Если вода находится в движении, то тепло отнимается так быстро, что при окружающей температуре +10о С даже сильная физическая работа не позволяет поддерживать тепловое равновесие, и возникает гипотермия. Если тело находится в полном покое, то для достижения температурного комфорта То воды должна быть 35−36о. Нижний предел термонейтральной зоны зависит от толщины жировой ткани.
6. Тепловая адаптация. Холодовая адаптация. Механизмы лихорадочных состояний.
Наиболее важной особенностью, которая возникает в течение тепловой адаптации, является изменение интенсивности выделения пота, которая может увеличиваться в 3 раза и достигать в течение коротких периодов 4 л/час. В ходе адаптации к высоким температурам содержание электролитов в поте значительно снижется, чтобы избежать потери солей.
Одним из основных адаптивных изменений является усиление чувства жажды при данном уровне потери воды по мере развития тепловой адаптации. Это необходимо для поддержания водного баланса.
Кроме того, пороговые температуры соответствующих сосудодвигательных реакций и потовыделения изменяются в разных направлениях в зависимости от того, острое, хроническое, умеренное или сильное тепловое воздействие. Так, через 4−6 дней после ежедневного 2-х часового теплового стресса с максимальным выделением пота (сауна) реакции выделения пота и расширения сосудов возникают при внутренних температурах, на 0,5о ниже, чем прежде. Биологическое значение порогового сдвига заключается в том, что благодаря адаптации температура тела при данной тепловой нагрузке снижается, так что организм оказывается защищенным от критического усиления ЧСС и кровотока — реакций, которые могут приводить к тепловым обморокам.
В противоположность этому, у лиц, длительно живущих в тропиках (хронический умеренный тепловой сдвиг), внутренняя температура в покое больше, и реакции выделения пота и расширения сосудов начинаются при температуре тела на 0,5о выше, чем в умеренном климате. Этот тип тепловой адаптации называется адаптивной выносливостью [21].
Гипертермией называют состояние, когда температура тела человека превышает 37(С. Она возникает, когда образованная в организме теплота не успевает выходить за его пределы, что приводит к перегреву тела. Это происходит в случаях, когда температура окружающей среды долгое время превышает 37 ° С. При таких условиях организм максимально мобилизует свои механизмы теплоотдачи: главным образом испарение пота и в меньшей степени повышения вентиляции легких. Одновременно расширяются сосуды кожи, однако при высокой температуре воздуха этот механизм теплоотдачи не действует. Эти механизмы в течение определенного времени поддерживают нормальную температуру тела, однако в случаях длительного воздействия высокой температуры на организм развивается гипертермия, что часто приводит к тепловому удару с потерей сознания вследствие нарушения деятельности центральной нервной системы.
В некоторых случаях еще при температуре тела может наступить потеря сознания — тепловой обморок, что обусловлено снижением артериального давления через максимальное расширение кровеносных сосудов кожи. Гипертермия может возникать и при наружной температуре 37 ° С, если влажность воздуха максимальная (100%). При температуре тела выше 42 ° С наступает тепловая смерть.
Гипотермия является следствием нарушения баланса между образованием тепла в организме и его потерей через поверхность тела. Речь идет о преобладании теплоотдачи над теплообразованием, что происходит во время охлаждения организма под влиянием природных факторов (низкая температура воздуха, длительное пребывание в воде) или вследствие искусственного охлаждения (собственно гипотермия) [17].
Охлаждение в природных условиях результате воздействия природных холодовых факторов на холодовые рецепторы кожи включается центр терморегуляции и организм определенное время противодействует охлаждению: усиливается обмен веществ, возникает дрожание тела, сужаются кровеносные сосуды кожи. Температура тела в это время остается достаточно стабильной. Однако если влияние холода продолжается, защитные механизмы терморегуляции исчерпываются и температура тела начинает снижаться. Снижаются также интенсивность обмена веществ, частота сокращений сердца, дыхания, уровень артериального давления. Постепенно исчезает чувствительность, снижается активность нервных центров, наступает сон. В случае дальнейшего снижения температуры тела человек замерзает. Оживить человека можно, если температура тела снизилась до 20−15 ° С, а в отдельных случаях и до 10 ° С, применив обогрев и специальные стимулирующие средства.
Однако смерть человека вследствие общего охлаждения может наступить и при температуре 25˗28 ° С тела вследствие фибрилляции сердца или остановки дыхания, возникающие как результат перенапряжения и нарушения функций систем, которые противодействовали охлаждению.
Искусственное охлаждение используют в клинике во время операций на сердце и мозге. Как известно, во время охлаждения организма резко снижается обмен веществ и потребления кислорода в организме, что позволяет хирургам проводить операции, выключив кровоснабжение сердца и мозга. Для устранения возможных нежелательных последствий гипотермии охлаждения проводят под наркозом, когда функция терморегуляторного центра подавляется. Кроме того, лекарственными средствами блокируют передачу импульсов через симпатические и соматические нервы к эффекторным органам, продуцирующих теплоту [2].
Холодовая адаптация. Мех, жировой слой, бурый жир — все это виды механизмов адаптации к холоду у разных животных. Взрослому человеку эти механизмы не свойственны, поэтому часто можно слышать мнение, что взрослые люди не способны к какой-нибудь физиологической адаптации к холоду, они должны рассчитывать лишь на поведенческую адаптацию (одежда и теплые жилища). При этом говорится, что человек — это «тропическое существо», которое может выжить в Арктике только благодаря своей цивилизованности.
Однако показано, что в случаях продолжительного воздействия холода у людей развивается толерантность (выносливость) к холоду. Порог развития дрожи и изменения обменных терморегуляционных реакций смещается в сторону более низких температур. При этом может возникать даже умеренная гипотермия. Подобная толерантность замечается у аборигенов Австралии, которые могут провести целую ночь почти голыми без дрожи при температуре среды около 0оС, а также у японских ныряльщиц, которые в течение нескольких часов находятся в воде около 10о С. Это же относится и к нашим «моржам».
Показано, что порог дрожи может быть сдвинут в сторону более низких температур всего за несколько дней, в течение которых испытуемых подвергали повторяющемуся холодовому стрессу. При длительном воздействии (эскимосы, жители Патагонии) повышается интенсивность основного обмена на 25−50% - это метаболическая адаптация.
7.
Заключение
Жизнь сопряжена с непрерывным расходом энергии, которая необходима для функционирования организма. С точки зрения термодинамики, живые организмы относятся к открытым системам, так как для своего существования они непрерывно обмениваются с внешней средой веществами и энергией. Источником энергии живых организмов служат химические превращения органических веществ, поступающих из окружающей среды. Превращение этих веществ из сложных в простые и приводит к высвобождению энергии, заключенной в химических связях. Извлечение энергии из химических связей осуществляется главным образом с затратой молекулярного кислорода (аэробный обмен); окислению в ряде цепей предшествует бескислородное расщепление (анаэробный обмен).
Основным аккумулятором энергии для использования ее в клеточных процессах является аденозинтрифосфат (АТФ). С помощью энергии АТФ обеспечивается возможность синтеза белка, деления клеток, поддержания их осмотического градиента, мышечного сокращения и др. Согласно первому закону термодинамики, химическая энергия АТФ, пройдя через промежуточные стадии, в конечном итоге превращается в тепловую, которая и теряется организмом. Поэтому интенсивность энергообмена организма является суммой энерготрат на функцию клеточных систем, аккумулированной энергии и потерь ее в виде теплоты.
Жизнь организма зависит от протекания химических реакций с превращением всех видов энергии в тепловую. Скорость химических реакций, а следовательно, и энергообмена зависит от температуры тканей. Теплота как конечное превращение энергии способна переходить из области более высокой температуры в область более низкой. Температура тканей определяется соотношением скорости метаболической теплопродукции их клеточных структур и скорости рассеивания образующейся теплоты в окружающую среду. Следовательно, теплообмен между организмом и внешней средой является неотъемлемым условием существования животных организмов. Для поддержания нормальной (оптимальной) температуры тела у животных организмов имеется система регуляции теплообмена со средой.
Животные организмы подразделяются на пойкилотермные и гомойотермные. Пойкилотермные (стоящие на более низких ступенях филогенетической лестницы) обладают несовершенными, но все же достаточно эффективными механизмами терморегуляции. Эти механизмы включают химическую систему температурной компенсации, позволяющую удерживать устойчивый энергообмен при значительных перепадах температуры тела, терморегуляцию поведением (выбор оптимальной температуры среды) и температурный гистерезис (способность захватывать теплоту из внешней среды быстрее, чем ее терять).
Гомойотермия — более позднее приобретение эволюции животного мира. К истинно гомойотермным животным относят птиц и млекопитающих, так как эти животные способны поддерживать постоянную в пределах 2 °C температуру тела при сравнительно широких колебаниях температуры внешней среды.
В основе гомойотермии лежит более высокий, чем у пойкилотермных животных, уровень энергообмена за счет усиления роли тиреоидных гормонов, стимулирующих работу клеточного натриевого насоса. Высокий энергообмен привел к формированию совершенных механизмов регуляции тепловой энергии в организме.
Ряд животных относится к группе гетеротермных организмов: при одних условиях они пойкилотермные организмы, при других — гомойотермные.
Для поддержания постоянной температуры тела гомойотермные животные обладают химической и физической терморегуляцией. Физическая терморегуляция осуществляется изменением теплопроводности покровных тканей тела (изменение кровотока кожи, пилоэрекция, испарение влаги с поверхности тела или ротовой полости).
Химическая терморегуляция осуществляется путем увеличения теплообразования в организме. Выделяют два основных источника химической терморегуляции (регулируемого теплообразования): сократительный термогенез за счет произвольной активности локомоторного аппарата, терморегуляционного тонуса и дрожи мышц и несократительный термогенез за счет бурой жировой ткани, специфико-динамического действия пищи и др.
Управление теплообменом осуществляется активностью тepморецепторов, информация от которых поступает в центр терморегуляции гипоталамуса, управляющий реакциями химической и физической терморегуляции.
Длительное пребывание в условиях высокой или низкой температуры окружающей среды приводит к существенным изменениям свойств организма, повышающих его устойчивость к действию соответствующих температурных факторов.
Построение и обновление тканей тела, а также покрытие энерготрат организма должны обеспечиваться адекватным питанием. В обмене веществ и энергии различают два процесса: анаболизм и катаболизм. Под анаболизмом понимают совокупность процессов, направленных на построение структур организма главным образом через синтез сложных органических веществ. Катаболизм — это совокупность процессов распада сложных органических веществ с целью высвобождения энергии. В основе анаболизма и катаболизма лежат соответственно процессы ассимиляции и диссимиляции, которые взаимосвязаны и сбалансированы.
Таким образом, тепловые процессы в организме играют важную роль для обеспечения нормального протекания жизненных процессов, теплового гомеостаза организма.
8. Список использованной литературы Агаджанян, Н. А. Основы физиологии человека: Учебник/ Н. А. Агаджанян, И. Г. Власова, Н. В. Ермакова, В. И. Торшин. — М: Изд-во РУДН, 2005. — 408 с.
Баженов Ю. И. Влияние гипоксии на терморегуляцию/ Ю. И. Баженов. ˗ Л. 1986. ˗ 195 с.
Бартон А. Человек в условиях холода/ А. Бартон, О. Эдхолм. ˗ М, 1957. ˗ 338 с.
Дымникова Л.П. О термочувствительных нейронах заднего гипоталамуса и их роли в терморегуляции// Физиол. журн. СССР. 65(11): 1592−1597.-1979.
Иванов К. П. Основы энергетики организма. Общая энергетика, теплообмен и терморегуляция. Т.
1./ К. П. Иванов. ˗ Наука. 1990. ˗ 312 с.
Мак-Мюрей У. Обмен веществ у человека/ У. Мак˗Мюрей. ˗ М., 1980. ˗368 с.
Мельников, Д. С. Физиологические основы терморегуляции при мышечной работе. Учебно-методическое пособие/ Д. С. Мельников. — СПб.: СПбГУФК им. П. Ф. Лесгафта, 2006. — 27 с.
Минут-Сорохтина О. П. Физиология терморецепции/ О. П. Минут˗Сорохтина. ˗ М. Медицина, 1972. ˗ 228.
Нортон А. Человек в условиях холода/ А. Нортон, О. Эдхолм. ˗ М., 1957. ˗ 253 с.
Общий курс физиологии человека и животных. В 2 кн. Кн. 2. Физиология висцеральных систем: Учебник для биол. и мед. вузов / Под ред.
А.Д. Ноздрачева. — М.: Высшая школа., 1991. — 528 с.
Основы физиологии / Под ред. П. Стерки. М., 1984. 556 с.
Основы физиологии человека: Учебник для вузов. Т. 1/ Под ред. Б. И. Ткаченко. — СПб.: МФИН., 1994.-414 с.
Слоним А. Д. Эволюция терморегуляции/ А. Д. Слоним. ˗Л., 1986. ˗ 74 с.
Смирнов, В. М. Физиология физического воспитания и спорта/ В. М. Смирнов. В. И. Дубровский. — М.: ВЛАДОС — ПРЕСС, 2002. — 608 с.
Солодков, А. С. Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная: Учебник/ А. С. Солодков, Е. Б. Сологуб. — М.: Терра-спорт, Олимпия Пресс, 2001.-520 с.
Спортивная физиология: Учебник для ин-тов физ.
культ./ Под ред. Я. М. Коца.
М.: ФиС, 1986.-240 с.
Сравнительная физиология животных / Под ред. Л. Проссера. М., 1973. Т. 2.
Физиология терморегуляции. Руководство, но физиологии/ К. П. Иванов, О.П. Минут-Сорокина, Е. В. Майстрах и др. — Л.: Наука, 1984.-470 с.
Физиология человека / под ред. Н. А. Агаджаняна, В. И. Циркина. СПб., 1998.
Физиология человека / Под ред. Р. Шмидта, Г. Тевса. М., 1986. Т. 4.
Физиология человека: Учебник для вузов физической культуры и факультетов физического воспитания педагогических вузов/ Под обшей ред. В. И. Тхоревского. — М: Физкультура, образование и наука, 2001. -492 с.
Шмидт-Ниельсон К. Размеры животных: почему они так важны/ К. Шмидт˗Ниельсон. ˗М., 1987. ˗259 с.
Шмидт-Ниельсон К. Физиология животных. Приспособление и среда/ К. Шмидт˗ Ниельсон. ˗ М., 1982.
Кн. 1. ˗ 416 с.
Потовые железы.
Волосяные луковицы.
Железы внутренней секреции.
Соматические нервы.
Симпатические нервы.
Соматические нервы.
Симпатические нервы.
Эффекторные интернейроны.
Тормозящие интернейроны.
Активирующие интернейроны.
Центральные терморецепторы.
Терморегуляторное полипноэ.
Испарение пота.
Пилоэрекция.
Физическая терморегуляция.
Химическая терморегуляция.
Расширение или сужение сосудов.
Сократимый недрожательный термогенез.
Дрожательный термогенез.
Несократимый термогенез Несократимый термогенез.
Скелетные мышцы.
Подкожный жировой слой.
Дыхательные мышцы.
Кровеносные сосуды кожи.
Тепловые.
Холодовые.
ТЕРМОРЕЦЕПТОРЫ КОЖИ.
