11.3. ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ

К оглавлению
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 
34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 
51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 
68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 
85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 
102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 
119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 
136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 
153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 

Физическая терморегуляция осуществляется путем изменений отдачи тепла организмом. Особо важное значение она приобретает в поддержании постоянства температуры тела во время пребыва­ния организма в условиях повышенной температуры окружаю­щей среды.

Теплоотдача осуществляется путем теплоизлучения (радиаци­онная теплоотдача), или конвекции, т. е. движения и перемещения нагреваемого теплом воздуха, теплопроведения, т. е. отдачи те­пла веществам, непосредственно соприкасающимся с поверхностью тела, и испарения воды с поверхности кожи и легких.

У человека в обычных условиях потеря тепла путем тепло-проведения имеет небольшое значение, так как воздух и одежда являются плохими проводниками тепла. Радиация, испа­рение и конвекция протекают с различной интенсивностью в за­висимости от температуры окружающей среды. У человека в со­стоянии покоя при температуре воздуха около 20 °С и суммарной теплоотдаче, равной 419 кДж (100 ккал) в час, с помощью радиа­ции теряется 66 %, испарения воды — 19 %, конвекции — 15 % от общей потери тепла организмом. При повышении температуры окружающей среды до 35 °С теплоотдача с помощью радиации и конвекции становится невозможной, и температура тела поддер­живается на постоянном уровне исключительно с помощью испа­рения воды с поверхности кожи и альвеол легких.

Для того чтобы было ясно значение испарения в тепло­отдаче, напомним, что для испарения 1 мл воды необходимо 2,4 кДж (0,58 ккал). Следовательно, если в условиях основного обмена телом человека отдается с помощью испарения около 1675—2093 кДж (400—500 ккал), то с поверхности тела должно испаряться примерно 700—850 мл воды. Из этого количества 300—350 мл испаряются в легких и 400—500 мл — с поверхности кожи.

Характер отдачи тепла телом изменяется в зависимости от интенсивности обмена веществ. При увеличении теплообразования в результате мышечной работы возрастает значение теплоотдачи, осуществляемой с помощью испарения воды. Так, после тяжелого спортивного соревнования, когда суммарная теплоотдача достигала почти 2512 кДж (600 ккал) в час, было найдено, что 75 % тепла было отдано путем испарения, 12 % — путем радиации и 13 % — посредством конвекции.

Одежда уменьшает теплоотдачу. Потере тепла препятствует тот слой неподвижного воздуха, который находится между одеж­дой и кожей, так как воздух — плохой проводник тепла. Тепло­изолирующие свойства одежды тем выше, чем мельче ячеистость ее структуры, содержащая воздух. Этим объясняются хорошие теплоизолирующие свойства шерстяной и меховой одежды. Темпе­ратура воздуха под одеждой достигает 30 °С. Наоборот, обнажен­ное тело теряет тепло, так как воздух на его поверхности все вре­мя сменяется. Поэтому температура кожи обнаженных частей те­ла намного ниже, чем одетых.

В значительной степени препятствует теплоотдаче слой под­кожной основы (жировой клетчатки) вследствие малой теплопро­водности жира.

Температура кожи, а следовательно, интенсивность теплоизлу­чения и теплопроведения могут изменяться в результате перерас­пределения крови в сосудах и при изменении объема циркулирую­щей крови.

На холоде кровеносные сосуды кожи, главным образом арте-риолы, сужаются: большее количество крови поступает в сосуды брюшной полости, и тем самым ограничивается теплоотдача. По­верхностные слои кожи, получая меньше теплой крови, излучают меньше тепла — теплоотдача уменьшается. При сильном охлажде­нии кожи, кроме того, происходит открытие артериовенозных ана­стомозов, что уменьшает количество крови, поступающей в капил­ляры, и тем самым препятствует теплоотдаче.

Перераспределение крови, происходящее на холоде, — умень­шение количества крови, циркулирующей через поверхностные сосуды, и увеличение количества крови, проходящей через сосуды внутренних органов, способствует сохранению тепла во внутрен­них органах. Эти факты служат основанием для утверждения, что регулируемым параметром является именно температура внутрен­них органов («ядра»), которая поддерживается на постоянном уровне.

При повышении температуры окружающей среды сосуды кожи расширяются, количество циркулирующей в них крови увеличива­ется. Возрастает также объем циркулирующей крови во всем орга­низме вследствие перехода воды из тканей в сосуды, а также по­тому, что селезенка и другие кровяные депо выбрасывают в об­щий кровоток дополнительное количество крови. Увеличение коли­чества крови, циркулирующей через сосуды поверхности тела, спо­собствует теплоотдаче с помощью радиации и конвекции.

Для сохранения постоянства температуры тела человека при высокой температуре окружающей среды основное значение имеет испарение пота с поверхности кожи.

Значение потоотделения для поддержания постоянства температуры тела видно из следующего подсчета: в летние месяцы температура окружающего воздуха в средних широтах нередко рав­на температуре тела человека. Это означает, что организм человека, живущего в этих условиях, не может отдавать образующееся в

нем самом тепло путем радиации и конвекции. Единственным пу­тем отдачи тепла остается испарение воды. Приняв, что среднее теплообразование в сутки равно 10 048—11723 кДж (2400— 2800 ккал), и зная, что на испарение 1 г воды с поверхности тела расходуется 2,43 кДж (0,58 ккал), получаем, что для поддержа­ния температуры тела человека на постоянном уровне в таких ус­ловиях необходимо испарение 4,5 л воды. Особенно интенсивно потоотделение происходит при высокой окружающей температуре во время мышечной работы, когда возрастает теплообразование в самом организме. При очень тяжелой работе выделение пота у рабочих горячих цехов может составить 12 л за день.

Испарение воды зависит от относительной влажности воздуха. В насыщенном водяными парами воздухе вода испаряться не может. Поэтому при высокой влажности атмосферного воздуха высокая температура переносится тяжелее, чем при низкой влаж­ности. В насыщенном водяными парами воздухе (например, в ба­не) пот выделяется в большом количества, но не испаряется и стекает с кожи. Такое потоотделение не способствует отдаче теп­ла: только та часть пота, которая испаряется с поверхности кожи, имеет значение для теплоотдачи (эта часть пота составляет эф­фективное потоотделение).

Плохо переносится также непроницаемая для воздуха одежда (резиновая и т.п.), препятствующая испарению пота: слой воз­духа между одеждой и телом быстро насыщается парами и даль­нейшее испарение пота прекращается.

Человек плохо переносит сравнительно невысокую температу­ру окружающей среды (32 °С) при влажном воздухе. В совершен­но сухом воздухе человек может находиться без заметного пере­гревания в течение 2—3 ч при температуре 50—55 °С.

Так как некоторая часть воды испаряется легкими в виде па­ров, насыщающих выдыхаемый воздух, дыхание также участвует в поддержании температуры тела на постоянном уровне. При вы­сокой окружающей температуре дыхательный центр рефлекторно возбуждается, при низкой — угнетается, дыхание становится ме­нее глубоким.

К проявлениям физической терморегуляции следует отнести также изменение положения тела. Когда собаке или кошке холодно, они сворачиваются в клубок, уменьшая тем самым поверхность теплоотдачи; когда жарко, животные, наоборот, при­нимают положение, при котором поверхность теплоотдачи макси­мально возрастает. Этого способа физической терморегуляции не лишен и человек, «сворачиваясь в клубок» во время сна в холодном помещении.

Рудиментарное значение для человека имеет проявление фи­зической терморегуляции в форме реакции кожных мышц («гуси­ная кожа»). У животных при этой реакции изменяется ячеистость шерстяного покрова и улучшается теплоизолирующая роль шерсти.

Таким образом, постоянство температуры тела поддерживается

путем совместного действия, с одной стороны, механизмов, регу­лирующих интенсивность обмена веществ и зависящее от него теплообразование (химическая регуляция тепла), а с другой — механизмов, регулирующих теплоотдачу (физическая регуляция тепла). Соотношение процессов выработки и отдачи тепла пред­ставлено на рис. 11.2.