63 Поняття про терморегуляцію
Терморегуляція (від термо... і лат. regulo - регулюю), теплорегуляція, здатність людини, ссавців тварин і птахів підтримувати температуру мозку та внутрішніх органів у вузьких певних межах, незважаючи на значні коливання температури зовнішнього середовища та власної теплопродукції.
Хімічна терморегуляція має важливе значення для підтримки сталості температури тіла як у нормальних умовах, так і за зміни температури навколишнього середовища. У людини посилення теплоутворення внаслідок збільшення інтенсивності обміну речовин відзначається, зокрема, тоді, коли температура навколишнього середовища стає нижчою за оптимальну температуру, або зони комфорту. Для людини у звичайному легкому одязі ця зона знаходиться в межах 18-20 ° С, а для оголеного дорівнює 28 ° С.
Оптимальна температура під час перебування у воді є вищою, ніж на повітрі. Це зумовлено тим, що вода, що має високу теплоємність і теплопровідність. Найбільш інтенсивне теплоутворення в організмі відбувається у м'язах. Навіть якщо людина лежить нерухомо, але з напруженою мускулатурою, інтенсивність окислювальних процесів, а водночас і теплоутворення підвищуються на 10%. Невелика рухова активність веде до підвищення теплоутворення на 50-80%, а важка м'язова робота - на 400-500%.
В умовах холоду теплоутворення у м'язах збільшується, навіть якщо людина перебуває у нерухомому стані. Це пов'язано з тим, що охолодження поверхні тіла, діючи на рецептори, які сприймають холодове подразнення, рефлекторно збуджує безладні мимовільні скорочення м'язів, які у вигляді тремтіння (озноб). У цьому обмінні процеси організму значнопосилюються, збільшується споживання кисню та вуглеводів м'язовою тканиною, що й тягне за собою підвищення теплоутворення. Навіть довільна імітація тремтіння збільшує теплоутворення на 200%. .
Збільшення теплоутворення, пов'язане з довільною та мимовільною (тремтіння) м'язової активністю, називають скорочувальним термогенезом. Поруч із зростає рівень теплоутворення та інших тканинах. Особливе місце займає так званий бурий жир, кількість якого значною мірою у новонароджених. Бурий відтінок жиру надається більш значним числом закінчень симпатичних нервових волокон та більшим числом мітохондрій. За рахунок високої швидкості окислення жирних кислот у бурій жировій тканині процес теплоутворення йде набагато швидше, ніж у звичайній, і майже без синтезу макроергів. Цей механізм термінового теплоутворення отримав назву «нескоротливий термогенез».
У хімічній терморегуляції значної ролі грають також печінку та нирки. Температура крові печінкової вени вища за температуру крові печінкової артерії, що вказує на інтенсивне теплоутворення в цьому органі. При охолодженні тіла теплопродукція у печінці зростає.
Звільнення енергії в організмі відбувається за рахунок окислювального розпаду білків, жирів та вуглеводів, тому всі механізми, що регулюють окислювальні процеси, регулюють і теплоутворення.
Фізична терморегуляція здійснюється за допомогою змін віддачі тепла організмом. Особливо важливого значення вона набуває у підтримці сталості температури тіла під час перебування організму за умов підвищеної температури довкілля.
Тепловіддача здійснюється шляхом тепловипромінювання (радіаційна тепловіддача), або конвекції, тобто руху і переміщення повітря, що нагрівається теплом,теплопроведення, тобто віддачі тепла речовинам, що безпосередньо стикаються з поверхнею тіла, і випаровування води з поверхні шкіри та легень.
У людини у звичайних умовах втрата тепла шляхом тепло проведення має невелике значення, оскільки повітря та одяг є поганими провідниками тепла. Радіація, випаровування та конвекція протікають з різною інтенсивністю залежно від температури навколишнього середовища. У людини в стані спокою при температурі повітря близько 20 °С та сумарній тепловіддачі, що дорівнює 419 кДж (100 ккал) на годину, за допомогою радіації втрачається 66 %, випаровування води – 19 %, конвекції – 15 % від загальної втрати тепла організмом. При підвищенні температури навколишнього середовища до 35°С тепловіддача за допомогою радіації та конвекції стає неможливою, і температура тіла підтримується на постійному рівні виключно за допомогою випаровування води з поверхні шкіри та альвеол легень.
Характер віддачі тепла тілом змінюється залежно від інтенсивності обміну речовин. При збільшенні теплоутворення внаслідок м'язової роботи зростає значення тепловіддачі, що здійснюється за допомогою випаровування води. Одяг зменшує тепловіддачу. Втраті тепла перешкоджає той шар нерухомого повітря, що знаходиться між одягом та шкірою, оскільки повітря – поганий провідник тепла. Теплоізолюючі властивості одягу тим вищі, чим дрібніша пористість її структури, що містить повітря. °З. Навпаки, оголене тіло втрачає тепло, оскільки повітря його поверхні постійно змінюється. Тому температура шкіри оголених частин тіла набагато нижча, ніж одягнених.
Температура шкіри, а отже, інтенсивність тепловипромінювання та теплопроведення можуть змінюватися внаслідок перерозподілу крові в судинах та при зміні об'єму циркулюючої крові.
На холоді кровоноснісудини шкіри, головним чином артеріоли, звужуються. При підвищенні температури навколишнього середовища судини шкіри розширюються, кількість крові, що в них циркулює, збільшується. Зростає також обсяг циркулюючої крові у всьому організмі внаслідок переходу води з тканин у судини, а також тому, що селезінка та інші кров'яні депо викидають до загального кровообігу додаткову кількість крові. Збільшення кількості крові, що циркулює через судини поверхні тіла, сприяє тепловіддачі за допомогою радіації та конвекції.
Для збереження сталості температури тіла людини за високої температури навколишнього середовища основне значення має випаровування поту з поверхні шкіри.
інтенсивно потовиділення відбувається при високій навколишній температурі під час м'язової роботи, коли зростає теплоутворення в самому організмі. При високій температурі навколишнього середовища дихальний центр рефлекторно збуджується, при низькій — пригнічується, дихання стає менш глибоким.
До проявів фізичної терморегуляції слід віднести зміну становища тіла. Коли собаці чи кішці холодно, вони згортаються в клубок, зменшуючи тим самим поверхню тепловіддачі; коли спекотно, тварини, навпаки, приймають положення, у якому поверхню тепловіддачі максимально зростає.