И снова холод полюбить
Шрифт:
Эволюция выиграла еще одну битву, выработав у гомойотермных организмов способность поддерживать температуру своего тела на постоянном уровне, не зависящем от окружающей температуры. Это увеличило их выживаемость и обеспечило условия для дальнейшего развития, усложнения и совершенствования.
Человек относится к гомойотермным организмам с температурой тела в пределах 36,4-37,5°С. Ее повышение выше этого предела вызывает состояние перегрева (гипертермии), а понижение — переохлаждение (гипотермии).
Совокупность физиологических механизмов, осуществляющих регулирование температуры тела, называют физиологической системой терморегуляции.
Физиологическая же система терморегуляции не имеет в своем составе специфических органов. Для противостояния холоду (жаре) она использует практически все другие системы. Происходит это с помощью нервной системы (вспомним принцип №1), которая включает конкретные органы в специфическую функциональную систему, обеспечивающую поддержание постоянной температуры тела наиболее эффективным и экономным путем. Изменилась температура среды — распускается одна термосистема и формируется новая. "Эта особенность позволяет полагать,- пишет. Ю.Н. Чусов, — что система терморегуляции в организме — одна на самых молодых и в то же время чрезвычайно важных по своему значению ".
Физиологическая система терморегуляции включает в себя регулирование теплообразования (химическую терморегуляцию) и теплоотдачи (физическую терморегуляцию). В результате сложных химических реакций при усвоении пищи вырабатывается тепло, которое расходуется на протекание самых необходимых жизненных процессов: работы сердца, органов дыхания и т. д. (основной обмен),
Положение сидя увеличивает расход энергии на 20 процентов, чтение книги — на 30 процентов, подметание пола — на 110 процентов, спринтерский бег — на 900 процентов.
Место выработки тепла в организме — скелетные мышцы. При незначительном охлаждении начинается их непроизвольная микровибрация, затем происходит длительная синхронная активность отдельных мышечных волокон (терморегуляционный тонус) и при очень сильном охлаждении возникает холодовая дрожь. Теплообразование повышается в 3-5 раз. При произвольной мышечной активности (ходьбе, беге) также образуется тепло. Теплообразование может увеличиться в 10-20 раз.
Кроме того, теплообраэование в организме усиливается во время еды и в результате деятельности внутренних органов (наиболее интенсивно в печени и почках.
Термокомфортной температурой для одетого человека на воздухе является +19°С, в воде +34°С. Это точки, при которых система терморегуляции не включается.
Физическая терморегуляция играет более существенную роль, чем химическая, в обеспечении постоянства температуры тела. При понижении температуры среди физическая терморегуляция уменьшает теплоотдачу, при повышении — усиливает.
Последнее происходит четырьмя способами: проведением (кондукцией), конвекцией, излучением (радиацией) и испарением. Проведение прямая передача тепла от тела к твердой среде. Максимальная теплоотдача кондукцией — в положении лежа. Вот почему быстро простужаются, лежа на холодной земле или ходя босиком по ней.
Конвекция -теплоотдача посредством течения воздуха или воды по границам тела. Движущиеся частицы воздуха (воды) забирают тепло, нагреваются, уступают место новым холодным. Чем ниже температура среды и сильнее ветер (течение), тем выше конвекция. Поэтому даже в слабомороэный, но ветреный день мы чувствуем сильный холод.
Излучение (радиация) — отдача тепла в виде инфракрасных лучей. У всех у нас немалый опыт пребывания в холодильных камерах плодоовощных баз. Там нет ветра (конвекции), сидим мы на деревянных ящиках (отсутствует кондукция), но вблизи находятся толстые каменные стены с температурой около 0°С, Через некоторое время даже у закаленных начинает капать с носа — результат излучения тепла из тела в стены.
Испарение влаги с кожных покровов и слизистых оболочек верхних дыхательных путей — потение. Испаряющийся с кожи пот охлаждается, "забирает" излишнее тепло тела.
Удельный вес каждого способа теплоотдачи различный (см. табл.):
| Темп. возд. =+20°С | Излучение? (радиация) | Испарение | Конвекция |
|---|---|---|---|
| Состояние покоя | 66% | 19% | 15% |
| Спортивные состязания | 12% | 75% | 13% |
При высокой температуре воздуха теплоотдача, например, предплечья и кисти может, увеличиться в 5 раз (за счет такого же увеличения кровоснабжения), а при низкой — уменьшится в 4 раза (во столько же раз уменьшится и кровоснабжение). Кровоснабжение пальцев рук может изменяться почти в 100 раз.
Это происходит за счет изменения диаметра сосудов. Сужение сосудов на холоде уменьшает теплоотдачу на 70 процентов, а их расширение при нагревании увеличивает теплоотдачу на 90 процентов.
Таковы физиологические механизмы терморегуляции. Их возможности дополняются изменениями поведения (поведенческая терморегуляция), использованием искусственных средств защиты от холода. Известный советский биолог академик А.Н. Северцов произнес: "… говоря метафорически, выживут "изобретатели" новых способов поведения". Вспомните поведенческую регуляцию у животных: в жару распластаны на земле, часто дышат, высунув язык, уходят в тень, в мороз сворачиваются калачиком. Неукутанные дети изобретают позы сохранения тепла на морозе ("колобок") или включаются в активные игры, а на жаре они начинают стягивать с себя одежду.
Основным средством поведенческой терморегуляции у человека является использование физкультуры, жилищ, одежды, диет и отопления. Однако, по данным наблюдений, у большинства людей в холодный период года теплозащитные свойства одежды на 10-15 процентов (у детей — значительнее) больше, чем того требуют реальные условия охлаждения.
Регулирование температуры тела начинается с терморецепторов (специфических нервных образований) тепла и холода. Холодовых рецепторов примерно в 10 раз больше, чем тепловых. Это очень чувствительные аппараты, с порогом чувствительности 0,003°С по температуре поверхности кожи.
При изменении температуры кожи терморецепторы выдают импульс через нервное волокно в гипоталамус — главный центр терморегуляции. В нем два отдела: один регулирует теплообразование (управляет химической терморегуляцией), другой — теплоотдачу (управляет физической терморегуляцией). Импульс возбуждает оба отдела. Отдел, регулирующий теплообразование, через нервную систему выдает команду мышцам (внутренним органам) на усиление (ослабление) теплообразования. Отдел, регулирующий теплоотдачу, дает команду ослабить (усилить) теплоотдачу.