09.08.2019

Mecanismul de termoreglare fizică prin conducție. Prelegere despre termoreglare

Când temperatura scade mediu inconjurator reglarea temperaturii corpului, de ex. procesul de termoreglare se realizează în trei moduri în următoarea secvență. Termoreglare fizică - vasoconstricție a pielii și a mucoaselor tractului respirator, încetarea transpirației. Dacă echilibrul nu este restabilit cu ajutorul termoreglării fizice, componenta chimică a termoreglării este pornită din cauza „termogenezei fără frison” (reglarea endocrină, în special, prin creșterea eliberării de norepinefrină, care este numită „hormon -termogeneză tremurătoare”). Odată cu răcirea ulterioară, creșterea generării de căldură se realizează datorită formelor specifice activitate contractilă musculatura striata si neteda – tremuratul muscular rece, tonusul muscular termoreglator si reactia piloromotorie. Această fază de „termogeneză tremurătoare” se desfășoară cu cea mai mare cheltuială de energie și generare de căldură.

Deci, să evidențiem principalele tipuri de termoreglare a corpului uman:

termoreglare fizică;
termoreglare chimică sau endocrină (termogeneză fără frison);
termogeneza tremurătoare.

La oameni sanatosi cu o perfecțiune suficientă a mecanismelor de reglare a homeostaziei temperaturii, perioadele destul de lungi de răcire sunt compensate prin includerea termogenezei chimice cu creșterea consumului de energie, dar fără „întreruperi” în procesul de reglare.

Sistemul de reglare a homeostaziei temperaturii este extrem de multicomponent, include termoreceptori ai pielii și organelor interne, căi (ca parte a tractului spinotalamic), centrul de reglare este hipotalamusul, cortexul cerebral, care are un efect activator cu atât mai pronunțat. , cu atât frecvența impulsurilor aferente este mai mare. Diviziunea vegetativă acționează ca organe efectoare. sistem nervos, organe endocrine, sistemul cardiovascular. Pentru o reglare adecvată, concentrația de substanțe chimice în organism și mulți alți factori sunt, de asemenea, importante.

Încălcarea termoreglării corpului uman

Imperfecțiunea proceselor de reglare (patologia de termoreglare) poate fi exprimată prin faptul că în prima fază a procesului de reglare (nepotrivire și suprareglare) - vasoconstricția primară este înlocuită cu scădere bruscă tonul lor. Din partea cavității nazale, acest lucru se exprimă prin apariția unor atacuri de strănut sau dificultăți în respirația nazală. În același timp, se observă și o creștere a permeabilității vasculare a membranelor mucoase ale concaselor nazale. Insuficiența termoreglării fizice poate necesita includerea unei legături chimice la temperaturi mai ridicate decât la indivizii sănătoși. Pacienții cu acest tip de dereglare devin frig și tremurând la scăderi foarte ușoare ale temperaturii ambiante. Perturbarea reglării cu fenomene caracteristice unui răspuns inadecvat al mucoasei nazale apare atunci când pacientul este rece. Următorul tip de dereglare - insuficiența termoreglării fizice - nu este compensată de legătura chimică și de frisonul rece. Ca urmare, întreruperea reglării are loc fără senzații de frig pronunțate și fără tremur, adică astfel de pacienți nu tremură și nu îngheață, dar totuși răcesc.

Mecanismul de exacerbare a cronicii procese inflamatorii Organe ORL încălcând mecanismele de reglare a homeostaziei temperaturii din cauza formării stazei venoase în membrana mucoasă a nasului și faringelui, o creștere a permeabilității vasculare, care creează condiții favorabile pentru dezvoltarea microflorei, prezentă constant în focalizare. de inflamație cronică.

Fiecare specie de organisme homoioterme are zone ale corpului prin care are loc schimbul primar de căldură cu mediul, așa-numitele schimbătoare de căldură. La oameni, astfel de schimbătoare de căldură sunt mâinile și picioarele. Astfel, de la 7 la 80% din căldura din metabolismul principal poate fi îndepărtată prin mâini, în ciuda faptului că mâinile reprezintă doar 6% din masa corpului uman. Dacă este necesar, circulația sângelui în degete poate crește de 600 de ori. Desigur, starea funcțională a reglării vasculare în zona schimbătoarelor de căldură afectează și starea membranelor mucoase ale cavității nazale. Studiile efectuate în laboratorul lui M. E. Marshak (1965) au arătat că atunci când picioarele sunt scufundate în apă rece, temperatura mucoasei nazale scade sincron cu temperatura pielii picioarelor (reacție adecvată). Cu toate acestea, la un număr de indivizi, la o anumită etapă a acțiunii unui stimul rece, în ciuda temperaturii scăzute din zona picioarelor, creștere bruscă temperatura mucoasei nazale, care este însoțită de accese de strănut și secretii abundente din nas (reacție inadecvată). Pe lângă zonele schimbătoarelor de căldură mare importanță au direct zona feței (o zonă specială sensibilă la căldură la om) și zona gâtului. Aceste zone sunt utilizate pe scară largă în dezvoltarea metodelor metodologice de întărire a persoanelor cu patologie a organelor ORL.

A. Viața umană poate continua doar într-un interval restrâns de temperaturi.

Temperatura are un efect semnificativ asupra debitului procesele viețiiîn corpul uman și activitatea sa fiziologică. Procesele de viață sunt limitate la un interval îngust de temperatură mediu intern unde pot avea loc principalele reactii enzimatice. Pentru oameni, o scădere a temperaturii corpului sub 25°C și o creștere peste 43°C este de obicei fatală. Deosebit de sensibil la schimbările de temperatură celule nervoase.

Căldură provoacă transpirație intensă, ceea ce duce la deshidratare, pierderea sărurilor minerale și vitamine solubile în apă. Consecința acestor procese este coagularea sângelui, alterarea metabolismului sării, secretia gastrica dezvoltarea deficitului de vitamine. Reducerea admisibilă a greutății în timpul evaporării este de 2-3%. Cu o pierdere în greutate de la evaporare de 6%, activitatea mentală este perturbată, iar cu o scădere în greutate de 15-20% apare moartea. Efectul sistematic al temperaturii ridicate provoacă modificări ale sistemului cardiovascular: creșterea ritmului cardiac, modificarea tensiune arteriala, slăbind capacitatea funcțională a inimii. Expunerea prelungită la temperaturi ridicate duce la acumularea de căldură în organism, în timp ce temperatura corpului poate crește la 38-41 ° C și poate apărea un insolat cu pierderea conștienței.

Temperaturi scazute pot fi cauzele răcirii și hipotermiei organismului. Când se răcește în organism, transferul de căldură scade în mod reflex, iar producția de căldură crește. O scădere a transferului de căldură are loc din cauza spasmului (îngustarea) vaselor de sânge, a creșterii rezistenței termice a țesuturilor corpului. Expunerea prelungită la temperatură scăzută duce la spasm vascular persistent, malnutriție tisulară. Creșterea producției de căldură în timpul răcirii se realizează prin efortul proceselor metabolice oxidative din organism (o scădere a temperaturii corpului cu 1°C este însoțită de o creștere a proceselor metabolice cu 10°C). Expunerea la temperaturi scăzute este însoțită de o creștere a tensiunii arteriale, a volumului inspirator și de o scădere a frecvenței respiratorii. Răcirea organismului modifică metabolismul carbohidraților. Răcirea mare este însoțită de scăderea temperaturii corpului, inhibarea funcțiilor organelor și sistemelor corpului.

B. Miezul și învelișul exterior al corpului.

Din punctul de vedere al termoreglării, corpul uman poate fi reprezentat ca fiind format din două componente - externe scoiciși domestice nuclee.

Nucleu- aceasta este parte a corpului, care are o temperatură constantă (organe interne), și coajă- o parte a corpului în care există un gradient de temperatură (acestea sunt țesuturi ale stratului superficial al corpului cu o grosime de 2,5 cm). Prin carcasă, există un schimb de căldură între miez și mediu, adică modificările conductivității termice a carcasei determină constanța temperaturii miezului. Conductivitatea termică se modifică datorită modificărilor alimentării cu sânge și alimentării cu sânge a țesuturilor cochiliei.

Temperatura diferitelor părți ale miezului este diferită. De exemplu, în ficat: 37,8-38,0°C, în creier: 36,9-37,8°C. În general, temperatura centrală a corpului uman este 37,0°С. Acest lucru se realizează prin procesele de termoreglare endogene, al căror rezultat este un echilibru stabil între cantitatea de căldură produsă în organism pe unitatea de timp ( producerea de căldură) și cantitatea de căldură disipată de organism în același timp în mediu ( disiparea căldurii).

Temperatura pielii umane în diferite zone variază de la 24,4 °C la 34,4 °C. Cel mai temperatura scazuta observat pe degetele de la picioare, cel mai înalt - în subsuoară. Pe baza măsurării temperaturii la axilă este de obicei judecată temperatura corpului la un moment dat.

Conform datelor medii, temperatura medie a pielii unei persoane goale în condiții de temperatură confortabilă a aerului este de 33-34°C. Există fluctuații zilnice ale temperaturii corpului. Amplitudinea oscilației poate ajunge la 1°C. Temperatura corpului este minimă în primele ore ale dimineții (3-4 ore) și maximă în timpul zilei (16-18 ore).

Este cunoscut și fenomenul de asimetrie a temperaturii. Se observă în aproximativ 54% din cazuri, iar temperatura la axila stângă este puțin mai mare decât la cea dreaptă. Asimetria este posibilă și în alte zone ale pielii, iar severitatea asimetriei mai mare de 0,5 ° C indică patologie.

B. Transfer de căldură. Echilibrul de generare de căldură și transfer de căldură în corpul uman.

Procesele activității vitale umane sunt însoțite de generarea continuă de căldură în corpul său și de eliberarea căldurii generate în mediu. Schimbul de energie termică între corp și mediu se numește p schimb de caldura. Producția de căldură și transferul de căldură se datorează activității sistemului nervos central, care reglează metabolismul, circulația sângelui, transpirația și activitatea mușchilor scheletici.

Corpul uman este un sistem autoreglabil cu o sursă internă de căldură, în care, în condiții normale, producția de căldură (cantitatea de căldură generată) este egală cu cantitatea de căldură degajată mediului extern (transfer de căldură). Constanța temperaturii corpului se numește izotermă. Asigură independența proceselor metabolice din țesuturi și organe față de fluctuațiile temperaturii ambientale.

Temperatura internă a corpului uman este constantă (36,5-37°C) datorită reglării intensității producției de căldură și a transferului de căldură în funcție de temperatura mediului extern. Iar temperatura pielii umane sub influența condițiilor externe poate varia în limite relativ largi.

În corpul uman, în 1 oră, se generează atâta căldură cât este nevoie pentru a fierbe 1 litru de apă cu gheață. Și dacă corpul ar fi un caz impermeabil la căldură, atunci într-o oră temperatura corpului ar crește cu aproximativ 1,5 ° C, iar după 40 de ore ar ajunge la punctul de fierbere al apei. În timpul muncii fizice grele, generarea de căldură crește de câteva ori mai mult. Cu toate acestea, temperatura corpului nostru nu se schimbă. De ce? Totul este despre echilibrarea proceselor de formare și eliberare a căldurii în organism.

Factorul principal care determină nivelul echilibrului termic este temperatura ambientala. Când se abate de la zona de confort a corpului, nou nivel echilibru termic, asigurand izoterma in noile conditii de mediu. Această constantă a temperaturii corpului este asigurată de mecanism termoreglare, inclusiv procesul de generare a căldurii și procesul de eliberare a căldurii, care sunt reglementate de calea neuro-endocrină.

D. Conceptul de termoreglare corporală.

termoreglare- este o colecție procese fiziologice, care urmărește menținerea constantei relative a temperaturii nucleului corpului în condiții de schimbare a temperaturii mediului prin reglarea producției de căldură și a transferului de căldură. Termoreglarea are ca scop prevenirea încălcărilor echilibrului termic al corpului sau restabilirea acestuia, dacă astfel de încălcări au avut deja loc și se realizează pe cale neuro-umorală.

Este în general acceptat că termoreglarea este caracteristică doar animalelor homoioterme (acestea includ mamiferele (inclusiv oamenii) și păsările), al căror corp are capacitatea de a menține temperatura regiunilor interne ale corpului la un nivel relativ constant și suficient. nivel inalt(aproximativ 37-38°C la mamifere și 40-42°C la păsări) indiferent de modificările temperaturii ambientale.

Mecanismul de termoreglare poate fi reprezentat ca un sistem de autocontrol cibernetic cu feedback. Fluctuațiile de temperatură ale aerului înconjurător acționează asupra formațiunilor speciale de receptor ( termoreceptori) sunt sensibile la temperatură. Termoreceptorii transmit informații despre starea termică a organului către centrii de termoreglare, la rândul lor, centrii de termoreglare prin fibre nervoase, hormoni și alte substanțe biologic active modifică nivelul transferului de căldură și producerea de căldură sau părți ale corpului (termoreglare locală), sau corpul ca întreg. La oprirea centrelor de termoreglare cu special chimicale organismul își pierde capacitatea de a menține o temperatură constantă. În ultimii ani, această caracteristică a fost folosită în medicină pentru răcirea artificială a corpului în timpul dificil operatii chirurgicale pe inimă.

Termoreceptori ai pielii.

Se estimează că o persoană are aproximativ 150.000 de receptori de frig și 16.000 de receptori de căldură care răspund la schimbările de temperatură ale organelor interne. Termoreceptorii sunt localizați în piele organe interne, tractului respirator, mușchii scheletici și sistemul nervos central.

Termoreceptorii pielii se adaptează rapid și reacționează nu atât la temperatura în sine, cât la schimbările acesteia. Numărul maxim de receptori este localizat în cap și gât, cel minim - pe membre.

Receptorii la rece sunt mai puțin sensibili, iar pragul lor de sensibilitate este de 0,012°C (când sunt răciți). Pragul de sensibilitate al receptorilor termici este mai mare și se ridică la 0,007°C. Acest lucru se datorează probabil pericolului mai mare de supraîncălzire pentru organism.

D. Tipuri de termoreglare.

Termoregularea poate fi împărțită în două tipuri principale:

1. Termoreglare fizică:

Evaporare (transpirație);

Radiații (radiații);

Convecție.

2. Termoreglare chimică.

Termogeneză contractilă;

termogeneza netremurătoare.

Termoreglarea fizică(un proces care elimina căldura din corp) - asigură păstrarea unei temperaturi constante a corpului prin modificarea degajării de căldură de către organism prin trecerea prin piele (conducție și convecție), radiații (radiații) și evaporarea apei. Revenirea căldurii generate în mod constant în organism este reglată de o modificare a conductibilității termice a pielii, a stratului de grăsime subcutanat și a epidermei. Transferul de căldură este în mare măsură reglat de dinamica circulației sângelui în țesuturile conductoare și termoizolante. Pe măsură ce temperatura ambientală crește, evaporarea începe să domine transferul de căldură.

Conducția, convecția și radiația sunt căi pasive de transfer de căldură bazate pe legile fizicii. Sunt eficiente numai dacă se menține un gradient de temperatură pozitiv. Cum mai putina diferenta temperatura dintre corp și mediu, cu atât se degajă mai puțină căldură. Cu aceiași indicatori sau la o temperatură ambientală ridicată, modurile menționate nu sunt doar ineficiente, dar și corpul se încălzește. În aceste condiții, în organism este declanșat un singur mecanism de transfer de căldură - transpirația.

La temperaturi ambientale scăzute (15°C și mai jos), aproximativ 90% din transferul zilnic de căldură are loc datorită conducției și radiației căldurii. În aceste condiții, nu apare transpirație vizibilă. La o temperatură a aerului de 18-22°C, transferul de căldură datorită conductivității termice și radiației de căldură scade, dar pierderea de căldură de către organism crește prin evaporarea umidității de pe suprafața pielii. Când temperatura ambiantă crește la 35 ° C, transferul de căldură prin radiație și convecție devine imposibil, iar temperatura corpului este menținută la un nivel constant numai prin evaporarea apei de la suprafața pielii și alveolele plămânilor. Cu umiditate ridicată, când evaporarea apei este dificilă, poate apărea supraîncălzirea corpului și se poate dezvolta un insolat.

La o persoană în repaus la o temperatură a aerului de aproximativ 20 ° C și un transfer total de căldură egal cu 419 kJ (100 kcal) pe oră, 66% se pierde cu ajutorul radiațiilor, 19% din evaporarea apei și 15% din pierderea totală de căldură a corpului prin convecție.

Termoreglare chimică(procesul care asigură formarea căldurii în organism) - se realizează prin metabolism și prin producerea de căldură a țesuturilor precum mușchii, precum și ficatul, grăsimea brună, adică prin modificarea nivelului de generare a căldurii - prin cresterea sau scaderea intensitatii metabolismului in celulele organismului. Când materia organică este oxidată, se eliberează energie. O parte din energie merge la sinteza ATP (adenozin trifosfat este o nucleotidă care joacă un rol extrem de important în metabolismul energiei și substanțelor din organism). Această energie potențială poate fi folosită de organism în activitatea sa ulterioară. Toate țesuturile sunt sursa de căldură în organism. Sângele, care curge prin țesuturi, se încălzește. O creștere a temperaturii ambientale determină o scădere reflexă a metabolismului, în urma căreia generarea de căldură în organism scade. Odată cu scăderea temperaturii ambientale, intensitatea proceselor metabolice crește în mod reflex și crește generarea de căldură.

Includerea termoreglării chimice are loc atunci când termoreglarea fizică este insuficientă pentru a menține o temperatură constantă a corpului.

Luați în considerare aceste tipuri de termoreglare.

Termoreglare fizică:

Sub termoreglarea fizică să înțeleagă totalitatea proceselor fiziologice care conduc la o modificare a nivelului transferului de căldură. Există următoarele moduri de a transfera căldura din corp către mediu:

Evaporare (transpirație);

Radiații (radiații);

Conducerea căldurii (conducție);

Convecție.

Să le luăm în considerare mai detaliat:

1. Evaporare (transpirație):

Evaporare (transpirație)- aceasta este revenirea energiei termice în mediu datorită evaporării transpirației sau umezelii de la suprafața pielii și a mucoaselor tractului respirator. La om, transpirația este secretată în mod constant de glandele sudoripare ale pielii („perceptibilă”, sau glandular, pierdere de apă), membranele mucoase ale tractului respirator sunt umezite (pierderea de apă („imperceptibilă”). În același timp, pierderea „perceptibilă” de apă de către organism are un efect mai semnificativ asupra cantității totale de căldură degajată prin evaporare decât cea „imperceptibilă”.

La o temperatură ambiantă de aproximativ 20°C, evaporarea umidității este de aproximativ 36 g/h. Deoarece 0,58 kcal de energie termică sunt cheltuite pentru evaporarea a 1 g de apă la o persoană, este ușor de calculat că, în aceste condiții, corpul unui adult eliberează aproximativ 20% din toată căldura disipată în mediu prin evaporare. . O creștere a temperaturii exterioare, efectuarea muncii fizice, șederea prelungită în haine termoizolante cresc transpirația și poate crește până la 500-2.000 g/h.

O persoană nu tolerează o temperatură ambientală relativ scăzută (32 ° C) în aer umed. În aer complet uscat, o persoană poate rămâne fără supraîncălzire vizibilă timp de 2-3 ore la o temperatură de 50-55°C. Îmbrăcămintea etanșă (cauciuc, groasă etc.) care împiedică evaporarea transpirației este, de asemenea, prost tolerată: stratul de aer dintre îmbrăcăminte și corp este rapid saturat cu vapori și evaporarea ulterioară a transpirației se oprește.

Procesul de transfer de căldură prin evaporare, deși este doar una dintre metodele de termoreglare, are un avantaj excepțional - dacă temperatura exterioară depășește temperatura medie a pielii, atunci corpul nu poate degaja căldură mediului extern prin alte metode de termoreglare. (radiații, convecție și conducție), pe care le vom revizui mai jos. În aceste condiții, organismul începe să absoarbă căldură din exterior, iar singura modalitate de a disipa căldura este creșterea evaporării umidității de la suprafața corpului. O astfel de evaporare este posibilă atâta timp cât umiditatea aerului ambiental rămâne sub 100%. La transpirație intensă, umiditate ridicată și viteză scăzută a aerului, atunci când transpirația scade, neavând timp să se evapore, să fuzioneze și să se scurgă de la suprafața corpului, transferul de căldură prin evaporare devine mai puțin eficient.

Când transpirația se evaporă, corpul nostru își eliberează energia. De fapt, datorită energiei corpului nostru, moleculele lichide (adică transpirația) rup legăturile moleculare și trec de la starea lichidă la starea gazoasă. Energia este cheltuită pentru ruperea legăturilor și, ca urmare, temperatura corpului scade. Frigiderul funcționează pe același principiu. El reușește să mențină o temperatură în interiorul camerei, mult mai scăzută decât temperatura ambiantă. Face acest lucru folosind electricitate. Și facem asta folosind energia obținută din descompunerea alimentelor.

Controlul selecției de îmbrăcăminte poate ajuta la reducerea pierderilor de căldură prin evaporare. Îmbrăcămintea trebuie selectată în funcție de condițiile meteorologice și de activitatea curentă. Nu fi leneș să scoți excesul de haine atunci când încărcările cresc. Vei transpira mai puțin. Și nu fi lene să-l pui din nou atunci când încărcăturile se opresc. Îndepărtați umezeala și protecția împotriva vântului dacă nu plouă cu vântul, altfel hainele se vor uda din interior, de transpirația ta. Și, în contact cu hainele ude, pierdem căldură și prin conductivitate termică. Udă de 25 de ori mai bun decât aerul conduce căldura. Aceasta înseamnă că în hainele umede pierdem căldura de 25 de ori mai repede. De aceea este important să vă păstrați hainele uscate.

Evaporarea este împărțită în 2 tipuri:

A) Transpirație imperceptibilă(fără participarea glandelor sudoripare) este evaporarea apei de la suprafața plămânilor, a membranelor mucoase ale tractului respirator și a apei care se infiltrează prin epiteliu piele(evaporarea de la suprafața pielii are loc chiar dacă pielea este uscată).

În timpul zilei, până la 400 ml de apă se evaporă prin tractul respirator, adică. organismul pierde până la 232 kcal pe zi. Dacă este necesar, această valoare poate fi crescută din cauza scurtării termice a respirației. Aproximativ 240 ml de apă se scurge prin epidermă în medie pe zi. Prin urmare, în acest fel organismul pierde până la 139 kcal pe zi. Această valoare, de regulă, nu depinde de procesele de reglementare și diverși factori mediu inconjurator.

b) Transpirația percepută(cu participarea activă a glandelor sudoripare) - Este eliberarea de căldură prin evaporarea transpirației. În medie, se eliberează 400-500 ml de transpirație pe zi la o temperatură confortabilă a mediului, prin urmare, se eliberează până la 300 kcal de energie. Evaporarea a 1 litru de transpirație la o persoană care cântărește 75 kg poate scădea temperatura corpului cu 10°C. Cu toate acestea, dacă este necesar, volumul transpirației poate crește până la 12 litri pe zi, adică. Prin transpirație, puteți pierde până la 7.000 de kcal pe zi.

Eficiența evaporării depinde în mare măsură de mediu: cu cât temperatura este mai mare și cu cât umiditatea este mai mică, cu atât eficiența transpirației ca mecanism de transfer de căldură este mai mare. La 100% umiditate, evaporarea este imposibilă. La umiditate atmosferică ridicată căldură mai greu de tolerat decât la umiditate scăzută. În aerul saturat cu vapori de apă (de exemplu, într-o baie), transpirația este eliberată în cantități mari, dar nu se evaporă și se scurge de pe piele. O astfel de transpirație nu contribuie la eliberarea căldurii: doar acea parte a transpirației care se evaporă de pe suprafața pielii este importantă pentru transferul de căldură (această parte a transpirației este transpirație eficientă).

2. Radiații (radiații):

Emisia (radiatie) este o metodă de transfer de căldură către mediu de către suprafața corpului uman în formă undele electromagnetice domeniul infraroșu (a = 5-20 microni). Radiația eliberează energie tuturor obiectelor a căror temperatură este peste zero absolut. Radiația electromagnetică trece liber printr-un vid, aerul atmosferic poate fi, de asemenea, considerat „transparent”.

După cum știți, orice obiect care este încălzit peste temperatura ambientală radiază căldură. Toată lumea a simțit-o în timp ce stătea lângă foc. Focul radiază căldură și încălzește obiectele din jur. În acest caz, focul își pierde căldura.

Corpul uman începe să radieze căldură de îndată ce temperatura ambientală scade sub temperatura de suprafață a pielii. Pentru a preveni pierderile de căldură prin radiații, zonele expuse ale corpului trebuie protejate. Acest lucru se face cu îmbrăcăminte. Astfel, creăm un strat de aer în haine între piele și mediu. Temperatura acestui strat va fi egală cu temperatura corpului și pierderea de căldură prin radiație va scădea. De ce pierderea de căldură nu se va opri complet? Pentru că acum hainele încălzite vor radia căldură, pierzând-o. Și, chiar dacă puneți un alt strat de îmbrăcăminte, nu veți opri radiația.

Cantitatea de căldură disipată de corp în mediu prin radiație este proporțională cu suprafața radiației (suprafața corpului neacoperită de îmbrăcăminte) și diferența dintre temperaturile medii ale pielii și ale mediului. . La o temperatură ambientală de 20°C și o umiditate relativă a aerului de 40-60%, corpul unei persoane adulte disipează prin radiație aproximativ 40-50% din căldura totală degajată. Dacă temperatura ambientală depășește temperatura medie a pielii, corpul uman absoarbe raze infrarosii, radiat de obiectele din jur, se încălzește.

Transferul de căldură prin radiație crește odată cu scăderea temperaturii ambiante și scade odată cu creșterea acesteia. În condiții de temperatură ambientală constantă, radiația de la suprafața corpului crește odată cu creșterea temperaturii pielii și scade odată cu scăderea acesteia. Dacă temperaturile medii ale suprafeței pielii și ale mediului sunt egalizate (diferența de temperatură devine egală cu zero), atunci transferul de căldură prin radiație devine imposibil.

Este posibil să se reducă transferul de căldură al corpului prin radiație prin reducerea suprafeței de radiație - schimbarea poziției corpului. De exemplu, atunci când un câine sau o pisică este rece, acestea se învârtesc într-o minge, reducând astfel suprafața de transfer de căldură; cand este cald, animalele, dimpotriva, iau o pozitie in care suprafata de transfer termic creste la maxim. O persoană nu este lipsită de această metodă de termoreglare fizică, „curgându-se într-o minge” în timp ce doarme într-o cameră rece.

3. Conducerea căldurii (conducție):

Conducerea căldurii (conducție)- aceasta este o modalitate de transfer de căldură, care are loc în timpul contactului, contactului corpului uman cu alte corpuri fizice. Cantitatea de căldură degajată de corp mediului înconjurător în acest fel este proporțională cu diferența dintre temperaturile medii ale corpurilor de contact, aria suprafețelor de contact, timpul de contact termic și conductivitatea termică a contactului. corp.

Pierderea de căldură prin conducție are loc atunci când există contact direct cu un obiect rece. În acest moment, corpul nostru își degajă căldura. Rata pierderii de căldură depinde în mare măsură de conductivitatea termică a obiectului cu care suntem în contact. De exemplu, conductivitatea termică a pietrei este de 10 ori mai mare decât cea a lemnului. Prin urmare, stând pe o piatră, vom pierde căldura mult mai repede. Probabil ai observat că a sta pe o piatră este oarecum mai rece decât a sta pe un buștean.

Soluţie? Izolați-vă corpul de obiectele reci folosind conductori de căldură slabi. Mai simplu spus, de exemplu, dacă călătorești la munte, apoi te așează pe o oprire, așează-te pe un covor turistic sau pe un mănunchi de haine. Noaptea, asigurați-vă că puneți sub sacul de dormit un covor turistic care se potrivește condițiilor meteo. Sau, în cazuri extreme, un strat gros de iarbă uscată sau ace. Pământul conduce (și, prin urmare, „îi ia”) căldura bine și se răcește mult noaptea. Iarna, nu ridicați obiecte metalice cu mâinile goale. Folosiți mănuși. LA foarte rece din obiecte metalice puteți obține degerături locale.

Aerul uscat, țesutul adipos se caracterizează prin conductivitate termică scăzută și sunt izolatori termici (conductori de căldură slabi). Îmbrăcămintea reduce transferul de căldură. Pierderea de căldură este prevenită prin stratul de aer nemișcat care se află între îmbrăcăminte și piele. Proprietățile termoizolante ale îmbrăcămintei sunt cu atât mai mari, cu atât structura celulară a structurii sale este mai fină, care conține aer. Acest lucru explică proprietățile bune de izolare termică ale îmbrăcămintei din lână și blană, ceea ce face posibil ca corpul uman să reducă disiparea căldurii prin conducerea căldurii. Temperatura aerului de sub haine ajunge la 30°C. Dimpotrivă, un corp gol pierde căldură, deoarece aerul de la suprafața lui se schimbă constant. Prin urmare, temperatura pielii părților goale ale corpului este mult mai mică decât cea a celor îmbrăcate.

Aerul umed saturat cu vapori de apă se caracterizează printr-o conductivitate termică ridicată. Prin urmare, prezența unei persoane într-un mediu cu umiditate crescută la temperaturi scăzute, este însoțită de o creștere a pierderii de căldură corporală. Îmbrăcămintea umedă își pierde și proprietățile izolante.

4. Convecție:

Convecție- aceasta este o metodă de transfer de căldură al corpului, realizată prin transferul de căldură prin mișcarea particulelor de aer (apă). Disiparea căldurii prin convecție necesită un flux de aer în jurul suprafeței corpului cu o temperatură mai mică decât cea a pielii. În același timp, stratul de aer în contact cu pielea se încălzește, îi reduce densitatea, se ridică și este înlocuit cu aer mai rece și mai dens. În condițiile în care temperatura aerului este de 20°C și umiditatea relativă este de 40-60%, corpul unei persoane adulte disipează aproximativ 25-30% din căldură în mediu prin conducție și convecție a căldurii (convecție de bază). Odată cu creșterea vitezei de mișcare a fluxurilor de aer (vânt, ventilație), crește semnificativ și intensitatea transferului de căldură (convecție forțată).

Esența procesului de convecție constă în următoarele- corpul nostru încălzește aerul din apropierea pielii; aerul încălzit devine mai ușor decât aerul rece și se ridică și este înlocuit cu aer rece, care se încălzește din nou, devine mai ușor și este deplasat de următoarea porțiune de aer rece. Dacă aerul încălzit nu este captat cu ajutorul îmbrăcămintei, atunci acest proces va fi nesfârșit. De fapt, nu îmbrăcămintea ne încălzește, ci aerul pe care îl reține.

Când bate vântul, situația se înrăutățește. Vântul transportă porțiuni uriașe de aer neîncălzit. Chiar și atunci când ne punem un pulover cald, vântul nu face nimic pentru a elimina aerul cald din el. Același lucru se întâmplă și când ne mișcăm. Corpul nostru se „zdrobește” în aer și curge în jurul nostru, acționând ca vântul. Acest lucru multiplică și pierderile de căldură.

Ce solutie? Poarta un strat rezistent la vant: un parbriz si pantaloni rezistenti la vant. Nu uitați să vă protejați gâtul și capul. Datorită circulației sanguine active a creierului, gâtul și capul sunt părțile cele mai încălzite ale corpului, astfel încât pierderea de căldură de la acestea este foarte mare. De asemenea, pe vreme rece, locurile cu vânt trebuie evitate atât în timpul conducerii, cât și atunci când alegeți un loc unde să dormi.

Termoreglare chimică:

Termoreglare chimică generarea de căldură se realizează ca urmare a unei modificări a nivelului metabolismului (procese oxidative) cauzată de microvibrația musculară (oscilații), care duce la o modificare a formării căldurii în organism.

Sursa de căldură în organism este reacțiile de oxidare exotermă a proteinelor, grăsimilor, carbohidraților, precum și hidroliza ATP (adenozin trifosfatul este o nucleotidă care joacă un rol extrem de important în metabolismul energiei și substanțelor din organism; mai întâi). dintre toate, acest compus este cunoscut ca o sursă universală de energie pentru toate procesele biochimice care au loc în sistemele vii). La despicare nutrienți o parte din energia eliberată este acumulată în ATP, o parte este disipată sub formă de căldură (căldura primară - 65-70% din energie). Când se utilizează legături de înaltă energie ale moleculelor de ATP, o parte din energie este folosită pentru a efectua lucrări utile, iar o parte este disipată (căldură secundară). Astfel, două fluxuri de căldură - primar și secundar - sunt producția de căldură.

Termoreglarea chimică are importanţă pentru a menține o temperatură constantă a corpului atât în condiții normale, cât și atunci când temperatura ambientală se modifică. La om, se observă o creștere a generării de căldură datorită creșterii intensității metabolismului, în special atunci când temperatura ambiantă devine mai mică decât temperatura optimă sau zona de confort. Pentru o persoană în îmbrăcăminte ușoară obișnuită, această zonă este în intervalul 18-20 ° C, iar pentru o persoană goală este de 28 ° C.

Temperatura optimă în timpul șederii în apă este mai mare decât în aer. Acest lucru se datorează faptului că apa, care are o capacitate ridicată de căldură și conductivitate termică, răcește corpul de 14 ori mai puternic decât aerul, prin urmare, într-o baie rece, metabolismul crește semnificativ mai mult decât în timpul expunerii la aer la aceeași temperatură.

Cea mai intensă generare de căldură în organism are loc în mușchi. Chiar dacă o persoană zace nemișcată, dar cu mușchii încordați, intensitatea proceselor oxidative și, în același timp, generarea de căldură, crește cu 10%. O activitate fizică mică duce la o creștere a generării de căldură cu 50-80%, iar munca musculară grea - cu 400-500%.

Ficatul și rinichii joacă, de asemenea, un rol semnificativ în termoreglarea chimică. Temperatura sângelui vena hepatică mai mare decât temperatura sângelui a arterei hepatice, ceea ce indică generarea intensă de căldură în acest organ. Când corpul este răcit, producția de căldură în ficat crește.

Daca este necesara cresterea productiei de caldura, pe langa posibilitatea de a obtine caldura din exterior, in organism se folosesc mecanisme care cresc productia de energie termica. Aceste mecanisme includ contractilăși termogeneza netremurătoare.

1. Termogeneza contractila.

Acest tip de termoreglare funcționează atunci când ne este frig și trebuie să ne creștem temperatura corpului. Această metodă este inclusă în contractie musculara. Odată cu contracția musculară, hidroliza ATP crește, prin urmare, fluxul de căldură secundară, care merge pentru a încălzi corpul, crește.

Activitatea voluntară a aparatului muscular, are loc în principal sub influența cortexului emisfere. În același timp, o creștere a producției de căldură este posibilă de 3-5 ori în comparație cu valoarea schimbului principal.

De obicei, când temperatura mediului și temperatura sângelui scad, prima reacție este creșterea tonusului termoreglator(parul de pe corp „se ridică la capăt”, „apare pielea de găină”). Din punct de vedere al mecanicii contracției, acest ton este o microvibrație și vă permite să creșteți producția de căldură cu 25-40% din nivelul inițial. De obicei, mușchii gâtului, capului, trunchiului și membrelor participă la crearea tonusului.

Cu hipotermie mai semnificativă, tonul termoreglator se transformă într-un tip special de contracție musculară - fior rece muscular, în care mușchii nu efectuează o muncă utilă, iar contracția lor are drept scop exclusiv generarea de căldură Tresatul rece este o activitate ritmică involuntară a mușchilor localizați superficial, în urma căreia procesele metabolice ale organismului sunt îmbunătățite semnificativ, consumul de oxigenul și carbohidrații de către țesutul muscular crește, ceea ce presupune creșterea producției de căldură. Tremuratul începe adesea cu mușchii gâtului, feței. Acest lucru se datorează faptului că, în primul rând, temperatura sângelui care curge către creier ar trebui să crească. Se crede că producția de căldură în timpul frisonului este de 2-3 ori mai mare decât în timpul activității musculare voluntare.

Mecanismul descris funcționează la nivel reflex, fără participarea conștiinței noastre. Dar puteți crește temperatura corpului cu ajutorul conştient activitate motorie . În timp ce face activitate fizica de putere diferită, producția de căldură crește de 5-15 ori față de nivelul de odihnă. În primele 15-30 de minute de funcționare pe termen lung, temperatura centrală crește destul de repede la un nivel relativ staționar și apoi rămâne la acest nivel sau continuă să crească încet.

2. Termogeneză fără frison:

Acest tip de termoreglare poate duce atât la creșterea, cât și la scăderea temperaturii corpului. Se realizează prin accelerarea sau încetinirea proceselor metabolice catabolice (oxidare acizi grași). Și acest lucru, la rândul său, va duce la scăderea sau creșterea producției de căldură. Datorită acestui tip de termogeneză, nivelul producției de căldură la o persoană poate crește de 3 ori în comparație cu nivelul metabolismului bazal.

Reglarea proceselor de termogeneză fără frison se realizează prin activarea sistemului nervos simpatic, producția de hormoni tiroidieni și a medularei suprarenale.

E. Controlul termoreglarii.

Hipotalamus.

Sistemul de termoreglare este format dintr-un număr de elemente cu funcții interconectate. Informațiile despre temperatură provin de la termoreceptori și cu ajutorul sistemului nervos intră în creier.

Joacă un rol major în termoreglare hipotalamus. Contine principalele centre de termoreglare, care coordoneaza numeroase si complexe procese care asigura pastrarea temperaturii corpului la un nivel constant.

Hipotalamus- aceasta este o zonă mică a diencefalului, care include un număr mare de grupuri de celule (peste 30 de nuclei) care reglează activitatea neuroendocrină a creierului și homeostazia (capacitatea de a menține constanța acestuia). stare internă) organism. Hipotalamusul este conectat prin căi nervoase la aproape toate părțile sistemului nervos central, inclusiv cortexul, hipocampul, amigdala, cerebelul, trunchiul cerebral și măduva spinării. Împreună cu glanda pituitară, hipotalamusul formează sistemul hipotalamo-hipofizar, în care hipotalamusul controlează eliberarea hormonilor hipofizari și este legătura centrală între sistemele nervos și endocrin. El secretă hormoni și neuropeptide și reglează funcții precum foamea și setea, termoreglarea corpului, comportamentul sexual, somnul și starea de veghe (ritmuri circadiene). Studii recente arată că hipotalamusul joacă un rol important în reglarea funcțiilor superioare, cum ar fi memoria și starea emoțională, și astfel participă la formarea diferitelor aspecte ale comportamentului.

Distrugerea centrilor hipotalamusului sau întreruperea conexiunilor nervoase duce la pierderea capacității de reglare a temperaturii corpului.

Hipotalamusul anterior conține neuroni care controlează transferul de căldură.(asigură termoreglare fizică – vasoconstricție, transpirație) Când neuronii hipotalamusului anterior sunt distruși, organismul nu tolerează temperaturile ridicate, dar activitate fiziologică persistă în condiţii de frig.

Neuronii hipotalamusului posterior controlează procesele de producere a căldurii(asigură termoreglare chimică - generare crescută de căldură, tremurături musculare) Când sunt deteriorate, capacitatea de a crește metabolismul energetic este afectată, astfel încât organismul nu tolerează bine frigul.

Celulele nervoase termosensibile din regiunea preoptică a hipotalamusului „măsoară” direct temperatura sânge arterial, care curge prin creier și sunt foarte sensibili la schimbările de temperatură (sunt capabili să distingă o diferență de temperatură a sângelui de 0,011 ° C). Raportul dintre neuronii sensibili la frig și căldură din hipotalamus este de 1:6, astfel încât termoreceptorii centrali sunt activați predominant atunci când temperatura „nucleului” corpului uman crește.

Pe baza analizei și integrării informațiilor despre valoarea temperaturii sângelui și a țesuturilor periferice, valoarea medie (integrală) a temperaturii corpului este determinată continuu în regiunea preoptică a hipotalamusului. Aceste date sunt transmise prin neuronii intercalari unui grup de neuroni sectiunea anterioara hipotalamus, care stabilește un anumit nivel de temperatură a corpului în organism - „punctul de setare” al termoreglării. Pe baza analizei și comparării valorilor temperaturii medii corporale și a valorii setate a temperaturii care trebuie reglată, mecanismele „punctului de referință” prin neuronii efectori ai hipotalamusului posterior afectează procesele de transfer de căldură sau producerea de căldură pentru a aduce temperatura reală și cea setată în conformitate.

Astfel, datorită funcției centrului de termoreglare, se stabilește un echilibru între producția de căldură și transferul de căldură, ceea ce face posibilă menținerea temperaturii corpului în limitele optime pentru viața corpului.

Sistemul endocrin.

Hipotalamusul controlează procesele de producere a căldurii și de transfer de căldură prin trimiterea de impulsuri nervoase către glandele endocrine, în principal tiroida, și glandele suprarenale.

Participare glanda tiroida în termoreglare datorită faptului că influenţa temperatura scazuta duce la o eliberare crescută a hormonilor săi (tiroxina, triiodotironina), accelerând metabolismul și, în consecință, generarea de căldură.

Rol glandele suprarenale asociate cu eliberarea lor în sânge a catecolaminelor (adrenalină, norepinefrină, dopamină), care, prin creșterea sau scăderea proceselor oxidative în țesuturi (de exemplu, mușchi), măresc sau scad producția de căldură și îngustează sau măresc vasele pielii, modificând nivelul de transfer de căldură.

Schimb de caldura

Căldura se poate muta doar dintr-o regiune cu temperatură mai mare într-o regiune cu temperatură mai scăzută. Prin urmare, fluxul de energie termică de la un organism viu către mediu nu se oprește atâta timp cât temperatura corpului este mai mare decât temperatura mediului.

Temperatura corpului este determinată de raportul dintre viteza de producere a căldurii metabolice a structurilor celulare și rata de disipare a energiei termice generate în mediu. Prin urmare, schimbul de căldură între organism și mediu este o condiție esențială pentru existența organismelor cu sânge cald. Încălcarea raportului dintre aceste procese duce la o schimbare a temperaturii corpului.

Viața poate avea loc într-un interval restrâns de temperaturi.

Posibilitatea fluxului proceselor vitale este limitată de un interval îngust de temperatură a mediului intern, în care pot apărea principalele reacții enzimatice. Pentru o persoană, o scădere a temperaturii corpului sub 25 ° C și creșterea acesteia peste 43 ° C este de obicei fatală. Celulele nervoase sunt deosebit de sensibile la schimbările de temperatură.

Miezul și învelișul exterior al corpului

Din punctul de vedere al termoreglării, corpul uman poate fi reprezentat ca fiind format din două componente: învelișul exterior și miezul interior. Miezul este o parte a corpului care are o temperatură constantă, iar învelișul este partea corpului care are un gradient de temperatură. Schimbul de căldură între miez și mediu are loc prin înveliș.

termoreglare

Termoreglarea este un ansamblu de procese fiziologice care vizează menținerea constantei relative a temperaturii centrale în condiții de schimbare a temperaturii mediului prin reglarea producției de căldură și a transferului de căldură. Termoreglarea are ca scop prevenirea încălcărilor echilibrului termic al corpului sau restabilirea acestuia, dacă astfel de încălcări au avut deja loc și se realizează pe cale neuro-umorală.

Tipuri de termoreglare

Termoregularea poate fi împărțită în două tipuri principale:

Termoregulare chimică și fizică. Ele, la rândul lor, sunt, de asemenea, împărțite în mai multe tipuri:

Termoreglare chimică
termogeneza contractila
- termogeneza fara frisoane
Termoreglarea fizică

Radiația
-conducție termică (conducție)
-Convecție
-Evaporare

Luați în considerare aceste tipuri de termoreglare mai detaliat.

Termoreglare chimică

Reglarea volumului producției de căldură

Termoregularea chimică a generării de căldură - se realizează prin modificarea nivelului metabolismului, ceea ce duce la o modificare a formării căldurii în organism. Sursa de căldură în organism este reacțiile de oxidare exotermă a proteinelor, grăsimilor, carbohidraților, precum și hidroliza ATP.

În timpul descompunerii nutrienților, o parte din energia eliberată este acumulată în ATP, o parte este disipată sub formă de căldură (căldura primară este de 65-70% din energie). Când se utilizează legături de înaltă energie ale moleculelor de ATP, o parte din energie este folosită pentru a efectua lucrări utile, iar o parte este disipată (căldură secundară). Astfel, două fluxuri de căldură - primar și secundar - sunt producția de căldură.

Daca este necesara cresterea productiei de caldura, pe langa posibilitatea de a obtine caldura din exterior, in organism se folosesc mecanisme care cresc productia de energie termica.

Aceste mecanisme includ termogeneza contractilă și necontractilă.

termogeneza contractila

Acest tip de termoreglare funcționează atunci când ne este frig și trebuie să ne creștem temperatura corpului. Această metodă constă în contracția musculară.

Odată cu contracția musculară, hidroliza ATP crește, prin urmare, fluxul de căldură secundară, care merge pentru a încălzi corpul, crește.

Activitatea arbitrară a aparatului muscular, are loc în principal sub influența cortexului cerebral. În acest caz, o creștere a producției de căldură este posibilă cu un factor de 3-5 în comparație cu valoarea schimbului principal.

De obicei, cu o scădere a temperaturii mediului și a temperaturii sângelui, prima reacție este o creștere a tonusului termoreglator. (parul de pe corp „se ridică la capăt”, apare „bup de găină”). Din punctul de vedere al mecanicii contracției, acest ton este o microvibrație și vă permite să creșteți producția de căldură cu 25-40% din nivelul inițial. De obicei, mușchii capului și gâtului participă la crearea tonusului.

Cu hipotermie mai semnificativă, tonul termoreglator se transformă în fior rece muscular. Tremurul rece este o activitate ritmică involuntară a mușchilor localizați superficial, în urma căreia crește producția de căldură. Se crede că producția de căldură în timpul frisonului este de 2,5 ori mai mare decât în timpul activității musculare voluntare.

Mecanismul descris funcționează la nivel reflex, fără participarea conștiinței noastre. Dar este posibilă creșterea temperaturii corpului cu ajutorul activității motorii conștiente.

La efectuarea unei activități fizice de diferite puteri, producția de căldură crește de 5-15 ori în comparație cu nivelul de odihnă. În primele 15-30 de minute de funcționare pe termen lung, temperatura miezului crește destul de repede la un nivel relativ staționar și apoi rămâne la acest nivel sau continuă să crească încet.

Termogeneză fără frison

Acest tip de termoreglare poate duce atât la creșterea, cât și la scăderea temperaturii corpului.

Se realizează prin accelerarea sau încetinirea proceselor metabolice catabolice. Și acest lucru, la rândul său, va duce la scăderea sau creșterea producției de căldură. Datorită acestui tip de termogeneză, producția de căldură poate crește de 3 ori.

Reglarea proceselor de termogeneză fără frison se realizează prin activarea sistemului nervos simpatic, producția de hormoni tiroidieni și a medularei suprarenale.

Termoreglarea fizică

Termoreglarea fizică este înțeleasă ca un ansamblu de procese fiziologice care conduc la o modificare a nivelului de transfer de căldură. Există mai multe mecanisme de transfer de căldură către mediu.

Radiația

Conducerea căldurii (conducție)

Convecție

Evaporare- întoarcerea energiei termice în mediu datorită evaporării transpirației sau umezelii de la suprafața pielii și a mucoaselor căilor respiratorii. Datorită evaporării, corpul la o temperatură confortabilă degajă aproximativ 20% din toată căldura disipată. Evaporarea este împărțită în 2 tipuri.

Transpirație imperceptibilă- evaporarea apei din mucoasele tractului respirator (prin respirație)și apa care se scurge prin epiteliul pielii ( Evaporarea de pe suprafața pielii. Merge chiar dacă pielea este uscată.).

Aproximativ 240 ml de apă se scurge prin epidermă în medie pe zi. Prin urmare, în acest fel organismul pierde până la 139 kcal pe zi. Această valoare, de regulă, nu depinde de procesele de reglementare și de diverși factori de mediu.

Transpirația percepută- transfer de căldură prin evaporarea transpirației. În medie, se eliberează 400-500 ml de transpirație pe zi la o temperatură confortabilă a mediului, prin urmare, se eliberează până la 300 kcal de energie. Cu toate acestea, dacă este necesar, volumul transpirației poate crește până la 12　l pe zi, adică. Prin transpirație, puteți pierde până la 7000 kcal pe zi.

Managementul termoreglarii

Hipotalamus

Hipotalamusul joacă un rol major în termoreglare. Distrugerea centrilor săi sau întreruperea conexiunilor nervoase duce la pierderea capacității de reglare a temperaturii corpului. Hipotalamusul anterior conține neuroni care controlează transferul de căldură. Când neuronii hipotalamusului anterior sunt distruși, organismul nu tolerează bine temperaturile ridicate, dar activitatea fiziologică este păstrată în condiții de frig. Neuronii hipotalamusului posterior controlează procesele de producere a căldurii. Când sunt deteriorate, capacitatea de a crește schimbul de energie este afectată, astfel încât organismul nu tolerează bine frigul.

Sistemul endocrin

Hipotalamusul controlează procesele de producere a căldurii și de transfer de căldură prin trimiterea de impulsuri nervoase către glandele endocrine, în principal către glandele tiroide și suprarenale.

Participarea glandei tiroide la termoreglare se datorează faptului că influența temperaturii scăzute duce la o eliberare crescută a hormonilor săi, care accelerează metabolismul și, în consecință, generarea de căldură.

Rolul glandelor suprarenale este asociat cu eliberarea lor în sânge a catecolaminelor, care, prin creșterea sau scăderea proceselor oxidative în țesuturi (de exemplu, mușchi), măresc sau scad producția de căldură și îngustează sau măresc vasele pielii, modificând nivelul de transfer de căldură.

Dacă temperatura corpului depășește temperatura mediului, atunci corpul va degaja căldură mediului. Eliberarea de căldură în mediu se realizează prin radiație, conducție termică, convecție și evaporare.

O creștere a temperaturii mediului peste temperatura corpului duce la o creștere a temperaturii corpului datorită radiațiilor și conducției. În aceste condiții, eliberarea din excesul de căldură și răcire se realizează numai prin evaporarea transpirației. Mișcarea aerului în apropierea pielii crește viteza de evaporare și astfel crește eficiența pierderii de căldură (efectul de răcire al ventilatorului).

Termoreglarea fizică (disiparea căldurii.) Dacă temperatura corpului depășește temperatura mediului, atunci corpul va degaja căldură mediului. Căldura este eliberată în mediu radiație, conducerea căldurii, convecție și evaporare.

Radiația. O persoană goală la temperatura camerei pierde aproximativ 60% din căldura degajată de radiația undelor infraroșii cu lungimea de 760 nm.

Convecție (15% căldură degajată) - pierderea de căldură prin transferul particulelor de aer sau apă în mișcare. Cantitatea de căldură pierdută prin metoda convecției crește odată cu creșterea vitezei aerului (ventilator, vânt). În apă, valoarea transferului de căldură prin conducție și convecție este de multe ori mai mare decât în aer.

Deținere - transmisie prin contact căldură ( 3% degajat de căldură) când suprafața corpului intră în contact cu orice corp fizic (scaun, podea, pernă, haine etc.).

Radiație, convecție și conducție apar atunci când temperatura corpului este mai mare decât temperatura ambiantă . Dacă temperatura suprafeței corpului este egală sau mai mică decât temperatura ambiantă, atunci aceste metode de pierdere a căldurii de către organism devin ineficiente. De exemplu, în condiții normale, conducția căldurii joacă un rol mic, deoarece. aerul și îmbrăcămintea nu conduc bine căldura.

Evaporare- un mecanism necesar pentru degajarea căldurii la temperaturi ridicate. Evaporarea apei de la suprafața corpului duce la pierderi 2,43 kJ (0,58 kcal) căldură per gram de apă evaporată.

imperceptibil evaporare - rezultat al difuziei continue a moleculelor de apa prin piele si suprafetele respiratorii, nu este controlata de sistemul de reglare a temperaturii.Chiar fara transpiratie vizibila, apa se evapora de pe suprafata pielii si a plamanilor din interior. 700 - 850 ml apă într-o zi(300 - 350 ml - de la suprafața plămânilor, 400 - 500 ml - de la suprafața pielii) , provocând pierderi de căldură ale comenzii 12-16 kcal/oră.

Intensitatea procesului depinde de umiditate relativă : în aerul saturat cu vapori de apă nu are loc evaporarea. Prin urmare, în baie, transpirația este eliberată în cantități mari, dar nu se evaporă și se scurge de pe suprafața pielii - transpirație ineficientă .

În timpul muncii fizice grele în condiții de temperatură ridicată a mediului, transpirația poate ajunge 10-12 l/zi. După o încărcare musculară mare, se degajă prin evaporare 75% căldură, radiații 12%, convecție 13% (pentru comparație: în în repaus la 20 0 DIN – ponderea radiațiilor este de 66%, evaporare - 19%, convecție - 15%).

Odată cu transpirația, se pierd o cantitate mare de săruri (în primul rând clorură de sodiu) și vitamina C. În acest sens, ratele de consum ale acestor substanțe ar trebui extinse semnificativ în alimentația persoanelor care lucrează în magazine fierbinți și în climă caldă.

participa la transferul de căldură piele, mucoase, plămâni, sistemul cardiovascular și excretor .

Un rol deosebit de important în procesele de transfer de căldură îl joacă starea vaselor pielii, precum și frecvența contracțiilor inimii și a respirației.

Sistemul cardiovascular afectează intensitatea transferului de căldură datorită redistribuirii sângelui în vase și modificărilor volumului sângelui circulant.

In frig vase de sânge piele, în principal arteriole, îngustă; anastomoze arteriovenoase deschise. Acest lucru reduce cantitatea de sânge din capilare. Ca urmare, izolația termică a corpului crește și căldura este reținută prin limitarea transferului de căldură. Datorită redistribuirii sângelui, viteza volumetrică a fluxului sanguin în organele interne crește - acest lucru contribuie la păstrarea căldurii în ele - reacție de conservare a căldurii .

Când temperatura mediului ambiant crește:

1) vasele pielii se dilată, cantitatea de sânge care circulă în ele crește;

2) volumul sângelui circulant crește datorită transferului de apă din țesuturi la vase și ejecției sângelui din splină și din alte depozite de sânge. Ca urmare, transferul de căldură prin radiație și convecție crește.

Sistemul respirator - un rezultat similar apare cu respirația crescută datorită eliminării mai multor aer încălzit din corp. Este deosebit de important la animalele care nu transpira ( fie lipsit de glande sudoripare, fie având părul gros care împiedică transpirația)- câini, pisici, etc. Odată cu creșterea temperaturii mediului, se dezvoltă dispnee termică - respirație foarte rapidă, dar extrem de superficială. Crește evaporarea apei din mucoasa bucală și tractul respirator superior.

Transferul de căldură este împiedicat :

1) stratul adipos subcutanat - datorita conductibilitatii termice scazute a grasimilor;

2) haine - datorita faptului ca intre acesta si piele se afla un strat de aer linistit, care este un slab conductor de caldura (temperatura acestuia ajunge la 30 0 C). Proprietățile termoizolante ale îmbrăcămintei sunt cu atât mai bune, cu atât structura sa este mai fină - lână și blană. Îmbrăcămintea care este impermeabilă la aer (cauciuc) este slab tolerată - stratul de aer dintre acesta și corp este rapid saturat cu vapori de apă și evaporarea se oprește.

3) schimbarea poziției corpului : când este frig, animalele „se rostogolesc într-o minge”, ceea ce reduce suprafața de transfer de căldură; cand este cald, dimpotriva, iau o pozitie in care creste;

4) reacția musculară a pielii - pentru o persoană are un sens rudimentar (" cosuri de gasca”), la animale modifică celularitatea hainei, drept urmare rolul termoizolant al lânii se îmbunătățește.

Constanța temperaturii corpului este asigurată de acțiunea comună a mecanismelor care reglează, pe de o parte, intensitatea metabolismului și generarea de căldură care depinde de acesta (termoreglarea chimică), iar pe de altă parte, transferul de căldură (termoreglarea fizică). .

În acest fel, rezultat adaptativ util activitatea sistemului funcțional considerat este constanța nu a temperaturii pielii (temperatura „cochilie”), ci temperatura organelor interne (temperatura „nucleu”)

SISTEM FUNCȚIONAL OFERITĂ TEMPERATURA CORPORULUI CONSTANT

1 link - rezultat adaptativ util - mentinerea temperaturii corpului la un nivel constant.

2 link - receptori . Termorecepția se realizează prin terminațiile libere ale fibrelor senzoriale subțiri de tip A (delta) și C.

( Reglarea constantei temperaturii este un act reflex complex, care are loc ca urmare a iritației receptorilor pielii, pielii și vaselor subcutanate, precum și a sistemului nervos central.)

3 legătura sistemului funcțional - centrul nervos

Sistem funcțional cu 4 legături – organele executive. Temperatura corpului este determinată de raportul de intensitate:

1) generarea de căldură

2) disiparea căldurii

MECANISME DE TERMOREGULARE

Mecanismele nervoase de termoreglare au practic arcuri reflexe, care includ formațiuni de receptor (receptori de căldură și rece). Prin fibrele nervoase aferente, impulsurile din aparatul receptor ajung la un număr de centre principale de reglare autonomă, în primul rând la structurile hipotalamusului. Partea eferentă a arcului reflex este fibrele nervoase simpatice și parasimpatice care inervează organele interne, precum și vasele. Impulsurile eferente sunt, de asemenea, efectuate de-a lungul fibrelor somatice motorii care reglează activitatea mușchilor scheletici.

Localizarea și proprietățile termoreceptorilor.

Periferic termoreceptorii sunt în piele, țesuturi subcutanate, piele și vase subcutanate. Termoreceptorii cutanați sunt terminații nervoase neîncapsulate. .

Termoreceptori centrali situat în regiunea preoptică medială a hipotalamusului (neuronii termosenzori centrali), formarea reticulară a creierului mediu și a măduvei spinării.)

Receptorii termici și rece din sistemul nervos central răspund la schimbările de temperatură a sângelui care curge către centrii nervoși. S-a observat o creștere a generării de căldură în timpul răcirii artera carotida care aduce sânge la creier.

Dovezi pentru termoreceptorii centrali :

1 ) imersiunea membrelor posterioare denervate câinii în apă rece provoacă tremurări ale mușchilor capului, membrelor anterioare, trunchiului și o creștere a generării de căldură. Acest lucru se datorează faptului că sângele „rece” irită termoreceptorii centrali;

2)în timpul răcirii arterei carotide, care aduce sânge la creier , se dezvoltă tremurul și vasoconstricția pielii, ceea ce duce la creșterea producției de căldură și, respectiv, la o restricție a transferului de căldură.

S-au găsit termoreceptori în tractul respirator, în medula oblongata și în cortexul motor.

Astfel, corpul uman are un sistem dual de control al temperaturii corpului: este detectată influența mediului extern (căldură sau frig). formațiunile receptorilor pielii , se înregistrează temperatura mediului intern termoreceptori ai organelor interne și structurilor sistemului nervos central.

Mobilitatea funcțională a termoreceptorilor. Capacitatea termoreceptorilor pielii de a-și modifica sensibilitatea la efectele temperaturii în funcție de modificările stării generale a corpului reflectă proprietatea universală a receptorilor descoperiți de P.G. Snyakin și a sunat „mobilitatea receptorilor funcționali”.

În plus, termoreceptorii sunt subdivizați pentru caldura si frig .

X receptori de malț sunt situate în grosimea pielii, la o adâncime aproximativ 0,17 mm, receptori termici – la o adâncime de 0,3 mm . Numărul total de puncte de pe suprafața pielii care percep frigul depășește semnificativ numărul de puncte care percep căldura. Receptorii de frig și căldură sunt localizați neuniform pe suprafața pielii. Există zone individuale de localizare preferențială a termoreceptorilor de căldură și frig.

Termorreceptorii periferici sunt dominați de rece , printre centrale – termice . La o temperatură ambientală optimă pentru oameni, termoreceptorii generează descărcări cu o frecvență staționară. Odată cu scăderea temperaturii ambiante, crește frecvența impulsurilor și a receptorilor de frig, în timp ce cele a receptorilor termici scad. Dimpotrivă, odată cu creșterea temperaturii ambientale, frecvența impulsurilor receptorilor termici crește și scade - rece.

Frecvența pulsului receptorilor de piele rece este maximă la o temperatură de 20-30 0 C, iar pentru receptorii termici temperatura este de 38-43 0 DIN . Simtindu-se fierbinte - ardere- apare la temperaturi peste 45 0 C și este perceput de alți receptori - Fierbinte sau receptori de ardere (aproximativ aparțin nociceptorilor polimodali și reprezintă o legătură intermediară între termoreceptori și nociceptori).

Rolul centrilor nervoși.

Menținerea temperaturii corpului la un nivel optim pentru metabolism se realizează datorită influenței reglatoare a sistemului nervos central. Pentru prima dată, a fost descoperită prezența în creier a unui centru capabil să modifice temperatura corpului în anii 80 XIX în. C. Bernard . Experiența sa, numită „injecție termică”, a constat în următoarele: un electrod a fost introdus în regiunea diencefalului printr-o gaură de bavură, provocând iritația acestei regiuni. După 2-3 ore de la introducerea electrodului, a apărut o creștere persistentă a temperaturii corpului animalului. În studii ulterioare, s-a constatat că rolul cel mai important în procesele de termoreglare revine hipotalamusului.

Conform conceptelor moderne, se realizează termoreglarea sistem distribuit , a cărui parte principală este mecanism de termoreglare hipotalamic

S-a stabilit experimental că principalele (principale) centre de termoreglare sunt localizate în hipotalamus (datorită acestora se percep modificări ale mediului extern și intern). Când este distrus hipotalamus - se pierde capacitatea de a regla temperatura corpului, iar animalul devine poikilotermic.. Neuronii regiunii hipotalamice sunt abordați și de impulsul care are loc în termoreceptorii organelor interne și suprafața pielii. Informațiile senzoriale de la termoreceptori se propagă de-a lungul fibrelor nervoase A-delta și prin căile lemniscale către neuronii talamici și apoi către hipotalamus și zona senzorio-motorie a cortexului cerebral.

Se știe că reglementarea procesului generarea de căldură(termoreglarea chimică) se realizează prin activitate nucleii hipotalamusului posterior; proceselor termoreglarea fizică(transfer de căldură) datorită nucleii hipotalamusului anterior. Astfel, există doi centre de reglare în hipotalamus: centru generator de căldură și centru de transfer de căldură .

Centre de transfer de căldură (nucleii anteriori ai hipotalamusului) - distrugerea acestor structuri duce la faptul că animalele își pierd capacitatea de a menține o temperatură constantă a corpului în condiții de temperatură ambientală ridicată. În același timp, temperatura corpului lor începe să crească, animalele intră într-o stare hipertermia, iar hipertermia se poate dezvolta chiar și la temperatura camerei. Iritarea acestor structuri prin electrozi implantațiȘocul electric provoacă un sindrom caracteristic la animale: dificultăți de respirație, extinderea vaselor superficiale ale pielii, scăderea temperaturii corpului. Tremurul muscular cauzat de pre-răcire încetează.

Centre de generare a căldurii (hipotalamus lateral-dorsal) - distrugerea lor duce la faptul că animalele își pierd capacitatea de a menține o temperatură constantă a corpului în condiții de temperatură ambientală scăzută. Temperatura corpului lor în aceste condiții începe să scadă, iar animalele intră într-o stare de hipotermie. Stimularea electrică a centrilor corespunzători ai hipotalamusului provoacă la animale următorul sindrom: 1) îngustarea vaselor superficiale ale pielii;

Termoreglarea fizică efectuată prin modificarea intensității transferului de căldură din corp.

Pentru a menține o temperatură constantă a corpului cu o creștere a temperaturii mediului, un rol deosebit de important îi revine termoreglarea fizică. Dacă temperatura ambiantă se apropie sau devine egală cu temperatura corpului, metabolismul scade, dar acest lucru nu poate împiedica supraîncălzirea corpului, deoarece în corp există încă o generare semnificativă de căldură. În aceste cazuri, termoreglarea fizică, realizată prin îmbunătățirea transferului de căldură, este de o importanță primordială pentru menținerea izotermei. Căldura generată în corp este eliberată în principal prin radiație de căldură (transfer radiativ de căldură) și conducție de căldură (transfer de căldură prin convecție). adică prin eliberarea sa directă de către piele în aer și către acele obiecte cu care pielea vine în contact. Conducerea căldurii și radiația de căldură împreună în repaus reprezintă aproximativ 70% din transferul total de căldură al unui adult (radiația de căldură - 55%, conducția de căldură - aproximativ 15%).

În condiții normale, în absența muncii active, aproximativ 27% din căldură este degajată de organism prin evaporarea apei de la suprafața pielii și a plămânilor. Dacă luăm în considerare că glandele sudoripare secretă aproximativ 500 ml pe zi, iar plămânii - aproximativ 350 ml apă și că evaporarea a 1 ml de apă necesită 0,58 kcal, atunci se cheltuiesc aproximativ 500 kcal pentru evaporarea apei. de corp. 3% din căldura degajată de organism este folosită pentru încălzirea aerului expirat și a fecalelor și urinei excretate.

Îmbrăcămintea servește ca mijloc pentru o persoană de a reduce transferul de căldură. În acest caz, pierderea de căldură este împiedicată de stratul de aer nemișcat care se află între haine și piele, deoarece aerul este un slab conductor de căldură. Temperatura aerului de sub haine ajunge la 30°. Dimpotrivă, un corp gol pierde căldură deoarece aerul de la suprafața lui este în continuă schimbare. Prin urmare, temperatura pielii pe părțile goale ale corpului este mult mai scăzută decât pe cele îmbrăcate.

În mare măsură, stratul de țesut adipos subcutanat previne transferul de căldură din cauza conductibilității termice scăzute a grăsimii.

Radiația și conducerea căldurii nu pot fi considerate împreună, deoarece se schimbă întotdeauna în paralel și depind de același factor: diferența de temperatură dintre piele și mediu. Prin urmare, temperatura pielii și intensitatea radiației și a conducerii căldurii se pot modifica, în primul rând, cu redistribuirea sângelui în vase și, în al doilea rând, cu o modificare a cantității de sânge circulant.

Redistribuirea sângelui și a diferitelor zone vasculare are loc astfel: la frig, vasele de sânge ale pielii, în principal artoriole, se îngustează și mai mult sânge intră în vasele organelor abdominale. Straturile de suprafață ale pielii, care primesc mai puțin sânge cald, radiază mai puțină căldură și încălzesc mai puțin mediul - transferul de căldură scade. Cu o răcire puternică a extremităților, în plus, are loc deschiderea anastomozelor arteriovenoase, ceea ce reduce cantitatea de sânge care intră în capilarele pielii și, prin urmare, împiedică transferul de căldură.

La o temperatură ambientală ridicată, vasele pielii se dilată, sângele cald se năpustește pe piele, temperatura acesteia crește și, prin urmare, atât radiația, cât și conducția căldurii cresc.

O creștere a cantității de sânge circulant la o temperatură ambientală ridicată se realizează prin transferul apei din țesuturi în sânge și, de asemenea, prin faptul că splina și alte depozite de sânge aruncă cantități suplimentare de sânge în circulația generală. La frig, din cauza unor procese opuse, cantitatea de sânge circulant scade semnificativ. Odată cu creșterea cantității de sânge circulant, desigur, crește și cantitatea de sânge care trece prin piele, ceea ce crește transferul de căldură de la piele la mediu.

Evaporarea de pe suprafața pielii este foarte importantă pentru a menține o temperatură constantă a corpului uman la temperaturi ambientale ridicate. În acest fel, organismul degajă cantități foarte mari de căldură la temperaturi ridicate.

Semnificația transpirației pentru menținerea unei temperaturi constante se vede clar din următorul calcul: la tropice, temperatura aerului ambiant ajunge adesea la 37 °, adică egală cu temperatura corpului ka. Aceasta înseamnă că corpul unei persoane care trăiește în aceste condiții nu poate degaja căldura generată în el prin radiația și conducerea căldurii. Singura modalitate de a elibera căldură este evaporarea apei. Considerând că generarea medie de căldură pe zi este de 2400 kcal și știind că evaporarea a 1 g de apă de la suprafața corpului consumă kcal, constatăm că pentru a menține temperatura corpului uman la un nivel constant în aceste condiții , este necesar să se evapore 4,5 litri de apă.temperatură ambientală ridicată în condiții de muncă musculară, când generarea de căldură în organismul însuși crește. Cu o muncă foarte grea, eliberarea de transpirație către lucrătorii din magazinele fierbinți poate fi de până la 12 litri pe zi.

Evaporarea apei depinde de umiditatea relativă a aerului și nu poate avea loc în aerul saturat cu vapori de apă. Prin urmare, temperaturile ridicate la umiditate atmosferică ridicată sunt mai greu de tolerat decât la umiditate scăzută. În aerul saturat cu vapori de apă, de exemplu într-o baie, transpirația este eliberată în cantități mari, dar nu se evaporă și se scurge de pe piele. O astfel de transpirație nu contribuie la eliberarea de căldură; doar acea parte a transpirației care se evaporă de pe suprafața pielii este importantă pentru transferul de căldură (această parte a transpirației este „transpirație eficientă”).

Îmbrăcămintea care este impermeabilă la aer (piele, cauciuc), care previne evaporarea transpirației, este, de asemenea, prost tolerată: stratul de aer dintre îmbrăcăminte și corp este rapid saturat cu vapori și evaporarea ulterioară a transpirației se oprește.

Importanța evaporării transpirației de la suprafața corpului pentru a menține o temperatură constantă a corpului este evidentă din faptul că o persoană nu tolerează nici măcar o temperatură ambientală relativ scăzută (32 °) dacă aerul este umed. În aer complet uscat, o persoană poate rămâne fără supraîncălzire vizibilă timp de 2-3 ore la o temperatură de 50-55 °.

O parte din apă este evaporată de plămâni sub formă de vapori care saturează aerul expirat. Prin urmare, respirația este implicată și în menținerea temperaturii corpului la un nivel constant. La frig, centrul respirator este inhibat reflex, respirația devine mai puțin frecventă, dimpotrivă, la o temperatură ambientală ridicată, centrul respirator este excitat.

Din toate cele de mai sus rezultă că reglarea temperaturii corpului se realizează prin acțiunea comună, pe de o parte, a mecanismelor. reglarea intensității metabolismului și generarea de căldură dependentă de acesta (reglarea chimică a căldurii), iar pe de altă parte, mecanismele care reglează alimentarea cu sânge a pielii, transpirația și respirația (reglarea fizică a căldurii).

hemoroizi

1 0 0

Dacă găsiți o eroare, vă rugăm să selectați o bucată de text și să apăsați Ctrl+Enter.

Mecanismul de termoreglare fizică prin conducție. Prelegere despre termoreglare

Încălcarea termoreglării corpului uman

Alegerea editorilor