Особенности теплового баланса и температуры тела, химическая терморегуляция

Теплообразование и теплоотдача

Особенности теплового баланса и температуры тела

Пределы температуры внутренней среды ограничивают протекание основных ферментативных реакций и процессов жизнедеятельности. Температура тела человека выше 43 градусов и ниже 25 является смертельной. Для нервных клеток свойственна особая чувствительность к температурным изменениям.

Выделяют несколько факторов, определяющих температуру тела:

• теплопродукция или теплообразование — это интенсивность образования тепла;
• теплоотдача или величина потерь тепла.

Человеческий организм способен получать либо отдавать тепло в результате следующих процессов:

• излучения;
• теплопроведения;
• конвенкции.

Тепло представляет собой побочный продукт биохимических реакций, происходящих в организме. В ходе окисления питательных веществ высвобождается энергия — она и превращается в тепло.

Чем с большей интенсивностью в организме протекают процессы метаболизма, тем больше в нем теплообразование. На тепловой баланс почти не оказывает влияния конденсация.

Под терморегуляцией понимают совокупность физиологических процессов, которые обеспечивают наиболее лучшее соотношение теплопродукции и теплоотдачи.

Особенности химической терморегуляции

Осуществление химической терморегуляции происходит в результате изменений уровня метаболизма, а это является причиной уменьшения или повышения выработки тепла в организме.

Общее теплообразование включает:

• первичную теплоту. Ее образование связано с постоянно протекающими биохимическими реакциями в тканях;
• вторичную теплоту. Она выделяется в результате использования энергии макроэргических соединений на какую-либо осуществляемую работу.

Интенсивность метаболизма различна в различных тканях и органах. Наибольшее количество тепла образуется в мышечных волокнах при их сокращении и напряжении.

Сократительный термогенез представляет собой образование тепла в мышцах в результате сильного напряжения и сокращения. Это основной механизм получения человеком дополнительного тепла. Для новорожденных механизм ускоренного теплообразования характерен в случае повышения скорости окисления жирных кислот бурого жира, который располагается вдоль крупных сосудов грудной и брюшной полостей, а также в межлопаточной и затылочной областях.

Несократительный термогенез является процессом образования тепла в буром жире. В митохондриях жировых клеток находится полипептид, который способствует разобщению протекающих в них процессов окисления и образования АТФ. Интересно, что в организме детей бурого жира больше, чем в организме взрослых.

Специфика физической терморегуляции

При повышении температуры внешней среды происходит увеличение теплоотдачи, а при понижении — обратный процесс.

Есть несколько способов, с помощью которых организм человека отдает тепло во внешнюю среду:

1. Излучение. Под ним понимают испускание электромагнитных волн инфракрасного диапазона. Наблюдается пропорциональная зависимость между количеством отдаваемого тепла и площадью поверхности частей тела, которые вступают в контакт с воздухом. Если температура внешней среды составляет 20 градусов по Цельсию, а влажность воздуха — 40-60%, то организм человека рассеивает примерно 40-50% отдаваемого тепла. Если температура кожи повышается, то излучение возрастает. При выравнивании температуры окружающей среды и температуры кожи, то происходит остановка отдачи тепла путем излучения.
2. Кондукция или теплопроведение. Этот способ представляет собой отдачу тепла в результате непосредственного контакта тела с другими физическими объектами. Количество отдаваемого тепла пропорционально площади поверхностей, которые соприкасаются, а также разнице средних температур вступающих в контакт тел, теплопроводности, времени контакта. Для жировой ткани и сухого воздуха свойственна низкая теплопроводность, по этой причине они являются теплоизоляторами. Если человек находится в среде с высоким уровнем влажности и с низкой температурой, то происходит увеличение потерь тепла организма.
3. Конвекция. Под ней понимают отдачу тепла, которая осуществляется посредством транспорта тепла движущимися частицами воды либо воздуха. Наблюдается связь между конвекционным обменом и обменом молекулами. Свободная конвекция подразумевает, что тело окружает неподвижный воздух, а теплый воздух, который отходит от тела, способен переносить и энергию, и молекулы. Принудительная конвекция связана с зависимостью теплообмена от скорости движения воздуха, окружающего тело, а также скорости переноса энергии и молекул. Если температура внешней среды составляет 20 градусов по Цельсию, а относительная влажность воздуха равна 40-60%, то результатом конвекции и теплопроведения будет рассеивание организмом примерно 25-30% тепла.
4. Испарение. Это процесс отдачи тепла во внешнюю среду, являющийся результатом испарения влаги или пота с поверхности слизистых дыхательных путей и кожи. При температуре в 20 градусов по Цельсию человеческий организм может отдать около 20% рассеиваемого тепла.