Понятие пойкилотермии и гомойотермии

Процессы, протекающие в организме с применением энергии, завершаются выделением тепла. В одних случаях это побочный продукт жизнедеятельности, в других - основной путь преобразования энергии. В то же время есть обратная связь между температурой и биологическими процессами. Так, скорость протекания химических реакций зависит от температуры среды в соответствии с правилом Вант-Гоффа-Аррениуса: в случае изменения температуры на 10 °С интенсивность обмена меняется в 2 раза.

Указанная закономерность объясняет высокую термозависимость всех жизненных проявлений, что сказывается даже на эволюционном развитии. Низкая температура зимой, как и снижение температуры ночью замедляли или даже прекращали все процессы жизнедеятельности. Так было и до сих пор происходит с пойкилотермными (холоднокровными) животными (от греч.рои kilos - изменчивый). Но на определенном этапе эволюции некоторые животные приобрели способность сохранять постоянную температуру тела. В гомойотермних (теплокровных) существ (от греч. horneo-подобный) сформировались механизмы терморегуляции, и в результате этого резко возрос их эволюционный потенциал. Для всех гомойотермних животных границе верхней, уже летальной температуры составляют 43-45 °С.

Температурные оболочки и ядро

Зависимость интенсивности обменных процессов от температуры привела к тому, что температура тела большинства гомойотермних животных набла-

Соотношение температурной оболочки и ядра (закрашены) за внешней температуры 20 °С (а) и 28 °С (б)

Рис. 131. Соотношение температурной оболочки и ядра (закрашены) за внешней температуры 20 °С (а) и 28 °С (б)

зилася до максимума, что требует тепловой денатурации белков, резкого повышения текучести липидов в мембранах. Такой постоянной температурой для человека стала температура 37 °С. Однако при измерении температуры отдельных частей тела человека можно обнаружить, что не везде наблюдается четкая гомойотермия. Существуют осевые и продольные температурные градиенты. Поверхностные слои имеют более низкую температуру, чем глубокие. Конечности, особенно дистальные их отделы, как правило, холоднее за туловище (рис. 131). Причем температура поверхностных слоев тела в основном зависит от внешней температуры. Например, у легко одетого взрослого человека, находящегося в помещении с температурой воздуха 20 °С, температура глубоких слоев мышц бедра составляет 35 °С, икроножных мышц - 33 °С, а в центре стопы - лишь 27-28 °С. Температура кожи этих отделов еще ниже. Повышение температуры окружающей среды приводит к увеличению температуры в глубоких слоях мышц конечностей, что может не отличаться от температуры внутренних органов. Эти видения дают возможность условно выделить "пойкилотермную" оболочку и "гомойотермне" ядро. Соотношение их изменчивы, и в зависимости от наружной температуры вследствие переходной зоны ядро может увеличиваться или уменьшаться.

Измерять температуру тела человека очень важно, поскольку большое количество заболеваний сопровождается нарушением этого гомеостатического параметра. Конечно, врача в первую очередь интересует температура ядра. Наиболее точный уровень температуры ядра отображает температура в пищеводе. Однако вследствие технических трудностей такого определения здесь ее измеряют только с научной целью. Хорошие результаты дает измерение температуры в ротовой полости под языком, а также в прямой кишке. Менее точно соответствует температуре ядра температура подмышечной впадины. Она почти на 0,5 °С ниже, да и устанавливается постепенно, после нескольких минут строгой изоляции подмышечной впадины плотным прижатием плеча.

в Течение суток температура тела может отличаться от среднего уровня: до 4 часов она снижается, а к 17-й - поднимается. Размах колебаний может достигать 1 °С. Температура тела женщин меняется через ритм гормональной активности - менструальный цикл. В первой половине цикла она примерно на 0,5 °С ниже, чем во второй (постовуляционной). Температура тела может меняться и в зависимости от потребления пищи, а также интенсивности выполнения мышечной работы. Так, у спортсмена после двухчасового интенсивного бега (после преодоления марафонской дистанции) температура ядра может увеличиваться до 40-41 °С.

Механизмы терморегуляции

Главное условие поддержания постоянной температуры тела - достижение устойчивого равновесия между теплопродукуванням и теплоотдачей. Регуляция температуры и заключается в согласовании процессов образования и выделения тепла.

Во всех органах вследствие обменных процессов происходит тепло-делания (его называют химической терморегуляцией). Поэтому кровь, которая оттекает от органов, как правило, имеет более высокую температуру, чем та, что притекают. Изменение активности обменных процессов, интенсивности мышечных локомоций принадлежит к основным механизмам изменения теплопродукування. Мощнейший источник теплопродукування-мышцы, которые сокращаются. Среди различных локомоций необходимо выделить особую их форму - дрожь. При дрожании сокращение мышечных волокон полностью направлены на увеличение теплотворность, тогда как при обычных локомоциях часть энергии расходуется на перемещение соответствующей конечности и часть - на термогенез.

Теплоотдача происходит несколькими путями.

Проведения тепла происходит при непосредственном контакте тела с плотным субстратом. При этом скорость переноса тепла от более нагретого тела к менее нагретому предмету определяется температурным градиентом и их теплопроводностью. Частично путем проведения тепло передается от внутренних органов к поверхности тела. Но этот процесс затрудняется низкой теплопроводностью жира.

Подобный к проведению тепла конвекционный путь. Касательное к поверхности тела воздуха при наличии градиента температур нагревается. Нагретый воздух становится легче и, поднимаясь, освобождает место новым порциям воздуха и тем самым забирает часть тепла. Интенсивность естественной конвекции может увеличиться от дополнительных движений воздуха или уменьшаться от соответствующей одежды, что мешает ему поступать к телу.

Тепло от тела может отводиться и с помощью длинноволнового инфракрасного излучения. Это также требует градиента температур, например, между теплой кожей и холодными стенами.

При комнатной температуре в раздетого человека около 60 % тепла отдается за счет радиации, около 12-15 % - конвекции воздуха и 2-5 % путем проведения.

Испарение пота.

При комнатной температуре в обнаженного человека около 20 % тепла отдается за счет испарения пота.

Теплопроведення, конвекция и излучение - пассивные пути теплоотдачи, основанные на физических законах. Они эффективны лишь при условии сохранения положительного температурного градиента. Чем меньше разница температуры между телом и окружающей средой, тем меньше тепла отдается. При равнозначности или при высокой температуре окружающей среды происходит обратное - нагревание тела. В этих условиях организм имеет только один механизм отдачи тепла, связанный с процессами потливость и потовипаровування. При этом применяются как физические закономерности, обусловленные необходимостью расходования энергии на процесс испарения, так и биологические-потоотделение. Охлаждение кожи способствует то, что для испарения 1 мл пота расходуется 0,58 ккал. Если испарения пота не происходит, эффективность теплоотдачи резко снижается, поскольку в результате одного лишь выделения пота тепла отдается гораздо меньше.

Скорость испарения пота зависит от разности температур и насыщенности паром воды окружающего воздуха. Чем выше влажность, тем менее эффективен и этот путь теплоотдачи. Резко снижается применение этого пути теплоотдачи в случае нахождения в воде или ношение плотной одежды, вследствие чего организм вынужден компенсировать отсутствие испарения пота его значительным выделением.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >