Inimene on pidevalt keskkonnaga soojusvahetuse seisundis.
Inimese parim termiline heaolu saab olema siis, kui inimkeha soojuseraldus (QТB) on täielikult antud keskkonnale (QTO), s.o. on soojusbilanss
Liigne kehasoojuse vabanemine soojuse ülekandmisest keskkonda (QTB > QTO) toob kaasa siseorganite temperatuuri tõusu, keha kuumenemise ja selle temperatuuri tõusu – inimene muutub kuumaks. Vastupidi, soojusülekande ülemäärane üle soojuseraldus (Q.TV< QТО) приводит к охлаждению организма и к снижению его температуры - человеку становится холодно.
Inimese keskmine kehatemperatuur on 36,6 0 C. Isegi väikesed kõrvalekalded sellest temperatuurist ühes või teises suunas toovad kaasa inimese enesetunde halvenemise.
Keha soojuseralduse (QTB) määrab eelkõige inimese poolt tehtava töö raskus ja intensiivsus, peamiselt lihaskoormuse suurus.
Soojusülekanne inimkehast keskkonda toimub järgmistel põhjustel:
Soojusjuhtivus (QT) läbi riiete. Soojust saab üle kanda ainult kõrgema temperatuuriga kehalt madalama temperatuuriga kehale. Soojusülekande intensiivsus sõltub kehade temperatuuride erinevusest (meie puhul on selleks inimkeha temperatuur ning inimest ümbritsevate esemete ja õhu temperatuur) ning riiete soojust isoleerivatest omadustest.
Selle illustreerimiseks võite teha lihtsa katse.
Kastke termomeeter kuuma vette ja asetage klaas esmalt sooja ja seejärel külma veega anumasse. Jälgige termomeetri näitude vähenemise kiirust esimesel ja teisel juhul.
Klaasi temperatuuri langus, kui see on külmas vees, toimub kiiremini kui soojusülekande intensiivsus klaasis olevast kuumast veest anumas olevale soojale veele. See katse illustreerib soojusülekande sõltuvust temperatuuride erinevusest.
Inimese soojusvahetust keskkonnaga on võimalik reguleerida tänu ümbritseva õhu temperatuurile ja erinevate soojusisolatsiooniomadustega riiete valikule.
Konvektiivne soojusülekanne (QK). Mis see on? Õhk sooja objekti läheduses soojeneb. Kuumutatud õhk on väiksema tihedusega ja kergem olles tõuseb üles ning selle koha võtab sisse keskkonna külmem õhk.
Sooja ja külma õhu tiheduse erinevusest tingitud õhu portsjonite vahetamise nähtust nimetatakse loomulikuks konvektsiooniks.
Kui sooja objekti puhutakse külma õhuga, siis kiireneb objektis olevate soojemate õhukihtide asendamine külmematega. Sel juhul on kuumutatud objektil külmem õhk, kuumutatava objekti ja ümbritseva õhu temperatuuride erinevus on suurem ning nagu me juba varem teada saime, suureneb soojusülekande intensiivsus objektilt ümbritsevasse õhku. suurendama. Seda nähtust nimetatakse sundkonvektsiooniks.
Näiteks: illustreerides sundkonvektsiooni nähtust, on see, et tuulise ilmaga sama õhutemperatuuri juures tajub inimene kliimatingimusi külmematena, sest. soojusülekanne tema kehast on intensiivsem.
Seega saab inimese ja keskkonna vahelist soojusvahetust reguleerida õhu liikumise kiirust muutes.
- - kiirgus (QIR) ümbritsevatele pindadele. Soojusenergia, muutudes kuuma keha pinnal kiirgavaks (elektromagnetlaineks) - infrapunakiirguseks, kandub üle teisele - külmale - pinnale, kus see muutub taas soojuseks. Mida suurem on kiirgusvoog, seda suurem on temperatuuride erinevus inimese ja ümbritsevate objektide vahel. Veelgi enam, kiirgusvoog võib pärineda inimeselt, kui ümbritsevate objektide temperatuur on inimese temperatuurist madalam ja vastupidi, kui ümbritsevad esemed on rohkem kuumutatud.
- - niiskuse aurustamine (QISP) naha pinnalt. Kui inimene higistab, tekivad tema nahale veepiisad, mis aurustuvad ning vedelast olekust vesi muutub auruks. Selle protsessiga kaasneb energiakulu (QICP) aurustumiseks ja selle tulemusena keha jahutamiseks.
Mis määrab aurustumise intensiivsuse ja sellest tulenevalt ka kehast keskkonda ülekanduva soojuse hulga?
Esiteks ümbritseva õhu temperatuuri kohta - mida kõrgem temperatuur, seda suurem on aurustumiskiirus; teiseks õhuniiskusest - mida kõrgem on õhuniiskus, seda väiksem on aurustumise intensiivsus. Iga õhutemperatuuri iseloomustab maksimaalne veekogus, mis võib olla aurulises olekus õhu ruumalaühikus.
Seda nähtust aitab illustreerida lihtne katse. Valage väikesesse pudelisse vesi, kastke termomeeter, mässige pudel märja riide sisse ja asetage päikese kätte. Järgige termomeetri näitu. Pudelis oleva vee temperatuur hakkab langema.
Kui pudel ei ole mässitud märja lapi sisse, siis temperatuur tõuseb. See viitab sellele, et soojusenergiat kulutatakse kaltsust vee aurustamiseks.
Seda lihtsat tehnikat saab kasutada, kui soovite kuuma ilmaga juua jahutatud vett. Aurujahutus seletab ka seda, et kuuma päikesepaistelise ilmaga ei soovitata eriti temperatuuritundlikke taimi kasta. Intensiivse aurustumise tõttu võivad taimede vegetatiivsed osad jahtuda vastuvõetamatu temperatuurini.
Tavaliselt mõõdetakse õhuniiskust suhtelise niiskusena (?), väljendatuna protsentides. Nagu suhteline õhuniiskus? = 70% tähendab, et 70% maksimaalsest võimalikust kogusest on õhus veeauru olekus. Suhteline õhuniiskus 100% tähendab, et õhk on veeauruga küllastunud ja aurustumine sellises keskkonnas toimuda ei saa.
Aurustumise kiirus suureneb õhu kiiruse suurenedes. Selle põhjuseks on samad põhjused nagu soojusülekande suurenemine sundkonvektsiooni ajal. Inimkeha lähedal asuvad ja veeauruga küllastunud õhukihid eemaldatakse õhu liikumise tõttu ja asenduvad kuivemate õhuosadega, samal ajal kui aurustumise intensiivsus suureneb.
Väljahingatavas õhusoojendus (QB). Hingamise käigus inimese kopsudesse sattuv keskkonnaõhk soojeneb ja samal ajal küllastub veeauruga. Seega eemaldatakse inimkehast soojus väljahingatava õhuga (QB).
Seega toimub soojusvahetus inimese ja keskkonna vahel tänu soojusjuhtivusele (QT), konvektiivsele soojusülekandele (Qc), kiirgusele (Qiz), aurustamisele (QICP), väljahingatava õhu kuumutamisele (QB), st:
Qkokku \u003d QT + QK + QIZ + QISP + QB - soojusbilansi võrrand
Eelpool loetletud soojusülekanderadade panus ei ole konstantne ja sõltub tootmisruumi mikrokliima parameetritest, aga ka inimest ümbritsevate pindade temperatuurist. Kui t nendest pindadest on madalam kui inimkeha t, siis soojusülekanne kiirgusega läheb inimese kehalt külmadele pindadele. Vastasel juhul toimub soojusülekanne vastupidises suunas: kuumutatud pindadelt inimesele. Soojusülekanne konvektsiooni teel sõltub ruumi õhu temperatuurist ja selle kiirusest töökohas ning soojusülekanne aurustumise teel suhtelisest õhuniiskusest ja õhu kiirusest.
On kindlaks tehtud, et ainevahetus inimkehas on optimaalne ja vastavalt ka selle jõudlus kõrge, kui soojusülekande protsessi komponendid on ligikaudu järgmistes piirides:
QK + QT? kolmkümmend%; QIZ? 45%; QIS?20%; QB?5%.
Selline soojusülekande komponentide tasakaal iseloomustab pinge puudumist inimese termoregulatsioonisüsteemis.
Soojusvoogude suund QT, QK, Qiz võib olla inimeselt õhku ja teda ümbritsevate esemete suunas ja vastupidi, olenevalt sellest, mis on kõrgem – inimkeha või välisõhu ja seda ümbritsevate kehade temperatuur (joon. . 1.).
Riis. üks. Soojusvoogude suuna skeem: QB - termilise õhu väljahingamine; QI - aurustamine; Qiz - kiirgus; QK - konvektiivne soojusülekanne; QT - soojusjuhtivus
Inimkeha soojuseralduse määrab eelkõige inimtegevuse käigus tekkiva lihaskoormuse suurus, soojusülekande aga ümbritseva õhu ja esemete temperatuur, liikumiskiirus ja õhu suhteline niiskus.
Inimtegevusega kaasneb pidev soojuse eraldumine keskkonda. Selle suurus sõltub füüsilise stressi astmest ja jääb vahemikku 85 W (puhkeolekus) kuni 500 W (raske töö ajal). Et füsioloogilised protsessid kehas normaalselt kulgeksid, tuleb organismis tekkiv soojus täielikult keskkonda viia. Termilise tasakaalu rikkumine võib põhjustada keha ülekuumenemist või alajahtumist ning selle tulemusena puude, kiire väsimuse, teadvusekaotuse ja kuumasurma.
Soojusülekandes mängib suurt rolli naha temperatuurirežiim. Selle temperatuur varieerub üsna olulistes piirides ja riiete all on 30 ... 34 ° C. Ebasoodsate ilmastikutingimuste korral võib temperatuur mõnes kehaosas langeda 20 °C-ni ja mõnikord isegi madalamale.
Normaalne termiline heaolu tekib siis, kui inimese soojuseraldus on keskkonna poolt täielikult tajutud, s.t. kui on olemas termiline tasakaal ja siseorganite temperatuur püsib konstantsena. Kui keha soojuse tootmist ei saa täielikult keskkonda üle kanda, tõuseb siseorganite temperatuur ja sellist termilist tervislikku seisundit iseloomustab mõiste "kuum". Siseorganite kõrgeim temperatuur, mida inimene talub, on 43 ° C. Kui keskkond tajub soojust rohkem, kui inimene seda taastoodab, siis keha jahtub. Sellist termilist heaolu iseloomustab mõiste "külm". Siseorganite minimaalne temperatuur, mida inimene talub, on 25 ° C. Mugav keskkond on selline, mille jahutusvõimsus vastab inimese soojuse tootmisele. Mugavustingimustes ei koge inimene teda häirivaid termilisi aistinguid - külma või ülekuumenemist.
Inimkeha soojusbilanss erinevates ilmastikutingimustes on erinev. Temperatuur mõjutab inimese heaolu kõige rohkem.
õhku. Seda tunnetavad ennekõike inimkeha avatud pinnaosad. Kehatemperatuurist sõltub ainevahetuse ja oksüdatiivsete protsesside intensiivsus kudedes, naha verevarustuse reguleerimine, higistamine ja hingamine. Tavatemperatuuril eemaldatakse inimese nahast ruumiõhku kiirgusega kuni 45%, konvektiivse soojusülekande tõttu kuni 30%, higi aurustumisel kuni 25% soojusest.
Kõrge õhutemperatuur avaldab kahjulikku mõju inimese südame-veresoonkonnale ja kesknärvisüsteemile. Madal temperatuur võib põhjustada keha lokaalset ja üldist alajahtumist, põhjustada külmetushaigusi.
Inimese ja keskkonna vaheline soojusvahetus toimub konvektsiooni teel (keha õhuga pesemise protsess).
Ümbritseva õhu temperatuuri, kiirust, suhtelist niiskust ja atmosfäärirõhku nimetatakse mikrokliima näitajad, ja nende arvväärtused on mikrokliima parameetrid.
Mikrokliima parameetrid ja keha füüsilise aktiivsuse intensiivsus iseloomustavad tööstusliku mikrokliima mugavusastet, inimese soojatunnet, töövõimet.
On kindlaks tehtud, et õhutemperatuuril üle 30 °C hakkab inimese töövõime langema. Sissehingatava õhu maksimaalne temperatuur, kl
mida inimene suudab veel mitu minutit ilma spetsiaalsete kaitsevahenditeta hingata, on umbes 116 °C.
Inimese temperatuuritaluvus sõltub ka ümbritseva õhu niiskusest ja liikumiskiirusest. Mida suurem on õhu suhteline niiskus, seda vähem higi aurustub ajaühikus ja seda kiiremini keha üle kuumeneb. Eriti ebasoodsat mõju inimese termilisele heaolule avaldab kõrge õhuniiskus õhutemperatuuril üle 30 ° C. Sellel temperatuuril läheb kogu eralduv soojus higi aurustumiseks. Kuid kõrge õhuniiskuse korral higi ei aurustu, vaid tilgub naha pinnalt alla, kurnades keha ega taga vajalikku soojusülekannet. Koos higiga kaotab inimorganism olulisel määral mineraalsooli. Tööstusliku mikrokliima ebasoodsates tingimustes võib inimese vedelikukaotus vahetuses ulatuda 8 ... 10 liitrini ja koos sellega kuni 40 g lauasoola (inimorganismis kokku umbes 140 g). Kõrge õhutemperatuuri korral tarbitakse intensiivsemalt süsivesikuid ja rasvu ning valgud hävivad.
Pikaajaline kokkupuude kõrge temperatuuriga, eriti koos kõrge õhuniiskusega, võib põhjustada kehas märkimisväärse soojuse akumuleerumise ja keha ülekuumenemise üle vastuvõetava taseme – hüpertermia – seisund, mille korral kehatemperatuur tõuseb
38...39 °С (termošokk). Selle seisundi korral on peavalu, pearinglus, üldine nõrkus, värvitaju moonutamine, suukuivus, iiveldus, oksendamine, tugev higistamine, pulss ja hingamine on kiirenenud. Esineb kahvatus, tsüanoos, pupillid on laienenud, kohati võivad tekkida krambid, teadvusekaotus.
Raudteeveeremi remondi kuumades töökodades on tehnoloogilised protsessid, mis toimuvad välisõhu temperatuurist oluliselt kõrgematel temperatuuridel. Kuumutatud pinnad kiirgavad kosmosesse kiirgusenergia voogusid, mis võivad kaasa tuua negatiivseid tagajärgi. Infrapunakiired avaldavad inimkehale peamiselt termilist mõju, samas kui südame-veresoonkonna ja kesknärvisüsteemi normaalset aktiivsust rikutakse. Need kiired võivad põhjustada naha ja silmade põletusi. Kõige tavalisem ja raskem infrapunakiirgusega kokkupuutest tingitud silmakahjustus on silma kae.
Madalatel temperatuuridel, kõrge õhu liikuvuse ja niiskuse juures teostatavad tootmisprotsessid võivad põhjustada keha jahtumist ja isegi alajahtumist – hüpotermiat. Mõõduka külmaga kokkupuute algperioodil väheneb hingamissagedus, suureneb sissehingatava õhu maht. Pikaajalise külma toimega
V. Inimese elu saab kulgeda 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. Inimeste 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 dehüdratsiooni, mineraalsoolade ja vees lahustuvate vitamiinide kadu. Nende protsesside tagajärjeks on vere hüübimine, soolade ainevahetuse häired, mao sekretsioon ja vitamiinipuuduse tekkimine. Lubatud kaalulangus aurustumise ajal on 2-3%. Kui aurustumisest tulenev kaalulangus on 6%, on vaimne aktiivsus häiritud ja 15-20% kaalukaotusega saabub surm. Kõrge temperatuuri süstemaatiline toime põhjustab muutusi kardiovaskulaarsüsteemis: südame löögisageduse tõus, vererõhu muutused, südame funktsionaalse võimekuse nõrgenemine. Pikaajaline kõrge temperatuuriga kokkupuude põhjustab kehas kuumuse kogunemist, samal ajal võib kehatemperatuur tõusta 38-41 ° C-ni ja tekkida teadvusekaotusega kuumarabandus.
Madalad temperatuurid võivad olla keha jahtumise ja alajahtumise põhjused. Jahtudes kehas väheneb reflektoorselt soojusülekanne ja suureneb soojuse tootmine. Soojusülekande vähenemine toimub veresoonte spasmi (ahenemise), kehakudede soojustakistuse suurenemise tõttu. Pikaajaline kokkupuude madala temperatuuriga põhjustab püsivat veresoonte spasmi, kudede alatoitumist. Soojuse tootmise kasv jahutamisel saavutatakse kehas toimuvate oksüdatiivsete ainevahetusprotsesside pingutusega (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 pärssimine.
B. Kere südamik ja väliskest.
Termoregulatsiooni seisukohalt võib inimkeha kujutada kahest komponendist koosnevana – välisest kestad ja kodumaised tuumad.
Tuum on kehaosa, millel on püsiv temperatuur (siseorganid), ja kest- kehaosa, milles on temperatuurigradient (need on keha pinnakihi kuded paksusega 2,5 cm). Läbi kesta toimub soojusvahetus südamiku ja keskkonna vahel ehk muutused kesta soojusjuhtivuses määravad ära südamiku temperatuuri püsivuse. Soojusjuhtivus muutub kesta kudede verevarustuse ja verevarustuse muutuste tõttu.
Südamiku erinevate osade temperatuur on erinev. Näiteks maksas: 37,8-38,0°C, ajus: 36,9-37,8°C. Üldiselt on inimkeha sisetemperatuur 37,0°С. See saavutatakse endogeense termoregulatsiooni protsesside kaudu, mille tulemuseks on stabiilne tasakaal kehas ajaühikus toodetud soojushulga vahel ( soojuse tootmine) ja keha poolt samal ajal keskkonda hajutatud soojushulk ( soojuse hajumine).
Inimese naha temperatuur on erinevates piirkondades vahemikus 24,4°C kuni 34,4°C. Madalaimat temperatuuri täheldatakse varvastel, kõrgeimat - kaenlaaluses. Tavaliselt hinnatakse kehatemperatuuri antud ajahetkel just kaenla temperatuuri mõõtmise põhjal.
Keskmiste andmete järgi on alasti inimese keskmine nahatemperatuur mugava õhutemperatuuri tingimustes 33-34°C. Kehatemperatuuril on igapäevased kõikumised. Võnkumise amplituud võib ulatuda 1°C-ni. Kehatemperatuur on minimaalne varahommikul (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 elutegevuse protsessidega kaasneb pidev soojuse teke 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 eralduva soojushulgaga (soojusülekanne). Kehatemperatuuri püsivust nimetatakse isoterm. See tagab kudede ja elundite ainevahetusprotsesside sõltumatuse ümbritseva õhu temperatuuri kõikumisest.
Inimkeha sisetemperatuur on püsiv (36,5-37°C) tänu soojuse tootmise ja soojusülekande intensiivsuse reguleerimisele sõltuvalt väliskeskkonna temperatuurist. Ja inimese naha temperatuur välistingimuste mõjul võib varieeruda suhteliselt suurtes piirides.
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 rohkem. Ometi meie kehatemperatuur ei muutu. Miks? See kõik seisneb kehas soojuse moodustumise ja vabanemise protsesside tasakaalustamises.
Juhtiv soojusbilansi taset määrav tegur on ümbritseva õhu temperatuur. Mugavustsoonist kõrvalekaldumisel tekib kehas 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 säilitada keha südamiku temperatuuri suhteline püsivus muutuva keskkonnatemperatuuri tingimustes soojuse tootmise ja soojusülekande reguleerimise kaudu. Termoregulatsioon on suunatud keha termilise tasakaalu rikkumiste ärahoidmisele või selle taastamisele, kui sellised rikkumised on juba toimunud, ja see viiakse läbi neuro-humoraalsel teel.
On üldtunnustatud, et termoregulatsioon on omane ainult homoiotermilistele loomadele (sealhulgas imetajad (kaasa arvatud inimesed) ja linnud), kelle kehal on võime hoida keha sisemiste piirkondade temperatuuri suhteliselt konstantsel ja üsna kõrgel tasemel (umbes 37-38 °C imetajatel). ja 40-42 °C lindudel) olenemata ümbritseva õhu temperatuuri muutustest.
Termoregulatsiooni mehhanismi võib kujutada tagasisidega küberneetilise enesekontrollisüsteemina. Ümbritseva õhu temperatuurikõikumised mõjutavad spetsiaalseid retseptori moodustisi ( termoretseptorid) on temperatuuritundlikud. Termoretseptorid edastavad infot elundi termilise seisundi kohta termoregulatsioonikeskustesse, termoregulatsioonikeskused omakorda muudavad närvikiudude, hormoonide ja muude bioloogiliselt aktiivsete ainete kaudu soojusülekande ja soojuse tootmise taset või kehaosi (lokaalne termoregulatsioon), või keha tervikuna. Kui termoregulatsioonikeskused spetsiaalsete kemikaalidega välja lülitatakse, kaotab keha võime hoida püsivat temperatuuri. Viimastel aastatel on seda omadust kasutatud meditsiinis keha kunstlikuks jahutamiseks südame keeruliste kirurgiliste operatsioonide ajal.
Naha termoretseptorid.
Inimesel on hinnanguliselt umbes 150 000 külma- ja 16 000 soojaretseptorit, mis reageerivad siseorganite temperatuurimuutustele. Termoretseptorid paiknevad nahas, siseorganites, hingamisteedes, skeletilihastes ja kesknärvisüsteemis.
Naha termoretseptorid kohanevad kiiresti ja reageerivad mitte niivõrd temperatuurile endale, vaid selle muutustele. Maksimaalne retseptorite arv asub peas ja kaelas, minimaalne - jäsemetel.
Külmaretseptorid on vähem tundlikud ja nende tundlikkuse lävi on 0,012°C (jahtudes). Termiliste retseptorite tundlikkuslävi 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;
- külmavärinateta termogenees.
Füüsiline termoregulatsioon(protsess, mis eemaldab kehast soojust) - tagab püsiva kehatemperatuuri säilimise, muutes keha soojusülekannet läbi naha (juhtimine ja konvektsioon), kiirgust (kiirgust) ja vee aurustumist. Pidevalt kehas tekkiva soojuse tagasisaatmist reguleerib naha, nahaaluse rasvakihi ja epidermise soojusjuhtivuse muutus. Soojusülekannet reguleerib suuresti vereringe dünaamika soojust juhtivates ja soojust isoleerivates kudedes. Kui ümbritsev temperatuur tõuseb, hakkab soojusülekandes domineerima aurustumine.
Juhtivus, konvektsioon ja kiirgus on passiivsed soojusülekande teed, mis põhinevad füüsikaseadustel. Need on tõhusad ainult siis, kui säilitatakse positiivne temperatuurigradient. Mida väiksem on temperatuuride erinevus keha ja keskkonna vahel, seda vähem soojust eraldatakse. Samade indikaatorite või kõrge ümbritseva õhu temperatuuril pole mainitud viisid mitte ainult ebaefektiivsed, vaid ka keha kuumeneb. Nendel tingimustel vallandub kehas vaid üks soojusülekande mehhanism – higistamine.
Madalatel ümbritseva õhu temperatuuridel (15°C ja alla selle) toimub ligikaudu 90% päevasest soojusülekandest soojusjuhtivuse ja soojuskiirguse tõttu. Nendel tingimustel ei toimu nähtavat higistamist. Õhutemperatuuril 18-22°C soojusjuhtivusest ja soojuskiirgusest tingitud soojusülekanne väheneb, kuid keha soojuskadu nahapinnalt niiskuse aurustamisel suureneb. 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. Suure õhuniiskuse korral, kui vee aurustumine on raskendatud, võib tekkida keha ülekuumenemine ja tekkida kuumarabandus.
Inimesel, kes on puhkeolekus õhutemperatuuril umbes 20 °C ja kogusoojusülekandega 419 kJ (100 kcal) tunnis, kaob kiirguse toimel 66%, vee aurustumisel 19% ja 15% kogu keha soojuskadu konvektsiooniga.
Keemiline termoregulatsioon(protsess, mis tagab kehas soojuse tekke) - realiseerub ainevahetuse ja kudede nagu lihaste, aga ka maksa, pruuni rasva soojuse tootmise kaudu, st soojuse tekke taseme muutmise kaudu - suurendades või vähendades 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 organism oma edasises tegevuses kasutada. Kõik koed on kehas soojuse allikaks. Kudede kaudu voolav veri soojeneb. Ümbritseva õhu temperatuuri tõus põhjustab ainevahetuse refleksi langust, mille tulemusena väheneb soojuse teke kehas. 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.
Mõelge seda tüüpi termoregulatsioonile.
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)- see on soojusenergia tagastamine keskkonda, mis on tingitud higi või niiskuse aurustumisest naha pinnalt ja hingamisteede limaskestadelt. Inimesel erituvad naha higinäärmed pidevalt higi (“tajutav” ehk näärmeline, veekaotus), hingamisteede limaskestad niisutatakse (“tajutamatu” veekadu). Samas mõjutab keha „tajutav“ veekadu aurumisel eralduva soojuse koguhulka rohkem kui „tajutamatu“.
Umbes 20°C ümbritseva õhu temperatuuril on niiskuse aurumine umbes 36 g/h. Kuna inimeses kulub 1 g vee aurustamisele 0,58 kcal soojusenergiat, siis on lihtne välja arvutada, et sellistes tingimustes annab täiskasvanud inimese keha aurustumisega keskkonda umbes 20% kogu hajutatud soojusest. . Välistemperatuuri tõus, füüsilise töö sooritamine, pikaajaline soojust isoleerivas riietuses viibimine suurendab higistamist ja see võib tõusta kuni 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 õhukindlad riided (kumm, paks jne), mis takistavad higi aurustumist: riiete ja keha vaheline õhukiht küllastub kiiresti auruga ja higi edasine aurumine peatub.
Soojusülekande protsessil aurustamise teel, kuigi see on vaid üks termoregulatsiooni meetoditest, on üks erakordne eelis – kui välistemperatuur ületab naha keskmist temperatuuri, siis ei saa keha teiste termoregulatsiooni meetoditega väliskeskkonnale soojust anda ( kiirgus, konvektsioon ja juhtivus), mida käsitleme allpool. Nendes tingimustes hakkab keha neelama soojust väljastpoolt 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 higi langeb, ilma et tal pole aega aurustuda, sulandub ja keha pinnalt ära voolab, muutub soojusülekanne aurustumise teel vähem tõhusaks.
Kui higi aurustub, vabastab meie keha oma energiat. 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 langeb kehatemperatuur. Külmik töötab samal põhimõttel. Tal õnnestub hoida kambris temperatuuri, mis on palju madalam kui ümbritseva õhu temperatuur. Ta teeb seda elektrit kasutades. Ja me teeme seda toidu lagunemisel saadud energia abil.
Rõivaste valiku kontrollimine võib aidata vähendada soojuskadu. Riietus tuleks valida ilmastikutingimuste ja hetketegevuse alusel. Ärge olge laisk koormuse suurenedes liigseid riideid seljast võtma. Sa higistad vähem. Ja ärge olge laisk seda uuesti selga panema, kui koormused peatuvad. Eemaldage niiskus- ja tuulekaitse, kui tuulega vihma ei saja, muidu saavad riided seest, teie higist märjaks. Ja kokkupuutel märgade riietega kaotame soojust ka soojusjuhtivuse tõttu. Vesi juhib soojust 25 korda paremini kui õhk. See tähendab, et märgades riietes kaotame soojust 25 korda kiiremini. Sellepärast on oluline hoida oma riided kuivad.
Aurustumine jaguneb kahte tüüpi:
aga) Märkamatu higistamine(ilma higinäärmete osaluseta) on vee aurustumine kopsude pinnalt, hingamisteede limaskestadelt ja läbi naha epiteeli imbumine (aurustumine nahapinnalt toimub ka siis, kui nahk on kuiv).
Päeva jooksul aurustub hingamisteede kaudu kuni 400 ml vett, s.o. organism kaotab päevas kuni 232 kcal. Vajadusel saab seda väärtust termilise õhupuuduse tõttu suurendada. Päevas imbub läbi epidermise keskmiselt umbes 240 ml vett. Seega kaotab keha sel viisil kuni 139 kcal päevas. See väärtus reeglina ei sõltu reguleerimisprotsessidest ja erinevatest keskkonnateguritest.
b) tajutav higistamine(higinäärmete aktiivsel osalusel) – See on soojuse vabanemine higi aurustumisel. Keskmiselt eraldub mugava keskkonnatemperatuuri juures 400-500 ml higi ööpäevas, seetõttu läheb ära kuni 300 kcal energiat. 75 kg kaaluva inimese 1 liitri higi aurustumine võib alandada kehatemperatuuri 10°C võrra. Vajadusel võib aga higistamise maht tõusta kuni 12 liitrini päevas, i.е. Higistades 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. 100% niiskuse juures on aurustumine võimatu. Kõrge õhuniiskuse korral on kõrget temperatuuri raskem taluda kui madala õhuniiskuse korral. Veeauruga küllastunud õhus (näiteks vannis) eraldub higi suurtes kogustes, kuid see ei aurustu ja voolab nahalt välja. Selline higistamine ei aita kaasa soojuse eraldumisele: soojusülekande jaoks on oluline vaid see osa higist, mis aurustub naha pinnalt (see osa higist on efektiivne higistamine).
2. Kiirgus (kiirgus):
Emissioon (kiirgus)- see on meetod soojuse ülekandmiseks keskkonda inimkeha pinnalt infrapunakiirguse (a = 5-20 mikronit) elektromagnetlainete kujul. Kiirgus annab energiat kõikidele objektidele, mille temperatuur on üle absoluutse nulli. Elektromagnetkiirgus läbib vabalt vaakumit, ka atmosfääriõhku võib selle jaoks “läbipaistvaks” pidada.
Nagu teate, kiirgab soojust iga objekt, mida kuumutatakse üle ümbritseva õhu temperatuuri. Kõik tundsid seda lõkke ääres istudes. Tuli kiirgab soojust ja soojendab ümbritsevaid esemeid. Sel juhul kaotab tuli oma kuumuse.
Inimkeha hakkab soojust kiirgama kohe, kui ümbritseva õhu temperatuur langeb alla naha pinnatemperatuuri. Vältimaks soojuskadu kiirgusest, tuleb kaitsta keha avatud piirkondi. Seda tehakse riietega. Seega tekitame riietesse õhukihi naha ja keskkonna vahele. Selle kihi temperatuur on võrdne keha temperatuuriga ja kiirguse soojuskadu väheneb. Miks soojakadu täielikult ei peatu? Sest nüüd hakkavad kuumutatud riided soojust kiirgama, kaotades selle. Ja isegi teise riidekihi selga panemine ei peata kiirgust.
Keha poolt kiirgusega keskkonda hajutatud soojushulk on võrdeline kiirguse pindalaga (keha pindala, mida riided ei kata) ning naha ja keskkonna keskmiste temperatuuride erinevusega. . Kui ümbritseva õhu temperatuur on 20°C ja suhteline õhuniiskus 40-60%, hajub täiskasvanud inimese keha kiirguse toimel ligikaudu 40-50% kogu eralduvast soojusest. Kui ümbritseva õhu temperatuur ületab naha keskmist temperatuuri, siis inimkeha soojeneb ümbritsevate objektide poolt kiiratavaid infrapunakiire neelates.
Soojusülekanne kiirgusega suureneb ümbritseva õhu temperatuuri langusega ja väheneb selle tõustes. Konstantse ümbritseva õhu temperatuuri tingimustes suureneb kehapinna kiirgus nahatemperatuuri tõustes ja väheneb selle langedes. Kui nahapinna ja keskkonna keskmised temperatuurid võrdsustada (temperatuuri erinevus võrdub nulliga), muutub soojusülekanne 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 on palav, võtavad loomad vastupidi positsiooni, kus soojusülekande pind suureneb maksimaalselt. Inimene ei jäeta külmas toas magades sellest füüsilise termoregulatsiooni meetodist ilma, "palliks kõverdudes".
3. Soojusjuhtivus (juhtivus):
Soojusjuhtivus (juhtivus)- see on soojusülekande viis, mis toimub kokkupuutel, inimkeha kokkupuutel teiste füüsiliste kehadega. Sel viisil keha poolt keskkonda eralduv soojushulk on võrdeline kokkupuutuvate kehade keskmiste temperatuuride erinevusega, kontaktpindade pindalaga, soojuskontakti aja ja kontakti soojusjuhtivusega. keha.
Soojuskadu juhtivuse tõttu tekib otsese kokkupuutel külma objektiga. Sel hetkel annab meie keha soojust välja. 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 külmadest esemetest, kasutades halbu soojusjuhte. Lihtsamalt öeldes, kui reisite näiteks mägedes, siis peatuge, istuge turismivaibale või riidekimbule. Öösel pane magamiskoti alla kindlasti ilmastikutingimustele vastav turistivaip. Või äärmisel juhul paks kiht kuiva rohtu või nõelu. Maa juhib (ja seetõttu “viib ära”) soojust hästi ja jahtub öösel kõvasti. Talvel ärge korjake 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 soojust isoleerivad omadused, seda peenem on selle struktuuri rakuline struktuur, mis sisaldab õhku. 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 alasti kehaosade naha temperatuur palju madalam kui riietatud omadel.
Veeauruga küllastunud niisket õhku iseloomustab kõrge soojusjuhtivus. Seetõttu kaasneb inimese viibimisega madalal temperatuuril kõrge õhuniiskusega keskkonnas kehasoojuskao suurenemine. Märjad riided kaotavad ka oma isoleerivad omadused.
4. Konvektsioon:
Konvektsioon- see on keha soojusülekande meetod, mis viiakse läbi soojuse ülekandmisel õhu (vee) liikuvate osakeste kaudu. Konvektsiooni teel soojuse hajutamiseks on vaja õhuvoolu ümber kehapinna, mille temperatuur on madalam kui nahal. Samal ajal soojeneb nahaga kokkupuutuv õhukiht, väheneb selle tihedus, tõuseb ja asendub külmema ja tihedama õhuga. Tingimustes, mil 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 seisneb järgmises- 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 soojendatud õhku riiete abil kinni ei püüta, on see protsess lõputu. Tegelikult ei soojenda meid riided, vaid õhk, mida see hoiab.
Kui tuul puhub, olukord halveneb. Tuul kannab tohutul hulgal soojendamata õhku. Isegi siis, kui paneme selga sooja kampsuni, ei aja tuul sellest midagi välja, et sooja õhku sealt välja ajada. Sama juhtub siis, kui me liigume. Meie keha "purustub" õhku ja see voolab meie ümber, toimides nagu tuul. See mitmekordistab ka soojuskadu.
Mis on lahendus? Kandke tuulekindlat kihti: tuulejope ja tuulekindlad püksid. Ärge unustage kaitsta oma kaela ja pead. Tänu aju aktiivsele vereringele on kael ja pea kõige kuumenenud kehaosad, mistõttu nende soojuskadu on väga suur. Samuti tuleks külmal ajal vältida tuulisi kohti nii sõidu ajal kui ka magamiskohta valides.
Keemiline termoregulatsioon:
Keemiline termoregulatsioon soojuse teke toimub lihaste mikrovibratsiooni (võnkumiste) põhjustatud ainevahetuse (oksüdatiivsete protsesside) taseme muutumise tõttu, mis toob kaasa soojuse moodustumise muutuse kehas.
Soojuseallikaks kehas on valkude, rasvade, süsivesikute eksotermilised oksüdatsioonireaktsioonid, samuti ATP hüdrolüüs (adenosiintrifosfaat on nukleotiid, mis mängib organismis üliolulist rolli energia ja ainete ainevahetuses; esiteks ennekõike on see ühend tuntud kui universaalne energiaallikas kõigi elussüsteemides toimuvate biokeemiliste protsesside jaoks). Toitainete lagunemisel osa vabanenud energiast akumuleerub ATP-sse, osa hajub soojuse kujul (primaarsoojus on 65-70% energiast). ATP molekulide suure energiaga sidemete kasutamisel läheb osa energiast kasuliku töö tegemiseks ja osa hajub (sekundaarne soojus). Seega on kaks soojusvoogu – primaarne ja sekundaarne – soojuse tootmine.
Keemiline termoregulatsioon on oluline püsiva kehatemperatuuri hoidmiseks nii tavatingimustes kui ka ümbritseva õhu temperatuuri muutumisel. Inimestel täheldatakse ainevahetuse intensiivsuse suurenemise tõttu soojuse tekke suurenemist, eriti kui ümbritseva õhu temperatuur langeb optimaalsest temperatuurist või mugavustsoonist. Tavalises heledas riietuses inimesel jääb see tsoon vahemikku 18-20°C ja alasti inimesel 28°C.
Optimaalne temperatuur vees viibimise ajal 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%. Väike 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 jahutatakse, suureneb soojuse tootmine maksas.
Kui on vaja soojuse tootmist suurendada, siis lisaks väljastpoolt soojuse saamise võimalusele kasutatakse kehas mehhanisme, mis suurendavad soojusenergia tootmist. Need mehhanismid hõlmavad kontraktiilne Ja värisematu termogenees.
1. Kontraktiilne termogenees.
Seda tüüpi termoregulatsioon toimib siis, kui meil on külm ja meil on vaja kehatemperatuuri tõsta. See meetod on lisatud lihaste kokkutõmbumine. Lihaste kokkutõmbumisel suureneb ATP hüdrolüüs, mistõttu suureneb sekundaarse soojuse vool, mis läheb keha soojendamiseks.
Lihaseaparaadi meelevaldne tegevus esineb peamiselt ajukoore mõjul. Samal ajal on soojuse tootmise suurenemine võimalik 3-5 korda võrreldes põhivahetuse väärtusega.
Tavaliselt, kui söötme temperatuur ja vere temperatuur langevad, on esimene reaktsioon termoregulatsiooni tooni tõus(kehal karvad “tõusevad püsti”, tekivad “hanenahad”). Kokkutõmbumise mehaanika seisukohalt on see toon mikrovibratsioon ja võimaldab suurendada soojuse tootmist 25-40% esialgsest tasemest. 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 üksnes soojuse tekitamisele.Külmvärinad on pindmiselt paiknevate lihaste tahtmatu rütmiline tegevus, mille tulemusena paranevad oluliselt organismi ainevahetusprotsessid, tarbimine. hapniku ja süsivesikute hulk lihaskoes suureneb, mis toob kaasa soojuse tootmise suurenemise. Värisemine algab sageli kaela, näo lihastest. See on tingitud asjaolust, et esiteks peaks ajju voolava vere temperatuur tõusma. Arvatakse, et külmavärina ajal on soojuse tootmine 2-3 korda suurem kui vabatahtliku lihastegevuse ajal.
Kirjeldatud mehhanism töötab refleksi tasemel, ilma meie teadvuse osaluseta. Kuid kehatemperatuuri saate tõsta abiga 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. Mitte värisev 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 inimese soojuse tootmise tase tõusta 3 korda võrreldes põhiainevahetuse tasemega.
Mitteväriseva termogeneesi protsesside reguleerimine toimub sümpaatilise närvisüsteemi, kilpnäärmehormoonide tootmise ja neerupealise medulla aktiveerimise kaudu.
E. Termoregulatsiooni juhtimine.
Hüpotalamus.
Termoregulatsioonisüsteem koosneb paljudest omavahel seotud funktsioonidega elementidest. Teave temperatuuri kohta pärineb termoretseptoritest ja siseneb närvisüsteemi abil ajju.
Mängib olulist rolli termoregulatsioonis hüpotalamus. See sisaldab termoregulatsiooni peamisi keskusi, mis koordineerivad arvukaid ja keerulisi protsesse, mis tagavad kehatemperatuuri säilimise konstantsel tasemel.
Hüpotalamus- See on väike vahekeha piirkond, mis hõlmab suurt hulka rakurühmi (üle 30 tuuma), mis reguleerivad aju neuroendokriinset aktiivsust ja organismi homöostaasi (võimet säilitada oma sisemise seisundi püsivust). Hüpotalamus on neuraalsete radade kaudu ühendatud peaaegu kõigi kesknärvisüsteemi osadega, sealhulgas ajukoore, hipokampuse, amügdala, väikeaju, ajutüve ja seljaajuga. Hüpotalamus moodustab koos hüpofüüsiga hüpotalamuse-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 kõrgemate funktsioonide, nagu mälu ja emotsionaalse seisundi, reguleerimisel ning osaleb seega käitumise erinevate aspektide kujunemises.
Hüpotalamuse keskuste hävimine või närviühenduste katkemine viib kehatemperatuuri reguleerimise võime kaotuseni.
Eesmine hüpotalamus sisaldab neuroneid, mis kontrollivad soojusülekannet.(need tagavad füüsilise termoregulatsiooni - vasokonstriktsioon, higistamine).Eesmise hüpotalamuse neuronite hävimisel ei talu organism kõrgeid temperatuure, kuid füsioloogiline aktiivsus säilib külmades tingimustes.
Tagumise hüpotalamuse neuronid kontrollivad soojuse tootmise protsesse(need tagavad keemilise termoregulatsiooni – suurenenud soojuse teke, lihaste värinad) Kahjustuse korral on energiaainevahetuse suurendamise võime häiritud, mistõttu organism ei talu hästi külma.
Hüpotalamuse preoptilise piirkonna termosensitiivsed närvirakud "mõõdavad" otseselt aju läbiva arteriaalse vere temperatuuri ja on väga tundlikud temperatuurimuutuste suhtes (need suudavad eristada 0,011°C veretemperatuuri erinevust). Külma- ja kuumatundlike neuronite suhe hüpotalamuses on 1:6, seega aktiveeruvad valdavalt tsentraalsed termoretseptorid, kui inimkeha "tuuma" temperatuur tõuseb.
Vere ja perifeersete kudede temperatuuri väärtust 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". Keskmise kehatemperatuuri väärtuste ja reguleeritava temperatuuri seatud väärtuse analüüsi ja võrdluse põhjal mõjutavad "seadepunkti" mehhanismid hüpotalamuse tagumise efektorneuronite kaudu soojusülekande protsesse või soojuse tootmine, et viia tegelik ja seatud temperatuur vastavusse.
Seega tekib tänu termoregulatsioonikeskuse funktsioonile tasakaal soojuse tootmise ja soojusülekande vahel, mis võimaldab hoida kehatemperatuuri keha eluea jooksul 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 nende katehhoolamiinide (adrenaliin, norepinefriin, dopamiin) vabanemisega verre, mis suurendavad või vähendavad oksüdatiivseid protsesse kudedes (näiteks lihastes) suurendavad või vähendavad soojuse tootmist ja ahendavad või suurendavad naha veresooni, muutes soojuse taset. üleandmine.
Inimkehas tekib ainevahetusprotsesside tulemusena pidevalt soojust ning mehaanilise töö käigus suureneb soojuse teke. Samal ajal toimub pidev kehasoojuse kadu. Puhkeolekus eraldub igas tunnis 80 kcal soojust ehk soojushulk, millest piisab 1 liitri külma vee keema ajamiseks. Soojus kehast jõuab nahka peamiselt tsirkuleeriva vere kaudu. Soojusülekanne toimub tänu sellele, et naha temperatuur on madalam kui siseorganitel; soojus kaob läbi naha ja kopsude.
Sõltuvalt ümbritseva õhu temperatuurist vabaneb keha soojust mitmel viisil. Põhimõtteliselt on soojuse hajutamiseks 4 viisi.
- 1. Soojusülekanne kiirgusega (kiirgus). Tavatingimustes moodustab see meetod ligikaudu 60% kogu soojusülekandest. Inimkeha kiirgav kiirgus asub spektri infrapuna piirkonnas (lainepikkus 5 kuni 20 mikronit) maksimaalse lainepikkusega 9 mikronit.
- 2. Soojusülekanne konvektsiooni teel, kui soojus kandub naha pinnalt nahaga kokkupuutel õhku või vette. Kuumutatud osakesed kantakse minema ja asemele tulevad uued, "külmad", mis omakorda "soojenevad" ja kannavad soojuse endaga kaasa. Kui keha on vette kastetud, on soojusülekanne konvektsiooni teel palju suurem kui õhuga kokkupuutel, kuna viimase soojusmahtuvus on suhteliselt väike.
- 3. Soojusülekanne juhtivuse teel, kui soojus väljub kehast juhtides otse kokkupuutekohast näiteks külma vannipõhja või külma veega.
- 4. Soojusülekanne higi aurustumisel naha pinnalt, mis seejärel jahutatakse. See soojusülekande protsess paraneb, kui ümbritseva õhu temperatuur on kõrgem kui naha temperatuur. Soojusülekanne aurustamise teel on 20-25% kogu soojusülekandest. Meie keha pinnal on üle 2 miljoni higinäärme, mis osalevad higistamise protsessis. Higi aurustumisega jahutades jahutab nahk omakorda verd, mis annab sellele siseorganitest soojust.
Kuivas kliimas (kõrbekliima) aurustub higi nii kiiresti, et nahk võib tunduda täiesti kuiv. Higi on alati palju, kuid see on märkamatu. Selleks, et selles veenduda, piisab, kui asetada aurustumise vältimiseks minutiks üks peopesa teise peale ja peopesad muutuvad märjaks.
Kui inimene on soojas, eriti kuumas veevannis, tekib suurenenud higistamine kehapiirkondades, mis ei ole vette kastetud. Pärast vannist väljumist tõhustatakse veega kokkupuutuvate kehaosade higinäärmete tööd. Soojusülekandel aurustumise teel omandavad märgatava tähtsuse sellised tegurid nagu õhu liikumise kiirus ja suhteline niiskus.
Keha soojusregulatsiooni ja soojusülekande füsioloogilised mehhanismid on väga keerulised. Erinevate kehatemperatuuri kõikumiste korral muutub vastavalt ka üksikute soojusülekandemehhanismide suhteline roll. Suur tähtsus on omavahel seotud kudede erisoojusmahtudel, nende soojusjuhtivusel, erinevate kehaosade temperatuuridel jne. Nende tegurite roll keha reaktsioonides termilisele stiimulile, millest igaühel on oma füüsikalised omadused. näitajaid, on märkimisväärne.
Kudede erisoojusmaht (soojushulk kalorites, mis on vajalik 1 g aine temperatuuri tõstmiseks 1 ° - 15 kuni 16 °), mis ei sisalda rasva, on ligikaudu 0,85 cal / g, mis sisaldab rasva. - 0,70 cal/g, veri 0,90 cal/g. Vee suurim erisoojusmaht on 1 cal/g. Õhu erisoojusmaht kehatemperatuuril 36-37 ° on 0,2375 cal / g.
Märkimisväärse tähtsusega on kudede soojusjuhtivuse koefitsient, mis sõltub nende vere- ja lümfiringe tingimustest. Veesisalduse suurenemise või verevoolu suurenemisega kudede soojusjuhtivus suureneb. Käsnjas luu, lihase, rasvkoe soojusjuhtivus on erinev. Kui inimese naha soojusjuhtivuse koefitsient (cal-cm-sec-deg) on 0,00060, siis 37 ° vee puhul on see 0,00135 ja kuiva õhu puhul 0,00005.
Pinnapealsemalt paiknevate kehakudede soojusjuhtivuse koefitsient muutub seoses nende verevarustusega, kuna soojust kandub naha pinnale pidevalt.
Sõltuvalt välisteguritest võib muutuda ka soojusülekande aste. Samal ajal muutuvad ka vereringe tingimused pindmistes kudedes. Ebapiisava vereringega või madalama veesisaldusega, st madalama soojusjuhtivusega kudedes voolab vee- või mudavannide kasutamisel vähem soojust võrreldes kõrge soojusjuhtivusega kudedega.
Kõvenemise mehhanismide õigeks mõistmiseks ja selle edukaks rakendamiseks on vaja teada, kuidas inimkeha saab omandada vastupidavuse ebasoodsate keskkonnamõjude suhtes. Terve inimese kehatemperatuur on teatavasti peaaegu püsiv, kuigi elus tuleb taluda nii kõrvetavaid pakase kui kurnavat kuumust. See on tingitud asjaolust, et kehal on võime oma temperatuuri reguleerida. Ilma püsivat kehatemperatuuri hoidva mehhanismita oleks elu IP Pavlovi sõnul "mänguasi väliste temperatuuritingimuste käes".
Neile, kes on harjunud liiga soojalt riietuma või paigaldatud konditsioneer , luues enda jaoks liiga mugavad mikrokliima tingimused, hakkab soojusreguleerimisaparaat harva tööle, funktsionaalset arengut halvasti ja ei saa enam olla usaldusväärne "soomus" muutuvate atmosfääritingimuste vastu. Keha kohanemisvõime ilmastikuoludega halveneb ja see muutub altid külmetushaigustele..
Soojuse reguleerimine toimub keha poolt soojuse tootmisel (soojuse tootmine) ja selle ülekandmisel keskkonda (soojusülekanne). Keha elutähtsate protsesside pideva kulgemisega kaasneb soojuse teke. Päeva jooksul tekitab inimene ka puhkeolekus umbes nii palju soojust, et piisaks 15 liitri vee keemiseni kuumutamisest. Soojuse tootmise väärtus sõltub töösse kaasatud elundite ja kudede arvust. Pole juhus, et füüsilise töö tegemisel suureneb soojuse tootmine järsult.
Lisaks soojusele, mis tekib organismis endas ainevahetuse tulemusena, saab inimene kuumal aastaajal soojust ka keskkonnast. Ja kui samaaegselt õhutemperatuuri tõusuga kehas soojusülekannet ei toimu, sureb inimene ülekuumenemise tõttu. Juhtroll termoregulatsiooni protsessis kuulub kesknärvisüsteemi kõrgematele osadele. Keskkonna ja keha sisekeskkonna temperatuuri tõusu või langust tajuvad spetsiaalsed närvilõpmed - termoretseptorid, mis on kinnitatud nahka ja siseorganitesse. Neis tekkivad impulsid edastatakse kesknärvisüsteemile, mis teostab keha reaktsiooni. Seetõttu ei reageeri temperatuurimuutusele mitte ainult ärritusega otseselt kokku puutuv kehaosa, vaid muutused toimuvad ka kogu organismi funktsioonides.
Seega, kui ümbritseva õhu temperatuur langeb, tekib naha veresoonte refleksne ahenemine, mille tulemusena väheneb neid läbiva vere hulk ja sellest tulenevalt väheneb ka soojusülekanne. Soojuse tootmine siseorganites, peamiselt maksas, suureneb. Tänu sellele suudab keha soojust säästa ja hoida püsivat kehatemperatuuri.
Väliskeskkonna temperatuuri tõusuga väljendub keha reaktsioon vastupidiselt soojusülekande suurenemisele: naha veresooned laienevad, nende kaudu voolav vere hulk suureneb, higistamine suureneb ja hingamine kiireneb. Seega väheneb soojuse tootmine ja keha väldib ülekuumenemist.
Termilise tasakaalu rikkumine kahjustab oluliselt tervist. Liigne jahutamine toob kaasa organismi nõrgenemise, selle vastupanuvõime languse, resistentsuse vähenemise patogeensete mikroobide suhtes, suurendab haiguste tekkeriski.
Akadeemik I. P. Pavlov ütles, et „külm element on koos niiskusega eriline nahka ärritav; see eriline ärritus viib kinnihoidva närvi ergutamiseni, alandab organismi, selle üksikute organite – kopsude, neerude jne – elutähtsat aktiivsust. Ja siis kõik infektsioonitüübid, mis on alati olemas ja mis nii-öelda lihtsalt tekivad. ära anna minna, kasuta ära ja anna siis nefriit, siis kopsupõletik jne.
Teadlaste uuringud on näidanud, et kui inimene uputab jalad külma vette, tekib veri nina ja ülemiste hingamisteede limaskestadele, nende temperatuur tõuseb ja erituva lima hulk suureneb. Kõik see loob soodsad tingimused limaskestadele sattuvate mikroobide arenguks. Mikroobide arvu kiire suurenemine ja samaaegne organismi vastupanuvõime nõrgenemine põhjustavad põletikuliste protsesside ilmnemist, külmetushaigusi - ülemiste hingamisteede katarr, kurguvalu, kopsupõletik.
Küll aga pandi tähele, et inimesed reageerivad jahutamisele erinevalt – kõigil ei ole külmetushaigusi. Mõnel hakkab juba ainuüksi külma vee mainimisel hane nahk läbi keha jooksma. Kuid on palju inimesi, kes taluvad valutult kuuma ja külma järske kõikumisi.
Samuti selgus, et külmatundlikkuse aste ei sõltu organismi kaasasündinud omadustest, vaid selle määravad elutingimused. Kõigil inimestel ei ole ühtviisi hästi töötavat termoregulatsiooniaparaati. Neile, kes oma keha pidevalt temperatuurimõjudele avaldavad, see tavaliselt treenib ja paraneb ning reageerib igale atmosfääritingimuste muutusele kiirema ja õigema reaktsiooniga.
Ja vastupidi, neile, kes on harjunud riietuma liiga soojalt, kes püüavad hoida ruumis sama temperatuuri, luues endale kunstlikult liiga mugavad mikrokliimatingimused, hakkab soojust reguleeriv aparaat harva tööle, funktsionaalset arengut halvasti. ja ei saa enam olla usaldusväärne "soomus" muutuvate atmosfääritingimuste vastu. Keha kohanemisvõime ilmastikutingimustega halveneb ja see muutub altid külmetushaigustele.
Soojust reguleeriv aparaat töötab palju paremini kehaosadel, mis on pidevalt meteoroloogiliste teguritega kokku puutunud (nägu, käed), ja “töötab halvemini” nendes osades, mis on pidevalt riietega kaetud (rind, selg). Seega, vältides kuuma ja külma vaheldumist, ei anna me võimalust kasutada oma termoregulatsiooniaparaati. Keha kaotab võime reageerida õigeaegselt muutuvatele temperatuuritingimustele, muutub hellitatud ja külmetushaigustele kergemini kokku puutuda. Mis juhtuks näiteks siis, kui me hakkaksime oma külmapunktide mähimise ajal kaitsma ka silmi igasuguse valguse toime eest, kõrvu igasuguse heli ja müra eest jne. Tasub meenutada näiteks seda, mida selline fotofoobia tekib inimestel, kes on olnud pikka aega pimedas või milline tugev helifoobia tekib pärast pikka täielikus vaikuses viibimist, et mõista, millise ebanormaalse ja valuliku vastuvõtlikkusega seisundi me oma külmapunktid toome. nahale, sest me eemaldame need peaaegu kogu elu jooksul. Külmetushaiguste eest kaitsmiseks ja organismi vastupanuvõime tõstmiseks on vaja pidevate ja süsteemsete harjutustega saavutada selline termoregulatsiooniaparaadi tugevnemine, mis võimaldaks inimesel valutult taluda väliskeskkonna igasuguseid temperatuurikõikumisi. See on tegelikult ka karastamise eesmärk – sihitud mõjutuste kaudu arendada kehas olemasolevaid kaitsejõude, arendada selles võimet neid kiiresti ja sujuvalt mobiliseerida. Tänu kõvenemisele omandab keha võime reageerida keskkonnatemperatuuri muutustele enne liigset jahtumist või ülekuumenemist.
Karastusprotseduuridel on lisaks organismi vastupanuvõime parandamisele kliimateguritele kasulik mõju kogu organismile – parandatakse vereringet, tõstavad kesknärvisüsteemi toonust ja ainevahetust ning aitavad kaasa tahte ja iseloomu arengule. Liigne jahutamine või soojendamine võib aga kahjustada inimese tervist, olenemata kõvenemisastmest. Ägedate haiguste ja krooniliste vaevuste ägenemiste korral ei ole kõvenemisprotseduure võimalik teha. Samal ajal on kõvenemisprotseduuride määramise näidustuseks ülemiste hingamisteede sagedased katarrid, tonsilliit, furunkuloos. Arstid ütlevad, et inimesed, kes kannatasid nende haiguste all, vabanesid neist süstemaatilise kõvenemise teel. Ja veel üks nõuanne: looduse heldeid kingitusi tuleks kasutada oskuslikult, järgides teaduslikult põhjendatud hügieenireegleid.
