz 400 ml ūdens, t.i., 400x0,58 kcal = 232 kcal/dienā. Ja nepieciešams, šo vērtību var palielināt tā sauktās termiskās aizdusas dēļ, ko izraisa siltuma pārneses centra neironu ietekme uz smadzeņu stumbra elpošanas neironiem.

Vidēji dienā caur epidermu izsūcas aptuveni 240 ml ūdens. Tāpēc, pateicoties tam, tiek doti 240 0,58 kcal = 139 kcal/dienā. Šī vērtība nav atkarīga no regulējošiem procesiem un dažādiem vides faktoriem.

Abi nejūtīgās svīšanas veidi ļauj dot (400 + 240) 0,58 = 371 kcal dienā.

b) jūtama svīšana (siltuma zudumi sviedru iztvaikošanas rezultātā) ērtā apkārtējās vides temperatūrā vidēji dienā izdalās 400-500 ml sviedru, līdz ar to izdalās līdz 300 kcal. Taču nepieciešamības gadījumā svīšanas apjoms var palielināties līdz 12 l/dienā, t.i., svīstot var zaudēt gandrīz 7000 kcal dienā. Stundas laikā sviedru dziedzeri var saražot līdz 1,5 litriem, bet saskaņā ar dažiem avotiem - līdz 3 litriem sviedru.

Iztvaikošanas efektivitāte lielā mērā ir atkarīga no vides: jo augstāka temperatūra un zemāks gaisa mitrums (gaisa piesātinājums ar ūdens tvaikiem), jo augstāka ir svīšanas kā siltuma pārneses mehānisma efektivitāte. Kad gaiss ir 100% piesātināts ar ūdens tvaikiem, iztvaikošana nav iespējama.

Sviedru dziedzeri sastāv no gala daļas jeb ķermeņa un sviedru kanāla, kas atveras uz ārpusi kā sviedru poras. Pēc sekrēcijas rakstura sviedru dziedzeri iedala ekrīnos (merokrīnos) un apokrīnos. Apokrīnie dziedzeri ir lokalizēti galvenokārt padusē, kaunuma rajonā, kā arī kaunuma lūpās, starpenē un piena dziedzeru areolā. Apokrīnie dziedzeri izdala taukainu vielu, kas bagāta ar organiskiem savienojumiem. Jautājums par viņu inervāciju tiek apspriests - daži apgalvo, ka tas ir adrenerģiski simpātisks, citi uzskata, ka tā pilnīgi nav un sekrēciju veidošanās ir atkarīga no virsnieru serdes hormoniem (adrenalīna un norepinefrīna).

Modificētie apokrīnie dziedzeri ir ciliārie dziedzeri, kas atrodas plakstiņos pie skropstām, kā arī dziedzeri, kas ražo ausu sērsārpusē auss kanāls, un deguna dziedzeri (vestibulārie dziedzeri). Tomēr apokrīnie dziedzeri nepiedalās iztvaikošanas procesā. Ekrīnās jeb merokrīnas sviedru dziedzeri atrodas gandrīz visu ķermeņa zonu ādā. Kopā to ir vairāk nekā 2 miljoni (lai gan ir cilvēki, kuriem to gandrīz pilnībā trūkst). Visvairāk sviedru dziedzeru atrodas uz plaukstām un pēdām (vairāk nekā 400 uz 1 cm2) un kaunuma ādā (apmēram 300 uz 1 cm2). Svīšanas ātrums, kā arī sviedru dziedzeru aktivizēšanās dažādās ķermeņa daļās ir ļoti atšķirīga.

Sviedru ķīmiskais sastāvs ir hipotonisks šķīdums: satur 0,3% nātrija hlorīda (gandrīz 0,9% asinīs), urīnvielu, glikozi, aminoskābes, amoniju un nelielu daudzumu pienskābes. Sviedru pH svārstās no 4,2 līdz 7, ar vidējo pH = 6. Īpatnējais svars ir 1,001-1,006. Tā kā sviedri ir hipotoniska vide, intensīvas svīšanas laikā tiek zaudēts vairāk ūdens nekā sāļu, kā arī var palielināties osmotiskais spiediens asinīs. Tādējādi pārmērīga svīšana ir saistīta ar izmaiņām ūdens un sāls metabolismā.

Sviedru dziedzerus inervē simpātiskās holīnerģiskās šķiedras – to galos izdalās acetilholīns, kas mijiedarbojas ar M-holīnerģiskiem receptoriem, palielinot sviedru veidošanos. Preganglioniskie neironi atrodas muguras smadzeņu sānu kolonnās Th 2 -L 2 līmenī, un postganglioniskie neironi atrodas simpātiskajā stumbrā.

Ja ir nepieciešams palielināt siltuma pārnesi ar svīšanu, tiek aktivizēti garozas, limbiskās sistēmas un galvenokārt hipotalāma neironi. No hipotalāma neironiem signāli nonāk muguras smadzeņu neironiem un pamazām svīšanas procesā iesaista dažādas ādas vietas: vispirms seju, pieri, kaklu, tad rumpi un ekstremitātes.

Ir dažādi veidi, kā aktīvi ietekmēt svīšanas procesu. Piemēram, daudzi pretdrudža vai pretdrudža līdzekļi: aspirīns un citi salicilāti palielina svīšanu un tādējādi samazina ķermeņa temperatūru (iztvaikošanas rezultātā palielinās siltuma pārnese). Sviedrējoša iedarbība ir arī liepu ziedkopām, avenēm, māllēpes lapām.

VIELMAIŅA

Vielmaiņa ir organismā nonākušo vielu metabolisma process, kā rezultātā no šīm vielām var veidoties sarežģītākas vai, gluži otrādi, vienkāršākas vielas.

Cilvēka ķermenis, tāpat kā citu dzīvnieku un augu pasaules pārstāvju organismi, ir atvērta termodinamiskā sistēma. Tā pastāvīgi saņem brīvas enerģijas plūsmu. Tajā pašā laikā tas izdala enerģiju vidē, lielākoties nolietotu (saistītu). Pateicoties šīm divām plūsmām, dzīvā organisma entropija (nekārtības, haosa, degradācijas pakāpe) saglabājas nemainīgā (minimālā) līmenī. Kad kāda iemesla dēļ brīvās enerģijas plūsma (negentropija) samazinās (vai palielinās saistītās enerģijas veidošanās), tad palielinās organisma kopējā entropija, kas var izraisīt tā termodinamisko nāvi.

Saskaņā ar dzīvo sistēmu termodinamiku dzīvība ir cīņa pret entropiju, cīņa starp sistēmas sakārtotību un degradāciju. Saskaņā ar labi zināmo Prigožina vienādojumu minimālais entropijas pieaugums notiek, ja negentropijas plūsmas ātrums ir vienāds ar entropijas plūsmas ātrumu vidē.

Brīva enerģija ķermenim var nākt tikai no pārtikas. Tas uzkrājas sarežģītās olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu ķīmiskajās saitēs. Lai atbrīvotu šo enerģiju, barības vielas vispirms tiek hidrolizētas un pēc tam oksidētas anaerobos vai aerobos apstākļos.

Hidrolīzes procesā, kas notiek kuņģa-zarnu traktā, izdalās neliela daļa brīvās enerģijas (mazāk par 0,5%). To nevar izmantot bioenerģijas vajadzībām, jo ​​to neuzkrāj makroergi, piemēram, ATP. To pārvērš tikai siltumenerģijā (primārajā siltumā), ko organisms izmanto temperatūras homeostāzes uzturēšanai.

Otrais enerģijas izdalīšanās posms ir anaerobās oksidācijas process. Konkrēti, aptuveni 5% no kopējās brīvās enerģijas no glikozes tiek atbrīvoti šādā veidā, oksidējoties līdz pienskābei. Taču šo enerģiju uzkrāj makroergs ATP un izmanto lietderīga darba veikšanai, piemēram, muskuļu kontrakcijai, nātrija-kālija sūkņa darbināšanai, bet galu galā tā arī pārvēršas siltumā, ko sauc par sekundāro siltumu.

3. posms ir galvenais enerģijas izdalīšanas posms – līdz 94,5% no visas enerģijas, ko var atbrīvot ķermeņa apstākļos. Šis process tiek veikts Krebsa ciklā: tajā notiek pirovīnskābes (glikozes oksidācijas produkts) un acetilkoenzīma A (aminoskābju un taukskābju oksidācijas produkts) oksidēšanās. Aerobās oksidācijas procesā ūdeņraža abstrakcijas un tā elektronu un protonu pārneses rezultātā pa elpošanas enzīmu ķēdi uz skābekli izdalās brīvā enerģija. Šajā gadījumā enerģijas izdalīšanās nenotiek vienlaicīgi, bet gan pakāpeniski, tāpēc lielākā daļa šīs brīvās enerģijas (apmēram 52-55%) var tikt uzkrāta makroerga enerģijā (ATP). Pārējais ir "nepilnības" dēļ bioloģiskā oksidēšana zaudēts kā primārais siltums. Pēc ATP uzkrātās brīvās enerģijas izmantošanas lietderīga darba veikšanai tā tiek pārvērsta sekundārajā siltumā.

Tādējādi visa brīvā enerģija, kas izdalās barības vielu oksidēšanās laikā, galu galā tiek pārvērsta siltumenerģijā. Tāpēc ķermeņa izdalītās siltumenerģijas daudzuma mērīšana ir metode ķermeņa enerģijas patēriņa noteikšanai.

Oksidācijas rezultātā glikoze, aminoskābes un taukskābes organismā pārvēršas oglekļa dioksīdā un ūdenī.

Dzīvnieka organisma enerģijas vielmaiņa (bruto vielmaiņa) sastāv no pamata vielmaiņas un darba papildinājuma pamata vielmaiņai. Metabolisma procesu līmeņa sākotnējā vērtība ir bazālais metabolisms. Šie standarta nosacījumi bazālā metabolisma noteikšanai raksturo tos faktorus, kas var ietekmēt vielmaiņas procesu intensitāti cilvēkiem. Piemēram, vielmaiņas ātrums ir pakļauts dienas svārstībām, kas palielinās no rīta un samazinās naktī. Vielmaiņas intensitāte palielinās arī ar fizisko un garīgais darbs. Uzturvielu patēriņš un to tālāka sagremošana būtiski ietekmē vielmaiņas līmeni, īpaši, ja barības vielām ir proteīna raksturs. Šo parādību sauc par pārtikas specifisko dinamisko efektu.Vielmaiņas intensitātes palielināšanās pēc proteīna pārtikas ēšanas var ilgt 12-18 stundas Un visbeidzot, ja apkārtējās vides temperatūra nokrītas zem komforta temperatūras, tad vielmaiņas procesu intensitāte palielinās. . Pārejas uz dzesēšanu izraisa lielāku metabolisma pieaugumu nekā atbilstošas ​​​​pārejas uz temperatūras paaugstināšanos.

Pat pilnībā un stingri ievērojot standarta nosacījumus, bazālā metabolisma vērtība veseliem cilvēkiem var atšķirties. Šīs atšķirības ir izskaidrojamas ar vecuma, dzimuma, auguma un ķermeņa svara atšķirībām. Parasti vērtību 4,2 kJ/kg h uzskata par aptuvenu standarta (pamata) vielmaiņas ātruma vērtību; personai, kas sver 70 kg, atbilstošais pamata vielmaiņas ātrums ir aptuveni 7100 kJ/dienā (1700 kcal/dienā).

UZTURS

Uzturs ir ķermeņa audu asimilācijas process, kas nepieciešams ķermeņa audu veidošanai un atjaunošanai, kā arī enerģijas izmaksu segšanai.

Kopumā dzīvnieku organismu uztura vajadzību attīstība ietvēra procesu, kurā tika ierobežota vairāku savienojumu sintēze, vienlaikus palielinot patēriņu. organiskie savienojumi noteikti veidi. Tas noveda pie veselas vielu grupas izolēšanas, kas ir neaizstājamas augstākiem dzīvniekiem un cilvēkiem, tas ir, nepieciešamas vielmaiņai, bet nav sintezētas neatkarīgi.

Pārtikas produktu, kas sastāv galvenokārt no kompleksiem augu vai dzīvnieku izcelsmes savienojumiem, izmantošana ķermeņa enerģijas vai plastmasas vajadzībām ir iespējama tikai pēc šo produktu hidrolīzes un pārtapšanas salīdzinoši vienkāršos savienojumos, kuriem nav specifiskas sugas. Dažādu dzīvnieku sugu uztura vajadzības ir atšķirīgas atkarībā no tā, kādas uzturvielas organisms spēj sintezēt un kurām jānāk no ārpuses. Tomēr lielākā daļa uztura vajadzību atšķirību ir saistītas ar to, kā pārtika tiek sagremota (hidrolizēta). Tas ir saistīts ar faktu, ka augstākos dzīvnieku organismos starpposma vielmaiņas procesi notiek līdzīgi.

Vielmaiņā (vielmaiņā) un enerģētikā izšķir divus procesus: anabolismu un katabolismu. Anabolisms tiek saprasts kā procesu kopums, kura mērķis ir veidot ķermeņa struktūras, galvenokārt izmantojot sarežģītu organisko vielu sintēzi; katabolisms ir sarežģītu organisko savienojumu sadalīšanās procesu kopums un salīdzinoši vienkāršu vielu izmantošana, kas veidojas enerģijas apmaiņas procesā. Anabolisms un katabolisms balstās attiecīgi uz asimilācijas un disimilācijas procesiem, kas ir savstarpēji saistīti organismā un līdzsvaroti normālā organismā.

Kopumā dzīvnieku vajadzības ir diezgan viendabīgas: enerģijas apmaiņai nepieciešamas līdzīgas struktūras barības vielas; tādās vielās kā aminoskābes, purīni un daži lipīdi, lai izveidotu sarežģītas olbaltumvielu molekulas un šūnu struktūras; īpašos vielmaiņas katalizatoros un šūnu membrānas stabilizatoros; neorganiskajos jonos un savienojumos fizikāliem un ķīmiskiem procesiem organismā un, visbeidzot, universālā bioloģiskā šķīdinātājā - ūdenī -, lai radītu vidi šūnu vielmaiņai.

Galu galā augsti organizētu organismu barība satur organiskas vielas, no kurām lielākā daļa ir olbaltumvielas, lipīdi un ogļhidrāti. To hidrolīzes produkti – aminoskābes, taukskābes, glicerīns un monosaharīdi – tiek tērēti organisma enerģijas piegādei. Enerģijas apmaiņas procesos aminoskābes, taukskābes un monosaharīdi ir savstarpēji saistīti, izmantojot kopīgus to transformācijas ceļus. Tāpēc pārtikas vielas kā enerģijas nesējas var tikt savstarpēji apmainītas atbilstoši to enerģētiskajai vērtībai (izodinamiskais likums).

Pārtikas enerģētisko (kaloriju) vērtību novērtē pēc siltumenerģijas daudzuma, kas izdalās 1 g pārtikas vielas sadegšanas laikā (fizioloģiskais degšanas siltums), ko tradicionāli izsaka kilokalorijās vai saskaņā ar SI - džoulos (1 kcal = 4,187 kJ). Aprēķini liecina, ka tauku enerģētiskā vērtība (38,9 kJ/g; 9,3 kcal/g) ir divas reizes augstāka nekā olbaltumvielām un ogļhidrātiem (17,2 kJ/g; 4,1 kcal/g). Olbaltumvielām un ogļhidrātiem ir vienāda enerģētiskā vērtība, un tos var aizstāt 1:1 svara attiecībā.

Lai saglabātu ķermeņa stacionāro stāvokli, kopējās enerģijas izmaksas jāsedz ar barības vielu piegādi, kas savās ķīmiskajās saitēs satur līdzvērtīgu enerģijas piegādi. Ja ienākošās pārtikas daudzums nav pietiekams, lai segtu enerģijas izdevumus, tad enerģijas patēriņu kompensē iekšējās rezerves, galvenokārt tauki. Ja ienākošās pārtikas masa enerģijas nesēju izteiksmē pārsniedz enerģijas patēriņu, tad notiek tauku uzkrāšanās process neatkarīgi no pārtikas sastāva.

Tomēr vienmēr jāatceras, ka šie trīs enerģijas avoti ir arī dzīvnieka organisma plastmasas materiāls. Tāpēc vienas no trim uzturvielām ilgstoša izslēgšana no uztura un aizstāšana ar enerģētiski līdzvērtīgu citas vielas daudzumu ir nepieņemama.

SECINĀJUMS

Dzīve ir saistīta ar nepārtrauktu enerģijas patēriņu, kas ir nepieciešams ķermeņa funkcionēšanai. No termodinamikas viedokļa dzīvie organismi pieder pie atvērtām sistēmām, jo ​​pastāvēšanai tie nepārtraukti apmainās ar vielām un enerģiju ar ārējo vidi. Dzīvo organismu enerģijas avots ir organisko vielu ķīmiskās pārvērtības, kas nāk no vides. Šo vielu pārveidošana no sarežģītām uz vienkāršām noved pie ķīmiskajās saitēs esošās enerģijas izdalīšanās. Enerģija tiek iegūta no ķīmiskajām saitēm galvenokārt ar molekulārā skābekļa patēriņu (aerobā vielmaiņa); Pirms oksidēšanās vairākās ķēdēs notiek šķelšanās bez skābekļa (anaerobs metabolisms).

Galvenais enerģijas akumulators, ko izmanto šūnu procesos, ir adenozīna trifosfāts (ATP). Ar ATP enerģijas palīdzību ir iespējams sintezēt olbaltumvielas, šūnu dalīšanos, uzturēt to osmotisko gradientu, muskuļu kontrakciju utt. Saskaņā ar pirmo termodinamikas likumu ATP ķīmiskā enerģija, izgājusi cauri starpposmiem, galu galā pārvēršas par siltums, ko organisms zaudē. Tāpēc ķermeņa enerģijas apmaiņas intensitāte ir enerģijas izdevumu summa šūnu sistēmu darbībai, uzkrātā enerģija un tās zudumi siltuma veidā.

Organisma dzīve ir atkarīga no ķīmisku reakciju rašanās ar visu veidu enerģijas pārvēršanu siltumā. Ķīmisko reakciju ātrums un līdz ar to arī enerģijas apmaiņa ir atkarīgs no audu temperatūras. Siltums kā galīgā enerģijas transformācija spēj pārvietoties no augstākas temperatūras apgabala uz zemākas temperatūras reģionu. Audu temperatūru nosaka attiecība starp to šūnu struktūru vielmaiņas siltuma ražošanas ātrumu un iegūtā siltuma izkliedes ātrumu vidē. Līdz ar to siltuma apmaiņa starp organismu un ārējo vidi ir būtisks nosacījums dzīvnieku organismu pastāvēšanai. Lai uzturētu normālu (optimālu) ķermeņa temperatūru, dzīvnieku organismiem ir sistēma, kas regulē siltuma apmaiņu ar vidi.

Dzīvnieku organismus iedala poikilotermiskajos un homeotermiskajos. Poikilotermām (kas atrodas zemākajos filoģenētisko kāpņu līmeņos) ir nepilnīgi, bet tomēr diezgan efektīvi termoregulācijas mehānismi. Šie mehānismi ietver ķīmiskās temperatūras kompensācijas sistēmu, kas ļauj uzturēt stabilu enerģijas apmaiņu būtisku ķermeņa temperatūras izmaiņu laikā, uzvedības termoregulāciju (optimālās vides temperatūras izvēle) un temperatūras histerēzi (spēju uztvert siltumu no ārējās vides ātrāk nekā to zaudēt).

Homeotermija ir vēlāks ieguvums dzīvnieku pasaules evolūcijā. Pie patiesi homeotermiskiem dzīvniekiem pieder putni un zīdītāji, jo šie dzīvnieki spēj uzturēt nemainīgu ķermeņa temperatūru 2°C robežās, neskatoties uz salīdzinoši lielām ārējās temperatūras svārstībām.

Homeotermijas pamatā ir augstāks enerģijas apmaiņas līmenis nekā poikilotermiskajiem dzīvniekiem, jo ​​ir palielināta vairogdziedzera hormonu loma, kas stimulē šūnu nātrija sūkņa darbību. Augsta enerģijas apmaiņa ir novedusi pie ideālu mehānismu veidošanās siltumenerģijas regulēšanai organismā.

Vairāki dzīvnieki pieder heterotermisko organismu grupai: dažos apstākļos tie ir poikilotermiski organismi, citos - homeotermiski.

Lai uzturētu nemainīgu ķermeņa temperatūru, homeotermiskajiem dzīvniekiem ir ķīmiskā un fiziskā termoregulācija. Fiziskā termoregulācija tiek veikta, mainot ķermeņa iekšējo audu siltumvadītspēju (izmaiņas ādas asinsritē, piloerekcija, mitruma iztvaikošana no ķermeņa virsmas vai mutes dobuma).

Ķīmiskā termoregulācija tiek veikta, palielinot siltuma veidošanos organismā. Ir divi galvenie ķīmiskās termoregulācijas (regulētas siltuma veidošanās) avoti: saraušanās termoģenēze, ko izraisa kustību aparāta brīvprātīga darbība, termoregulācijas tonuss un muskuļu trīce, un nesaraušanās termoģenēze, ko izraisa brūnie taukaudi, pārtikas specifiskā dinamiskā darbība, utt.

Siltuma apmaiņu kontrolē termoreceptoru darbība, no kuriem informācija tiek nosūtīta uz hipotalāma termoregulācijas centru, kas kontrolē ķīmiskās un fizikālās termoregulācijas reakcijas.

Ilgstoša uzturēšanās augstas vai zemas apkārtējās vides temperatūras apstākļos izraisa būtiskas izmaiņas ķermeņa īpašībās, palielinot tā izturību pret attiecīgo temperatūras faktoru iedarbību.

Ķermeņa audu uzbūve un atjaunošana, kā arī organisma enerģijas izdevumu segšana jānodrošina ar atbilstošu uzturu. Vielmaiņā un enerģētikā izšķir divus procesus: anabolismu un katabolismu. Anabolisms tiek saprasts kā procesu kopums, kura mērķis ir veidot ķermeņa struktūras, galvenokārt izmantojot sarežģītu organisko vielu sintēzi. Katabolisms ir sarežģītu organisko vielu sadalīšanās procesu kopums, lai atbrīvotu enerģiju. Anabolisms un katabolisms balstās uz asimilācijas un disimilācijas procesiem, kas ir attiecīgi savstarpēji saistīti un līdzsvaroti.

Dzīvnieku uztura vajadzības ir diezgan vienveidīgas: nepieciešamās vielas enerģijas apmaiņai (olbaltumvielas, tauki, ogļhidrāti), vielas sarežģītu olbaltumvielu molekulu un šūnu struktūru veidošanai (aminoskābes, purīni, lipīdi, ogļhidrāti), īpaši vielmaiņas katalizatori (vitamīni) un šūnu membrānas stabilizatori (antioksidanti), neorganiskie joni un universālais bioloģiskais šķīdinātājs - ūdens.

Pārtikas enerģētisko vērtību nosaka siltumenerģijas daudzums, kas izdalās 1 g pārtikas vielas sadegšanas laikā (fizioloģiskais degšanas siltums).

Racionāls uzturs nozīmē uzturu, kas ir pietiekams kvantitātē un pilnvērtīgs pēc kvalitātes. Racionāla uztura pamatā ir līdzsvars, t.i., optimāla patērētās pārtikas attiecība. Sabalansētā uzturā jāiekļauj olbaltumvielas, tauki un ogļhidrāti masas proporcijā aptuveni 1:1:4. Kvalitātes ziņā pārtikai jābūt pilnvērtīgai, t.i., tajā jāsatur olbaltumvielas (tostarp neaizvietojamās aminoskābes), neaizvietojamās taukskābes (tā sauktais F vitamīns), vitamīni, no kuriem lielākā daļa ir katalītisko sistēmu sastāvdaļa, un liela vitamīnu grupa. -līdzīgas vielas, neorganiskie elementi un ūdens.

BIBLIOGRĀFIJA

1) McMurray V. Metabolisms cilvēkiem. M., 1980. gads.

2) Nortons A., Edholms O. Cilvēks aukstos apstākļos. M., 1957. gads.

3) Cilvēka un dzīvnieku fizioloģijas vispārējais kurss / rediģējis A. D. Nozdračevs. M., 1991. gr.. 2.

4) Fizioloģijas pamati / red. P. Sterki. M., 1984. gads.

5) Slonim A.D. Termoregulācijas evolūcija. L., 1986. gads.

6) Termoregulācijas fizioloģija: fizioloģijas ceļvedis / rediģējis K. P. Ivanova. L., 1984. gads.

7) Cilvēka fizioloģija / red. N.A. Agadžanjans, V.I. Tsirkins. Sanktpēterburga, 1998. gads.

8) Cilvēka fizioloģija / red. R. Šmits, G. Tēvs. M., 1986. T. 4.

Ja ķermeņa temperatūra pārsniedz apkārtējās vides temperatūru, tad ķermenis siltumu atdos apkārtējai videi. Siltums tiek izvadīts vidē starojuma, siltuma vadīšanas, konvekcijas un iztvaikošanas rezultātā.

Vides temperatūras paaugstināšanās virs ķermeņa temperatūras izraisa ķermeņa temperatūras paaugstināšanos starojuma un vadītspējas dēļ. Šādos apstākļos liekā siltuma izdalīšana un dzesēšana tiek veikta tikai ar iztvaikošanu. Gaisa kustība ādas tuvumā palielina iztvaikošanas ātrumu un tādējādi palielina siltuma zudumu efektivitāti (ventilatora dzesēšanas efekts).

Fiziskā termoregulācija (siltuma pārnese.) Ja ķermeņa temperatūra pārsniedz apkārtējās vides temperatūru, tad ķermenis siltumu atdos apkārtējai videi. Siltums tiek izvadīts vidē starojums, siltuma vadīšana, konvekcija un iztvaikošana.

Radiācija. Kails cilvēks istabas temperatūrā zaudē apm 60% no siltuma, ko izdala infrasarkano staru viļņi ar garumu 760 nm.

Konvekcija (15% izdalīts siltums) - siltuma zudums, pārnesot kustīgas gaisa vai ūdens daļiņas. Konvekcijas rezultātā zaudētā siltuma daudzums palielinās, palielinoties gaisa ātrumam (ventilators, vējš). Ūdenī vadītspējas un konvekcijas ceļā nodotā ​​siltuma daudzums ir daudzkārt lielāks nekā gaisā.

Veicot- kontakta siltuma pārnese ( 3% izdalītais siltums), kad ķermeņa virsma nonāk saskarē ar jebkuriem fiziskiem ķermeņiem (krēslu, grīdu, spilvenu, apģērbu utt.).

Radiācija, konvekcija un vadītspēja rodas, ja ķermeņa temperatūra ir augstāka par apkārtējās vides temperatūru . Ja ķermeņa virsmas temperatūra ir vienāda ar apkārtējās vides temperatūru vai zemāka par to, tad šīs metodes siltuma zaudēšanai no ķermeņa kļūst neefektīvas. Piemēram, normālos apstākļos siltuma vadītspējai ir neliela loma, jo gaiss un apģērbs slikti vada siltumu.

Iztvaikošana- nepieciešamais mehānisms siltuma izdalīšanai augstā temperatūrā. Ūdens iztvaikošana no ķermeņa virsmas izraisa zaudējumus 2,43 kJ (0,58 kcal) siltums uz katru iztvaicētā ūdens gramu.

Nemateriāls iztvaikošana - nepārtrauktas ūdens molekulu difūzijas rezultāts caur ādu un elpceļu virsmām, to nekontrolē temperatūras regulēšanas sistēma.Pat bez redzamas svīšanas ūdens iztvaiko no ādas un plaušu virsmas, sākot no plkst. 700-850 ml ūdens dienā(300 – 350 ml – no plaušu virsmas, 400 – 500 ml – no ādas virsmas) , izraisot pasūtījuma siltuma zudumus 12-16 kcal/stundā.

Procesa intensitāte ir atkarīga no relatīvais mitrums : Gaisā, kas piesātināts ar ūdens tvaikiem, iztvaikošana nenotiek. Tāpēc pirtī sviedri izdalās lielos daudzumos, bet neiztvaiko un izplūst no ādas virsmas - neefektīva svīšana .

Veicot smagu fizisku darbu augstā apkārtējās vides temperatūrā, var sasniegt svīšanu 10-12 l/dienā. Pēc smagas muskuļu slodzes tas tiek atbrīvots iztvaikojot. 75% siltums, starojums - 12%, konvekcija 13% (salīdzinājumam: in atpūsties pulksten 20 0 AR – starojuma īpatsvars ir 66%, iztvaikošana - 19%, konvekcija - 15%).

Kopā ar sviedriem tiek zaudēts liels daudzums sāļu (galvenokārt nātrija hlorīds) un vitamīns C. Šajā sakarā ir būtiski jāpaplašina šo vielu patēriņa rādītāji karstos veikalos un karstā klimatā strādājošo cilvēku uzturā.

Piedalīties siltuma pārnesē āda, gļotādas, plaušas, sirds un asinsvadu un ekskrēcijas sistēmas .

Īpaši svarīga loma siltuma pārneses procesos ir ādas asinsvadu stāvoklim, kā arī sirds kontrakciju un elpošanas biežumam.

Sirds un asinsvadu sistēma ietekmē siltuma pārneses intensitāti, pateicoties asins pārdalei traukos un cirkulējošo asiņu tilpuma izmaiņām.

Aukstumā ādas asinsvadi, galvenokārt arterioli, šauri; arteriovenozās anastomozes atveras. Tas samazina asiņu daudzumu kapilāros. Tā rezultātā palielinās ķermeņa siltumizolācija un siltums tiek saglabāts, ierobežojot siltuma pārnesi. Sakarā ar asiņu pārdali palielinās asins plūsmas tilpuma ātrums iekšējos orgānos - tas palīdz saglabāt siltumu tajos - siltuma saglabāšanas reakcija .

Kad apkārtējā temperatūra paaugstinās:

1) ādas asinsvadi paplašinās, palielinās tajos cirkulējošā asins daudzums;

2) cirkulējošo asiņu tilpums palielinās sakarā ar ūdens pārnešanu no audiem uz traukiem un asiņu izdalīšanos no liesas un citām asins noliktavām. Tā rezultātā palielinās siltuma pārnese caur starojumu un konvekciju.

Elpošanas sistēmas – līdzīgs rezultāts rodas, ja elpošana palielinās, jo no ķermeņa tiek izvadīts vairāk sakarsētu gaisu. Tas ir īpaši svarīgi dzīvniekiem, kas nesvīst ( vai nu trūkst sviedru dziedzeru, vai ir biezi mati, kas apgrūtina svīšanu)– suņiem, kaķiem utt. Paaugstinoties apkārtējai temperatūrai, tie attīstās termiska aizdusa – ļoti ātra, bet ārkārtīgi sekla elpošana. Palielina ūdens iztvaikošanu no mutes gļotādas un augšējiem elpceļiem.

Siltuma pārnese ir novērsta :

1) zemādas tauku slānis – tauku zemās siltumvadītspējas dēļ;

2) audums – sakarā ar to, ka starp to un ādu ir nekustīga gaisa slānis, kas ir vājš siltuma vadītājs (tā temperatūra sasniedz 30 0 C). Jo smalkāka ir tā struktūra, jo labākas ir apģērba - vilnas un kažokādas - siltumizolācijas īpašības. Gaisu necaurlaidīgs apģērbs (gumijas) ir slikti panesams – gaisa slānis starp to un ķermeni ātri piesātinās ar ūdens tvaikiem un apstājas iztvaikošana.

3) ķermeņa stāvokļa maiņa : aukstā laikā dzīvnieki “saritinās bumbiņā”, kas samazina siltuma pārneses virsmu; kad tas ir karsts, gluži pretēji, viņi ieņem pozīciju, kurā tas palielinās;

4) ādas muskuļu reakcija - cilvēkiem tam ir rudimentāra nozīme (“zosu āda”), dzīvniekiem tas maina apmatojuma šūnu, kā rezultātā uzlabojas vilnas siltumizolējošā loma.

Ķermeņa temperatūras noturību nodrošina kopēja mehānismu darbība, kas regulē, no vienas puses, vielmaiņas intensitāti un no tā atkarīgo siltuma veidošanos (ķīmiskā termoregulācija), no otras puses, siltuma pārnesi (fiziskā termoregulācija).

Tādējādi noderīgs adaptīvs rezultāts aplūkojamās funkcionālās sistēmas darbība ir nevis ādas temperatūras noturība (temperatūras “apvalks”), bet gan iekšējo orgānu temperatūra (temperatūra “kodols”)

FUNKCIONĀLĀ SISTĒMA, KAS NODROŠINA KONSTANCIJU ĶERMEŅA TEMPERATŪRU

1 saite - labvēlīgs adaptīvs rezultāts - ķermeņa temperatūras uzturēšana nemainīgā līmenī.

2. saite - receptoriem . Termorecepciju veic A (delta) un C tipa tievu sensoro šķiedru brīvie gali.

( Temperatūras noturības regulēšana ir sarežģīts reflekss, kas rodas ādas receptoru, ādas un zemādas asinsvadu, kā arī centrālās nervu sistēmas kairinājuma rezultātā.)

Funkcionālās sistēmas 3. saite - nervu centrs

Funkcionālās sistēmas 4. saite – izpildinstitūcijas. Ķermeņa temperatūru nosaka intensitātes attiecība:

1) siltuma ražošana

2) siltuma pārnese

Termoregulācijas MEHĀNISMI

Termoregulācijas nervu mehānismi balstās uz refleksu lokiem, kas ietver receptoru veidojumus (karstuma un aukstuma receptorus). Caur aferentajām nervu šķiedrām impulsi no receptoru aparāta sasniedz vairākus galvenos autonomās regulēšanas centrus, galvenokārt hipotalāma struktūras. Refleksa loka eferentā daļa ir simpātiskās un parasimpātiskās nervu šķiedras, kas inervē iekšējos orgānus, kā arī asinsvadus. Eferenti impulsi tiek veikti arī pa motorajām somatiskajām šķiedrām, kas regulē skeleta muskuļu darbību.

Termoreceptoru lokalizācija un īpašības.

Perifērijas atrodas termoreceptori ādā, zemādas audos, ādas un zemādas traukos.Ādas termoreceptori ir neiekapsulēti nervu gali. .

Centrālie termoreceptori atrodas hipotalāma mediālajā preoptiskajā zonā (centrālie termosensoru neironi), vidussmadzeņu, muguras smadzeņu retikulārais veidojums.)

Centrālās nervu sistēmas siltuma un aukstuma receptori reaģē uz nervu centriem plūstošo asiņu temperatūras izmaiņām. Tika novērots siltuma veidošanās pieaugums dzesēšanas laikā miega artērija, nesot asinis smadzenēs.

Pierādījumi centrālajiem termoreceptoriem :

1 ) denervēto pakaļējo ekstremitāšu iegremdēšana suņiem aukstā ūdenī izraisa galvas, priekšējo kāju, rumpja muskuļu trīci un pastiprinātu siltuma veidošanos. Tas ir saistīts ar faktu, ka “aukstās” asinis kairina centrālos termoreceptorus;

2)atdzesējot miega artēriju, kas nes asinis smadzenēs , attīstās trīce un ādas vazokonstrikcija, kas attiecīgi izraisa palielinātu siltuma veidošanos un ierobežotu siltuma pārnesi.

Termoreceptori ir atrasti elpceļos, iegarenajās smadzenēs un motoriskajā garozā.

Tādējādi cilvēka ķermenim ir dubultā sistēma ķermeņa temperatūras kontrolei: tiek noteikta ārējās vides (karstuma vai aukstuma) ietekme. ādas receptoru veidojumi , tiek reģistrēta iekšējās vides temperatūra iekšējo orgānu un centrālās nervu sistēmas struktūru termoreceptori.

Termoreceptoru funkcionālā mobilitāte.Ādas termoreceptoru īpašība mainīt savu jutību pret temperatūras ietekmi atkarībā no vispārējā ķermeņa stāvokļa izmaiņām atspoguļo P.G. atklāto receptoru universālo īpašību. Snyakin un saņēma vārdu "receptoru funkcionālā mobilitāte".

Turklāt termoreceptori ir sadalīti karstumam un aukstumam .

X smakas receptori kas atrodas ādas biezumā, dziļumā apmēram 0,17 mm, termiskie receptori - 0,3 mm dziļumā . Kopējais punktu skaits uz ādas virsmas, kas uztver aukstumu, ievērojami pārsniedz punktu skaitu, kas uztver siltumu. Aukstuma un karstuma receptori ir nevienmērīgi sadalīti pa ādas virsmu. Ir atsevišķas siltuma un aukstuma termoreceptoru preferenciālās lokalizācijas zonas.

Starp perifērajiem termoreceptoriem dominējošie ir auksts , starp centrālajiem - termiskais . Pie cilvēkiem optimālās apkārtējās vides temperatūras termoreceptori ģenerē izlādes ar stacionāru frekvenci. Samazinoties apkārtējās vides temperatūrai, palielinās impulsu un aukstuma receptoru biežums, un termisko receptoru biežums samazinās. Gluži pretēji, paaugstinoties apkārtējai temperatūrai, termisko receptoru impulsu biežums palielinās un aukstuma receptoru biežums samazinās.

Ādas aukstuma receptoru impulsu biežums ir maksimālais temperatūrā 20-30 0 C, un termiskajiem receptoriem temperatūra ir 38-43 0 AR . Karsta sajūta - degšana– rodas temperatūrā virs 45 0 C un to uztver citi receptori – karsts vai degšanas receptori (apmēram pieder pie multimodāliem nociceptoriem un ir starpposms starp termoreceptoriem un nociceptoriem).

Nervu centru loma.

Ķermeņa temperatūras uzturēšana vielmaiņai optimālā līmenī tiek veikta centrālās nervu sistēmas regulējošās ietekmes dēļ. Pirmo reizi smadzenēs tika atklāts centrs, kas spēj mainīt ķermeņa temperatūru 80. gados XIX V. K. Bernards . Viņa pieredze, ko sauc par "siltuma injekciju", sastāvēja no sekojošā: elektrods tika ievietots diencefalona rajonā caur urbuma caurumu, izraisot šīs zonas kairinājumu. 2-3 stundas pēc elektroda ievadīšanas dzīvnieka ķermeņa temperatūra pastāvīgi paaugstinājās. Turpmākajos pētījumos tika konstatēts, ka hipotalāmam ir vissvarīgākā loma termoregulācijas procesos.

Saskaņā ar mūsdienu koncepcijām tiek veikta termoregulācija izplatīta sistēma , kuras galvenā daļa ir hipotalāma termoregulācijas mehānisms

Eksperimentāli tika noskaidrots, ka galvenie (galvenie) termoregulācijas centri atrodas hipotalāmā (to dēļ tiek uztvertas izmaiņas apkārtējā un iekšējā vidē). Kad iznīcināts hipotalāms - zūd spēja regulēt ķermeņa temperatūru un dzīvnieks kļūst poikilotermisks.. Impulsi, kas rodas iekšējo orgānu termoreceptoros un ādas virsmā, tiek adresēti arī hipotalāma reģiona neironiem. Sensorā informācija no termoreceptoriem pārvietojas pa A-delta nervu šķiedrām un pa lemniskālajiem ceļiem uz talāmu neironiem, un pēc tam uz hipotalāmu un smadzeņu garozas sensoromotoro reģionu.

Ir zināms, ka procesa regulēšana siltuma ražošana(ķīmiskā termoregulācija) tiek veikta pēc aktivitātes aizmugurējā hipotalāma kodoli; procesi fiziskā termoregulācija(siltuma pārnese) ir jāmaksā priekšējā hipotalāma kodoli. Tādējādi hipotalāmā ir divi regulējošie centri: siltuma ražošanas centrs Un siltuma pārneses centrs .

Siltuma pārneses centri (hipotalāma priekšējie kodoli) - šo struktūru iznīcināšana noved pie tā, ka dzīvnieki zaudē spēju uzturēt nemainīgu ķermeņa temperatūru augstās apkārtējās vides temperatūras apstākļos. Tajā pašā laikā viņu ķermeņa temperatūra sāk paaugstināties, dzīvnieki nonāk stāvoklī hipertermija, un hipertermija var attīstīties pat istabas temperatūrā.Šo struktūru kairinājums caur implantēti elektrodi elektriskās strāvas trieciens izraisa raksturīgu sindromu dzīvniekiem: elpas trūkums, virspusējo ādas asinsvadu paplašināšanās, ķermeņa temperatūras pazemināšanās. Muskuļu trīce, ko izraisa iepriekšēja dzesēšana, apstājas.

Siltuma ražošanas centri (sānu muguras hipotalāmu) - to iznīcināšana noved pie tā, ka dzīvnieki zaudē spēju uzturēt nemainīgu ķermeņa temperatūru zemas apkārtējās temperatūras apstākļos. Šādos apstākļos viņu ķermeņa temperatūra sāk pazemināties, un dzīvnieki nonāk hipotermijas stāvoklī. Hipotalāma atbilstošo centru elektriskā stimulācija dzīvniekiem izraisa šādu sindromu: 1) virspusējo ādas trauku sašaurināšanās;

Temperatūras regulēšana sastāv no siltuma ražošanas (ķīmiskā termoregulācija) un siltuma pārneses (fiziskā termoregulācija) procesu koordinēšanas.
Siltuma ražošanas procesi. Siltuma ražošana notiek visos orgānos vielmaiņas procesu dēļ. Tāpēc asinīm, kas plūst prom no orgāniem, parasti ir augstāka temperatūra nekā tajā ieplūstošajai. Bet dažādu orgānu loma siltuma ražošanā ir atšķirīga. Miera stāvoklī aknas veido aptuveni 20% no kopējās siltuma ražošanas, citi iekšējie orgāni - 56%, 20%, fiziskās aktivitātes laikā uz skeleta muskuļiem - līdz 90%, iekšējie orgāni - tikai 8%.
Tādējādi muskuļi to kontrakcijas laikā ir spēcīgs siltuma ražošanas rezerves avots. To metabolisma aktivitātes izmaiņas pārvietošanās laikā ir galvenais siltuma ražošanas mehānisms. Starp dažādām kustībām var izdalīt vairākus muskuļu līdzdalības posmus siltuma ražošanā.
1. Termoregulācijas tonis.Šajā gadījumā muskuļi nesaraujas. Paaugstinās tikai to tonuss un vielmaiņa. Šis tonis parasti rodas kakla, rumpja un ekstremitāšu muskuļos. Rezultātā siltuma ražošana palielinās par 50-100%.
2. Trīce rodas neapzināti un sastāv no augsta sliekšņa motorisko vienību periodiskas darbības termoregulācijas tonusa fona. Trīcot visa enerģija tiek virzīta tikai uz palielinātu siltuma veidošanos, savukārt normālas kustības laikā daļa enerģijas tiek tērēta attiecīgās ekstremitātes kustināšanai, bet daļa - termoģenēzei. Kratot, siltuma ražošana palielinās 2-3 reizes. Trīce bieži sākas kakla un sejas muskuļos. Tas izskaidrojams ar to, ka vispirms jāpaaugstinās asiņu temperatūrai, kas plūst uz smadzenēm.
3. Brīvprātīgas kontrakcijas sastāv no apzinātas muskuļu kontrakcijas palielināšanās. Tas tiek novērots zemas ārējās temperatūras apstākļos, kad ar pirmajiem diviem posmiem nepietiek. Ar brīvprātīgām kontrakcijām siltuma ražošana var palielināties 10-20 reizes.
Siltuma ražošanas regulēšana dovjazānas muskuļos ar a-motoneuronu ietekmi uz funkciju un vielmaiņu / muskuļiem, citos audos - simpātiskā nervu sistēma un kateholamīni (palielina vielmaiņas ātrumu par 50%) un hormonu darbību, īpaši tiroksīnu, kas gandrīz divkāršo siltuma ražošanu.
Nozīmīga loma termoģenēzē ir lipīdiem, kas hidrolīzes laikā izdala ievērojami vairāk enerģijas (9,3 kcal/g) nekā ogļhidrāti (4,1 kcal/g). Brūnie tauki ir īpaši svarīgi, īpaši bērniem.
Siltuma pārneses procesi notiek šādos veidos - starojums, konvekcija, iztvaikošana un siltumvadītspēja.
Radiācija notiek, izmantojot garo viļņu infrasarkano starojumu. Tam nepieciešams temperatūras gradients starp siltu ādu un aukstām sienām un citiem vides objektiem. Tādējādi starojuma daudzums ir atkarīgs no temperatūras un ādas virsmas.
Siltumvadītspēja notiek tiešā ķermeņa saskarē ar priekšmetiem (krēslu, gultu utt.). Šajā gadījumā siltuma pārneses ātrumu no vairāk apsildāma ķermeņa uz mazāk apsildāmu objektu nosaka temperatūras gradients un to siltuma nodrošinājums. Siltuma pārnese pa šo ceļu ievērojami palielinās (14 reizes), kad cilvēks atrodas ūdenī. Daļēji ar vadīšanu siltums tiek pārnests no iekšējiem orgāniem uz ķermeņa virsmu. Bet šis process ir palēnināts tauku zemās siltumvadītspējas dēļ.
Konvekcijas ceļš. Gaiss, kas saskaras ar ķermeņa virsmu, sasilst temperatūras gradienta klātbūtnē. Tajā pašā laikā tas kļūst vieglāks un, paceļoties no ķermeņa, rada vietu jaunām gaisa porcijām. Tādējādi tas atņem daļu siltuma. Dabiskās konvekcijas intensitāti var palielināt, pateicoties papildu gaisa kustībai, samazinot šķēršļus tās plūsmai uz ķermeni (ar atbilstošu apģērbu).
Sviedru iztvaikošana. Istabas temperatūrā neizģērbtam cilvēkam iztvaikošanas rezultātā tiek atdalīti apmēram 20% siltuma.
Siltumvadītspēja, konvekcija un starojums ir pasīvi siltuma pārneses ceļi, kuru pamatā ir fizikas likumi. Tie ir efektīvi tikai tad, ja tiek uzturēts pozitīvs temperatūras gradients. Jo mazāka temperatūras starpība starp ķermeni un vidi, jo mazāk siltuma izdalās. Pie tādiem pašiem rādītājiem vai pie augstām apkārtējās vides temperatūrām minētie ceļi ir ne tikai neefektīvi, bet organisms uzsilst. Šādos apstākļos organismā tiek aktivizēts tikai viens siltuma izdalīšanas mehānisms, kas saistīts ar svīšanas un tvaicēšanas procesiem. Šeit tiek izmantoti gan fizikālie likumi (enerģijas patēriņš iztvaikošanas procesam), gan bioloģiskie likumi (svīšana). Ādas atdzišanu veicina tas, ka 1 ml sviedru iztvaicēšanai tiek patērētas 0,58 kcal. Ja tas nenotiek
sviedru iztvaikošana, siltuma pārneses efektivitāte strauji samazinās. M
Ūdens iztvaikošanas ātrums ir atkarīgs no temperatūras gradienta un ūdens tvaiku piesātinājuma apkārtējā gaisā. Jo augstāks ir mitrums, jo mazāk efektīvs kļūst šis siltuma pārneses ceļš. Siltuma pārneses efektivitāte strauji samazinās, atrodoties ūdenī vai valkājot biezu apģērbu. Šajā gadījumā ķermenis ir spiests kompensēt svīšanas trūkumu, palielinot svīšanu.
Iztvaicēšanai ir divi mehānismi: a) svīšana - bez sviedru dziedzeru līdzdalības b) iztvaikošana - ar aktīvu sviedru dziedzeru līdzdalību.
Svīšana- ūdens iztvaikošana no plaušu virsmas, gļotādām, ādas, kas vienmēr ir mitra. Šī iztvaikošana nav regulēta, tā ir atkarīga no apkārtējā gaisa temperatūras gradienta un mitruma, tās vērtība ir aptuveni 600 ml/dienā. Jo augstāks ir mitrums, jo mazāk efektīva ir šāda veida siltuma pārnese.
Sviedru sekrēcijas mehānisms. Sviedru dziedzeris sastāv no divām daļām: paša dziedzera, kas atrodas zemādas slānī, un izvadkanāliem, kas atveras uz ādas virsmas. Dziedzerī veidojas primārais noslēpums, bet kanālos reabsorbcijas dēļ veidojas sekundārais – sviedri.
Primārā sekrēcija ir līdzīga asins plazmai. Atšķirība ir tāda, ka šis noslēpums nesatur olbaltumvielas un glikozi un mazāk Na +. Tātad sākotnējos sviedros nātrija koncentrācija ir aptuveni 144 nmol/l, hlora - 104 nmol/l. Šie joni aktīvi uzsūcas, sviedriem izejot cauri izvadkanāliem, nodrošinot ūdens uzsūkšanos. Absorbcijas process lielā mērā ir atkarīgs no sviedru veidošanās un progresēšanas ātruma, jo šie procesi ir aktīvi, jo vairāk Na + un Cl- paliek. Smagas svīšanas gadījumā sviedros var palikt līdz pusei šo jonu koncentrācijas. Spēcīgu svīšanu papildina urīnvielas koncentrācijas palielināšanās (līdz 4 reizēm lielāka nekā plazmā) un kālija koncentrācija (līdz 1,2 reizēm lielāka nekā plazmā). Kopējā augstā jonu koncentrācija, veidojot augstu osmotiskā spiediena līmeni, nodrošina reabsorbcijas un izdalīšanās samazināšanos ar sviedriem liels daudzumsūdens.
Ar spēcīgu svīšanu var izšķiest daudz NaCl (līdz 15-30 g/dienā). Tomēr ķermenim ir mehānismi, kas nodrošina šo svarīgo jonu aizturi spēcīgas svīšanas laikā. Tie ir iesaistīti adaptācijas procesos, jo īpaši aldosterons uzlabo Na + reabsorbciju.
Sviedru dziedzeru funkcijas regulē īpaši mehānismi. To darbību ietekmē simpātiskā nervu sistēma, bet starpnieks šeit ir acetilholīns. Sekretārajās šūnās papildus M-holīnerģiskiem receptoriem ir arī adrenerģiskie receptori, kas reaģē uz asins hormonu kateholamīniem. Sviedru dziedzeru darbības aktivizēšana ir saistīta ar to asins piegādes palielināšanos.
Izdalīto sviedru daudzums var sasniegt 1,5 l/h, bet adaptētiem cilvēkiem - līdz 3 l/h.
Istabas temperatūrā neizģērbtam cilvēkam ap 60% siltuma izdalās radiācijas dēļ, apmēram 12-15% - gaisa konvekcija, ap 20% - iztvaikošana, 2-5% - siltumvadītspēja. Taču šī attiecība ir atkarīga no vairākiem apstākļiem, jo ​​īpaši no apkārtējās vides temperatūras.
Galvenā loma siltuma pārneses procesu regulēšanā ir izmaiņām ādas apgādē ar asinīm. Ādas asinsvadu sašaurināšanās un arteriovenozo anastomožu atvēršanās veicina mazāku siltuma plūsmu no serdes uz membrānu un tā aizturi organismā. Gluži pretēji, ar ādas trauku paplašināšanos tā temperatūra var palielināties par 7-8 ° C. Tajā pašā laikā palielinās arī siltuma pārnese.
Tradicionāli ādu var saukt par ķermeņa radiatoru sistēmu. Asins plūsma ādā var svārstīties no 0 līdz 30% IOC. Ādas asinsvadu tonusu kontrolē simpātiskā nervu sistēma.
Tādējādi ķermeņa temperatūra ir līdzsvars starp siltuma ražošanas un siltuma pārneses procesiem. Kad siltuma ražošanai ir virsroka pār siltuma zudumiem, ķermeņa temperatūra paaugstinās un, gluži pretēji, ja siltuma zudumi ir lielāki par siltuma ražošanu, ķermeņa temperatūra pazeminās.

1. jautājums. Kas ir termoregulācija?

Termoregulācija ir fizioloģisko procesu kopums cilvēka organismā un siltasiņu dzīvniekos, kuru mērķis ir uzturēt nemainīgu ķermeņa temperatūru.

2. jautājums. Kāpēc organismam nepieciešama termoregulācija?

Svarīga ir termoregulācija. Pazeminoties ķermeņa temperatūrai, palielinās siltuma veidošanās (atkāpjoties no optimālās temperatūras). Cilvēkam atdziestot, iedarbojoties uz aukstuma receptoriem, parādās trīce, kas ir nejauša piespiedu muskuļu kontrakcija. Pateicoties drebuļiem, palielinās enerģijas izmaksas, kas palielina siltuma ražošanu un attiecīgi ķermeņa temperatūru.

Paaugstinoties apkārtējās vides temperatūrai, ādas asinsvadi paplašinās, pa tiem izplūst vairāk asiņu, āda uzsilst, palielinās siltuma pārnese uz vidi.

3. jautājums. Kādi ir termoregulācijas mehānismi?

Asinsvadi iet pa visu mūsu ķermeni, iekļūstot muskuļos, aknās un citos orgānos, kur rodas siltums. Asinis šajos orgānos uzsilst un, plūstot pa traukiem uz citām ķermeņa daļām, daļu siltuma izdala. Tādā veidā asinis pārnes siltumu pa visu ķermeni, it kā izlīdzinot temperatūru ķermeņa iekšienē.

4. jautājums. Kāda ir cilvēka ķermeņa temperatūra?

Veselam cilvēkam gan ziemā, gan vasarā temperatūra uz ādas virsmas ir 36,6 °C, un tās dabiskās svārstības nepārsniedz 2 °C.

5. jautājums. Kā mainās lūmenis? asinsvadi kad mainās gaisa temperatūra?

Kad apkārtējā temperatūra kļūst augsta, ādas asinsvadi paplašinās, pa tiem izplūst vairāk asiņu, āda sasilst, palielinās siltuma pārnese uz vidi. Ja apkārtējā temperatūra pazeminās, ķermenis cenšas saglabāt siltumu. Asinsvadu lūmeni sašaurinās, siltuma pārnese samazinās.

6. jautājums. Kādu lomu termoregulācijas procesā spēlē āda?

Vairāk nekā 80% siltuma tiek zaudēti caur ādas virsmu. Kad kapilāri paplašinās, siltums izdalās, un, kad tie sašaurinās, siltums tiek saglabāts. Mitruma izdalīšanās ar sāļiem un urīnvielu sviedru veidā. Par šo funkciju ir atbildīgs ādas iekšējais slānis, pati āda (derma). Tāda ir ādas loma termoregulācijas procesā.

7. jautājums. Kas ir sviedri?

Sviedri ir sāļu un organisko vielu ūdens šķīdums, ko izdala sviedru dziedzeri. Sviedru iztvaikošana kalpo termoregulācijai daudzām zīdītāju sugām.

8. jautājums. Kā notiek svīšana?

Svīšana ir šķidra sekrēta (sviedru) izdalīšanās process uz ādas virsmas, ko veic sviedru dziedzeri. Cilvēkiem rodas svīšana. arr. ekrīno dziedzeru, kas atrodas gandrīz uz visas ādas virsmas, savukārt apokrīno sviedru dziedzeru sekrēcija ir samazināta.

Parasti svīšana ir refleksīva rakstura. Svīšanas refleksa sākotnējā saite ir ādas, iekšējo orgānu un muskuļu termoreceptori, kuru adekvātais kairinājums ir augsta gaisa temperatūra, karsta vai pikanta ēdiena un šķidruma uzņemšana, pastiprināta siltuma ražošana laikā. fiziskā aktivitāte, drudzis vai emocionāls stress. Eferentie nervi, kas inervē sviedru dziedzerus, pieder simpātiskajai nervu sistēmai, bet pēc būtības ir holīnerģiski; sviedru sekrēciju pastiprina acetilholīns un nomāc atropīns.

Svīšanas refleksa refleksa loka eferentajā daļā var izdalīt 5 līmeņus: 1) ceļš no smadzeņu garozas uz hipotalāmu; 2) no hipotalāma līdz iegarenajām smadzenēm; 3) no iegarenās smadzenes, daļēji krustojot, šķiedras tuvojas muguras smadzeņu sānu ragu neironiem Th2-L2 līmenī; 4) no muguras smadzeņu sānu ragu neironiem līdz pierobežas simpātiskās ķēdes mezgliem; 5) no simpātiskās ķēdes neironiem uz sviedru dziedzeriem.

9. jautājums. Kas ietekmē svīšanas intensitāti?

Svīšanu ietekmē vairāki iemesli. Tie ir gaisa temperatūra, gaisa kustība un mitrums.

DOMĀT

Kāpēc cilvēka ķermeņa temperatūra nepaaugstinās pat ļoti karstā laikā?

Ekstrēmā karstumā, kad ķermeņa temperatūra ir zemāka par apkārtējās vides temperatūru, asinsvadu paplašināšanās vairs nevar palielināt siltuma izdalīšanos. Šajā gadījumā pārkaršanas briesmas novērš svīšana. Sviedriem iztvaikojot, tie absorbē lielu daudzumu siltuma no ādas virsmas. Tāpēc cilvēka ķermeņa temperatūra nepaaugstinās pat karstākajā laikā. Cilvēks varētu izturēt 70-80°C temperatūru, bet tajā pašā laikā viņam dažu stundu laikā vajadzētu saražot 9-16 litrus sviedru.

Ievads

1. Hipotalāms ir jūsu termostats

1.1. Vadība un konvekcija

1.2. Radiācija

1.3. Iztvaikošana

2.1 Sviedru dziedzeri

2.2. Gludie muskuļi, kas ieskauj arteriolus

2.3. Skeleta muskuļi

2.4 Endokrīnie dziedzeri

3. Adaptācija un termoregulācija

3.1. Pielāgošanās zemām temperatūrām

3.1.1. Fizioloģiskā reakcija uz vingrinājumiem zemā apkārtējā temperatūrā

3.1.2. Metabolisma reakcijas

3.2. Pielāgošanās augstām temperatūrām

3.3. Termisko kairinājumu novērtējums

4. Termoregulācijas mehānismi

Mehānismi, kas regulē ķermeņa temperatūru, ir līdzīgi termostatam, kas regulē apkārtējā gaisa temperatūru, lai gan tiem ir vairāk sarežģīts raksturs funkcionēšana un augstāka precizitāte. Jutīgie nervu gali – termoreceptori – nosaka ķermeņa temperatūras izmaiņas un pārraida šo informāciju uz ķermeņa termostatu – hipotalāmu. Reaģējot uz receptoru impulsu izmaiņām, hipotalāms aktivizē mehānismus, kas regulē ķermeņa sasilšanu vai atdzišanu. Tāpat kā termostatam, hipotalāmam ir bāzes temperatūras līmenis, ko tas cenšas uzturēt. Tā ir normāla ķermeņa temperatūra. Mazākā novirze no šī līmeņa noved pie tā, ka uz termoregulācijas centru, kas atrodas hipotalāmā, tiek nosūtīts signāls par korekcijas nepieciešamību (1. att.).

Ķermeņa temperatūras izmaiņas uztver divu veidu termoreceptori: centrālie un perifērie. Centrālie receptori atrodas hipotalāmā un kontrolē caur smadzenēm plūstošo asiņu temperatūru. Viņi ir ļoti jutīgi pret mazākajām (no 0,01°C) asins temperatūras izmaiņām. Mainot hipotalāmu ejošo asiņu temperatūru, tiek aktivizēti refleksi, kas atkarībā no nepieciešamības vai nu saglabā, vai izdala siltumu.

Perifērie receptori, kas lokalizēti visā ādas virsmā, kontrolē apkārtējās vides temperatūru. Tie nosūta informāciju hipotalāmam, kā arī smadzeņu garozai, nodrošinot apzinātu temperatūras uztveri, lai jūs varētu brīvprātīgi kontrolēt, vai atrodaties aukstā vai karstā vidē.

Lai ķermenis nodotu siltumu apkārtējai videi, tā radītajam siltumam ir “jāpiekļūst” ārējai videi. Siltums no ķermeņa dziļumiem (kodols) ar asinīm tiek transportēts uz ādu, no kurienes to var pārnest uz vidi, izmantojot vienu no šādiem četriem mehānismiem: vadīšana, konvekcija, starojums un iztvaikošana. (2. att.)

1.1. Vadība un konvekcija

Siltuma vadītspēja ir siltuma pārnešana no viena objekta uz otru tieša molekulārā kontakta dēļ. Piemēram, siltumu, kas rodas dziļi ķermenī, var pārnest caur blakus esošajiem audiem, līdz tas sasniedz ķermeņa virsmu. Pēc tam to var pārnest uz apģērbu vai apkārtējo gaisu. Ja gaisa temperatūra ir augstāka par ādas virsmas temperatūru, gaisa siltums tiek pārnests uz ādas virsmu, palielinot tās temperatūru.

Konvekcija ir siltuma pārnešana caur kustīgu gaisa vai šķidruma plūsmu. Gaiss mums apkārt ir pastāvīgā kustībā. Cirkulējot ap mūsu ķermeni, pieskaroties ādas virsmai, gaiss aiznes molekulas, kas saņēmušas siltumu saskares ar ādu rezultātā. Jo spēcīgāka ir gaisa kustība, jo lielāka ir siltuma pārneses intensitāte konvekcijas dēļ. Apvienojumā ar vadītspēju, konvekcija var arī nodrošināt ķermeņa temperatūras paaugstināšanos vidē ar augstu gaisa temperatūru.

1.2. Radiācija

Miera stāvoklī starojums ir galvenais process, kurā ķermenis nodod lieko siltumu. Normālā istabas temperatūrā kaila cilvēka ķermenis ar starojumu nodod aptuveni 60% no sava “liekā” siltuma. Siltums tiek pārraidīts infrasarkano staru veidā.

1.3. Iztvaikošana

Iztvaikošana ir primārais siltuma izkliedes process fiziskās slodzes laikā. Muskuļu aktivitātes laikā ķermenis iztvaikošanas dēļ zaudē apmēram 80% siltuma, savukārt miera stāvoklī - ne vairāk kā 20%. Zināma iztvaikošana notiek mums nemanot, bet šķidrumam iztvaikojot, tiek zaudēts arī siltums. Tie ir tā sauktie nemanāmie siltuma zudumi. Tie veido apmēram 10%. Jāņem vērā, ka nejūtami siltuma zudumi ir samērā nemainīgi. Paaugstinoties ķermeņa temperatūrai, pastiprinās svīšanas process. Kad sviedri sasniedz ādas virsmu, siltums no ādas maina to no šķidruma uz gāzveida stāvokli. Tādējādi, paaugstinoties ķermeņa temperatūrai, ievērojami palielinās svīšanas loma.

Ķermeņa siltuma nodošana ārējam kaitējumam tiek veikta ar vadīšanas, konvekcijas, starojuma un iztvaikošanas palīdzību. Veicot fiziskās aktivitātes, galvenais siltuma pārneses mehānisms ir iztvaikošana, īpaši, ja apkārtējās vides temperatūra tuvojas ķermeņa temperatūrai.

2. Efektori, kas maina ķermeņa temperatūru

Ja ķermeņa temperatūra svārstās, normālas ķermeņa temperatūras atjaunošanu parasti veic šādi četri faktori:

1) sviedru dziedzeri;

2) gludie muskuļi, kas ieskauj arteriolas;

3) skeleta muskuļi;

4) virkne endokrīno dziedzeru.

Paaugstinoties ādas vai asins temperatūrai, hipotalāms sūta impulsus sviedru dziedzeriem par nepieciešamību pēc aktīvas sviedru sekrēcijas, kas mitrina ādu. Jo augstāka ķermeņa temperatūra, jo vairāk svīst. Tā iztvaikošana noņem siltumu no ādas virsmas.

Kad paaugstinās ādas un asiņu temperatūra, hipotalāms sūta signālus arteriolu gludajiem muskuļiem, kas piegādā ādu ar asinīm, izraisot to paplašināšanos. Tā rezultātā palielinās asins piegāde ādai. Asinis pārnes siltumu no ķermeņa dziļumiem uz ādas virsmu, kur tas tiek izkliedēts ārējā vidē vadīšanas, konvekcijas, starojuma un iztvaikošanas ceļā.

Skeleta muskuļi sāk darboties, kad ir nepieciešams radīt vairāk siltuma. Zemas gaisa temperatūras apstākļos ādas termoreceptori sūta signālus uz hipotalāmu. Tādā pašā veidā, kad asins temperatūra pazeminās, izmaiņas fiksē hipotalāma centrālie receptori. Reaģējot uz saņemto informāciju, hipotalāms aktivizē smadzeņu centrus, kas regulē muskuļu tonusu. Šie centri stimulē trīces procesu, kas ir ātrs skeleta muskuļu piespiedu kontrakcijas un relaksācijas cikls. Šīs palielinātās muskuļu aktivitātes rezultātā tiek ražots vairāk siltuma, lai uzturētu vai paaugstinātu ķermeņa temperatūru.

Ķermeņa šūnas palielina vielmaiņas ātrumu vairāku hormonu ietekmē. Tas ietekmē siltuma bilanci, jo palielināta vielmaiņa izraisa palielinātu enerģijas ražošanu. Ķermeņa dzesēšana stimulē tiroksīna izdalīšanos no vairogdziedzera. Tiroksīns var palielināt vielmaiņas ātrumu organismā par vairāk nekā 100%. Turklāt adrenalīns un norepinefrīns palielina simpātiskās nervu sistēmas aktivitāti. Līdz ar to tie tieši ietekmē gandrīz visu ķermeņa šūnu vielmaiņas ātrumu. Kas notiek ar cilvēka ķermeni, mainoties temperatūras parametriem? Šajā gadījumā tas attīsta specifiskas adaptācijas reakcijas attiecībā uz katru faktoru, tas ir, pielāgojas. Adaptācija ir pielāgošanās process vides apstākļiem. Kā notiek pielāgošanās temperatūras izmaiņām?

4. Termoregulācijas mehānismi

Siltasiņu dzīvniekiem un cilvēkiem (tā sauktajiem homeotermiskajiem organismiem), atšķirībā no aukstasiņu (vai poikilotermiskiem) organismiem pastāvīga ķermeņa temperatūra ir pastāvēšanas priekšnoteikums, viens no iekšējās vides homeostāzes (vai noturības) galvenajiem parametriem. no ķermeņa.

Fizioloģiskie mehānismi, kas nodrošina ķermeņa termisko homeostāzi (tā “kodolu”), tiek iedalīti divās funkcionālās grupās: ķīmiskās un fizikālās termoregulācijas mehānismi. Ķīmiskā termoregulācija ir siltuma ražošanas regulēšana organismā. Siltums pastāvīgi tiek ražots organismā redoks-metabolisma reakcijās. Šajā gadījumā daļa no tā tiek izlaista ārējā vidē, jo lielāka ir atšķirība starp ķermeņa un vides temperatūru. Tāpēc, lai uzturētu stabilu ķermeņa temperatūru, kad apkārtējās vides temperatūra pazeminās, ir nepieciešams attiecīgi palielināt vielmaiņas procesus un ar to saistīto siltuma veidošanos, kas kompensē siltuma zudumus un noved pie kopējā ķermeņa siltuma līdzsvara saglabāšanas un nemainīgas iekšējās temperatūras uzturēšanas. Siltuma ražošanas refleksīvā pieauguma procesu, reaģējot uz apkārtējās vides temperatūras pazemināšanos, sauc par ķīmisko termoregulāciju. Enerģijas izdalīšanās siltuma veidā pavada visu orgānu un audu funkcionālo slodzi un ir raksturīga visiem dzīvajiem organismiem. Cilvēka ķermeņa specifika ir tāda, ka siltuma ražošanas izmaiņas kā reakcija uz mainīgu temperatūru ir īpaša ķermeņa reakcija, kas neietekmē fizioloģisko pamatsistēmu darbības līmeni.

Specifiskā termoregulācijas siltuma veidošanās koncentrējas galvenokārt skeleta muskuļos un ir saistīta ar īpašām muskuļu funkcionēšanas formām, kas neietekmē to tiešo motorisko aktivitāti. Siltuma veidošanās palielināšanās dzesēšanas laikā var notikt arī miera stāvoklī esošajā muskulī, kā arī tad, ja kontraktilā funkcija tiek mākslīgi izslēgta, iedarbojoties specifiskām indēm.

Viens no izplatītākajiem specifiskās termoregulācijas siltuma ģenerēšanas mehānismiem muskuļos ir tā sauktais termoregulācijas tonis. To izsaka fibrilu mikrokontrakcijas, kas reģistrētas kā ārēji nekustīga muskuļa elektriskās aktivitātes pieaugums, kad tas ir atdzesēts. Termoregulācijas tonuss palielina muskuļu skābekļa patēriņu, dažkārt par vairāk nekā 150%. Ar spēcīgāku dzesēšanu kopā ar strauju termoregulācijas tonusa pieaugumu tiek aktivizētas redzamas muskuļu kontrakcijas aukstuma trīces veidā. Šajā gadījumā gāzes apmaiņa palielinās līdz 300 - 400%. Raksturīgi, ka pēc līdzdalības īpatsvara termoregulācijas siltuma veidošanā muskuļi ir nevienlīdzīgi.

Ilgstoši pakļaujoties aukstumam, saraušanās veida termoģenēzi vienā vai otrā pakāpē var aizstāt (vai papildināt), pārslēdzot audu elpošanu muskuļos uz tā saukto brīvo (nefosforilējošo) ceļu, kurā tiek novērsta ATP veidošanās un sekojoša sadalīšanās. Šis mehānisms nav saistīts ar muskuļu kontrakciju. Kopējā siltuma masa, kas izdalās brīvās elpošanas laikā, ir gandrīz tāda pati kā rauga termoģenēzes laikā, taču lielākā daļa siltumenerģijas tiek patērēta nekavējoties, un oksidācijas procesus nevar kavēt ADP vai neorganiskā fosfāta trūkums.

Pēdējais apstāklis ​​ļauj viegli uzturēt augstu siltuma ražošanas līmeni ilgu laiku.

Vielmaiņas ātruma izmaiņas, ko izraisa vides temperatūras ietekme uz cilvēka ķermeni, ir dabiskas. Noteiktā ārējās temperatūras diapazonā atpūšas organisma vielmaiņas procesam atbilstošu siltuma ražošanu pilnībā kompensē tā “normālā” (bez aktīvas intensifikācijas) siltuma pārnese. Organisma siltuma apmaiņa ar apkārtējo vidi ir līdzsvarota. Šo temperatūras diapazonu sauc par termoneitrālo zonu. Apmaiņas līmenis šajā zonā ir minimāls. Cilvēki bieži runā par kritisko punktu, ar to saprotot konkrētu temperatūras vērtību, pie kuras tiek sasniegts termiskais līdzsvars ar vidi. Teorētiski tā ir taisnība, taču eksperimentāli šādu punktu ir gandrīz neiespējami noteikt pastāvīgu neregulāru metabolisma svārstību un apvalka siltumizolācijas īpašību nestabilitātes dēļ.

Vides temperatūras pazemināšanās ārpus termoneitrālās zonas izraisa refleksu vielmaiņas un siltuma ražošanas līmeņa paaugstināšanos līdz organisma termiskā līdzsvara līdzsvarošanai jaunos apstākļos. Sakarā ar to ķermeņa temperatūra paliek nemainīga.

Vides temperatūras paaugstināšanās ārpus termoneitrālās zonas izraisa arī vielmaiņas līmeņa paaugstināšanos, ko izraisa siltuma pārneses aktivizēšanas mehānismu aktivizēšana, kuru darbam nepieciešami papildu enerģijas izdevumi. Tas veido fizikālās termoregulācijas zonu, kuras laikā arī temperatūra saglabājas stabila. Sasniedzot noteiktu slieksni, siltuma pārneses palielināšanas mehānismi izrādās neefektīvi, sākas pārkaršana un galu galā organisma nāve.

Jau 1902. gadā Rubners ierosināja atšķirt divu veidu šos mehānismus - “ķīmisko” un “fizisko” termoregulāciju. Pirmais ir saistīts ar izmaiņām siltuma ražošanā audos (ķīmisko vielmaiņas reakciju sasprindzinājums), otro raksturo siltuma pārnese un siltuma pārdale. Kopā ar asinsriti svarīga loma fiziskajā termoregulācijā pieder svīšana, tāpēc ādai ir īpaša siltuma pārneses funkcija - šeit atdziest muskuļos vai “kodolā” sakarsušās asinis, šeit tiek realizēti svīšanas un svīšanas mehānismi.

b Parasti siltuma vadīšanu var neievērot, jo Gaisa siltumvadītspēja ir zema. Ūdens siltumvadītspēja ir 20 reizes lielāka, tāpēc siltuma pārnesei ar vadītspēju ir nozīmīga loma un kļūst par nozīmīgu hipotermijas faktoru slapju apģērbu, mitru zeķu u.c. gadījumā.

b Efektīvāka siltuma pārnese ar konvekciju (t.i., pārvietojot gāzes vai šķidruma daļiņas, sajaucot to uzkarsētos slāņus ar atdzesētajiem). Gaisa vidē pat miera apstākļos siltuma pārnese ar konvekciju veido līdz 30% siltuma zudumu. Vēl vairāk palielinās konvekcijas loma vējā vai cilvēka kustības laikā.

b Siltuma pārnešana ar starojumu no sakarsēta ķermeņa uz aukstu notiek saskaņā ar Stefana-Bolcmaņa likumu un ir proporcionāla ādas (apģērba) un apkārtējo priekšmetu virsmas temperatūras ceturtās pakāpes starpībai. Tādā veidā “ērtos” apstākļos izģērbts cilvēks atdod līdz pat 45% siltumenerģijas, bet silti ģērbtam siltuma zudumiem starojuma rezultātā nav īpašas nozīmes.

b Mitruma iztvaikošana no ādas un plaušu virsmas ir arī efektīvs siltuma pārneses veids (līdz 25%) “ērtos” apstākļos. Augstas apkārtējās vides temperatūras un intensīvas muskuļu aktivitātes apstākļos dominējošā loma ir siltuma pārnesei, iztvaicējot sviedrus - ar 1 gramu sviedru tiek aiznesti 0,6 kcal enerģijas. Kopējo ar sviedriem zaudēto siltuma daudzumu nav grūti aprēķināt, ņemot vērā, ka intensīvas muskuļu darbības apstākļos astoņu stundu darba dienā cilvēks var zaudēt līdz 10 - 12 litriem šķidruma. Aukstumā siltuma zudumi caur sviedriem no labi ģērbta cilvēka ir nelieli, taču arī šeit ir jārēķinās ar siltuma zudumiem elpošanas dēļ. Šajā procesā tiek apvienoti uzreiz divi siltuma pārneses mehānismi - konvekcija un iztvaikošana. Siltuma un šķidruma zudums elpojot ir diezgan nozīmīgs, īpaši intensīvas muskuļu darbības laikā zema atmosfēras mitruma apstākļos.

Būtisks faktors, kas ietekmē termoregulācijas procesus, ir ādas vazomotorās (vazomotorās) reakcijas. Ar visizteiktāko asinsvadu gultnes sašaurināšanos siltuma zudumi var samazināties par 70%, un ar maksimālu izplešanos tie var palielināties par 90%.

Ķīmiskās termoregulācijas sugu atšķirības izpaužas kā pamata (termoneitrālās zonas) metabolisma līmeņa atšķirība, termoneitrālās zonas novietojums un platums, ķīmiskās termoregulācijas intensitāte (vielmaiņas palielināšanās, kad vides temperatūra pazeminās par 1C) , kā arī termoregulācijas efektīvas darbības diapazonā. Visi šie parametri atspoguļo atsevišķu sugu ekoloģisko specifiku un adaptīvi mainās atkarībā no reģiona ģeogrāfiskās atrašanās vietas, gada sezonas, augstuma un vairākiem citiem vides faktoriem.

Regulējošās reakcijas, kuru mērķis ir uzturēt nemainīgu ķermeņa temperatūru pārkaršanas laikā, attēlo dažādi mehānismi siltuma pārneses palielināšanai uz ārējo vidi. Tostarp siltuma pārnese ir plaši izplatīta un ļoti efektīva, pastiprinot mitruma iztvaikošanu no ķermeņa virsmas un/vai augšējo elpceļu. Mitrumam iztvaikojot, tiek patērēts siltums, kas var palīdzēt uzturēt termisko līdzsvaru. Reakcija tiek aktivizēta, kad ir pazīmes, ka ķermenis sāk pārkarst.

Tātad adaptīvās izmaiņas siltuma apmaiņā cilvēka ķermenī var būt vērstas ne tikai uz augsta metabolisma līmeņa uzturēšanu, kā vairumam cilvēku, bet arī uz zema līmeņa noteikšanu apstākļos, kas apdraud enerģijas rezervju izsīkumu.

Ķermeņa temperatūra ir atkarīga no diviem faktoriem: siltuma ražošanas intensitātes (siltuma ražošana) un siltuma zudumu apjoma (siltuma pārneses). Galvenais nosacījums pastāvīgas ķermeņa temperatūras uzturēšanai homeotermiskiem dzīvniekiem, tostarp cilvēkiem...

Ķermeņa pielāgošanās dažādu temperatūru ietekmei

Termoregulācijas traucējumi var rasties, ja tiek bojātas centrālās un perifērās temperatūras jutīguma ierīces (asiņošana, audzēji hipotalāmā, dažas infekcijas)...

Glomerulonefrīts un grūtniecība

Hipertensijas hemodinamiskie mehānismi hroniska glomerulonefrīta gadījumā ir atšķirīgi. Saskaņā ar mūsu datiem veidojas eikinētiskais (ar normālu sirds izsviedi) vai hipokinētisks (ar samazinātu minūšu asins tilpumu) asinsrites...

Akupunktūra

Mūsdienu medicīna, diagnosticējot, pētot slimību etioloģiju, patoģenēzi un ārstēšanas metodes, dod priekšroku specifisku kategoriju (morfoloģiskās, fizioloģiskās, bioķīmiskās u.c.)...

Smagas traumatiskas smadzeņu traumas intensīva aprūpe

Traumatisku smadzeņu traumu gadījumā plānots izdalīt zonas primārās un sekundārie bojājumi. Primāro bojājumu zona ir problēma neiroķirurgiem. Sekundārā bojājuma zona ir smadzeņu zona...

Išēmiska slimība sirdis. Bronhiālā astma. Vispārējās īpašības vitamīni

Koronārā sirds slimība ir hronisks patoloģisks process, ko izraisa nepietiekama asins piegāde miokardam, vairumā gadījumu koronāro artēriju aterosklerozes dēļ (97 - 98%)...

Skābju-bāzes līdzsvars

Vielmaiņas procesā veidojas skābie produkti: 1) gaistoši - CO2 ap 15 000 mmol/dienā (0,13 mmol/kg * min-1); 2) negaistošs - H+ apmēram 30-80 mmol (1 mmol/kg* diena-1); 3) pienskābe un piruvīnskābe (ogļhidrātu oksidēšanās laikā), sērskābe, fosforskābe, urīnskābes...

Zarnu disbioze un hroniskas infekcijas: uroģenitālās utt.

Iepriekš minēto mikroorganismu kvantitatīvo un kvalitatīvo attiecību pārkāpums norādītajās tievās un resnās zarnas zonās (ko apzīmē ar terminu "zarnu disbioze") pavada ietekmes izplatība...

Trombozes mehānismi un sekas

Tromboze (no grieķu valodas fspmvpo-lump) ir intravitāls lokāls parietāls veidojums asinsvados vai sirdī blīvam asins šūnu un stabilizēta fibrīna konglomerātam. Pats konglomerāts ir asins receklis...

4. Sirds ritma traucējumi. 2.1. Mēles ievilkšana Pacientam, kas joprojām atrodas narkotiskā miegā, ir atslābināti sejas, mēles un ķermeņa muskuļi. Atvieglināta mēle var kustēties uz leju un aizvērt elpceļus...

Pacientu aprūpes iezīmes pēcoperācijas periods

Termoregulācijas pārkāpums pēc anestēzijas var izpausties kā strauja ķermeņa temperatūras paaugstināšanās vai pazemināšanās, smagi drebuļi. Ja nepieciešams, ir nepieciešams apsegt pacientu, vai otrādi...

Homeotermija – ķermeņa temperatūras noturība – padara cilvēku neatkarīgu no temperatūras apstākļi dzīvesvieta, jo tie nodrošina viņa iztiku...

Līdzīgi kā skābekļa un pH svārstības, intracelulārās temperatūras izmaiņas būtiski modulē šūnu metabolismu. Daudzi vitāli svarīgi fermenti darbojas šaurā temperatūras diapazonā, un ir nepieciešami atbilstoši mehānismi, lai uzturētu termisko līdzsvaru.

Siltums rodas vielmaiņas procesā. Jebkurš šūnu metabolisma pieaugums (paaugstināts vairogdziedzera hormonu, adrenalīna vai norepinefrīna līmenis asinīs, palielināts bazālās vielmaiņas ātrums vai fiziskās slodzes laikā) palielina siltuma ražošanu. Cilvēka organismā 60% no visa siltuma rodas muskuļos, 30% aknās, 10% citos orgānos. Vidēji 70 kg smags cilvēks miera apstākļos izdala aptuveni 72 kcal/stundā, un, lai paaugstinātu temperatūru par 1 o C, nepieciešams iztērēt aptuveni 58 kcal.

Siltuma bilance ir siltuma ražošanas, siltuma saglabāšanas un siltuma pārneses procesu attiecība, t.i. līdzsvars starp sistēmām, kas ražo siltumu, un sistēmām, kurās šis siltums tiek zaudēts.

Siltuma ražošana galvenokārt ir bioķīmisko procesu rezultāts, siltuma pārnesi Un siltuma saglabāšana- pārsvarā fizisku procesu rezultāts.

Siltuma ražošanas mehānismi. Galvenais siltuma daudzums organismā veidojas olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu oksidēšanās laikā, kā arī ATP hidrolīzes rezultātā. Zemas apkārtējās vides temperatūras apstākļos organismā tiek aktivizēti papildu siltuma ģenerēšanas mehānismi:

1. Kontrakcijas termoģenēze(siltuma veidošanās skeleta muskuļu kontrakcijas dēļ):

a) brīvprātīga motoriska darbība;

b) saaukstēšanās muskuļu trīce;

c) auksts muskuļu tonuss (muskuļu tonusa paaugstināšanās aukstumā).

2. Nesaraušanās termoģenēze(siltuma veidošanās katabolisko procesu aktivācijas rezultātā - glikolīze, glikogenolīze, lipolīze). To var novērot skeleta muskuļos, aknās, brūnajos taukos (pārtikas specifiskās dinamiskās iedarbības dēļ).

Siltuma pārneses mehānismi. Ķermenis izdala siltumu vidē šādos veidos (attēls):

1) iztvaikošana– siltuma pārnese ūdens iztvaikošanas dēļ;

2) siltuma vadīšana– siltuma pārnese tiešā saskarē ar aukstu apkārtējās vides gaisu (samazināta apģērba un zemādas tauku slāņa klātbūtnē);

3) termiskais starojums– siltuma pārnese no ādas vietām, kuras nav nosegtas ar apģērbu;

4) konvekcija– siltuma pārnese blakus esošo gaisa slāņu sasilšanas rezultātā, paceļot šos uzkarsētos slāņus un aizstājot ar aukstām gaisa porcijām.

Temperatūras komforta apstākļos (20 - 22 o C) galvenais siltuma daudzums izdalās siltuma vadīšanas, siltuma starojuma un konvekcijas rezultātā, un tikai 20% tiek zaudēti iztvaikojot. Augstā apkārtējā temperatūrā iztvaikojot, tiek zaudēti līdz 80–90% siltuma.

Siltuma saglabāšanu nodrošina zemādas tauku slānis, mati, apģērbs un tādas stājas saglabāšana, kurā ķermeņa virsmas un siltuma pārneses procesi ir minimāli. Siltasiņu dzīvniekiem temperatūra tiek uzturēta nemainīgā līmenī. Šajā gadījumā var izdalīt divas ķermeņa temperatūras uzturēšanas zonas: homeotermisks"kodols" vai "kodols", kur temperatūra faktiski tiek uzturēta pastāvīgi un poikilotermisks“apvalks” - visi audi, kas atrodas ne dziļāk par 3 cm no ķermeņa virsmas (āda, zemādas audi utt.), kuru temperatūra lielā mērā ir atkarīga no apkārtējās vides temperatūras. Lai noteiktu vidējo ķermeņa temperatūru, izmantojiet Bārtona formulu:

T korpuss = 2/3 T kodols + 1/3 T apvalks.

Zīmējums. (Raff, 2001)

Cilvēkam smadzeņu, asins un iekšējo orgānu vidējā temperatūra tuvojas 37 o C. Tās svārstību fizioloģiskā robeža ir 1,5 o C. Ķermeņa temperatūra, kas pārsniedz 43 o C, praktiski nav savienojama ar cilvēka dzīvību. Pastāv diennakts, t.i. ikdienas ķermeņa temperatūras svārstības 1 °C robežās. Minimālā temperatūra vērojama agrās rīta stundās, maksimālā pēcpusdienā.

Pie komfortablas vides temperatūras (20 - 22 o C) tiek uzturēts zināms līdzsvars starp siltuma ražošanu un siltuma pārnesi. Apkārtējās vides temperatūrā zem 12 o C palielinās siltuma saglabāšana un attiecīgi siltuma ražošana, pie apkārtējās vides temperatūras virs 22 o C dominē siltuma pārneses procesi un samazinās siltuma ražošana.

Termoregulācijas centri atrodas hipotalāmā. Priekšējā hipotalāmā ir siltuma pārneses centri, aizmugurējā hipotalāmā ir siltuma ražošanas centri.

Termoreceptori atrodas ādā, iekšējos orgānos, elpceļos, skeleta muskuļos un centrālajā nervu sistēmā. Lielākā daļa termoreceptoru atrodas galvas un kakla ādā. Ir auksti un silti termoreceptori. Simpātiskā nervu sistēma regulē siltuma ražošanas (glikogenolīze, lipolīze) un siltuma pārneses procesus (svīšana, ādas asinsvadu tonusa izmaiņas utt.). Somatiskā sistēma regulē tonizējošo sasprindzinājumu, skeleta muskuļu brīvprātīgo un piespiedu darbību, t.i. kontraktilās termoģenēzes procesi.

Hipertermija rodas pie apkārtējās vides temperatūras virs 37 0 C (īpaši ar augstu gaisa mitrumu) vai arī tad, kad smaga fiziska darba laikā organismā rodas pārāk intensīvi siltums. Tajā pašā laikā pirmajā (kompensētajā) stadijā perifērie asinsvadi paplašinās, palielinās svīšana, paātrinās elpošana, kas palīdz noņemt lieko siltumu. Otrajā posmā (arī kompensējamā), neskatoties uz paaugstinātu siltuma pārnesi, paaugstinās ķermeņa temperatūra, paātrinās elpošana un pulss, sākas galvassāpes. Trešo posmu (nekompensētu) raksturo asinsspiediena pazemināšanās, palēnināta elpošana, refleksu izzušana un pat nāve.

Hipotermija rodas, ja tiek izjaukts līdzsvars starp siltuma ražošanu un siltuma pārnesi ar siltuma pārneses pārsvaru. Visbiežāk hipotermija attīstās hipotermijas dēļ zemā apkārtējās vides temperatūrā. Alkohola intoksikācija, muskuļu kustību trūkums, spēku izsīkums veicina hipotermijas attīstību. Pirmajā hipotermijas fāzē palielinās siltuma ražošana organismā (sakarā ar muskuļu trīci un pastiprinātu vielmaiņu) un samazinās siltuma zudumi (sakarā ar perifēro asinsvadu spazmu, samazinātu svīšanu) utt. Otrajā (dekompensētajā) fāzē ķermeņa temperatūra pazeminās, smadzeņu funkcijas tiek kavētas, arteriālais spiediens kritieni. Organisma funkciju atjaunošana iespējama tikai tad, ja ķermeņa temperatūra ir pazeminājusies līdz 24 - 26 0 C, bet ne zemāka.

Termoregulācija ir saistīta ar mehānismiem, kas regulē siltuma ražošanas līmeni (ķīmiskā regulēšana) un siltuma pārnesi (fiziskā regulēšana). Siltuma ražošanas un siltuma pārneses līdzsvaru kontrolē hipotalāms, kas integrē adaptīvās uzvedības sensoros, veģetatīvos, emocionālos un motoros komponentus.

Temperatūra tiek uztverta ar receptoru veidojumiem uz ķermeņa virsmas (ādas receptoriem) un dziļajiem temperatūras receptoriem elpošanas traktā, asinsvados, iekšējos orgānos un kuņģa-zarnu trakta starpmuskulārajos nervu pinumos. Caur aferentiem nerviem impulsi no šiem receptoriem virzās uz termoregulācijas centru hipotalāmā. Tas aktivizē dažādus mehānismus, kas nodrošina vai nu siltuma ražošanu, vai siltuma pārnesi. Atgriezeniskās saites mehānisms, kurā iesaistīta nervu sistēma un asins plūsma, maina temperatūras receptoru jutību (15.4., 15.5. att.). Termojutīgi veidojumi atrodas arī dažādās centrālās nervu sistēmas zonās - motorajā garozā, hipotalāmā, smadzeņu stumbrā (tīklveida veidojums, iegarenās smadzenes) un muguras smadzenēs.

Hipotalāmā, ko dažreiz sauc par “ķermeņa termostatu”, ir ne tikai centrs, kas integrē dažādus sensoros impulsus, kas saistīti ar informāciju par temperatūru;

Rīsi. 15.4.

ķermeņa fiziskais līdzsvars, bet arī motoru reakciju regulēšanas centrs, kas kontrolē temperatūras izmaiņas. Pēc hipotalāma disfunkcijas tiek zaudēta spēja regulēt ķermeņa temperatūru.

Priekšējais hipotalāms ir saistīts ar siltuma pārneses regulēšanas kontroli, lai novērstu pārkaršanu – tā neironi ir jutīgi pret plūstošo asiņu temperatūru. Ja šī centra darbība ir traucēta, aukstā vidē tiek saglabāta ķermeņa temperatūras kontrole, bet karstā laikā tās nav un ķermeņa temperatūra ievērojami paaugstinās.

Cits termoregulācijas centrs, kas atrodas aizmugurējā hipotalāmā, kontrolē siltuma ražošanas apjomu

Rīsi. 15.5. Nervu sistēmas līdzdalība termoregulācijā un tādējādi novērš pārmērīgu atdzišanu. Šī centra darbības traucējumi samazina spēju palielināt enerģijas metabolismu aukstā vidē, un ķermeņa temperatūra pazeminās.

Siltuma pārnešana no ķermeņa iekšējiem reģioniem uz ekstremitātēm asins plūsmas apjoma izmaiņu rezultātā ir svarīgs līdzeklis siltuma zudumu regulēšanai vazomotoru reakciju rezultātā. Ekstremitātes var izturēt daudz plašāku temperatūru diapazonu nekā ķermeņa iekšējās zonas un veido lieliskas temperatūras “ventilācijas”, t.i. vietas, kas var ļaut zaudēt lielāku vai mazāku siltuma daudzumu atkarībā no siltuma plūsmas no ķermeņa iekšējiem reģioniem caur asinsriti.

Termoregulācija ir saistīta ar simpātisko nervu sistēmu (sk. 15.5. att.). Tas regulē asinsvadu tonusu; kā rezultātā mainās asins plūsma uz ādu (skat. 4. nodaļu). Zemādas trauku paplašināšanos pavada asins plūsmas palēninājums tajos un palielināta siltuma pārnese (15.6. att.). Ārkārtējā karstumā krasi palielinās asins plūsma uz ekstremitāšu ādu un tiek izkliedēts liekais siltums. Vēnu tuvums ādas virsmai palielina asins atdzišanu, kas atgriežas ķermeņa iekšējās zonās.

Atdzesējot, trauki sašaurinās, samazinot asins plūsmu uz perifēriju. Cilvēkam, asinīm ejot cauri lielajiem roku un kāju asinsvadiem, to temperatūra pazeminās. Atdzesētas venozās asinis, kas atgriežas ķermeņa iekšienē caur traukiem, kas atrodas netālu no artērijām, uztver lielu

Rīsi. 15.6. Virspusējo ādas asinsvadu reakcija uz aukstumu ir sašaurināšanās (A) un siltums - izplešanās b)

arteriālo asiņu izdalītā siltuma īpatsvars. Tādu sistēmu sauc pretstrāvas siltuma apmaiņa. Tas palīdz atgriezt lielu siltuma daudzumu ķermeņa iekšējās zonās pēc tam, kad asinis iziet cauri ekstremitātēm. Šādas sistēmas kopējais efekts ir siltuma pārneses samazināšanās. Kad gaisa temperatūra ir tuvu nullei, šāda sistēma nav izdevīga, jo intensīvas siltuma apmaiņas starp arteriālajām un venozajām asinīm rezultātā var ievērojami pazemināties roku un kāju pirkstu temperatūra, kas var izraisīt apsaldējumus.

Galvenais siltuma ražošanas avots ir saistīts ar muskuļu kontrakcijām, kuras tiek brīvprātīgi kontrolētas. Vēl viens paaugstinātas siltuma ražošanas veids organismā var būt muskuļu trīce – reakcija uz aukstumu. Mazas muskuļu kustības drebuļu laikā palielina siltuma ražošanas efektivitāti. Trīcot, ekstremitāšu un košļājamo muskuļu saliecēji un ekstensori saraujas ritmiski un vienlaikus ar augstu frekvenci. Kontrakcijas biežums un stiprums var atšķirties. Trīce rodas tikai tad, ja attiecīgie muskuļi nav iesaistīti citā darbībā. To var pārvarēt ar brīvprātīgu muskuļu darbu. Brīvprātīgas kustības, piemēram, staigāšana, ietver muskuļu kontrakciju, kas pārvar trīci. Gan kratīšanu, gan staigāšanu pavada karstuma veidošanās. Neironi aizmugurējā hipotalāmā ietekmē muskuļu kontrakciju biežumu un spēku drebuļu laikā. Šis centrs saņem impulsus no termoregulācijas centra priekšējā hipotalāmā un no muskuļu receptoriem. Impulsi no smadzenēm virzās uz visiem muguras smadzeņu līmeņiem, kur rodas ritmiski signāli, kas izraisa trīci muskuļos.

Turklāt siltumenerģija rodas, sadaloties taukaudos uzkrātajiem taukiem. Visefektīvākie šajā ziņā ir brūnie tauki, kas atrodas jaundzimušajiem starp lāpstiņām un aiz krūšu kaula. Vairākas dienas pēc dzimšanas siltuma ražošana no brūnajām tauku šūnām ir galvenā reakcija uz aukstumu. Vēlāk bērniem šī reakcija kļūst trīce. Brūnie tauki lielos daudzumos ir sastopami dzīvniekiem, kas guļ ziemas guļas stāvoklī. Tauku sadalīšana no baltajiem taukaudiem ir mazāk efektīva. Baltie tauki veicina nevis siltuma veidošanos, bet gan siltuma saglabāšanu.