Какъв процес е в основата на химическата терморегулация. Нарушение на терморегулацията на тялото: причини и симптоми. Синдром на нарушение на терморегулацията

Човешкото тяло има постоянна температура от 36,6 С. За поддържане на нейното постоянство върху човешката кожа има два вида анализатори: едни реагират на студ, други на топлина. Температурните анализатори предпазват тялото от хипотермия и прегряване, помагат за поддържане на постоянна телесна температура. Съвкупността от процеси на генериране на топлина и пренос на топлина, които протичат в тялото и позволяват поддържане на постоянна телесна температура, се нарича терморегулация.

Механизмът на генериране на топлина има химическа терморегулация, а преносът на топлина има физическа терморегулация. Увеличаването на топлоотделянето се постига чрез повишаване на интензивността на енергийния метаболизъм, като основен принос за него има мускулната дейност. Така в покой генерирането на топлина е 111,6-125,5 W, а по време на интензивна мускулна работа - 313,6-418,4 W.

За протичане на нормални физиологични процеси в човешкото тяло е необходимо отделяната от тялото топлина да бъде отведена в околната среда. Освобождаването на топлина от тялото в околната среда възниква в резултат на човешката топлопроводимост през дрехите, конвекцията на тялото, излъчването на околните повърхности, изпаряването на влагата от повърхността, част от топлината се изразходва за нагряване на издишания въздух. При висока температура на въздуха в помещението човешките кръвоносни съдове се разширяват, в резултат на което се увеличава притока на кръв към повърхността на тялото и се увеличава преносът на топлина към околната среда. Заедно с потта тялото губи значително количество минерални соли (до 1%, включително 0.4.0.6 NaCl). При неблагоприятни производствени условия загубата на течност е 8-10 литра на смяна и съдържа до 60 грама. трапезна сол (общо около 140 g NaCl в тялото). Загубата на кръв лишава кръвта от способността й да задържа вода и води до нарушаване на сърдечно-съдовата система. Също така при високи температури въглехидратите, мазнините се консумират лесно, протеините се разрушават, което също може да доведе до негативни последици. Счита се за приемливо човек да намали теглото си с 2-3% чрез изпаряване на влага - дехидратация на тялото. Дехидратацията с 6% води до нарушение на умствената дейност, намаляване на зрителната острота; изпаряването на влагата с 15-20% води до смърт.

За възстановяване на водния баланс на работещите в условия на повишена температура са инсталирани пунктове за попълване с подсолена (около 0,5% NaCl) газирана вода. В някои случаи за тази цел се използва протеиново-витаминна напитка. В горещ климат се препоръчва да се пие охладена вода или чай.

Въпреки това, при t = 35 °C на околната среда преносът на топлина чрез конвекция и излъчване спира. С намаляване на t на околната среда, кръвоносните съдове се стесняват и притока на кръв към повърхността на тялото се забавя, а топлообменът намалява. Нормалното топлинно благополучие се осъществява, когато отделянето на топлина от човек се възприема напълно от околната среда, т.к. тогава има топлинен баланс. В този случай температурата на вътрешните органи остава постоянна. Ако производството на топлина от тялото не може да бъде напълно прехвърлено на околната среда, температурата на вътрешните органи се повишава и такова топлинно здравословно състояние се характеризира с понятието „горещо“. Прегряването води до хипертермия - прегряване на тялото над допустимото ниво (до 38-39 градуса С), със същите симптоми като тези при топлинен удар. В случай, че околната среда възприема повече топлина, отколкото човек възпроизвежда, тогава тялото се охлажда (студено). Продължителното излагане на ниска температура, висока подвижност и влажност на въздуха може да предизвика охлаждане и дори хипотермия на тялото - хипотемия.

Топлинната изолация на човек в покой (почивка в седнало или легнало положение) от околната среда води до повишаване на температурата на вътрешните органи с 1,2 градуса C след 1 час. Топлоизолацията на човек, който извършва умерена работа, ще доведе до повишаване на температурата вече с 5 градуса. и се доближава до максимално допустимото.

Топлинното благосъстояние на човек, топлинният баланс в системата човек-среда зависи от температурата на околната среда. околната среда, подвижността и относителната влажност на въздуха, атмосферното налягане, температурата на околните предмети и интензивността на физическото нагряване на тялото.

Влажността на въздуха влияе върху терморегулацията на тялото: високата влажност (повече от 85%) затруднява терморегулацията поради намаляване на изпарението на потта, а твърде ниската (по-малко от 20%) причинява изсушаване на лигавицата на дихателните пътища. . Оптималната стойност на влажността е 40-60%. Движението на въздуха оказва голямо влияние върху благосъстоянието на човека. В гореща стая спомага за увеличаване на топлообмена на човешкото тяло и подобрява състоянието при ниски температури. През зимата скоростта на въздуха не трябва да надвишава 0,2 - 0,5 m/s, а през лятото - 0,2 - 1 m/s. Скоростта на движение на въздуха може да има неблагоприятен ефект върху разпространението на вредни вещества.

Необходимият състав на въздуха може да се постигне чрез следните мерки:

• 1) механизация и автоматизация на производствените процеси, включително дистанционно управление. Тези мерки предпазват от вредни вещества, топлинно излъчване. Увеличете производителността на труда;
• 2) използването на технологични процеси и оборудване, които изключват образуването на вредни вещества. От голямо значение е запечатването на оборудването, в което се намират вредни вещества;
• 3) защита от източници на топлинно излъчване;
• 4) вентилационни и отоплителни устройства;
• 5) използване на лични предпазни средства.

Оценката на условията на труд се основава на изследването на санитарно-хигиенните фактори на работната среда, тежестта и интензивността на трудовия процес. Въз основа на резултатите от изследването се съставя Карта на условията на труд на работното място. В хода на работата е необходимо да се определят: производствените фактори на конкретно работно място, предмет на лабораторни изследвания; нормативни стойности на максимално допустимите параметри на факторите на производствената среда и трудовия процес, като се използва системата от стандарти за безопасност на труда, санитарни норми и правила, други стандарти за защита на труда; действителните стойности на параметрите на факторите на производствената среда чрез лабораторни изследвания, инструментални измервания или чрез изчисления. Уредите и средствата за измерване трябва да отговарят на метрологичните изисквания и да се проверяват своевременно.

Условията на труд се класифицират на:

Оптималните микроклиматични условия са такава комбинация от параметри на микроклимата, която при продължително и систематично излагане на човек осигурява общо и локално усещане за топлинен комфорт по време на 8-часова работна смяна.

Допустимите микроклиматични условия са такива комбинации от параметри на микроклимата, които при продължително и систематично излагане на човек могат да причинят напрежение в реакциите на терморегулация и които не надхвърлят физиологичните адаптивни възможности на човек.

Въпрос #4

1) Топлинен баланс на тялото

Уравнение на топлинния баланс: M±QT ± QC ± QR - QE = 0

M - производство на топлина (количеството топлина, което се отделя в тялото на ден).

Знак „+“, ако температурата на околната среда е по-висока от температурата на кожата.

Знак „-“, ако температурата на кожата е по-висока от температурата на околната среда.

1. Топлинна проводимост - QT 2. Конвекция - QC 3. Радиация - QR 4. Изпарение - QE

В тялото на всяко живо същество непрекъснато се отделя топлина. Тази топлина трябва да бъде отведена в околната среда, в противен случай тялото ще прегрее и ще умре. Твърде бързото пренасяне на топлина обаче е опасно за тялото - води до хипотермия. Ето защо е важно да се осигури най-благоприятната скорост на топлообмен при всякакви условия. Трябва да се има предвид, че преносът на топлина се осъществява чрез редица механизми, с които лекарят трябва да е запознат.

Основната част от топлината се отделя в мускулите и вътрешните органи, докато топлината се отделя от повърхността на тялото (от кожата). тъкани организмите не провеждат топлината добре, така че почти цялата топлина се пренася отвътре към повърхността с кръвния поток. В кожата и подкожната тъкан има голям брой кръвоносни съдове. Преминавайки през тях, кръвта отдава топлина навън.

2) Основните методи за топлообмен на тялото.

Топлопроводимост- това е пренос на топлина, дължащ се на повишено молекулярно движение в дадено вещество.

Не е трудно да се получи формула за пренос на топлина чрез проводимост. Оставете топлинния поток да премине през слой от материя (тъкан, стена и т.н.). (13)

Нека означим дебелината на слоя като x , и областта С.Отляво температурата е T 1 , и отдясно (нека T 1> T 2 ). Очевидно количеството топлина Q, преминало през слоя през времето T, е право пропорционална на температурната разлика, площта и времето и обратно пропорционална на дебелината на слоя. Освен това е необходимо да се вземат предвид свойствата на веществото; За това се въвежда коефициентът на топлопроводимост K.

конвекциянарича пренос на топлина, свързан с движението на газ или течност. Например, поток от топъл въздух се издига от всеки човек, а студен въздух тече отстрани. Същото се случва около всяко нагрято тяло, например радиатори. Този вид топлообмен се нарича естествена конвекция; за хората не е много ефективен. Значително повече топлина се отвежда, когато принудителна конвекциякогато движението на въздуха се създава от външна причина (вентилатор, вятър). В този случай конвекцията може да бъде основната причина за загуба на топлина.

Количеството топлина, загубено от тялото поради конвекция може да се изчисли и по формула (13), но коефициентът k в този случай ще зависи преди всичко от скоростта на въздуха.

Ирадиациясъщо играе важна роля в преноса на топлина. При нормални стайни условия (включително класни стаи) хората губят до 60% от топлината чрез радиация. Човешкото излъчване се намира в областта на инфрачервените лъчи (дължини на вълните в диапазона 3 - 20 микрометра).

Количеството топлина, загубено от тялото поради радиация, се изчислява по формулата:

Q ISL = σ ·( T 1 4 – T 2 4 ). С . T (14).

Тук σ \u003d 5.6.10 -8 (в системата SI; не е необходимо да помните числото), T 1 е температурата на повърхността на тялото, T 2 е температурата на околните тела. Тук обаче трябва да се отбележи следното. Въздухът е почти прозрачен за инфрачервените лъчи лъчи, следователно за T 2 е необходимо да се вземе не температурата на въздуха в помещението, а температурата на стените и тя може да бъде значително по-ниска от температурата на въздуха. Например, ситуацията е съвсем реална, когато термометърът, разположен на масата, показва повече от 20 0 C (т.е. температурата на въздуха) и хората в стаята замръзват, защото стените са студени.

При високи външни температури топлопредаването поради изпарение. Когато външната температура се доближи до телесната, всички методи за пренос на топлина, разгледани по-рано, не работят, тъй като температурната разлика, от която зависи преносът на топлина, става малка или дори може да стане отрицателна.

Количеството топлина, отнесено от тялото поради изпарение, може да се изчисли по формулата:

Q COI = Л · м (15),

Където ме масата на изпарената вода, Л - специфична топлина на изпарение на водата (2.25.10 6 J.kg -1; няма нужда да запаметявате числото). При хората изпарението е свързано главно с изпотяване; освен това изпарението на водата в белите дробове играе значителна роля. Трябва да се подчертае, че именно количеството изпаренвода, защото не цялата пот се изпарява. Тук от голямо значение е влажността на въздуха и скоростта на неговото движение.

При умерени и ниски температури изпарението също отнема част от топлината (главно поради изпарението в белите дробове), но конвекцията и радиацията са по-важни.

3) Температурна хомеостаза.

Телесната температура на хората и много животни се поддържа постоянна с доста висока точност. Това свойство на организма се нарича температурахомеостаза.

4) Методи на терморегулация.

Постоянността на телесната температура се осигурява от развитите в хода на еволюцията система за терморегулация.Разграничете химичната и физическата терморегулация.

химическиТерморегулацията се основава на промяна в скоростта и характера на биологичното окисление. Например, когато тялото е хипотермично, се отделят хормони, които ускоряват окисляването. Освен това има разделение на окислението и синтеза на АТФ: не 50% от енергията, освободена по време на окислението, се използва за синтеза на АТФ, а по-малко. Съответно по-голям процент от енергията се превръща в топлина; тялото се загрява. Въпреки това, промяната в естеството на биологичното окисление се отразява неблагоприятно на състоянието на тялото, следователно, като правило, химическата терморегулация се активира само в екстремни ситуации.

Физическитерморегулацията (която играе основна роля в повечето случаи) се осъществява чрез промяна на естеството на кръвообращението. При понижаване на телесната температура артериолите и малките артерии в кожата и подкожната тъкан се стесняват. Притокът на кръв към повърхността на тялото намалява (това се проявява във факта, че кожата побелява). В резултат на това се намалява преносът на топлина от вътрешните органи и мускулите към повърхността на тялото и отделянето на топлина в околната среда. С повишаване на телесната температура съдовете се разширяват (кожата става червена), с повишен кръвен поток се увеличава преносът на топлина. Например в пръстите количеството на кръвта, която тече в зависимост от температурата, може да варира стотици пъти! При повишаване на температурата повишеното изпотяване също е от съществено значение.

Човешката терморегулация е набор от изключително важни механизми, които поддържат стабилността на температурния режим на тялото при различни условия на околната среда. Но защо човек се нуждае толкова много от постоянна телесна температура и какво ще се случи, ако тя започне да се колебае? Как протичат процесите на терморегулация и какво да правим, ако естественият механизъм се провали? За всичко това - по-долу.

Човекът, както повечето бозайници, е хомойотермно същество. Хомеотермията е способността на тялото да си осигурява постоянно температурно ниво, главно чрез физиологични и биохимични реакции.

Терморегулацията на човешкото тяло е еволюционно формиран набор от механизми, които работят поради хуморална (чрез течна среда) и нервна регулация, метаболизъм (метаболизъм) и енергиен метаболизъм. Различните механизми имат различни начини и условия на работа, така че тяхното активиране зависи от времето на деня, пола на човека, броя на преживените години и дори положението на Земята в орбита.

Човешка топлинна карта

Терморегулацията в човешкото тяло се осъществява рефлексивно. Специални системи, чието действие е насочено към контролиране на температурата, регулират интензивността на топлопредаване или абсорбция.

Човешка система за терморегулация

Поддържането на температурния режим на тялото на постоянно предварително определено ниво се осъществява с помощта на два противоположни механизма на терморегулация на човешкото тяло - откат и производство на топлина.

Механизъм на производство на топлина

Механизмът на производство на топлина или химическата терморегулация на човек е процес, който допринася за повишаване на телесната температура. Среща се във всички метаболизми, но най-вече в мускулните влакна, чернодробните клетки и кафявите мастни клетки. По един или друг начин всички тъканни структури участват в производството на топлина. Във всяка клетка на човешкото тяло протичат окислителни процеси, които разграждат органичните вещества, по време на които част от освободената енергия се изразходва за нагряване на тялото, а основното количество се изразходва за синтеза на аденозин трифосфат (АТФ). Тази връзка е удобна форма за натрупване, транспортиране и работа на енергия.

Как изглежда една ATP молекула?

При понижаване на температурата скоростта на метаболитните процеси в човешкото тяло също намалява рефлекторно и обратно. Химическото регулиране се активира, когато физическият компонент на преноса на топлина не е достатъчен за поддържане на нормална температурна стойност.

Механизмът на производство на топлина се активира при получаване на сигнали от студовите рецептори. Това се случва, когато температурата на околната среда падне под така наречената „зона на комфорт“, която за леко облечен човек е в температурния диапазон от 17 до 21 градуса, а за гол човек е приблизително 27-28 градуса. Трябва да се отбележи, че за всеки индивид "зоната на комфорт" се определя индивидуално, тя може да варира в зависимост от здравословното състояние, телесното тегло, мястото на пребиваване, сезона и др.

За да се увеличи производството на топлина в тялото, се активират механизмите на термогенезата. Сред тях са следните.

1. Контрактилен.

Този механизъм се активира поради работата на мускулите, по време на която се ускорява разграждането на аденозитрифосфата. Когато се раздели, се отделя вторична топлина, която ефективно затопля тялото.

Мускулните контракции в този случай възникват неволно - при получаване на импулси, идващи от мозъчната кора. В резултат на това може да се наблюдава значително (до пет пъти) увеличение на топлоотделянето в човешкото тяло.

Как реагира кожата на студ?

При леко понижаване на температурата се повишава терморегулаторният тонус, което ясно се проявява в появата на гъши по кожата и повдигане на косми.

Неконтролираните мускулни контракции по време на контрактилната термогенеза се наричат ​​студено треперене. Възможно е да се повиши температурата на тялото с помощта на мускулни контракции и съзнателно - чрез проявяване на физическа активност. Физическата активност допринася за увеличаване на производството на топлина до 15 пъти.

2. Неконтрактилен.

Този тип термогенеза може почти да утрои производството на топлина. Основава се на катаболизма (разграждането) на мастните киселини. Този механизъм се регулира от симпатиковата нервна система и хормоните, секретирани от щитовидната жлеза и надбъбречната медула.

Механизъм за пренос на топлина

Механизмът на пренос на топлина или физическият компонент на терморегулацията е процесът на освобождаване на тялото от излишната топлина. Постоянната стойност на температурата се поддържа поради отстраняването на топлината през кожата (чрез проводимост и конвекция), радиацията и отстраняването на влагата.

Част от преноса на топлина се дължи на топлопроводимостта на кожата и слоя мастна тъкан. Процесът се регулира в по-голямата си част от кръвообращението. В този случай топлината от човешката кожа се отделя от твърди предмети при допир (кондукция) или околния въздух (конвекция). Конвекцията е значителна част от топлообмена - 25-30% от човешката топлина се пренася във въздуха.

Радиацията или радиацията е пренос на човешка енергия в пространството или към околните обекти, които имат по-ниска температура. С радиацията се губи до половината от човешката топлина.

И накрая, изпарението на влагата от повърхността на кожата или от дихателните органи, което представлява 23-29% от загубата на топлина. Колкото повече телесната температура надвишава нормата, толкова по-активно се охлажда тялото чрез изпаряване - повърхността на тялото се покрива с пот.

В случай, че температурата на околната среда значително надвишава вътрешния индикатор на тялото, изпарението остава единственият ефективен механизъм за охлаждане, всички останали спират да работят. Ако високата външна температура е придружена и от висока влажност, която затруднява изпотяването (т.е. изпарението на водата), тогава човек може да прегрее и да получи топлинен удар.

Разгледайте по-подробно механизмите на физическо регулиране на телесната температура:

изпотяване

Същността на този вид пренос на топлина е, че енергията се изпраща в околната среда чрез изпаряване на влага от кожата и лигавиците, покриващи дихателните пътища.

Този тип топлообмен е един от най-важните, тъй като, както вече беше отбелязано, той може да продължи в среда с висока температура, при условие че процентът на влажност на въздуха е по-малък от 100. Това се дължи на факта, че по-високата влажността на въздуха, толкова по-лошо ще се изпари водата.

Важно условие за ефективността на изпотяването е циркулацията на въздуха. Следователно, ако човек е в дрехи, които са непроницаеми за обмен на въздух, след известно време потта ще загуби способността си да се изпарява, тъй като влажността на въздуха под дрехите ще надвишава 100%. Това ще доведе до прегряване.

В процеса на изпотяване енергията на човешкото тяло се изразходва за разрушаване на молекулярните връзки на течността. Загубвайки молекулярните връзки, водата приема газообразно състояние, а междувременно излишната енергия напуска тялото.

Изпаряването на вода от лигавиците на дихателните пътища и изпаряването през повърхностната тъкан - епитела (дори когато кожата изглежда суха) се нарича незабележимо изпотяване. Активната работа на потните жлези, при която има обилно изпотяване и топлообмен, се нарича осезаемо изпотяване.

Излъчване на електромагнитни вълни

Този метод на пренос на топлина работи чрез излъчване на инфрачервени електромагнитни вълни. Според законите на физиката всеки обект, чиято температура се повиши над температурата на околната среда, започва да отделя топлина чрез излъчване.

Човешко инфрачервено лъчение

За да предотврати прекомерното изтичане на топлина по този начин, човечеството изобрети дрехите. Материята на облеклото спомага за създаването на въздушна междина, чиято температура поема температурата на тялото. Това намалява радиацията.

Количеството топлина, разсейвано от обект, е пропорционално на повърхността на радиацията. Това означава, че чрез промяна на позицията на тялото вие можете да регулирате топлообмена.

Провеждане

Проводимост или топлопроводимост възниква, когато човек докосне друг предмет. Но освобождаването от излишната топлина може да се случи само ако предметът, с който човекът е влязъл в контакт, има по-ниска температура.

Важно е да запомните, че въздухът с нисък процент на влажност и мазнините имат ниска стойност на топлопроводимост, следователно те са топлоизолатори.

Конвекция

Същността на този метод на топлообмен е преносът на енергия от въздуха, циркулиращ около тялото, при условие че неговата температура е по-ниска от телесната. Хладният въздух в момента на контакт с кожата се затопля и се втурва нагоре, като се заменя с нова доза студен въздух, която е по-ниска поради високата плътност.

Дрехите играят важна роля за предотвратяване на отделянето на твърде много топлина от тялото по време на конвекция. Това е бариера, която забавя циркулацията на въздуха и по този начин конвекцията.

Център за терморегулация

Центърът на човешката терморегулация се намира в мозъка, а именно в хипоталамуса. Хипоталамусът е част от диенцефалона, който включва много клетки (около 30 ядра). Функциите на тази формация са да поддържа хомеостазата (т.е. способността на тялото да се саморегулира) и дейността на невроендокринната система.

Една от най-важните функции на хипоталамуса е да осигурява и контролира действията, насочени към терморегулацията на тялото.

Когато тази функция се изпълнява в центъра на терморегулацията на човек, възникват следните процеси:

1. Периферните и централните терморецептори предават информация към предния хипоталамус.
2. В зависимост от това дали тялото ни се нуждае от отопление или охлаждане, се активира центърът за производство на топлина или центърът за пренос на топлина.

Когато се предават импулси от студените рецептори, центърът за производство на топлина започва да функционира. Намира се в задната част на хипоталамуса. Импулсите се движат от ядрата през симпатиковата нервна система, увеличавайки скоростта на метаболитните процеси, свивайки кръвоносните съдове и активирайки скелетните мускули.

Ако тялото започне да се прегрява, тогава центърът за пренос на топлина започва да работи активно. Намира се в ядрата на предния хипоталамус. Възникващите там импулси са антагонисти на механизма на производство на топлина. Под тяхно влияние кръвоносните съдове на човек се разширяват, изпотяването се увеличава, тялото се охлажда.

Други части на централната неравномерна система също участват в терморегулацията на човека, а именно кората на главния мозък, лимбичната система и ретикуларната формация.

Основната функция на температурния център в мозъка е да поддържа постоянен температурен режим. Определя се от общата стойност на телесната температура, когато и двата механизма (топлопроизводство и топлообмен) са най-малко активни.

Органите на вътрешната секреция също играят важна роля в терморегулацията на човешкото тяло. При ниски температури щитовидната жлеза увеличава производството на хормони, които ускоряват метаболитните процеси. Надбъбречните жлези имат способността да контролират преноса на топлина благодарение на хормоните, които регулират окислителните процеси.

Нарушения на терморегулацията на тялото: причини, симптоми и лечение

Нарушаването на терморегулацията се нарича внезапни промени в телесната температура или отклонения от нормата от 36,6 градуса по Целзий.

Причините за температурните колебания могат да бъдат както външни фактори, така и вътрешни, например болести.

Експертите разграничават следните нарушения на терморегулацията:

• втрисане;
• втрисане с хиперкинеза (неволни мускулни контракции);
• хипотермия (хипотермия). Посветен на хипотермия;
• хипертермия (прегряване на тялото).

Има много причини за нарушения на терморегулацията, най-честите от тях са изброени по-долу:

• Придобит или вроден дефект на хипоталамуса (ако това е проблемът, тогава температурните спадове могат да бъдат придружени от неизправности на стомашно-чревния тракт, дихателните органи и сърдечно-съдовата система).
• Изменението на климата (като външен фактор).
• Злоупотреба с алкохолни напитки.
• следствие от процеса на стареене.
• Психични разстройства.
• Вегето-съдова дистония (на нашия уебсайт можете да прочетете за температурните промени при VVD).

В зависимост от причината, температурните колебания могат да бъдат придружени от различни симптоми, често от които треска, главоболие, загуба на съзнание, неправилно функциониране на храносмилателната система и учестено дишане.

В случай на нарушения на регулирането на температурата от тялото, трябва да се свържете с невролог. Основните принципи на лечение на този проблем са:

• приемане на лекарства, които влияят на емоционалното състояние на пациента (ако причината е психични разстройства);
• приемане на лекарства, които засягат дейността на централната нервна система;
• приемане на лекарства, които насърчават повишен топлообмен в съдовете на кожата;
• обща терапия, която включва: физическа активност, втвърдяване, здравословно хранене, прием на витамини.

Терморегулацията е механизъм, който позволява на живите организми да поддържат постоянна вътрешна среда. Повечето от процесите в човешкото тяло зависят от температурата: метаболизъм, синтез на протеини и хормони, храносмилане.Освен това прегряването или хипотермията може да доведе до сериозни заболявания и дори смърт.

Температурен диапазон

Терморегулацията е изключително важна за нормалния живот на човека. здрави хора е в тесен диапазон от 36,0 до 37,0 по Целзий. Рязкото намаляване или увеличаване на тези стойности обикновено води до смърт.

В жегата човек се поти интензивно. Загубата на течности по този начин води до дехидратация, понякога доста тежка. Заедно с потта витамините и минералите напускат тялото. Поради дехидратация кръвта става по-гъста, метаболизмът се нарушава. Нормалната загуба на вода при изпотяване е до три процента от общото телесно тегло. Ако тази стойност надхвърли шестпроцентната бариера, когнитивните функции страдат. Двадесет процента са достатъчни за фатален изход. Освен това има още една опасност. По време на дълъг престой на слънце тялото натрупва повече топлина, отколкото отдава на околната среда и според закона за термодинамичното равновесие човешкото тяло постепенно се нагрява до температура на въздуха, тоест до 39-41 градуса по Целзий . Това води до топлинен удар и загуба на съзнание. Сърдечно-съдовата система също работи за износване: пулсът се ускорява, налягането се повишава, кръвта преминава през съдовете трудно.

Хипотермията е не по-малко опасна за хората. При студ кръвоносните съдове на тялото се свиват, което причинява исхемия на тъканите. И ако излагането на ниска температура е продължително, тогава е възможна смърт на кожни или мускулни участъци. Влияят и на метаболизма, който протича няколко пъти по-бързо, тъй като тялото се нуждае от енергия за отопление.

Ядро и черупка

Условно цялото човешко тяло може да бъде разделено на две нива: сърцевина и черупка. Ядрото (предимно вътрешните органи) има постоянна температура от около тридесет и седем градуса. Това се постига чрез баланс между производство на топлина и пренос на топлина. Черупката е бариера между околната среда и сърцевината с дебелина 2,5 см. Терморегулацията е способността на черупката да поддържа постоянна температура в сърцевината.

Кожата на здрав човек в различни области може да се нагрее от 24 до 36,6 градуса. Най-студеното място са върховете на пръстите, а най-топлото място е подмишницата. Колебанията в телесната температура през деня достигат до един градус: най-ниските - рано сутрин, а най-високите - в шест вечерта.

Генериране на топлина и пренос на топлина

Какво е терморегулация и как се поддържа в човешкото тяло? Този въпрос не е толкова лесен за отговор, колкото изглежда на пръв поглед. В тялото ни непрекъснато се генерира топлина, която се изразходва най-вече за отопление на външната среда. Този процес се нарича пренос на топлина. Регулира се с помощта на нервната система, от нейните резултати зависи обмяната на веществата, сърдечната дейност, мускулните контракции и др.

Обикновено производството на топлина е равно на преноса на топлина, т.е. наблюдава се изотермия. Причините за терморегулацията са прости - тя помага да се запази вътрешната температура непокътната и да се осигури известна независимост на тялото от външни условия. За един час генерира достатъчно топлина в човек, за да заври литър вода. И ако не беше преносът на топлина, тогава три дни след раждането всички ние буквално щяхме да бъдем сготвени отвътре. Следователно процесите, които помагат на хората да се отърват от излишната топлина, са изключително важни.

закаляване

Терморегулацията и закаляването вървят ръка за ръка. Тялото се адаптира към въздействието на все по-ниски или по-високи температури, формират се нови механизми за поддържане на постоянна вътрешна температура.

У дома има няколко от най-често срещаните методи за втвърдяване. Например обтриване с хладка вода. Първият път водата трябва да е 30 градуса, след това 28, 26 и така докато достигне 15 градуса по Целзий. Когато тялото свикне със студа, можете да преминете от обтриване към обливане или душ. Въздушните и слънчевите бани също бяха признати за ефективни. Първоначално продължителността на сесиите не трябва да надвишава 15 минути, но с течение на времето можете да увеличите времето до 60. Въпреки това си струва да запомните, че продължителното излагане на слънце може да доведе до кожни проблеми и рак.

терморецептори

Кожата играе ключова роля в терморегулацията на тялото. Като най-големият орган на човешкото тяло, той изпълнява много функции, включително терморецептори (студ и топлина). Известно е, че студените са около десет пъти повече, затова сме много по-чувствителни към ниските температури. Най-голямо е струпването на рецептори по лицето, шията и най-малко – по върховете на пръстите. Тяхната чувствителност обаче е обратно пропорционална на количеството. Въпреки факта, че има повече топлинни рецептори, те са почти два пъти по-чувствителни от студените.

Видове терморегулация

Терморегулацията е цял конгломерат от процеси, насочени към поддържане на постоянна телесна температура чрез топлообмен. Механизмът на работа на тази система може да бъде описан с помощта на принципа на "обратната връзка". Тоест, първо температурата на околната среда се променя, кожните рецептори реагират на това и предават сигнал към мозъка. И от там идва регулирането на производството на топлина и нейното връщане.

Всички процеси на терморегулация могат да бъдат разделени на два вида:

физически;

химически.

Физическата терморегулация от своя страна се разделя на изпарение, излъчване, топлопроводимост и конвекция. Те включват контрактилна и неконтрактилна термогенеза.

Физическа терморегулация

Физическата терморегулация е съвкупност от процеси, които осигуряват отделянето на топлина от тялото. За това природата предлага няколко начина:

Провеждане;

конвекция;

радиация;

Изпарение.

В допълнение, тялото може да регулира интензивността на кръвообращението и степента на вазодилатация на кожата, което също влияе върху загубата на топлина. Друг механизъм за пренос на топлина е изпотяването. Той е най-ефективен в случай на горещ климат или изкуствено повишаване на температурата на околната среда.

В покой, при комфортна температура от 20 градуса по Целзий, човек губи около шестдесет процента топлина чрез радиация, изпарява само двадесет, а останалата част се дължи на проводимост и конвекция. Само за един час губим около сто килокалории или четиристотин и деветнадесет джаула.

Изпарение и радиация

Изпарението е освобождаването на енергия в околното пространство поради загубата на влага през кожата или лигавиците. В противен случай този процес се нарича изпотяване. При комфортна температура (около двадесет градуса по Целзий), човек губи около 36 грама течност на всеки час. При повишаване на температурата или интензивна работа тази цифра понякога се увеличава до два литра на час.

Конвекцията е динамичен начин за загуба на топлина, който се извършва от движещи се частици вода или въздух, например такива потоци се създават от вятър или вентилатор. Просто казано, тялото, отделяйки топлина, загрява въздуха до кожата. Става по-лек от студа и се издига по-високо, а на негово място заема нова порция. Когато се окажем на вятъра или се движим бързо, въздухът около нас също се движи по-бързо, следователно топлината не се задържа дълго време близо до кожата.

Химична терморегулация

Терморегулацията и метаболизмът са тясно свързани понятия. Химическият метод се основава само на промяна в интензивността на окислителния процес и мускулната вибрация. Енергията за загряване на тялото се получава чрез хидролизата на АТФ (аденозин трифосфат). Необходим е за превръщането на сложните съединения в по-прости. Топлината, която се отделя в този случай, се разсейва в околното пространство. Това е термогенеза без треперене.

В зависимост от температурата на околната среда, метаболизмът може да се ускори или забави, за да поддържа ядрото постоянно. Човек се чувства най-комфортно при 18-20 градуса по Целзий. Но това е за въздух. Водата провежда топлината по-силно, така че температурата трябва да е по-висока. Мускулите произвеждат най-много топлина по време на аеробна гликолиза. Следователно, когато ни е студено, тялото започва да трепери, за да увеличи производството на топлина. Това състояние се нарича контрактилна термогенеза.

Управление на терморегулацията

Терморегулацията на мозъка се осъществява по същия начин, както на останалата част от тялото, с тази разлика, че тук се намира центърът, който контролира целия процес. Хипоталамусът е центърът на терморегулацията, който координира скоростта на метаболитните процеси, мускулната контракция и съдовия тонус на кожата.

Чувствителните нервни клетки в тази част на мозъка могат да различат флуктуации до стотни и хилядни от градуса. Те анализират постъпващата информация и на принципа на обратната връзка регулират вътрешната температура, като я настройват в зависимост от външните обстоятелства.

Хипоталамусът контролира щитовидната жлеза и надбъбречните жлези. Първият влияе върху скоростта на метаболизма, а вторият - върху съдовия тонус и окислителните процеси в мускулите. С помощта на невротрансмитери и коригира състоянието на тялото в съответствие с обстоятелствата.

За нормалното протичане на физиологичните процеси в човешкото тяло е необходимо отделяната от тялото топлина да бъде напълно отведена в околната среда, тъй като функционирането на тялото изисква протичане на химични и биохимични процеси в него в достатъчна степен. строги температурни граници (36,5 - 37,0 o C).

Условията, които нарушават топлинния баланс, предизвикват реакции в тялото, които допринасят за неговото възстановяване поради адаптивните и компенсаторни възможности на тялото.

Процесите на регулиране на отделянето на топлина за поддържане на постоянна температура на човешкото тяло в рамките на 36 - 37 ° C се наричат терморегулация.

Терморегулацията е физиологичен процес, контролиран от централната нервна система..

Процесите на регулиране на топлоотдаването се осъществяват основно по три начина: биохимичен; чрез промяна на интензивността на кръвообращението и интензивността на изпотяване.

Терморегулация чрез биохимични средстваСъстои се в промяна на интензивността на метаболизма (окислителните процеси) при прегряване или охлаждане на тялото.

Терморегулация чрез промяна на интензивността на кръвообращениетое способността на тялото да регулира притока на кръв (охлаждаща течност) от вътрешните органи към повърхността на тялото, в резултат на свиване или разширяване на кръвоносните съдове, в зависимост от температурата на околната среда. Кръвоснабдяването при високи температури може да бъде 20 до 30 пъти по-голямо, отколкото при ниски температури. В пръстите кръвоснабдяването може да се промени 600 пъти.

Терморегулация чрез промяна на интензивността на екскрециятапотта се осъществява чрез промяна на процеса на топлообмен и в резултат на изпаряване на освободената пот.

Терморегулацията на тялото се извършва едновременно по всички методи, което елиминира хипотермията и прегряването на тялото, тъй като осигурява баланс между количеството топлина, непрекъснато генерирано в тялото (химическа терморегулация), и излишната топлина, непрекъснато отделяна в околната среда ( физическа терморегулация), т.е. поддържа се топлинен баланс на организма.

Терморегулация ( Q)може да се представи по следния начин:

Q = M ± R ± C – E(1)

Поддържането на постоянна телесна температура се определя от производството на топлина от тялото М,т.е. процесите на метаболизма в клетките (смилане на храната, изгаряне на захар и мастни запаси), произведени в резултат на физическа активност (извършване на работа, чийто разход на енергия определя категорията на работа, неволно мускулно треперене).

Разсейване на топлината или получаване на топлина Rпоради инфрачервено лъчение от тялото в околното пространство или облъчване с инфрачервен поток на повърхността на човешкото тяло от това пространство;

пренос на топлина или получаване на топлина Cчрез конвекция, тоест чрез нагряване или охлаждане на тялото от въздух, измит върху повърхността на тялото;

разсейване на топлина E,поради изпаряването на влагата от повърхността на кожата, лигавиците на горните дихателни пътища, белите дробове.

Промяната в параметрите на микроклимата води до промяна в процента на стойностите, които определят топлинния баланс на човешкото тяло.

При нормални условия, със слабо движение на въздуха, човек в покой губи около 45% от цялата топлинна енергия, произведена от тялото в резултат на топлинно излъчване; конвекция до 30% и изпарение до 25%.

При това: над 80% от топлината се отделя през кожата, около 1-3% през дихателните органи, около 7% от топлината се изразходва за затопляне на храната, водата и вдишания въздух.

С повишаване на температурата на външния въздух и същите стойности на относителната влажност се увеличава изпарението на кожата в резултат на изпотяване от повърхността на човешкото тяло. Изпотяването играе важна роля за поддържане на комфорта на човек. И така, при нормални атмосферни условия тялото отделя от 0,4 до 0,6 литра пот на ден и 0,6 kcal се изразходват на час изпотяване. При работа в условия на висока температура и влажност се затруднява топлоотдаването на тялото.