Keha termoregulatsiooni rikkumine või kehatemperatuuri püsivuse häire on põhjustatud kesknärvisüsteemi talitlushäiretest. Termoregulatsiooniprotsesside rikkumise korral on võimalikud kahte tüüpi reaktsioonid. Kui kehatemperatuur tõuseb, laienevad perifeersed veresooned, algab higistamine. Kui temperatuur vastupidi langeb, veresooned ahenevad, lihased tõmbuvad kokku, jäsemed muutuvad külmaks ja tekivad värinad.

Kõrgematel loomadel, kellel on püsiv kehatemperatuur, on süsteem temperatuuri hoidmiseks tasakaalus. Termoregulatsioon tasakaalustab soojuse teket ja soojuse vabanemist. Termoregulatsiooni on kahte peamist tüüpi: keemiline (selle peamiseks mehhanismiks on suurenenud soojuse teke lihaste kontraktsioonide ajal – lihasvärinad) ja füüsiline (suurenenud soojusvahetus, mis on tingitud vedeliku aurustumisest kehapinnalt higistamise ajal). Lisaks on soojuse tootmise ja soojusülekande jaoks teatud tähtsus ainevahetusprotsesside intensiivsus ja naha veresoonte ahenemine või laienemine.

Termoregulatsiooni keskus asub ajutüves. Lisaks mängivad termoregulatsioonis rolli eelkõige endokriinsete näärmete hormoonid. Keha termoregulatsiooni rikkumist, mis on seotud temperatuuri langusega, nimetatakse hüpotermiaks. Inimese keha termoregulatsiooni rikkumist, mis on seotud temperatuuri tõusuga, nimetatakse hüpertermiaks.

Termoregulatsiooni protsesside rikkumine: hüpertermia

Hüpertermia (ülekuumenemine) tekib siis, kui termoregulatsiooni mehhanismid on häiritud, mille puhul soojuse tootmine domineerib soojusülekande üle. Kehatemperatuur võib ulatuda 43 ° C või rohkem.

Inimese termoregulatsiooni sellise rikkumise levinumad põhjused on väliskeskkonna temperatuuri tõus ja piisavat soojusülekannet takistavate tegurite ilmnemine (näiteks liiga soe riietus, kõrge õhuniiskus jne).

Seda tüüpi termoregulatsioonihäirete ilmnemisel aktiveeruvad kohanemismehhanismid: käitumuslikud reaktsioonid, mille abil inimene püüab vältida kokkupuudet liigse kuumusega (näiteks lülitab sisse ventilaatori), soojusülekandemehhanismide suurenemine, soojuse tootmine ja stressireaktsioon. Vastavalt hüpertermia ja kohanemisprotsesside koosmõju tulemustele eristatakse hüpertermia kompenseerimise ja dekompensatsiooni etappi.

Kompensatsiooni staadiumis toimub naha arteriaalsete veresoonte laienemine ja sellega seotud soojusülekande suurenemine. Temperatuuri edasise tõusuga hakkab soojusülekanne toimuma peamiselt ainult higistamise tõttu.

Dekompensatsiooni staadiumis täheldatakse kohanemismehhanismide rikkumist, higistamine väheneb oluliselt, kehatemperatuur võib tõusta 41-43 ° C-ni. Seoses kõrge temperatuuri otsese kahjustava mõjuga esineb rakkude funktsioonide ja struktuuride rikkumine, mis põhjustab süsteemide ja elundite, eelkõige kesknärvisüsteemi ja kardiovaskulaarsüsteemi tõsiseid talitlushäireid.

Kuumarabandus- See on hüpertermia variant, mille puhul kohanemismehhanismid on kiiresti ammendatud. See võib ilmneda nii termilise teguri kõrge intensiivsuse korral kui ka konkreetse organismi kohanemismehhanismide madala efektiivsuse tagajärjel. Sellise termoregulatsiooni rikkumise sümptomid on samad, mis hüpertermia dekompensatsiooni staadiumis üldiselt, kuid raskemad ja kasvavad palju kiiremini, millega seoses kaasneb kuumarabandusega kõrge suremus. Organismis toimuvate muutuste patogeneesi juhtivad mehhanismid vastavad samaaegselt hüpertermia korral üldiselt omadele. Kuid inimkeha termoregulatsiooni sellise rikkumise korral omistatakse erilist tähelepanu joobeseisundile, ägedale südamepuudulikkusele, hingamisseiskusele, tursele ja ajuverejooksule.

Päikesepiste- See on üks hüpertermia vorme. See tekib päikesekiirte soojuse otsese mõju tõttu kehale. Selle termoregulatsiooni patoloogiaga aktiveeritakse ülaltoodud hüpertermia mehhanismid, kuid juhtiv on ajukahjustus.

Keha termoregulatsiooni patoloogia: palavik

Palavikku tuleks eristada hüpertermiast. Palavik- See on keha reaktsioon nakkusliku ja mittenakkusliku iseloomuga ärritavatele ainetele, mida iseloomustab kehatemperatuuri tõus. Palavikus (erinevalt hüpertermiast) säilib tasakaal soojuse tootmise ja soojusülekande vahel, kuid tavapärasest kõrgemal tasemel.

Selle termoregulatsiooni rikkumise põhjuseks on pürogeensete ainete (pürogeenide) ilmumine kehasse. Need jagunevad eksogeenseteks (bakterite jääkproduktid) ja endogeenseteks (kahjustatud rakkude lagunemissaadused, muutunud seerumivalgud jne).

Inimese termoregulatsiooni sellisel patoloogial on järgmised etapid:

• temperatuuri tõusu etapp;
• temperatuuri staadium normaalsest kõrgemal tasemel;
• temperatuuri alandamise etapp.

Palavikut kuni 38 ° C nimetatakse subfebriiliks, kuni 39 ° C mõõdukaks või palavikuga, kuni 41 ° C - kõrgeks või palavikuks, üle 41 ° C - ülemääraseks või hüperpüreetiliseks.

Temperatuurikõverate tüübid (päevaste temperatuurikõikumiste graafikud) võivad olla diagnostilise väärtusega, kuna need erinevad sageli erinevate haiguste puhul oluliselt.

Püsivat palavikku iseloomustab päevane temperatuurikõikumine kuni 1 °C. Lahtistava palaviku korral on hommikuste ja õhtuste temperatuuride erinevus 1–2 ° C ning kurnava (kiiraliku) korral 3–5 ° C. Vahelduvat palavikku iseloomustavad hommikuste ja õhtuste temperatuuride suured vahemikud koos perioodilise normaliseerumisega. Korduv palavik ühendab endas mitmepäevased perioodid, mil temperatuur on normaalne, ja kõrgenenud temperatuuriperioodid, mis vahelduvad üksteise järel. Perversse palaviku puhul ületab hommikune temperatuur õhtuse temperatuuri ja ebatüüpilisel palavikul pole üldse seaduspärasusi.

Temperatuuri järsu langusega räägivad nad kriitilisest langusest või kriisist (sellega võib kaasneda märgatav langus - kokkuvarisemine); selle järkjärgulist vähenemist nimetatakse lüütiliseks ehk lüüsiks.

Palavikuga kaasneb süsteemides ja elundites mitmeid muutusi.

Niisiis täheldatakse palavikuga kesknärvisüsteemis rõhumise nähtust. Sellise keha termoregulatsiooni rikkumise kaasnähuks on tahhükardia, umbes 8-10 lööki minutis iga tõusuastme kohta (mõnede haiguste korral võib aga esineda näiteks bradükardiat, mis on seotud südamelihase inhibeeriva toimega). bakteriaalne toksiin südamele). Palaviku kõrgusel võib hingamine olla kiire.

Palavikul on aga ka positiivne mõju. Niisiis on palavikuga osade viiruste paljunemine pärsitud, elutähtsad protsessid ja paljude bakterite jagunemine pärsitud, immuunreaktsioonide intensiivsus suureneb, kasvajate kasv pärsitakse ja organismi vastupanuvõime infektsioonidele suureneb.

Sarnaste sümptomite korral on nende keha termoregulatsiooni rikkumiste põhjused erinevad. Palavikku põhjustavad pürogeenid, hüpertermiat aga kõrge ümbritseva õhu temperatuur.

Sellise patoloogiaga nagu palavik jätkavad termoregulatsiooni mehhanismide toimimist (soojuse tootmise ja soojusülekande tasakaal nihkub kõrgemale tasemele), hüpertermia korral on termoregulatsiooni mehhanismid häiritud.

Palavik on organismi reaktsioon teatud välis- ja sisemõjudele teatud positiivsete omadustega, hüpertermia on loomulikult organismile kahjulik patoloogiline protsess.

Keha termoregulatsiooni häired: hüpotermia

Hüpotermia- See on seisund, mida iseloomustab kehatemperatuuri langus alla normi.

Keha termoregulatsiooni sellise rikkumise peamine põhjus on ümbritseva õhu temperatuuri langus. Lisaks põhjustab hüpotermia välistemperatuuri kerge languse taustal häireid soojuse tekke mehhanismides: ulatuslik lihaste halvatus, soojuse tootmise rikkumine metaboolse intensiivsuse vähenemise tõttu koos neerupealiste hormoonide tootmise vähenemisega (sh kahjustused). hüpotalamuse-hüpofüüsi piirkonda), samuti äärmuslik kurnatus. Alajahtumist võivad soodustada ka järgmised tegurid: suurenenud õhuniiskus, märjad riided, külmas vees sukeldumine, tuul (mis suurendab soojusülekannet); lisaks põhjustavad nälgimine, ületöötamine, alkoholimürgitus, vigastused ja haigused organismi vastupanuvõime vähenemist alajahtumise suhtes. Termoregulatsiooni rikkumise tagajärjed võivad olla üldine hüpotermia ja lokaalne külmakahjustus - külmumine.

Surmaaja järgi eristatakse ägedat (tunni jooksul), alaägedat (4 tunni jooksul), aeglast (üle 4 tunni) hüpotermiat.

Nagu hüpertermia puhul, jaguneb hüpotermia areng kompensatsiooni ja dekompensatsiooni etapiks.

Kompensatsiooni staadiumi iseloomustavad käitumuslikud reaktsioonid (inimene püüab end soojendada), soojusülekande vähenemine (naha veresooned ahenevad, higistamine lakkab), soojuse tootmise suurenemine (vererõhk ja pulsisagedus tõus, verevool siseorganites). ning ainevahetusprotsesside intensiivsus elundites ja kudedes suureneb, ilmnevad lihaste värinad). Kehatemperatuur langeb veidi.

Kui külm toimib edasi ja kohanemismehhanismid ei suuda selle patogeense toimega toime tulla, algab dekompensatsiooni staadium. Toimub termoregulatsioonisüsteemi lagunemine, aju reguleerimiskeskuste pärssimine, mis põhjustab südametegevuse langust, hingamise intensiivsuse nõrgenemist, hüpoksiat ja atsidoosi, elundite ja kudede funktsioonide häireid, samuti mikrotsirkulatsiooni. Selle tagajärjeks on vee ja elektrolüütide vahetuse rikkumine ning ajuturse ilmnemine. Surm saabub vereringe ja hingamise seiskumise tõttu kesknärvisüsteemi regulatoorsete keskuste kasvavast allasurumisest.

Külmumine mõjutab tavaliselt kehapiirkondi, mis ei ole kaitstud või on riietega halvasti kaitstud (nina, kõrvad, sõrmed ja varbad). Vastuseks külma mõjudele ilmnevad termoregulatsiooni rikkumise tunnused, näiteks naha veresoonte spasmid, millele järgneb nende laienemine ja arteriaalne hüperemia; jätkuva külmaga kokkupuutel võib tekkida sekundaarne vasospasm, mis põhjustab koeisheemiat ja nende kahjustusi kuni naha ja sügavamate kudede nekroosini.

Artiklit loeti 12 451 korda (a).

Termoregulatsioon on inimkeha võime reguleerida soojusvahetust keskkonnaga ja hoida kehatemperatuuri teatud piirides (36,1 - 37,2 ° C).

Termoregulatsioon toimub soojusvahetusprotsessi kahe komponendi muutmisega: soojustooted ja soojusülekanne.

Kahest termilise tasakaalu säilitamise viisist on soojusülekande reguleerimine esmatähtis, kuna see tee on organismis muutlikum ja juhitavam, kusjuures soojuse tootmise reguleerimine mängib positiivset rolli peamiselt madalatel õhutemperatuuridel, kõrgetel temperatuuridel on aga piiratud võimalus soojusvahetust reguleerida soojuse tootmise vähendamise teel.

Normaalne termiline heaolu tekib siis, kui soojustasakaal säilib

Qt.o. = Qt.w.

Siin Qt.o.– inimese poolt eralduv soojushulk ja Qt.w.- soojushulk, mida inimene saab keskkonnast. See vastavus iseloomustab keskkonda kui mugavat. Mugavustingimustes ei tunne inimene külma või ülekuumenemise häirivaid termilisi tundeid.

Soojusbilansi võrrandil (“inimene – keskkond”) on vorm

Qt.o. = q k + q t + q u + q isp + q q,

kus q kuni- konvektsiooniindeks;

q t- soojusjuhtivuse indikaator läbi riiete;

q ja- kiirgusindeks;

q isp - naha aurustumiskiirus;

q q - niiskuse aurustumise kiirus hingamise ajal.

Soojusvahetus inimese ja keskkonna vahel toimub: konvektsiooni teel keha õhuga pesemise tulemusena ( q kuni), soojusjuhtivus läbi riiete ( q t), kiirgus ümbritsevatele pindadele ( q ja), niiskuse aurustumine nahapinnalt ( q isp), niiskuse aurustumine hingamise ajal ( q q).

Inimkeha poolt toodetud soojushulk sõltub füüsilise stressi astmest teatud kliimatingimustes ja jääb vahemikku 85 (puhkeolekus) kuni 500 J/s (raske töö). Puhkeolekus ümbritseva õhu temperatuuril +18 ° C, osakaal q kuni ja q t on umbes 30% q ja– 45%, q isp - 20%, q q - 5% kogu soojusest eemaldatud.

Soojuse vabanemise reguleerimise protsessid viiakse läbi peamiselt kolmel viisil: biokeemiline; muutes vereringe intensiivsust ja higistamise intensiivsust.

Biokeemiliste vahenditega termoregulatsioon seisneb kehas toimuvate oksüdatiivsete protsesside intensiivsuse muutmises. Näiteks lihaste värinad, mis tekivad keha tugeval jahutamisel, suurendab soojuse eraldumist kuni 125 ... 200 J / s.

Termoregulatsioon vereringe intensiivsust muutes on organismi võime reguleerida veresooni (milleks antud juhul on soojuskandja) voolu siseorganitest keha pinnale, ahendades või laiendades veresooni. Soojuse ülekandmine verevooluga on inimkeha kudede madalate soojusjuhtivuse koefitsientide tõttu väga oluline - 0,314...1,45 W / (m ° C). Kõrgel ümbritseval temperatuuril laienevad naha veresooned ja siseorganitest voolab sinna suur hulk verd ning seetõttu antakse keskkonda rohkem soojust. Madalatel temperatuuridel ilmneb vastupidine nähtus: naha veresoonte ahenemine, naha verevoolu vähenemine ja seetõttu eraldub väliskeskkonda vähem soojust. Sõrmedes võib verevarustus muutuda kuni 600 korda.

Higistamise intensiivsust muutes toimuv termoregulatsioon seisneb aurustumisest tingitud soojusülekande protsessi muutmises. Inimkeha aurustav jahutamine on suure tähtsusega. Niisiis, temperatuuril 1 W = 18 ° C,<р = 60 %, и» = 0 количество теплоты, отдаваемой человеком в окружающую среду при испарении влаги, составляет около 18 % общей теплоотдачи. При увеличении температуры окружающей среды до + 27°С доля (?„ возрастает до 30 % и при 36,6° С достигает 100 %.

Keha termoregulatsioon toimub igal viisil üheaegselt. Nii et õhutemperatuuri langusega takistavad temperatuuri erinevuse suurenemisest tingitud soojusülekande suurenemist sellised protsessid nagu naha niiskuse vähenemine ja seega ka soojusülekande vähenemine aurustumisel, temperatuuri langus. nahale, mis on tingitud siseorganite veretranspordi intensiivsuse vähenemisest ja samal ajal temperatuuri erinevuse vähenemisest ...

Eksperimentaalselt on kindlaks tehtud, et optimaalne ainevahetus organismis ja vastavalt ka maksimaalne tööviljakus toimub siis, kui soojusülekande protsessi komponendid on järgmistes piirides: q * 5% See tasakaal iseloomustab pinge puudumist termoregulatsioonis. süsteem.

Õhukeskkonna mikrokliima parameetreid, mis määravad optimaalse ainevahetuse organismis ja mille puhul puuduvad ebameeldivad aistingud ja pinge termoregulatsioonisüsteemis, nimetatakse mugavateks ehk optimaalseteks. Tsooni, kus keskkond eemaldab täielikult keha poolt tekitatud soojuse ja termoregulatsioonisüsteemis pole pinget, nimetatakse mugavustsooniks. Tingimusi, mille korral inimese normaalne termiline seisund on häiritud, nimetatakse ebamugavaks. Termoregulatsioonisüsteemi kerge pinge ja kerge ebamugavustundega kehtestatakse lubatud meteoroloogilised tingimused.

A. Inimelu saab toimuda ainult kitsas temperatuurivahemikus.

Temperatuuril on oluline mõju inimkehas toimuvate eluprotsesside kulgemisele ja selle füsioloogilisele aktiivsusele. Eluprotsesse piirab sisekeskkonna kitsas temperatuurivahemik, milles võivad toimuda peamised ensümaatilised reaktsioonid. Inimese jaoks on kehatemperatuuri langus alla 25 ° C ja tõus üle 43 ° C tavaliselt surmav. Närvirakud on eriti tundlikud temperatuurimuutuste suhtes.

Kuumus põhjustab intensiivset higistamist, mis põhjustab keha dehüdratsiooni, mineraalsoolade ja veeslahustuvate vitamiinide kadu. Nende protsesside tagajärjeks on vere paksenemine, soolade ainevahetuse häired, mao sekretsioon ja vitamiinipuuduse tekkimine. Lubatud kaalukaotus aurustumisel on 2-3%. Aurustumisest tingitud 6% kaalukaotuse korral on vaimne aktiivsus häiritud ja 15-20% kaalukaotuse korral saabub surm. Kõrge temperatuuri süstemaatiline toime põhjustab muutusi südame-veresoonkonna süsteemis: südame löögisageduse tõus, vererõhu muutused, südame funktsionaalse võimekuse nõrgenemine. Pikaajaline kõrge temperatuuriga kokkupuude põhjustab kehas kuumuse kogunemist, samal ajal kui kehatemperatuur võib tõusta 38–41 ° C-ni ja tekkida kuumarabandus koos teadvusekaotusega.

Madalad temperatuurid võivad olla keha jahtumise ja alajahtumise põhjused. Jahtudes kehas, soojusülekanne refleksiivselt väheneb ja soojuse tootmine suureneb. Soojusülekande vähenemine toimub veresoonte spasmi (ahenemise), kehakudede soojustakistuse suurenemise tõttu. Pikaajaline kokkupuude madalate temperatuuridega põhjustab püsivat veresoonte spasmi, kudede alatoitlust. Soojuse tootmise suurenemine jahutamise ajal saavutatakse kehas toimuvate oksüdatiivsete metaboolsete protsesside jõupingutusega (kehatemperatuuri langusega 1 ° C kaasneb ainevahetusprotsesside tõus 10 ° C võrra). Madala temperatuuriga kokkupuutega kaasneb vererõhu tõus, sissehingamise maht ja hingamissageduse vähenemine. Keha jahutamine muudab süsivesikute ainevahetust. Suure jahutamisega kaasneb kehatemperatuuri langus, elundite ja kehasüsteemide funktsioonide allasurumine.

B. Keha tuum ja väliskest.

Termoregulatsiooni seisukohalt võib inimkeha kujutada kahest komponendist koosnevana – välisest kest ja sisemine tuumad.

Tuum on kehaosa, millel on püsiv temperatuur (siseorganid), ja kest- kehaosa, milles on temperatuurigradient (need on keha pinnakihi kuded paksusega 2,5 cm). Soojusvahetus südamiku ja keskkonna vahel toimub läbi kesta ehk muutused kesta soojusjuhtivuses määravad ära südamiku temperatuuri püsivuse. Soojusjuhtivus muutub membraankudede verevarustuse ja veretäitumise muutuste tõttu.

Südamiku erinevate osade temperatuur on erinev. Näiteks maksas: 37,8-38,0 ° C, ajus: 36,9-37,8 ° C. Üldiselt on inimkeha südamiku temperatuur 37,0 °C. See saavutatakse endogeense termoregulatsiooni protsesside kaudu, mille tulemuseks on stabiilne tasakaal kehas ajaühikus toodetud soojushulga vahel ( soojustooted) ja keha poolt samal ajal keskkonda hajutatud soojushulk ( soojuse hajumine).

Inimese naha temperatuur on erinevates piirkondades vahemikus 24,4 ° С kuni 34,4 ° С. Madalaimat temperatuuri täheldatakse varvastes, kõrgeimat kaenlaalustes. Tavaliselt hinnatakse kehatemperatuuri antud ajahetkel just kaenla temperatuuri mõõtmise põhjal.

Keskmiste andmete kohaselt on alasti inimese keskmine nahatemperatuur mugavas õhutemperatuuris 33–34 ° C. Kehatemperatuuril on igapäevased kõikumised. Vibratsiooni amplituud võib ulatuda 1 ° С-ni. Kehatemperatuur on minimaalne hommikutundidel (3-4 tundi) ja maksimaalne päeval (16-18 tundi).

Tuntud on ka temperatuuri asümmeetria nähtus. Seda täheldatakse umbes 54% juhtudest ja vasaku kaenla temperatuur on veidi kõrgem kui paremas. Asümmeetria on võimalik ka teistes nahapiirkondades ja asümmeetria raskusaste üle 0,5 ° C viitab patoloogiale.

B. Soojusülekanne. Soojuse tekke ja soojusülekande tasakaal inimkehas.

Inimese eluprotsessidega kaasneb pidev soojuse tootmine tema kehas ja tekkiva soojuse eraldumine keskkonda. Soojusenergia vahetust keha ja keskkonna vahel nimetatakse p soojusvahetus. Soojuse tootmine ja soojusülekanne on tingitud kesknärvisüsteemi tegevusest, mis reguleerib ainevahetust, vereringet, higistamist ja skeletilihaste tegevust.

Inimkeha on sisemise soojusallikaga isereguleeruv süsteem, milles tavatingimustes on soojuse tootmine (tekkiv soojushulk) võrdne väliskeskkonda ülekantava soojushulgaga (soojusülekanne). Kehatemperatuuri püsivust nimetatakse isotermiline... See tagab kudede ja elundite ainevahetusprotsesside sõltumatuse ümbritseva õhu temperatuuri kõikumisest.

Inimkeha sisetemperatuur on konstantne (36,5-37 ° C) tänu soojuse tootmise ja soojusülekande intensiivsuse reguleerimisele sõltuvalt väliskeskkonna temperatuurist. Ja inimese naha temperatuur välistingimuste mõjul võib varieeruda suhteliselt laias vahemikus.

Inimkehas tekib 1 tunni jooksul nii palju soojust, kui on vaja 1 liitri jäävee keetmiseks. Ja kui keha oleks kuumust mitteläbilaskev korpus, tõuseks kehatemperatuur tunniga umbes 1,5 °C ja 40 tunni pärast jõuaks see vee keemistemperatuurini. Raske füüsilise töö ajal suureneb soojuse teke mitu korda. Ja ometi meie kehatemperatuur ei muutu. Miks? See kõik on seotud soojuse moodustumise ja ülekandmise protsesside tasakaalustamisega kehas.

Juhtiv soojusbilansi taset määrav tegur on ümbritseva õhu temperatuur. Kui see kaldub kehas mugavast tsoonist kõrvale, tekib uus soojusbilansi tase, mis tagab isotermi uutes keskkonnatingimustes. Selle kehatemperatuuri püsivuse tagab mehhanism termoregulatsioon, sealhulgas soojuse tekkeprotsess ja soojuse vabanemise protsess, mida reguleerib neuro-endokriinne rada.

D. Keha termoregulatsiooni mõiste.

Termoregulatsioon- See on füsioloogiliste protsesside kogum, mille eesmärk on soojuse tootmise ja soojusülekande reguleerimise abil säilitada keha tuuma temperatuuri suhteline püsivus keskkonna temperatuuri muutumise tingimustes. Termoregulatsioon on suunatud organismi soojustasakaalu häirete ennetamisele või taastamisele, kui sellised häired on juba esinenud, ning viiakse läbi neuro-humoraalsel viisil.

On üldtunnustatud, et termoregulatsioon on iseloomulik ainult homöotermilistele loomadele (sealhulgas imetajad (sh inimesed) ja linnud), kelle kehal on võime hoida keha sisemiste piirkondade temperatuuri suhteliselt konstantsel ja piisavalt kõrgel tasemel. umbes 37–38 °C imetajatel ja 40–42 °C lindudel) olenemata ümbritseva õhu temperatuuri muutustest.

Termoregulatsiooni mehhanismi võib kujutada kui tagasisidega küberneetilist isejuhtivat süsteemi. Temperatuurikõikumised ümbritsevas õhus mõjutavad spetsiaalseid retseptori moodustisi ( termoretseptorid), tundlik temperatuurimuutuste suhtes. Termoretseptorid edastavad termoregulatsioonikeskustesse infot elundi termilise seisundi kohta, termoregulatsioonikeskused omakorda muudavad närvikiudude, hormoonide ja muude bioloogiliselt aktiivsete ainete kaudu soojusülekande ja soojuse tootmise taset ükskõik millises kehaosas (lokaalne termoregulatsioon) või keha kui terviku kohta. Kui termoregulatsiooni keskused lülitatakse spetsiaalsete kemikaalidega välja, kaotab keha võime hoida püsivat temperatuuri. Viimastel aastatel on seda omadust kasutatud meditsiinis keha kunstlikuks jahutamiseks südame keeruliste kirurgiliste operatsioonide ajal.

Naha termoretseptorid.

Hinnanguliselt on inimestel ligikaudu 150 000 külma- ja 16 000 soojusretseptorit, mis reageerivad siseorganite temperatuuri muutustele. Termoretseptorid asuvad nahas, siseelundites, hingamisteedes, skeletilihastes ja kesknärvisüsteemis.

Naha termoretseptorid kohanevad kiiresti ja reageerivad mitte niivõrd temperatuurile endale, kuivõrd selle muutustele. Maksimaalne retseptorite arv asub pea ja kaela piirkonnas, minimaalne - jäsemetes.

Külma retseptorid on vähem tundlikud ja nende tundlikkuse lävi on 0,012 ° C (jahutatuna). Soojusretseptorite tundlikkuse lävi on kõrgem ja ulatub 0,007 ° C-ni. Tõenäoliselt on see tingitud keha suuremast ülekuumenemisohust.

D. Termoregulatsiooni tüübid.

Termoregulatsiooni võib jagada kahte põhitüüpi:

1. Füüsiline termoregulatsioon:

Aurustumine (higistamine);

Kiirgus (kiirgus);

Konvektsioon.

2. Keemiline termoregulatsioon.

kontraktiilne termogenees;

Mittekontraktiivne termogenees.

Füüsiline termoregulatsioon(protsess, mis eemaldab kehast soojust) - tagab püsiva kehatemperatuuri hoidmise, muutes keha soojuse vabanemist läbi naha juhtivuse (juhtivus ja konvektsioon), kiirguse (kiirguse) ja vee aurustumise. Organismis pidevalt tekkiva soojuse tagasisaamist reguleerivad muutused naha, nahaaluse rasvakihi ja epidermise soojusjuhtivuses. Soojusülekannet reguleerib suuresti vereringe dünaamika soojust juhtivates ja soojust isoleerivates kudedes. Ümbritseva õhu temperatuuri tõusuga hakkab soojusülekandes domineerima aurustumine.

Juhtivus, konvektsioon ja kiirgus on passiivsed soojusülekandeteed, mis põhinevad füüsikaseadustel. Need on tõhusad ainult positiivse temperatuurigradiendi säilitamisel. Mida väiksem on temperatuuride erinevus keha ja keskkonna vahel, seda vähem soojust eraldatakse. Samade indikaatorite või kõrge ümbritseva õhu temperatuuril pole need teed mitte ainult ebaefektiivsed, vaid samal ajal ka keha soojendatakse. Nendel tingimustel vallandub kehas vaid üks soojusülekande mehhanism – higistamine.

Madalatel ümbritseva õhu temperatuuridel (15 ° C ja alla selle) toimub umbes 90% päevasest soojusülekandest soojusjuhtivuse ja soojuskiirguse tõttu. Nendel tingimustel ei toimu nähtavat higistamist. Õhutemperatuuril 18-22 °C väheneb soojusjuhtivusest ja soojuskiirgusest tingitud soojusülekanne, kuid keha soojuskadu suureneb niiskuse aurustumisel nahapinnalt. Kui ümbritseva õhu temperatuur tõuseb 35 ° C-ni, muutub soojusülekanne kiirguse ja konvektsiooni abil võimatuks ning kehatemperatuuri hoitakse konstantsel tasemel ainult vee aurustumise tõttu naha pinnalt ja kopsualveoolidest. Kõrge õhuniiskuse korral, kui vee aurustumine on raskendatud, võib tekkida keha ülekuumenemine ja tekkida kuumarabandus.

Inimesel, kes on puhkeolekus, kui õhutemperatuur on umbes 20 ° C ja kogu soojusülekanne on 419 kJ (100 kcal) tunnis, kaob kiirguse toimel 66%, vee aurustumisel - 19%, konvektsioonil - 15%. keha kogu soojuskadu.

Keemiline termoregulatsioon(protsess, mis tagab kehas soojuse tekke) - realiseerub ainevahetuse ja selliste kudede nagu lihased, aga ka maksa, pruuni rasva, soojuse tootmise kaudu, st soojuse tootmise taseme muutmise kaudu - suurendades või nõrgendades ainevahetuse intensiivsust keharakkudes. Orgaanilise aine oksüdeerumisel vabaneb energia. Osa energiast läheb ATP sünteesiks (adenosiintrifosfaat on nukleotiid, mis mängib organismis üliolulist rolli energia ja ainete ainevahetuses). Seda potentsiaalset energiat saab keha kasutada oma edasises tegevuses. Kõik koed on kehas soojuse allikaks. Veri voolab läbi kudede ja soojeneb. Ümbritseva õhu temperatuuri tõus põhjustab ainevahetuse refleksi langust, mille tulemusena väheneb soojuse tootmine organismis. Ümbritseva õhu temperatuuri langusega suureneb metaboolsete protsesside intensiivsus refleksiivselt ja soojuse teke suureneb.

Keemilise termoregulatsiooni kaasamine toimub siis, kui füüsiline termoregulatsioon ei ole konstantse kehatemperatuuri säilitamiseks piisav.

Vaatleme seda tüüpi termoregulatsiooni.

Füüsiline termoregulatsioon:

Under füüsiline termoregulatsioon mõista füsioloogilisi protsesse, mis põhjustavad soojusülekande taseme muutumist. Soojuse kehast keskkonda ülekandmiseks on järgmised viisid:

Aurustumine (higistamine);

Kiirgus (kiirgus);

Soojusjuhtivus (juhtivus);

Konvektsioon.

Vaatleme neid üksikasjalikumalt:

1. Aurustumine (higistamine):

Aurustumine (higistamine) on soojusenergia sattumine keskkonda higi või niiskuse aurustumise tõttu naha pinnalt ja hingamisteede limaskestadelt. Inimesel eritub higi pidevalt naha higinäärmete kaudu ("palpeeritav" ehk näärmeline, veekaotus), hingamisteede limaskestad on niisutatud ("märkamatu" veekadu). Samas mõjutab keha „käegakatsutav“ veekadu aurustumisel eralduvale soojushulgale suuremat mõju kui „hoomamatul“.

Keskkonna temperatuuril umbes 20 ° C on niiskuse aurustumine umbes 36 g / h. Kuna inimene kulutab 1 g vee aurustamisele 0,58 kcal soojusenergiat, siis on lihtne välja arvutada, et aurustumise kaudu eraldub täiskasvanud inimese kehast nendes tingimustes keskkonda umbes 20% kogu hajuvast soojusest. Välistemperatuuri tõus, füüsilise töö sooritamine, pikaajaline viibimine soojust isoleerivas riietuses suurendavad higistamist ja see võib tõusta 500-2000 g/h.

Inimene ei talu suhteliselt madalat ümbritseva õhu temperatuuri (32 ° C) niiskes õhus. Täiesti kuivas õhus võib inimene viibida ilma märgatava ülekuumenemiseta 2–3 tundi temperatuuril 50–55 ° C. Samuti on halvasti talutavad õhku mitteläbilaskvad riided (kumm, tihe jne), mis takistavad higi aurustumist: riiete ja keha vaheline õhukiht küllastub kiiresti aurudega ja higi edasine aurumine peatub.

Soojusülekande protsessil aurustamise abil, kuigi see on vaid üks termoregulatsiooni meetoditest, on üks erakordne eelis - kui välistemperatuur ületab naha keskmist temperatuuri, siis ei saa keha soojust väliskeskkonda välja anda. teiste termoregulatsiooni meetoditega (kiirgus, konvektsioon ja juhtivus), mida käsitleme allpool. Nendes tingimustes hakkab keha väljastpoolt soojust neelama ja ainus viis soojuse hajutamiseks on suurendada niiskuse aurustumist keha pinnalt. Selline aurustumine on võimalik seni, kuni välisõhu niiskus jääb alla 100%. Intensiivse higistamise, kõrge õhuniiskuse ja madala õhukiiruse korral, kui higipiisad, millel pole aega aurustuda, ühinevad ja keha pinnalt ära voolavad, muutub soojusülekanne aurustumise kaudu vähem tõhusaks.

Kui higi aurustub, annab meie keha oma energia ära. Tegelikult lõhuvad vedelad molekulid (st higi) tänu meie keha energiale molekulaarseid sidemeid ja lähevad vedelast olekusse gaasilisse olekusse. Energiat kulutatakse sidemete lõhkumisele ja selle tulemusena kehatemperatuur langeb. Külmkapp töötab samamoodi. Tal õnnestub hoida temperatuuri kambris palju madalamal kui ümbritseva õhu temperatuur. Ta teeb seda tänu tarbitud elektrile. Ja me teeme seda toidu lagunemisel saadud energia abil.

Rõivaste valiku kontrollimine võib aidata vähendada aurustumisest tulenevat soojuskadu. Riided tuleks valida ilmastikutingimuste ja hetketegevuse alusel. Ärge olge laisk liigseid riideid seljast võtma, kui koormus kasvab. Sa higistad vähem. Ja ärge olge laisk seda tagasi panema, kui koormus peatub. Eemaldage niiskus- ja tuulekaitse, kui ei saja tuulega, vastasel juhul saavad teie riided higist seest märjaks. Ja kokkupuutel märgade riietega kaotame soojusjuhtivuse tõttu ka soojust. Vesi juhib soojust 25 korda paremini kui õhk. See tähendab, et märgades riietes kaotame soojust 25 korda kiiremini. Seetõttu on oluline hoida oma riided kuivad.

Aurustumine jaguneb kahte tüüpi:

a) Märkamatu higistamine(ilma higinäärmete osaluseta) on vee aurustumine kopsude pinnalt, hingamisteede limaskestadelt ja läbi naha epiteeli imbuva vee aurustumine (naha pinnalt aurustumine toimub ka siis, kui nahk on kuiv). ).

Hingamisteede kaudu aurustub ööpäevas kuni 400 ml vett, s.o. organism kaotab päevas kuni 232 kcal. Vajadusel saab seda väärtust termilise düspnoe tõttu suurendada. Keskmiselt imbub läbi epidermise umbes 240 ml vett päevas. Seega kaotab organism sel viisil kuni 139 kcal päevas. See väärtus ei sõltu reeglina regulatiivsetest protsessidest ja erinevatest keskkonnateguritest.

b) tajutav higistamine(higinäärmete aktiivsel osalusel) - see on soojuse eraldumine higi aurustumisel. Keskmiselt eraldub mugava keskkonnatemperatuuri juures 400-500 ml higi ööpäevas, seega läheb ära kuni 300 kcal energiat. 1 liitri higi aurustumine 75 kg kaaluval inimesel võib alandada kehatemperatuuri 10 °C võrra. Vajadusel võib aga higistamise maht tõusta 12 liitrini päevas, s.o. higistamisega võite kaotada kuni 7000 kcal päevas.

Aurustumise efektiivsus sõltub suuresti keskkonnast: mida kõrgem on temperatuur ja madalam õhuniiskus, seda suurem on higistamise kui soojusülekande mehhanismi efektiivsus. Aurustumine ei ole 100% niiskuse juures võimalik. Kõrge õhuniiskuse korral on kõrgeid temperatuure raskem taluda kui madala õhuniiskuse korral. Veeauruga küllastunud õhus (näiteks vannis) eraldub higi suurtes kogustes, kuid see ei aurustu ja voolab nahalt maha. Selline higistamine ei aita kaasa soojuse eraldumisele: soojusülekande jaoks on oluline vaid see osa higist, mis aurustub naha pinnalt (see osa higist moodustab tõhusa higistamise).

2. Kiirgus (kiirgus):

Kiirgus (kiirgus) on meetod soojuse ülekandmiseks keskkonda inimkeha pinna kaudu elektromagnetlainete kujul infrapuna vahemikus (a = 5-20 mikronit). Kõik objektid, mille temperatuur on üle absoluutse nulli, eraldavad kiirguse toimel energiat. Elektromagnetkiirgus läbib vabalt vaakumit, ka atmosfääriõhku võib selle jaoks "läbipaistvaks" pidada.

Nagu teate, eraldab iga objekt, mida kuumutatakse üle ümbritseva õhu temperatuuri, soojust. Kõik tundsid seda lõkke ääres istudes. Lõke kiirgab soojust ja soojendab selle ümber olevaid esemeid. Sel juhul kaotab tuli oma kuumuse.

Inimkeha hakkab soojust kiirgama kohe, kui ümbritseva õhu temperatuur langeb alla nahapinna temperatuuri. Kiirguse soojuskadude vältimiseks peate kaitsma keha avatud piirkondi. Seda tehakse riietega. Nii tekitame riietesse õhukihi naha ja keskkonna vahele. Selle kihi temperatuur on võrdne kehatemperatuuriga ja kiirgusega kaasnev soojuskadu väheneb. Miks soojakadu üldse ei peatu? Sest nüüd hakkavad kuumutatud riided soojust kiirgama, kaotades selle. Ja isegi ühe kihi riideid selga pannes ei peata sa kiirgust.

Keha poolt kiirguse toimel keskkonda hajutatud soojushulk on võrdeline kiirguse pindalaga (riietega katmata kehapinna pindala) ning naha ja naha keskmiste temperatuuride erinevusega. keskkond. Kui ümbritseva õhu temperatuur on 20 °C ja suhteline õhuniiskus 40–60%, hajub täiskasvanud inimese keha kiirguse toimel umbes 40–50% kogu eraldatud soojusest. Kui ümbritseva õhu temperatuur ületab naha keskmist temperatuuri, siis inimkeha, mis neelab ümbritsevate objektide poolt kiirgavaid infrapunakiiri, soojeneb.

Soojusülekanne kiirguse kaudu suureneb ümbritseva õhu temperatuuri langedes ja väheneb temperatuuri tõustes. Konstantse ümbritseva õhutemperatuuri tingimustes suureneb kehapinna kiirgus nahatemperatuuri tõustes ja väheneb nahatemperatuuri langedes. Kui nahapinna ja keskkonna keskmised temperatuurid võrdsustuvad (temperatuuri erinevus võrdub nulliga), muutub soojuse eraldumine kiirgusega võimatuks.

Keha soojusülekannet kiirgusega on võimalik vähendada, vähendades kiirguse pindala - kehaasendi muutus... Näiteks kui koeral või kassil on külm, kõverduvad nad palliks, vähendades seeläbi soojusülekande pinda; kui see on kuum, võtavad loomad vastupidiselt asendisse, kus soojusülekande pind on maksimaalne. Inimesel ei puudu ka see füüsilise termoregulatsiooni meetod, külmas toas magades "palliks kerramine".

3. Soojusjuhtivus (juhtivus):

Soojusjuhtivus (juhtivus)- See on soojuse ülekandmise viis, mis toimub inimese keha kokkupuutel, kokkupuutel teiste füüsiliste kehadega. Selle meetodi abil keha poolt keskkonda eralduv soojushulk on võrdeline kokkupuutuvate kehade keskmiste temperatuuride, kontaktpindade pindala, soojuskontakti aja ja kontakti soojusjuhtivusega. keha.

Soojusjuhtivusega seotud soojuskadu tekib siis, kui tekib otsene kokkupuude külma objektiga. Sel hetkel annab meie keha oma soojust ära. Soojuskao kiirus sõltub suuresti selle objekti soojusjuhtivusest, millega me kokku puutume. Näiteks kivi soojusjuhtivus on 10 korda kõrgem kui puidul. Seetõttu kaotame kivil istudes soojust palju kiiremini. Küllap olete märganud, et kivil istudes on kuidagi külmem kui palgil istudes.

Lahendus? Isoleerige oma keha külmade esemete eest, kasutades halbu soojusjuhte. Lihtsamalt öeldes, näiteks kui reisite mägedesse, istuge peatumise ajal turistivaibale või riiderullile. Kindlasti pane ööseks magamiskoti alla ilmastikule vastav reisimatt. Või äärmisel juhul paks kiht kuiva rohtu või okastest. Maa juhib hästi (ja seetõttu “võtab ära”) soojust ja jahtub öösel palju. Talvel ärge käsitsege metallesemeid paljaste kätega. Kasutage kindaid. Tugeva külma korral võib metallesemetelt saada lokaalseid külmakahjustusi.

Kuiv õhk, rasvkude iseloomustab madal soojusjuhtivus ja on soojusisolaatorid (halvad soojusjuhid). Riietus vähendab soojusülekannet. Soojuskadu hoiab ära vaikne õhukiht, mis jääb riiete ja naha vahele. Mida kõrgemad on rõivaste soojusisolatsiooniomadused, seda peenem on selle õhku sisaldav struktuur. See seletab villase ja karusnahast rõivaste häid soojust isoleerivaid omadusi, mis võimaldab inimorganismil soojusjuhtivuse kaudu soojuse hajumist vähendada. Õhutemperatuur riiete all ulatub 30 ° C-ni. Ja vastupidi, alasti keha kaotab soojust, kuna õhk selle pinnal muutub pidevalt. Seetõttu on avatud kehaosade nahatemperatuur palju madalam kui riietatud osadel.

Veeauruga küllastunud niisket õhku iseloomustab kõrge soojusjuhtivus. Seetõttu kaasneb inimese viibimisega madalal temperatuuril kõrge õhuniiskusega keskkonnas suurenenud soojuskadu kehas. Märjad riided kaotavad ka oma soojusisolatsiooniomadused.

4. Konvektsioon:

Konvektsioon- See on keha soojusülekande meetod, mis toimub soojuse ülekandmisel õhu (vee) liikuvate osakeste kaudu. Soojuse hajutamiseks konvektsiooni teel on vajalik õhuvool ümber keha pinna, mille temperatuur on madalam kui naha temperatuur. Samal ajal soojeneb nahaga kokkupuutuv õhukiht, väheneb selle tihedus, tõuseb ja asendub külmema ja tihedama õhuga. Tingimustes, kus õhutemperatuur on 20 ° C ja suhteline õhuniiskus 40–60%, hajutab täiskasvanud inimese keha soojusjuhtivuse ja konvektsiooni (põhikonvektsiooni) kaudu keskkonda umbes 25–30% soojusest. Õhuvoolude (tuul, ventilatsioon) liikumiskiiruse suurenemisega suureneb oluliselt ka soojusülekande intensiivsus (sundkonvektsioon).

Konvektsiooniprotsessi olemus on järgmine- meie keha soojendab õhku naha lähedal; kuumutatud õhk muutub külmast õhust kergemaks ja tõuseb ülespoole ning see asendub külma õhuga, mis soojeneb uuesti, muutub kergemaks ja tõrjub välja järgmine külma õhu portsjon. Kui kuumutatud õhku riided kinni ei võta, on see protsess lõputu. Tegelikult ei soojenda meid mitte riided, vaid õhk, mida see hoiab.

Kui tuul puhub, läheb olukord hullemaks. Tuul kannab tohutul hulgal soojendamata õhku. Isegi kui kanname sooja kampsunit, ei maksa tuul sellest sooja õhu välja ajamiseks midagi. Sama juhtub siis, kui me liigume. Meie keha "põrkub" õhku ja see voolab meie ümber, toimides nagu tuul. See mitmekordistab ka soojuskadu.

Mis lahendus? Kanna tuulekaitset: tuulepluus ja tuulekindlad püksid. Ärge unustage kaela ja pea kaitset. Tänu aktiivsele vereringele ajus on kael ja pea kõige kuumenenud kehaosad, mistõttu nende soojuskadu on väga suur. Samuti tuleb külmal ajal vältida läbipuhutud kohti nii sõidu ajal kui ka magamiskoha valikul.

Keemiline termoregulatsioon:

Keemiline termoregulatsioon soojuse teke toimub ainevahetuse taseme muutuste (oksüdatiivsete protsesside) tõttu, mis on põhjustatud lihaste mikrovibratsioonist (vibratsioonid), mis toob kaasa muutuse soojuse moodustumisel kehas.

Soojuseallikaks kehas on valkude, rasvade, süsivesikute oksüdatsiooni eksotermilised reaktsioonid, aga ka ATP hüdrolüüs (adenosiintrifosfaat on nukleotiid, mis mängib organismis üliolulist rolli energia ja ainete ainevahetuses; esiteks see ühend on tuntud kui universaalne energiaallikas kõigi elussüsteemides toimuvate biokeemiliste protsesside jaoks). Toitainete lagunemisel osa vabanevast energiast akumuleerub ATP-s, osa hajub soojuse kujul (primaarsoojus on 65-70% energiast). ATP molekulide suure energiaga sidemete kasutamisel kulub osa energiast kasuliku töö tegemiseks, osa aga hajub (sekundaarne soojus). Seega on kaks soojusvoogu – primaarne ja sekundaarne – soojusproduktid.

Keemiline termoregulatsioon on hädavajalik püsiva kehatemperatuuri hoidmiseks nii tavatingimustes kui ka ümbritseva õhu temperatuuri muutumisel. Inimestel täheldatakse ainevahetuse kiirenemise tõttu soojuse tekke suurenemist, eriti kui ümbritseva õhu temperatuur langeb alla optimaalse temperatuuri ehk mugavustsooni. Tavalistes heledates riietes inimese jaoks on see tsoon vahemikus 18-20 ° С ja alasti inimesel 28 ° С.

Vees viibimise optimaalne temperatuur on kõrgem kui õhus. Selle põhjuseks on asjaolu, et kõrge soojusmahtuvuse ja soojusjuhtivusega vesi jahutab keha 14 korda rohkem kui õhk, mistõttu jahedas vannis kiireneb ainevahetus oluliselt rohkem kui sama temperatuuriga õhuga kokkupuutel.

Kõige intensiivsem soojuse teke kehas toimub lihastes. Isegi kui inimene lamab liikumatult, kuid pinges lihastega, suureneb oksüdatiivsete protsesside intensiivsus ja samal ajal soojuse teke 10%. Kerge füüsiline aktiivsus suurendab soojuse tootmist 50-80% ja raske lihastöö - 400-500%.

Keemilises termoregulatsioonis mängivad olulist rolli ka maks ja neerud. Maksa veeni veretemperatuur on kõrgem kui maksaarteri veretemperatuur, mis viitab intensiivsele soojuse tekkele selles elundis. Kui keha jahtub, suureneb soojuse tootmine maksas.

Kui on vaja soojuse tootmist suurendada, siis lisaks väljastpoolt soojuse saamise võimalusele kasutab organism mehhanisme, mis suurendavad soojusenergia tootmist. Sellised mehhanismid hõlmavad kontraktiilne ja mittekontraktiivne termogenees.

1. Kontraktiilne termogenees.

Seda tüüpi termoregulatsioon toimib siis, kui meil on külm ja meil on vaja kehatemperatuuri tõsta. See meetod koosneb lihaste kokkutõmbumine... Lihaste kokkutõmbumisel suureneb ATP hüdrolüüs, mistõttu suureneb sekundaarse soojuse vool keha soojendamiseks.

Lihaseaparaadi vabatahtlik tegevus toimub peamiselt ajukoore mõjul. Samal ajal on soojuse tootmise suurenemine võimalik 3-5 korda võrreldes baasainevahetuse väärtusega.

Tavaliselt, kui keskkonna ja vere temperatuur langeb, on esimene reaktsioon termoregulatsiooni tooni tõus(kehakarvad "seisavad püsti", tekivad "hanenahad"). Kokkutõmbumise mehaanika seisukohalt on see toon mikrovibratsioon ja võimaldab suurendada soojuse tootmist 25-40% võrreldes algtasemega. Tavaliselt osalevad toonuse loomisel kaela-, pea-, kehatüve- ja jäsemete lihased.

Märkimisväärsema hüpotermia korral muutub termoregulatsiooni toon spetsiaalseks lihaste kontraktsiooniks - lihaste külmavärinad mille puhul lihased ei tee kasulikku tööd ja nende kokkutõmbumine on suunatud eranditult soojuse tekitamisele.Külmavärinad on pindmiselt paiknevate lihaste tahtmatu rütmiline tegevus, mille tulemusena paranevad oluliselt organismi ainevahetusprotsessid, hapniku tarbimine ja süsivesikute hulk lihaskoes suureneb, mis toob kaasa suurenenud soojuse tekke. Värinad algavad sageli kaela- ja näolihastest. See on tingitud asjaolust, et ennekõike peaks ajju voolava vere temperatuur tõusma. Arvatakse, et külmavärinate ajal on soojuse tootmine 2-3 korda suurem kui vabatahtliku lihastegevuse ajal.

Kirjeldatud mehhanism töötab refleksi tasemel, ilma meie teadvuse osaluseta. Kuid võite ka kehatemperatuuri tõsta teadlik motoorne aktiivsus... Erineva võimsusega kehalise tegevuse sooritamisel suureneb soojuse tootmine võrreldes puhketasemega 5-15 korda. Pikaajalise töö esimese 15-30 minuti jooksul tõuseb sisetemperatuur üsna kiiresti suhteliselt statsionaarsele tasemele ja jääb seejärel sellele tasemele või jätkab aeglaselt tõusu.

2. Mittekontraktiivne termogenees:

Seda tüüpi termoregulatsioon võib põhjustada nii kehatemperatuuri tõusu kui ka langust. See viiakse läbi kataboolsete metaboolsete protsesside (rasvhapete oksüdatsiooni) kiirendamise või aeglustamise teel. Ja see omakorda toob kaasa soojuse tootmise vähenemise või suurenemise. Seda tüüpi termogeneesi tõttu võib soojuse tootmise tase inimestel tõusta 3 korda võrreldes põhiainevahetuse tasemega.

Mittekontraktiilse termogeneesi protsesside reguleerimine toimub sümpaatilise närvisüsteemi aktiveerimise, kilpnäärme ja neerupealise medulla hormoonide tootmise kaudu.

E. Termoregulatsiooni juhtimine.

Hüpotalamus.

Termoregulatsioonisüsteem koosneb paljudest omavahel seotud funktsioonidega elementidest. Temperatuuriinfo pärineb termoretseptoritest ja liigub närvisüsteemi abil ajju.

Peamist rolli termoregulatsioonis mängib hüpotalamus... Selles asuvad peamised termoregulatsiooni keskused, mis koordineerivad arvukaid ja keerulisi protsesse, mis tagavad kehatemperatuuri püsimise püsival tasemel.

Hüpotalamus- See on vahekeha väike piirkond, mis hõlmab suurt hulka rakurühmi (üle 30 tuuma), mis reguleerivad aju neuroendokriinset aktiivsust ja keha homöostaasi (võimet säilitada oma sisemise seisundi püsivust). Hüpotalamus on närviteede kaudu ühendatud peaaegu kõigi kesknärvisüsteemi osadega, sealhulgas ajukoore, hipokampuse, amügdala, väikeaju, ajutüve ja seljaajuga. Hüpotalamus moodustab koos hüpofüüsiga hüpotaalamus-hüpofüüsi süsteemi, milles hüpotalamus kontrollib hüpofüüsi hormoonide vabanemist ning on keskseks lüliks närvi- ja endokriinsüsteemi vahel. See eritab hormoone ja neuropeptiide ning reguleerib selliseid funktsioone nagu nälg ja janu, keha termoregulatsioon, seksuaalkäitumine, uni ja ärkvelolek (tsirkadiaanrütmid). Hiljutised uuringud näitavad, et hüpotalamus mängib olulist rolli ka kõrgemate funktsioonide, nagu mälu ja emotsionaalse seisundi, reguleerimisel ning osaleb seeläbi käitumise erinevate aspektide kujunemises.

Hüpotalamuse keskuste hävimine või närviühenduste katkemine viib kehatemperatuuri reguleerimise võime kaotuseni.

Eesmine hüpotalamus sisaldab neuroneid, mis kontrollivad soojusülekande protsesse.(need tagavad füüsilise termoregulatsiooni – vasokonstriktsioon, higistamine).Eesmise hüpotalamuse neuronite hävimisel ei talu organism kõrgeid temperatuure, kuid füsioloogiline aktiivsus säilib külmades tingimustes.

Tagumise hüpotalamuse neuronid juhivad soojuse tootmise protsesse(need tagavad keemilise termoregulatsiooni - suurenenud soojuse tootmine, lihaste värinad) Kui need on kahjustatud, on energiavahetuse tõhustamise võime häiritud, mistõttu keha ei talu külma hästi.

Hüpotalamuse preoptilise piirkonna termotundlikud närvirakud "mõõdavad" otseselt aju läbiva arteriaalse vere temperatuuri ja on temperatuurimuutuste suhtes väga tundlikud (need suudavad eristada veretemperatuuri erinevust 0,011 ° C). Külma- ja kuumatundlike neuronite suhe hüpotalamuses on 1:6, seega aktiveeruvad tsentraalsed termoretseptorid valdavalt siis, kui inimkeha “südamiku” temperatuur tõuseb.

Vere ja perifeersete kudede temperatuuri käsitleva teabe analüüsi ja integreerimise põhjal määratakse hüpotalamuse preoptilises piirkonnas pidevalt kehatemperatuuri keskmine (integraalne) väärtus. Need andmed edastatakse interkalaarsete neuronite kaudu eesmise hüpotalamuse neuronite rühmale, mis seavad kehas teatud kehatemperatuuri taseme – termoregulatsiooni "seadepunkti". Lähtudes keskmise kehatemperatuuri ja reguleeritava sihttemperatuuri väärtuse analüüsist ja võrdlusest, toimivad "seadepunkti" mehhanismid hüpotalamuse tagumise efektorneuronite kaudu soojusülekande või soojuse tootmise protsessidele, et tuua. tegelik ja sihttemperatuur ühtlustuvad.

Seega tekib tänu termoregulatsioonikeskuse funktsioonile tasakaal soojuse tootmise ja soojusülekande vahel, mis võimaldab hoida kehatemperatuuri organismi elutegevuseks optimaalsetes piirides.

Endokriinsüsteem.

Hüpotalamus juhib soojuse tootmise ja soojusülekande protsesse, saates närviimpulsse sisesekretsiooninäärmetesse, peamiselt kilpnäärmesse ja neerupealistesse.

Osalemine kilpnääre termoregulatsioonis on tingitud asjaolust, et madala temperatuuri mõjul suureneb selle hormoonide (türoksiin, trijodotüroniin) vabanemine, mis kiirendavad ainevahetust ja sellest tulenevalt ka soojuse teket.

Roll neerupealised seotud katehhoolamiinide (adrenaliin, norepinefriin, dopamiin) vabanemisega vereringesse, mis suurendavad või vähendavad kudedes (näiteks lihastes) oksüdatiivseid protsesse, suurendavad või vähendavad soojuse tootmist ning ahendavad või suurendavad naha veresooni, muutes veresoonkonna taset. soojusülekanne.

Termiline homöostaas on elu peamine tingimus. Soojuse tootmine on lahutamatult seotud energiavahetusega. Tegur, mis tagab ainevahetuse pideva kulgemise elundites ja kudedes, on teatud vere temperatuur, mida säilitavad spetsiaalsed iseregulatsiooni mehhanismid.

Isik kuulub kodusoojus organismid, mis toodavad palju soojust ja mida eristab kehatemperatuuri suhteline püsivus, mis päeva jooksul veidi muutub. Inimene talub sisekeskkonna temperatuurikõikumisi vahemikus 25–43 0 C.

Temperatuuritegur määrab ensümaatiliste protsesside kiiruse, neeldumise, ergastuse juhtivuse ja lihaste kokkutõmbumise.

Inimkeha temperatuur on pindmistes ja sügavates piirkondades erinev. Keha sisemisi osi, mis moodustavad ligikaudu 50% selle massist, nimetatakse " tuum". See hõlmab aju, siseorganeid ja verd. Südamiku temperatuur on suhteliselt stabiilne. Näiteks parema aatriumi veretemperatuur ja söögitoru alumise kolmandiku temperatuur südame lähedal varieeruvad ebaoluliselt ja on umbes 36,7-37 0 С. "Südamiku" erinevates osades on temperatuurikõikumised vahemikus 0,2 kuni 1,2 0 С. südamik "viiakse läbi teatud kergesti ligipääsetavates kehaosades, mille temperatuur praktiliselt ei erine" südamiku " temperatuurist. Need piirkonnad on pärasool, suuõõs ja kaenlaalune. Sel juhul on suu (keelealune) temperatuur tavaliselt 0,2-0,5 0 C madalam kui rektaalne temperatuur ja kaenlaalune (kaenlaaluses lohus) - 0,5-0,8 0 C madalam kui rektaalne temperatuur. Kui käsi on tugevalt vajutatud rinnani ulatub "südamiku" sisemise kihi piir peaaegu kaenlaaluseni, kuid selle saavutamiseks kulub vähemalt 10 minutit. Kudede temperatuuri määramiseks kasutatakse erinevat tüüpi termomeetreid, aga ka optilist meetodit - termovisiograafiat.

« Kest„Nimetatakse 2,5 cm paksuseks keha pinnakihiks, mida iseloomustavad väga suured temperatuuride erinevused erinevates piirkondades. Lisaks sõltub see temperatuur ümbritsevast temperatuurist. Temperatuuri asümmeetriat täheldatakse mõnikord "kesta" paremal ja vasakul poolel. Alasti inimese keskmine nahatemperatuur on (mugaval välistemperatuuril) 33-34 0 C. Jalanaha temperatuur on palju madalam kui alajäsemete proksimaalsete osade temperatuur ja veelgi suurem. pagasiruumi ja pea ulatuses. Naha temperatuur jalalaba piirkonnas on mugavates tingimustes 24-28 0 С ja välistingimuste muutumisel 13-53 0 С. Inimese erinevate kehaosade temperatuur külmades ja soojades tingimustes on näidatud joonisel 1.

Enamikul imetajatel vastab kehatemperatuur vahemikule 36-39 0 C. Ainevahetuse (soojuse tootmise) intensiivsuse määrab nii kehamass kui ka kehapinnalt tuleva soojusülekande hulk. Selle kohaselt on väikese kehaga loomadel, kelle pindala ja kehakaalu suhe on suurem kui suurtel loomadel, soojuse tootmine 1 kg võrra suurem.

Inimese kehatemperatuur kõigub päeva jooksul vahemikus 0,3-1,5 0 C, sagedamini 1,0 0 C. Need kõikumised põhinevad endogeensel rütmil, mille määrab keha "bioloogiline kell", mis on sünkroniseeritud päev-öö" režiim. Menstruaaltsükliga sünkroniseeritud temperatuurikõikumiste rütm on selgelt väljendatud. Teised rütmid kattuvad igapäevaste temperatuurimuutuste rütmiga.

Kehatemperatuuri määrab soojuse tootmise ja soojusülekande suhe. Kui need ei vasta üksteisele, muudab termoregulatsiooni füsioloogiline süsteem adaptiivselt soojuse tootmist või soojusülekannet. See tagab keha sisekeskkonna temperatuuri suhtelise stabiilsuse. Kui ümbritseva õhu temperatuur muutub vahemikus 21–53 0 С, võib alasti inimese kehatemperatuur püsida stabiilsena mitu minutit.

Soojuse tootmine (keemiline termoregulatsioon) on meetod kehatemperatuuri hoidmiseks ainevahetuse jaoks optimaalsel tasemel, mis viiakse läbi metaboolsete eksotermiliste reaktsioonide intensiivsuse muutmise teel, mille käigus tekib soojus. Suurim kogus soojust tekib intensiivse ainevahetusega elundites: maks, neerud, endokriinsed ja seedenäärmed, skeletilihased. Luudes, kõhredes ja sidekoes tekib vähem soojust. Toidu söömine suurendab ainevahetusprotsesside intensiivsust 30%. Kõige tugevamat spetsiifilist dünaamilist mõju avaldavad valgud, seejärel süsivesikud ja rasvad. Keemiline termoregulatsioon sõltub paljudest teguritest: organismi individuaalsetest omadustest, ümbritsevast õhutemperatuurist, lihaste töö intensiivsusest, toitumise iseloomust, emotsionaalsest seisundist, organismi hapnikuga varustatusest, ultraviolettkiirguse astmest ja nähtava valguse intensiivsus. Eristada kokkutõmbuvat ja mittekokkutõmbuvat soojuse tootmist.

Kokkuleppeline soojuse tootmine seotud lihaste tahtmatute ja tahtmatute kontraktsioonidega. Suvalised lühendid põhjustada soojuse tootmise mitmekordset suurenemist, samas kui soojuskadu suureneb ka konvektsiooniga soojusülekande suurenemise tõttu. See tähendab, et meelevaldne vähendamine on liiga raiskav viis soojuse tootmise suurendamiseks. Tahtmatud kokkutõmbed lihaseid leidub kahte tüüpi: värinad ja termoregulatsiooni toon. Värin on ökonoomne soojuse tootmise meetod, kuna seda tüüpi kontraktiilne motoorne aktiivsus tagab kogu lihaste kokkutõmbumise energia muundamise soojusenergiaks. Termoreguleeriv toon areneb peamiselt selja- ja kaelalihaste piirkonnas. Samal ajal suureneb soojuse tootmine 40-50%. Termoreguleerivad toonilised kokkutõmbed tekivad siis, kui ümbritseva õhu temperatuur langeb mugavustasemega võrreldes 2 °C võrra. Sellistel kontraktsioonidel on teetanuse hambumus, see on lähedane üksikute kontraktsioonide režiimile ja on kohanemisvõimelisem, kuna sel juhul tekivad korduva perioodilise külmaga kokkupuutel muutused koestruktuurides - kohanemise struktuurne jälg. Selliste struktuursete ja adaptiivsete muutuste üheks ilminguks on punaste (aeglaste) kiudude arvu suurenemine skeletilihastes, mis täidavad peamiselt toonilist funktsiooni.

Mittekokkuleppeline soojuse tootmine väljendub oluliselt külmaga kohanenud organismis. Sellise mehhanismi osakaal soojuse tootmise suurenemise tagamisel külmas võib olla 50-70%. See nähtus areneb erinevates kudedes, kuid pruun rasvkude on spetsiifiline substraat. See kude paikneb inimestel kaelas, abaluude vahel, mediastiinumis aordi lähedal, suurtes veenides ja sümpaatilises ahelas. Pruuni rasvkoe hulk on 1-2% kehakaalust, kuid kohanemisel võib see suureneda kuni 5% kehakaalust. Rasvhapete oksüdatsioonimäär pruunis rasvkoes on 20 korda kõrgem kui valges rasvkoes. Külma toimel suureneb selles koes verevool ja ainevahetus ning temperatuur tõuseb. Pruun rasvkude soojendab lähedalasuvaid suuri veresooni.

Soojusülekanne (füüsiline termoregulatsioon) on kehatemperatuuri hoidmise viis soojuse ülekandmise kaudu keskkonda. Soojusülekanne toimub tänu füüsikalistele protsessidele: soojusjuhtivus, soojuskiirgus, konvektsioon ja aurustumine. Tõhus soojusülekande organ on nahk, kuna selles on palju higinäärmeid ja arterio-venulaarseid anastomoosi. Soojusvood kanduvad keha pinnale peamiselt verega. Verevool varieerub märkimisväärselt sõltuvalt veresoonte valendiku muutustest, eriti arterio-venulaarsete anastomooside seisundist. Soojusülekandemehhanismid madala ja kõrge ümbritseva õhu temperatuuri tingimustes on näidatud joonisel 2.

Konvektsioon- naha poolt soojendatud õhukihi liigutamine ülespoole ja selle asendamine külmema õhuga. Konvektsioon tekib siis, kui nahk on ümbritsevast õhust soojem.

Läbiviimine tekib peamiselt siis, kui inimene on sukeldatud vette, mille temperatuur on alla neutraali (31-36 0 С). Tänu sellele, et vee soojusjuhtivus on 25 korda kõrgem kui õhu soojusjuhtivus, jahtub inimese nahk vees 50-100 korda kiiremini. Kui vee temperatuur on nullilähedane, võib 1-3 tunni pärast tekkida surm, kuna inimkeha jahtub kiirusega 6 0 C tunnis. Vees toimub soojusülekanne kordades kiiremini ka seetõttu, et lisaks vees juhtivusele toimub ka konvektsioon. Keha rasvasisalduse suurenemine piirab soojusülekande efekti vees konvektsiooni teel.

Soojuskiirgus annavad infrapunakiired lainepikkusega 5-20 mikronit. Neid kiiri kiirgab nahk, kui läheduses on madalama temperatuuriga esemeid. Alasti inimene võib sel viisil kaotada kuni 60% soojusest.

Kuumuse aurustumine moodustab mugavas keskkonnatemperatuuris umbes 20% inimkeha soojusülekandest. See on ainus viis soojuse ülekandmiseks keskkonda, kui selle temperatuur on võrdne kehatemperatuuriga. Aurustades 1 liitrit vett, saab inimene ära anda kolmandiku kogu päeva jooksul puhkamisel tekkivast soojusest. Vee keha pinnalt aurustamiseks on kaks võimalust: higi aurustumine selle isoleerimise tulemusena ja vee aurustumine leitud pinnal difusiooni teel. Higistamine- lahutamatu osa keha lahutamatust reaktsioonist termilisele mõjule. Tekkinud higi aurustumine aitab kaasa soojuse kadumisele. Vee aurustumine difusiooni teel toimub läbi hingamisteede limaskestade. Hingamisest tingitud soojuskadu moodustab 10-13% kogu keha soojusülekandest. Soojuse eraldumine toimub ka uriinis ja väljaheites.

Termoretseptsiooni teostavad õhukeste A- ja C-tüüpi sensoorsete kiudude vabad otsad. Seal on tsentraalsed ja perifeersed termoretseptorid.

Naha termoretseptorid nad edastavad signaale keskkonna temperatuuri muutuste kohta termoregulatsiooni keskustesse ja pakuvad ka temperatuuritunde tekkimist. Külma retseptorite arv nahas on kordades suurem kui soojusretseptorite arv. Ka siseorganites ja kudedes on ülekaalus külmaretseptorid.

Kesknärvisüsteemis - seljaajus ja keskajus, samuti hüpotalamuses - on tsentraalsed termoretseptorid mida nimetatakse termoandurid... Füsioloogilise termoregulatsioonisüsteemi keskseadmetel on suur hulk sisendkanaleid. Niisiis saab soojusandureid ergutada, kui neid vahetult jahutada või kuumutada 0,011 0 С võrra ja selle tulemusena muuta nii soojuse tootmise kui ka keha kui terviku soojusülekande intensiivsust.

Termoregulatsiooni keskus paikneb hüpotalamuses, kus on kolme tüüpi termoregulatoorseid neuroneid:

1) aferentsed neuronid, mis võtavad vastu signaale perifeersetest ja tsentraalsetest termoretseptoritest;

2) interkalaar;

3) efferentsed neuronid, mis juhivad termoregulatsioonisüsteemi efektorite tegevust.

Perifeersetest termoretseptoritest siseneb teave eesmise hüpotalamuse mediaalne preoptiline piirkond... Selle tuumades võrreldakse perifeeriast saadud signaale tsentraalsete termoretseptorite aktiivsusega, mis peegeldavad aju temperatuuriseisundit. Need kaks teavet on integreeritud tagumine hüpotalamus... Integreerimise tulemusena saadud signaalid hakkavad juhtima soojuse tootmise ja soojusülekande protsesse. Tagumises hüpotalamuses paikneb ka motoorset värinakeskus, mis on seotud seljaaju ja pikliku medulla motoorsete keskustega. Naha termoretseptorid teavitavad kesknärvisüsteemi ümbritseva õhu temperatuuri tõusust või langusest juba enne sisekeskkonna temperatuuri muutumist, kusjuures aktiveeruvad termoregulatsiooni mehhanismid, mis seda kõrvalekallet takistavad. Sellist reguleerimist nimetatakse eelreguleerimiseks. Mootori värisemiskeskus töötab "hälberegulaatorina", kuna see erutub, kui kehatemperatuur langeb kasvõi murdosa kraadi võrra. Termoregulatsioonis osaleb lisaks hüpotalamusele ka ajukoor. See toimib "pliiregulaatorina".

Soojuse tootmise reguleerimine teostatud: esiteks, somaatiline närvisüsteem, mis käivitab kontraktiilsed termoregulatsiooni reaktsioonid (värinad), teiseks, sümpaatiline närvisüsteem, mis aktiveerib norepinefriini vabanemist pruunist rasvkoest, vabade rasvhapete kaasamist ainevahetusprotsessidesse. Lisaks käivitab sümpaatiline närvisüsteem katehhoolamiinide vabanemise neerupealiste koorest. Selle tulemusena suureneb primaarse soojuse eraldumine oksüdatsiooni- ja fosforüülimisprotsesside mittevastavuse tõttu.

Soojusülekande reguleerimine seotud sümpaatilise närvisüsteemi aktiivsusega. Selle erutus viib naha veresoonte ahenemiseni ja kolinergilised sümpaatilised neuronid erutavad higinäärmeid.

"Südamiku" temperatuuri langusega aktiveeruvad külmad hüpotalamuse, elundite ja veresoonte termoretseptorid. Selle tulemusena aktiveerub hüpotalamuse soojustootmise keskus ja soojusülekanne väheneb.

Keha sisekeskkonna temperatuuri tõusuga aktiveeruvad hüpotalamuse, veresoonte, naha ja elundite soojusretseptorid. Hüpotalamuse soojusülekande keskus aktiveerub ja soojuse tootmise protsess väheneb ja soojusülekanne suureneb.

Temperatuuri aklimatiseerumine on kohanemine väliskeskkonna temperatuuri mitmekordse tõusu ja langusega. See on keha terviklik reaktsioon, mis areneb peaaegu kõigi kehasüsteemide osalusel.

Külma mõjul kehale kombineeritakse soojatootmise suurenemine järk-järgult areneva lihaskontraktsioonide efektiivsuse langusega, mille tulemusena suunatakse suurem osa energiatarbimisest keha soojendamisele. Selle tulemusena suureneb hapnikutarbimine, suureneb kopsuventilatsioon ja südame kontraktiilne aktiivsus ning tõuseb vererõhk. Hemoglobiini kontsentratsioon veres suureneb, müoglobiini hulk lihastes suureneb. Toimub verevoolu ümberjaotumine: see väheneb perifeerias ja suureneb keskel. See võib aldosterooni ja ADH sekretsiooni vähenemise tõttu põhjustada külma diureesi.

Plastiline kohanemine (taluvus) ilmneb pikaajalisel kokkupuutel külmaga (pärlisukeldujad). See on seotud sellega, et värinate tekke ja soojuse tootmise kasvu läve nihutatakse madalamate temperatuuride poole. Samal ajal ilmnevad molekulide, rakkude ja kudede tasemel muutused, mis aitavad suurendada vastupanuvõimet keha sisekeskkonna temperatuuri muutustele. Siis muutuvad keha funktsioonid veidi, kuigi kehatemperatuur võib olla alla 36 0.

Vastupidi, maailma troopiliste piirkondade alalistel elanikel tekib kuumsõltuvus: nende inimeste kehatemperatuur tõuseb isegi puhkeolekus ja soojusülekande tõus algab nende kehatemperatuuril, mis on 0,50 kõrgem kui nende piirkondade elanikel. parasvöötme kliima.

Korduvalt mitu kuud Antarktika ekspeditsioonide tingimustes töötavatel inimestel tekivad järk-järgult energeetiliselt säästlikumad reaktsioonid, eelkõige suureneb parasümpaatilise närvisüsteemi reguleeriv aktiivsus.

Kohanemise algfaasis kasutatakse peamiselt genotüüpseid mehhanisme, mis on ekstreemsetes tingimustes üleliigsed ja raiskavad. Hilisematel perioodidel organismi varud mitte ainult ei taastu õigeaegselt, vaid ka suurenevad – arenevad fenotüübilised mehhanismid, mis on paindlikumad ja säästlikumad.

Joonis 1. Soojusülekande mehhanismid madala ja kõrge ümbritseva õhu temperatuuri tingimustes.

Termoregulatsioon on mehhanism, mis võimaldab elusorganismidel säilitada pidevat sisekeskkonda. Temperatuurist sõltuvad enamus inimkehas toimuvatest protsessidest: ainevahetus, valkude ja hormoonide süntees, seedimine.Lisaks võib ülekuumenemine või alajahtumine põhjustada raskeid haigusi ja isegi surma.

Temperatuuri vahemik

Termoregulatsioon on inimese normaalseks eluks äärmiselt oluline. tervetel inimestel on temperatuur kitsas vahemikus 36,0 kuni 37,0 Celsiuse järgi. Nende väärtuste järsk langus või tõus on tavaliselt surmav.

Kuuma käes higistab inimene intensiivselt. Sel viisil vedelikukaotus põhjustab dehüdratsiooni, mõnikord üsna tõsist. Koos higiga väljuvad kehast vitamiinid ja mineraalained. Dehüdratsiooni tõttu muutub veri paksemaks, ainevahetus on häiritud. Normaalne veekaotus higistamise ajal on kuni kolm protsenti kogu kehamassist. Kui see väärtus ületab kuue protsendi künnise, kannatab kognitiivne funktsioon. Surmava tulemuse jaoks piisab kahekümnest protsendist. Lisaks on veel üks oht. Pikaajalisel päikese käes viibimisel kogub keha rohkem soojust, kui see keskkonnale annab ning termodünaamilise tasakaalu seaduse kohaselt soojeneb inimkeha järk-järgult õhutemperatuurini ehk 39-41 kraadini Celsiuse järgi. See toob kaasa kuumarabanduse ja teadvusekaotuse. Kardiovaskulaarsüsteem töötab ka kulumisel: pulss kiireneb, rõhk tõuseb, veri ei liigu peaaegu veresooni.

Hüpotermia pole inimestele vähem ohtlik. Külma korral ahenevad keha veresooned, mis põhjustab koeisheemiat. Ja kui külma temperatuuriga kokkupuude on pikaajaline, on võimalik naha või lihaste surm. mõjutab ka ainevahetust, mis toimub mitu korda kiiremini, kuna keha vajab kütmiseks energiat.

Kernel ja kest

Tavapäraselt võib kogu inimkeha jagada kaheks tasandiks: tuum ja kest. Südamikul (peamiselt siseorganitel) on püsiv temperatuur umbes kolmkümmend seitse kraadi. See saavutatakse soojuse tootmise ja soojusülekande vahelise tasakaaluga. Kest on 2,5 cm paksune barjäär keskkonna ja südamiku vahel.Termoregulatsioon on kesta võime hoida püsivat sisetemperatuuri.

Terve inimese nahk võib erinevates piirkondades soojeneda 24-36,6 kraadini. Kõige külmem koht on sõrmeotsad ja kõige soojem koht kaenlaalune. Kehatemperatuuri kõikumine päeva jooksul ulatub ühe kraadini: madalaim - varahommikul ja kõrgeim - kell kuus õhtul.

Soojuse tootmine ja soojusülekanne

Mis on termoregulatsioon ja kuidas seda inimkehas hoitakse? Sellele küsimusele pole nii lihtne vastata, kui esmapilgul tundub. Meie kehas tekib pidevalt soojust, mis kulub enamasti väliskeskkonna soojendamiseks. Seda protsessi nimetatakse soojusülekandeks. Seda reguleerib närvisüsteem, selle tulemustest sõltuvad ainevahetus, südametegevus, lihaste kokkutõmbumine jne.

Tavaliselt võrdub soojuse tootmine soojusülekandega, see tähendab, et täheldatakse isotermi. Termoregulatsiooni põhjused on lihtsad – see aitab hoida sisetemperatuuri puutumatuna ja tagada organismi teatud sõltumatuse välistingimustest. Tunni jooksul tekitab see inimeses nii palju soojust, et keeta liiter vett. Ja kui see poleks soojusülekanne, siis kolme päeva jooksul pärast sündi oleksime sõna otseses mõttes küpsetatud seestpoolt. Seetõttu on ülimalt olulised protsessid, mis aitavad inimestel liigsest kuumusest vabaneda.

Kõvenemine

Termoregulatsioon ja karastamine käivad käsikäes. Organism kohaneb üha madalama või kõrgema temperatuuri mõjuga, tekivad uued mehhanismid püsiva sisetemperatuuri hoidmiseks.

Kodus on teada mitu kõige levinumat kõvenemisviisi. Näiteks jaheda veega hõõrudes. Esimesel korral peaks vesi olema 30 kraadi, seejärel 28, 26 ja nii edasi, kuni see jõuab 15 kraadini Celsiuse järgi. Kui keha on külmaga harjunud, võite hõõrumiselt üle minna duši või dušši vastu. Samuti tunnistati tõhusaks õhu- ja päikesevannid. Alguses ei tohiks seansside kestus ületada 15 minutit, kuid aja jooksul saate aja viia 60-ni. Siiski tasub meeles pidada, et pikaajaline päikese käes viibimine võib põhjustada nahaprobleeme ja vähki.

Termoretseptorid

Nahk mängib keha termoregulatsioonis võtmerolli. Inimkeha suurima organina täidab see paljusid funktsioone, sealhulgas sisaldab termoretseptoreid (külm ja kuumus). Külma ilma on teatavasti kümmekond korda rohkem, seega oleme madalate temperatuuride suhtes palju tundlikumad. Suurim retseptorite kogunemine on näol ja kaelal ning kõige vähem sõrmeotstes. Nende tundlikkus on aga pöördvõrdelises seoses kogusega. Vaatamata sellele, et soojusretseptoreid on rohkem, on need peaaegu kaks korda tundlikumad kui külmad.

Termoregulatsiooni tüübid

Termoregulatsioon on protsesside kogum, mille eesmärk on hoida soojusvahetust kasutades konstantset kehatemperatuuri. Selle süsteemi töömehhanismi saab kirjeldada "tagasiside" põhimõtte abil. See tähendab, et esiteks muutub ümbritsev temperatuur, naha retseptorid reageerivad sellele ja edastavad signaali ajju. Ja juba sealt tuleb soojuse tootmise reguleerimine ja selle tagastamine.

Kõik termoregulatsiooni protsessid võib jagada kahte tüüpi:

Füüsiline;

Keemiline.

Füüsiline termoregulatsioon jaguneb omakorda aurustumiseks, kiirguseks, soojusjuhtivuseks ja konvektsiooniks. Nende hulgas on kontraktiilne ja mittekontraktiilne termogenees.

Füüsiline termoregulatsioon

Füüsiline termoregulatsioon on protsesside kogum, mis eemaldab kehast soojust. Loodus pakub selleks mitu võimalust:

Juhtimine;

konvektsioon;

Kiirgus;

Aurustumine.

Lisaks saab keha reguleerida vereringe kiirust ja naha veresoonte laienemise astet, mis mõjutab ka soojuskadu. Teine soojuse vabanemise mehhanism on higistamine. See on kõige tõhusam kuumas kliimas või kunstlikult kõrgel ümbritseval temperatuuril.

Puhkeolekus, mugaval temperatuuril 20 kraadi Celsiuse järgi, kaotab inimene kiirguse kaudu umbes kuuskümmend protsenti soojusest, aurustub vaid paarkümmend ning ülejäänu langeb juhtivusele ja konvektsioonile. Vaid tunniga kaotame umbes sada kilokalorit ehk nelisada üheksateist džauli.

Aurustumine ja kiirgus

Aurustumine on energia vabanemine ümbritsevasse ruumi niiskuse kadumise tõttu läbi naha või limaskestade. Seda protsessi nimetatakse ka higistamiseks. Olles mugavas temperatuuris (umbes paarkümmend kraadi Celsiuse järgi), kaotab inimene igas tunnis umbes 36 grammi vedelikku. Temperatuuri tõusu või intensiivse töö korral suureneb see indikaator mõnikord kahe liitrini tunnis.

Konvektsioon on dünaamiline soojuskao viis, mis toimub vee- või õhuosakeste liigutamisega, näiteks sellised voolud tekitavad tuul või ventilaator. Lihtsamalt öeldes soojendab keha soojust eraldades õhku naha kõrval. See muutub külmast kergemaks ja tõuseb kõrgemale ning asemele tuleb uus portsjon. Kui satume tuule käes või kiiresti liikumas, liigub ka õhk meie ümber kiiremini, seetõttu ei püsi kuumus kaua naha läheduses.

Keemiline termoregulatsioon

Termoregulatsioon ja ainevahetus on omavahel tihedalt seotud mõisted. Keemiline meetod põhineb lihtsalt oksüdatsiooniprotsessi intensiivsuse ja lihaste vibratsiooni muutumisel. Keha soojendamiseks vajalik energia saadakse ATP (adenosiintrifosfaadi) hüdrolüüsil. Keerulised ühendid on vaja muuta lihtsamateks. Selle protsessi käigus tekkiv soojus hajub ümbritsevasse ruumi. See on mittekontraktiivne termogenees.

Sõltuvalt ümbritseva õhu temperatuurist võib ainevahetust kiirendada või aeglustada, et säilitada konstantne tuum. Inimene tunneb end kõige mugavamalt 18-20 kraadi juures. Kuid see on õhu jaoks. Vesi juhib soojust tugevamini, seetõttu peab temperatuur olema kõrgem. Lihased toodavad aeroobse glükolüüsi ajal kõige rohkem soojust. Seega, kui meil on külm, hakkab keha soojuse tootmise suurendamiseks värisema. Seda seisundit nimetatakse kontraktiilseks termogeneesiks.

Termoregulatsiooni juhtimine

Aju termoregulatsioon toimub samamoodi nagu ülejäänud kehas, selle erinevusega, et just siin asub keskus, mis kogu protsessi juhib. Hüpotalamuses on termoregulatsiooni keskus, mis koordineerib ainevahetusprotsesside kiirust, lihaste kokkutõmbumist ja naha veresoonte toonust.

Tundlikud närvirakud selles ajuosas suudavad eristada kõikumisi kuni sajandik- ja tuhandekraadini. Nad analüüsivad sissetulevat teavet ja reguleerivad tagasiside põhimõttel sisetemperatuuri, seades seda sõltuvalt välistest asjaoludest.

Hüpotalamus on allutatud kilpnäärmele ja neerupealistele. Esimene mõjutab ainevahetuse kiirust ja teine ​​veresoonte toonust ja oksüdatiivseid protsesse lihastes. Neurotransmitterite kasutamine ja organismi seisundi kohandamine vastavalt oludele.