Metody realizacji termoregulacji organizmu człowieka. Jak przebiega termoregulacja w organizmie? Termoregulacja właściwości fizycznych obróbki cieplnej organizmu człowieka

Głównymi parametrami zapewniającymi proces wymiany ciepła między człowiekiem a otoczeniem, jak pokazano powyżej, są wskaźniki mikroklimatu. W warunkach naturalnych na powierzchni Ziemi (na poziomie morza) różnią się one znacznie. Tak więc temperatura otoczenia waha się od -88 do + 60 °С; ruchliwość w powietrzu -- od 0 do 60 m/s; wilgotność względna - od 10 do 100% i ciśnienie atmosferyczne - od 680 do 810 mm Hg. Sztuka.

Wraz ze zmianą parametrów mikroklimatu zmienia się również samopoczucie cieplne człowieka. Warunki naruszające bilans cieplny powodują reakcje w organizmie, które przyczyniają się do jego przywrócenia. Procesy regulujące uwalnianie ciepła w celu utrzymania stałej temperatury ciała ludzkiego nazywane są termoregulacją. Pozwala utrzymać stałą temperaturę ciała. Termoregulacja odbywa się głównie na trzy sposoby: biochemicznie; poprzez zmianę intensywności krążenia krwi i intensywności potu.

Termoregulacja metodami biochemicznymi, zwana termoregulacją chemiczną, polega na zmianie produkcji ciepła w organizmie poprzez regulację tempa reakcji oksydacyjnych. Zmiana intensywności krążenia krwi i potu zmienia wydzielanie ciepła do otoczenia i dlatego nazywana jest termoregulacją fizyczną.

Termoregulacja ciała odbywa się jednocześnie wszystkimi środkami. Tak więc, wraz ze spadkiem temperatury powietrza, wzrostowi wymiany ciepła z powodu wzrostu różnicy temperatur zapobiegają takie procesy, jak spadek wilgotności skóry, a zatem spadek wymiany ciepła przez parowanie, spadek temperatury ciała skóry na skutek zmniejszenia intensywności transportu krwi z narządów wewnętrznych, przy jednoczesnym zmniejszeniu różnicy temperatur. Eksperymentalnie ustalono, że optymalny metabolizm w organizmie, a co za tym idzie maksymalna wydajność aktywności, mają miejsce, jeśli składniki procesu wymiany ciepła mieszczą się w następujących granicach:

P do? trzydzieści %; Qp? pięćdziesiąt %; Qtm? 20 %.

Taka równowaga charakteryzuje brak napięcia w układzie termoregulacji.

Parametry mikroklimatu mają bezpośredni wpływ na samopoczucie cieplne człowieka i jego wydajność. Ustalono, że przy temperaturze powietrza powyżej 25°C wydajność człowieka zaczyna spadać. Maksymalna temperatura wdychanego powietrza, przy której człowiek jest w stanie oddychać przez kilka minut bez specjalnego wyposażenia ochronnego, wynosi około 116°C.

Tolerancja człowieka na temperaturę, a także jego poczucie ciepła, w dużej mierze zależy od wilgotności i prędkości otaczającego powietrza. Im wyższa wilgotność względna, tym mniej potu odparowuje w jednostce czasu i tym szybciej organizm się przegrzewa. Wysoka wilgotność w temperaturze t * gt ma szczególnie niekorzystny wpływ na samopoczucie termiczne człowieka; 30°C, ponieważ w tym przypadku prawie całe wydzielane ciepło oddawane jest do otoczenia podczas parowania potu. Wraz ze wzrostem wilgotności pot nie odparowuje, ale spływa kroplami z powierzchni skóry. Dochodzi do tak zwanego ulewnego strumienia potu, który wyczerpuje organizm i nie zapewnia niezbędnej wymiany ciepła. Wraz z potem organizm traci znaczne ilości soli mineralnych, pierwiastków śladowych i witamin rozpuszczalnych w wodzie (C, B 1 , B 2). W niesprzyjających warunkach utrata płynów może sięgać 8…10 litrów na zmianę, a wraz z nią nawet 40 g soli kuchennej (łącznie ok. 140 g NaCl w organizmie). Straty powyżej 30 g NaCl są niezwykle niebezpieczne dla organizmu człowieka, gdyż prowadzą do zaburzeń wydzielania żołądkowego, skurczów mięśni i drgawek. Wyrównanie utraty wody w organizmie człowieka w wysokich temperaturach następuje w wyniku rozpadu węglowodanów, tłuszczów i białek.

Aby przywrócić równowagę wodno-solną pracowników w gorących sklepach, instaluje się punkty uzupełniania solonej (około 0,5% NaCl) gazowanej wody pitnej w ilości 4 ... 5 litrów na osobę na zmianę. W wielu fabrykach do tych celów stosuje się napój białkowo-witaminowy. W gorącym klimacie zaleca się picie schłodzonej wody pitnej lub herbaty.

Długotrwałe narażenie na wysoką temperaturę, zwłaszcza w połączeniu z dużą wilgotnością, może prowadzić do znacznego nagromadzenia ciepła w organizmie i rozwoju przegrzania organizmu powyżej dopuszczalnego poziomu - hipertermii - stanu, w którym temperatura ciała wzrasta do 38 . .. 39°C W przypadku hipertermii iw wyniku udaru cieplnego obserwuje się ból głowy, zawroty głowy, ogólne osłabienie, zaburzenia postrzegania kolorów, suchość w ustach, nudności, wymioty, obfite pocenie się, puls i oddychanie. W tym przypadku obserwuje się bladość, sinicę, źrenice są rozszerzone, czasami występują drgawki, utrata przytomności.

W gorących halach przedsiębiorstw przemysłowych większość procesów technologicznych odbywa się w temperaturach znacznie wyższych od temperatury otoczenia. Nagrzane powierzchnie wypromieniowują strumienie energii promieniowania w przestrzeń, co może prowadzić do negatywnych konsekwencji. Promienie podczerwone mają głównie działanie termiczne na organizm ludzki, podczas gdy dochodzi do naruszenia aktywności układu sercowo-naczyniowego i nerwowego. Promienie mogą powodować oparzenia skóry i oczu. Najczęstszym i najpoważniejszym uszkodzeniem oczu spowodowanym ekspozycją na promieniowanie podczerwone jest zaćma oka.

Procesy produkcyjne prowadzone w niskich temperaturach, dużej ruchliwości powietrza i wilgotności mogą powodować wychłodzenie, a nawet wychłodzenie organizmu – hipotermię. W początkowym okresie narażenia na umiarkowane zimno następuje zmniejszenie częstości oddechów, zwiększenie objętości wdechów. Przy dłuższej ekspozycji na zimno oddychanie staje się nieregularne, wzrasta częstotliwość i objętość wdechów. Pojawienie się drżenia mięśni, w którym praca zewnętrzna nie jest wykonywana, a cała energia zamieniana jest na ciepło, może opóźnić spadek temperatury narządów wewnętrznych na pewien czas. Skutkiem działania niskich temperatur są odmrożenia.

Termoregulacja człowieka to zespół niezwykle ważnych mechanizmów, które utrzymują stabilność reżimu temperaturowego organizmu w różnych warunkach środowiskowych. Ale dlaczego człowiek tak bardzo potrzebuje stałej temperatury ciała i co się stanie, jeśli zacznie się wahać? Jak przebiegają procesy termoregulacji i co zrobić, gdy naturalny mechanizm zawiedzie? O tym wszystkim - poniżej.

Człowiek, podobnie jak większość ssaków, jest stworzeniem homoiotermicznym. Homeotermia to zdolność organizmu do zapewnienia sobie stałego poziomu temperatury, głównie poprzez reakcje fizjologiczne i biochemiczne.

Termoregulacja organizmu człowieka to ewolucyjnie ukształtowany zespół mechanizmów, które działają dzięki regulacji humoralnej (poprzez ośrodek płynny) i nerwowej, metabolizmu (metabolizmu) i metabolizmu energetycznego. Różne mechanizmy mają różne sposoby i warunki działania, więc ich aktywacja zależy od pory dnia, płci człowieka, liczby przeżytych lat, a nawet położenia Ziemi na orbicie.

Mapa cieplna człowieka

Termoregulacja w organizmie człowieka odbywa się odruchowo. Specjalne układy, których działanie ma na celu kontrolowanie temperatury, regulują intensywność oddawania lub pochłaniania ciepła.

System termoregulacji człowieka

Utrzymanie reżimu temperaturowego ciała na stałym, ustalonym poziomie odbywa się za pomocą dwóch przeciwstawnych mechanizmów termoregulacji ludzkiego ciała - odrzutu i wytwarzania ciepła.

Mechanizm wytwarzania ciepła

Mechanizm wytwarzania ciepła, czyli chemicznej termoregulacji człowieka, to proces, który przyczynia się do wzrostu temperatury ciała. Występuje we wszystkich metabolizmach, ale głównie we włóknach mięśniowych, komórkach wątroby i brązowych komórkach tłuszczowych. Tak czy inaczej, wszystkie struktury tkankowe są zaangażowane w wytwarzanie ciepła. W każdej komórce ludzkiego ciała zachodzą procesy oksydacyjne, które rozkładają substancje organiczne, podczas których część uwolnionej energii jest zużywana na ogrzewanie organizmu, a główna ilość jest wydawana na syntezę trójfosforanu adenozyny (ATP). Połączenie to jest wygodną formą gromadzenia, transportu i eksploatacji energii.

Jak wygląda cząsteczka ATP?

Podczas spadku temperatury tempo procesów metabolicznych w organizmie człowieka również maleje odruchowo i odwrotnie. Regulacja chemiczna jest aktywowana, gdy fizyczny składnik wymiany ciepła nie wystarcza do utrzymania normalnej wartości temperatury.

Mechanizm wytwarzania ciepła uruchamia się po odebraniu sygnałów z receptorów zimna. Dzieje się tak, gdy temperatura otoczenia spada poniżej tzw. „strefy komfortu”, która dla osoby lekko ubranej mieści się w przedziale temperatur od 17 do 21 stopni, a dla osoby nagiej wynosi około 27-28 stopni. Należy zaznaczyć, że dla każdej osoby „strefa komfortu” ustalana jest indywidualnie, może się różnić w zależności od stanu zdrowia, masy ciała, miejsca zamieszkania, pory roku itp.

Aby zwiększyć produkcję ciepła w organizmie, uruchamiane są mechanizmy termogenezy. Wśród nich są następujące.

1. Kurczliwy.

Mechanizm ten jest uruchamiany dzięki pracy mięśni, podczas których następuje przyspieszenie rozkładu adenozytrifosforanu. Kiedy jest rozszczepiony, uwalniane jest ciepło wtórne, skutecznie ogrzewając ciało.

Skurcze mięśni w tym przypadku występują mimowolnie - po otrzymaniu impulsów pochodzących z kory mózgowej. W rezultacie można zaobserwować znaczny (nawet pięciokrotny) wzrost produkcji ciepła w organizmie człowieka.

Jak skóra reaguje na zimno?

Przy nieznacznym spadku temperatury wzrasta ton termoregulacyjny, co wyraźnie objawia się pojawieniem się gęsiej skórki i jeżeniem włosów.

Niekontrolowane skurcze mięśni podczas termogenezy skurczowej nazywane są zimnymi dreszczami. Można podnieść temperaturę ciała za pomocą skurczów mięśni oraz świadomie – wykazując się aktywnością fizyczną. Aktywność fizyczna przyczynia się do 15-krotnego wzrostu produkcji ciepła.

2. Niekurczliwe.

Ten rodzaj termogenezy może prawie potroić produkcję ciepła. Opiera się na katabolizmie (rozszczepianiu) kwasów tłuszczowych. Mechanizm ten jest regulowany przez współczulny układ nerwowy oraz hormony wydzielane przez tarczycę i rdzeń nadnerczy.

Mechanizm przenoszenia ciepła

Mechanizm wymiany ciepła, czyli fizyczny składnik termoregulacji, to proces pozbywania się nadmiaru ciepła z organizmu. Stała wartość temperatury jest utrzymywana dzięki odprowadzaniu ciepła przez skórę (na drodze przewodnictwa i konwekcji), promieniowaniu i odprowadzaniu wilgoci.

Część wymiany ciepła zachodzi dzięki przewodności cieplnej skóry i warstwy tkanki tłuszczowej. Proces ten jest w większości regulowany przez krążenie krwi. W tym przypadku ciepło z ludzkiej skóry jest wydzielane przez dotykane ciała stałe (przewodnictwo) lub otaczające powietrze (konwekcja). Konwekcja jest istotną częścią wymiany ciepła - 25-30% ludzkiego ciepła jest przekazywane do powietrza.

Promieniowanie lub promieniowanie to przenoszenie energii człowieka w przestrzeń kosmiczną lub otaczające obiekty o niższej temperaturze. Promieniowanie powoduje utratę nawet połowy ludzkiego ciepła.

I wreszcie odparowanie wilgoci z powierzchni skóry lub z dróg oddechowych, co odpowiada za 23-29% utraty ciepła. Im bardziej temperatura ciała przekracza normę, tym aktywniej ciało jest chłodzone przez parowanie - powierzchnia ciała pokryta jest potem.

W przypadku, gdy temperatura otoczenia znacznie przekracza wewnętrzny wskaźnik ciała, parowanie pozostaje jedynym skutecznym mechanizmem chłodzenia, wszystkie inne przestają działać. Jeśli wysokiej temperaturze zewnętrznej towarzyszy również duża wilgotność, która utrudnia pocenie się (czyli odparowanie wody), wówczas człowiek może się przegrzać i dostać udaru cieplnego.

Rozważ bardziej szczegółowo mechanizmy fizycznej regulacji temperatury ciała:

Pot

Istota tego typu wymiany ciepła polega na tym, że energia przekazywana jest do otoczenia poprzez odparowanie wilgoci ze skóry i błon śluzowych wyściełających drogi oddechowe.

Ten rodzaj wymiany ciepła jest jednym z najważniejszych, ponieważ, jak już wspomniano, może trwać w środowisku o wysokiej temperaturze, pod warunkiem, że procent wilgotności powietrza jest mniejszy niż 100. Wynika to z faktu, że im wyższa wilgotność powietrza, tym gorzej woda będzie odparowywać.

Ważnym warunkiem skuteczności pocenia się jest cyrkulacja powietrza. Dlatego jeśli osoba jest w ubraniu nieprzepuszczającym wymiany powietrza, to po pewnym czasie pot straci zdolność odparowywania, ponieważ wilgotność powietrza pod ubraniem przekroczy 100%. Doprowadzi to do przegrzania.

W procesie pocenia się energia ludzkiego ciała jest zużywana na zerwanie wiązań molekularnych płynu. Tracąc wiązania molekularne, woda przechodzi w stan gazowy, aw międzyczasie nadmiar energii opuszcza organizm.

Parowanie wody z błon śluzowych dróg oddechowych i parowanie przez tkankę powierzchowną – nabłonek (nawet gdy skóra wydaje się być sucha) nazywane jest potliwością niezauważalną. Aktywna praca gruczołów potowych, w której dochodzi do obfitego pocenia się i wymiany ciepła, nazywana jest potliwością odczuwalną.

Promieniowanie fal elektromagnetycznych

Ta metoda wymiany ciepła polega na emitowaniu fal elektromagnetycznych w podczerwieni. Zgodnie z prawami fizyki każdy obiekt, którego temperatura wzrasta powyżej temperatury otoczenia, zaczyna oddawać ciepło poprzez promieniowanie.

Ludzkie promieniowanie podczerwone

Aby w ten sposób zapobiec nadmiernemu ucieczce ciepła, ludzkość wynalazła odzież. Tkanina odzieży pomaga stworzyć szczelinę powietrzną, której temperatura przyjmuje temperaturę ciała. Zmniejsza to promieniowanie.

Ilość ciepła rozpraszanego przez obiekt jest proporcjonalna do pola powierzchni promieniowania. Oznacza to, że zmieniając pozycję ciała, możesz regulować wymianę ciepła.

Przewodzenie

Przewodnictwo lub przewodzenie ciepła występuje, gdy osoba dotyka dowolnego innego przedmiotu. Ale pozbycie się nadmiaru ciepła może nastąpić tylko wtedy, gdy przedmiot, z którym dana osoba miała kontakt, ma niższą temperaturę.

Należy pamiętać, że powietrze o niskiej zawartości procentowej wilgoci i tłuszczu ma niską przewodność cieplną, dlatego jest izolatorem ciepła.

Konwekcja

Istotą tej metody przekazywania ciepła jest przekazywanie energii przez powietrze krążące wokół ciała, pod warunkiem, że jego temperatura jest niższa od temperatury ciała. Chłodne powietrze w momencie kontaktu ze skórą nagrzewa się i pędzi do góry, zastępując je nową dawką zimnego powietrza, która jest mniejsza ze względu na dużą gęstość.

Odzież odgrywa ważną rolę w zapobieganiu wydzielaniu przez organizm zbyt dużej ilości ciepła podczas konwekcji. Stanowi barierę spowalniającą obieg powietrza, a tym samym konwekcję.

Centrum Termoregulacji

Centrum termoregulacji człowieka znajduje się w mózgu, a mianowicie w podwzgórzu. Podwzgórze jest częścią międzymózgowia, które zawiera wiele komórek (około 30 jąder). Funkcją tej formacji jest utrzymanie homeostazy (tj. zdolności organizmu do samoregulacji) oraz aktywności układu neuroendokrynnego.

Jedną z najważniejszych funkcji podwzgórza jest zapewnienie i sterowanie działaniami mającymi na celu termoregulację organizmu.

Kiedy ta funkcja jest wykonywana w centrum termoregulacji u człowieka, zachodzą następujące procesy:

1. Obwodowe i centralne termoreceptory przekazują informacje do przedniego podwzgórza.
2. W zależności od tego, czy nasz organizm potrzebuje ogrzania, czy schłodzenia, aktywuje się ośrodek produkcji ciepła lub ośrodek wymiany ciepła.

Kiedy impulsy są przekazywane z receptorów zimna, zaczyna funkcjonować ośrodek produkcji ciepła. Znajduje się z tyłu podwzgórza. Impulsy przemieszczają się z jąder przez współczulny układ nerwowy, zwiększając tempo procesów metabolicznych, zwężając naczynia krwionośne i aktywując mięśnie szkieletowe.

Jeśli ciało zaczyna się przegrzewać, centrum wymiany ciepła zaczyna aktywnie działać. Znajduje się w jądrach przedniego podwzgórza. Powstające tam impulsy są antagonistami mechanizmu wytwarzania ciepła. Pod ich wpływem naczynia krwionośne człowieka rozszerzają się, wzmaga się pocenie, a organizm się ochładza.

W termoregulacji człowieka biorą udział również inne części ośrodkowego układu nierównego, a mianowicie kora mózgowa, układ limbiczny i formacja siatkowata.

Główną funkcją ośrodka temperatury w mózgu jest utrzymanie stałego reżimu temperatury. Wyznacza się ją na podstawie całkowitej wartości temperatury ciała, gdy oba mechanizmy (wytwarzanie i przenoszenie ciepła) są najmniej aktywne.

Narządy wydzielania wewnętrznego odgrywają również ważną rolę w termoregulacji organizmu człowieka. W niskich temperaturach tarczyca wzmaga produkcję hormonów, które przyspieszają procesy metaboliczne. Nadnercza mają zdolność kontrolowania wymiany ciepła dzięki hormonom regulującym procesy utleniania.

Zaburzenia termoregulacji organizmu: przyczyny, objawy i leczenie

Naruszenie termoregulacji nazywa się nagłymi zmianami temperatury ciała lub odchyleniami od normy 36,6 stopni Celsjusza.

Przyczynami wahań temperatury mogą być zarówno czynniki zewnętrzne, jak i wewnętrzne, na przykład choroby.

Eksperci wyróżniają następujące naruszenia termoregulacji:

• dreszcze;
• dreszcze z hiperkinezą (mimowolne skurcze mięśni);
• hipotermia (hipotermia). Dedykowany do hipotermii;
• hipertermia (przegrzanie organizmu).

Istnieje wiele przyczyn zaburzeń termoregulacji, poniżej wymieniono najczęstsze z nich:

• Nabyta lub wrodzona wada podwzgórza (jeśli jest to problem, wówczas spadkom temperatury mogą towarzyszyć nieprawidłowe funkcjonowanie przewodu pokarmowego, narządów oddechowych i układu sercowo-naczyniowego).
• Zmiany klimatyczne (jako czynnik zewnętrzny).
• Nadużywanie napojów alkoholowych.
• konsekwencja procesu starzenia.
• Zaburzenia psychiczne.
• Dystonia naczyniowo-naczyniowa (na naszej stronie można przeczytać o zmianach temperatury w VVD).

W zależności od przyczyny, wahaniom temperatury mogą towarzyszyć różne objawy, wśród których często jest gorączka, ból głowy, utrata przytomności, nieprawidłowe funkcjonowanie układu pokarmowego i przyspieszony oddech.

W przypadku naruszenia regulacji temperatury przez organizm należy skontaktować się z neurologiem. Główne zasady leczenia tego problemu to:

• przyjmowanie leków wpływających na stan emocjonalny pacjenta (jeśli przyczyną są zaburzenia psychiczne);
• przyjmowanie leków wpływających na aktywność ośrodkowego układu nerwowego;
• przyjmowanie leków, które sprzyjają zwiększonemu przenoszeniu ciepła w naczyniach skóry;
• terapia ogólna, która obejmuje: aktywność fizyczną, hartowanie, zdrowe odżywianie, przyjmowanie witamin.

Wymiana ciepła człowieka z otoczeniem. Człowiek jest w ciągłym stanie wymiany ciepła z otoczeniem. Działalności człowieka towarzyszy ciągłe uwalnianie ciepła do otoczenia. Jej wielkość zależy od stopnia obciążenia fizycznego w określonych warunkach klimatycznych i waha się od 85 J/s (w spoczynku) do 500 J/s (podczas ciężkiej pracy). Dla prawidłowego przebiegu procesów fizjologicznych w organizmie człowieka konieczne jest, aby ciepło uwalniane przez organizm (Q tv) było całkowicie oddawane do otoczenia (Q wtedy), czyli bilans cieplny Q tv \u003d Q wtedy. Nadmierne wydzielanie ciepła przez organizm w stosunku do przekazywania ciepła do otoczenia (Qsol > Qto) prowadzi do ogrzania ciała i wzrostu temperatury ciała. Taki komfort cieplny charakteryzuje koncepcja gorący. Wręcz przeciwnie, nadwyżka wymiany ciepła nad wydzielaniem ciepła (Q tv< Q то) приводит к охлаждению организма и снижению его температуры. Такое тепловое самочувствие характеризуется понятием przeziębienie.

Jednym z ważnych wskaźników stanu termicznego organizmu jest średnia temperatura ciała (narządów wewnętrznych) rzędu 36,5°C. Nawet niewielkie odchylenia od tej temperatury w jedną lub drugą stronę prowadzą do pogorszenia samopoczucia człowieka. Zależy to od stopnia naruszenia bilansu cieplnego oraz poziomu zużycia energii podczas wykonywania pracy fizycznej.

Wymiana ciepła między organizmem człowieka a otoczeniem zależy od parametrów mikroklimatu: temperatury otoczenia, prędkości powietrza, wilgotności względnej powietrza. Aby zrozumieć wpływ jednego lub drugiego wskaźnika na przenoszenie ciepła, należy wziąć pod uwagę mechanizmy, za pomocą których ciepło jest przenoszone z jednego obiektu do drugiego (w szczególności z osoby do środowiska i odwrotnie).

Wydzielanie ciepła przez organizm człowieka odbywa się poprzez:

Przewodność cieplna Q t;

Konwekcja q w wyniku wymywania ciała człowieka przez powietrze;

Promieniowanie do otaczających powierzchni Q na zewnątrz;

Odparowanie wilgoci z powierzchni skóry Q wynosi, a podczas oddychania Q c.

Ciepło może być przekazane tylko z ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej temperaturze. Intensywność wymiany ciepła zależy od różnicy temperatur ciał (w naszym przypadku jest to temperatura ciała człowieka oraz temperatury przedmiotów i powietrza otaczającego człowieka) oraz właściwości termoizolacyjnych odzieży. Ponieważ temperatura ciała człowieka względem wartości 36,5°C zmienia się w niewielkim zakresie, zmiana w przekazywaniu ciepła od człowieka następuje głównie na skutek zmiany temperatury otoczenia człowieka. Jeśli temperatura powietrza lub przedmiotów otaczających człowieka jest wyższa niż temperatura 36,5°C, nie dochodzi do wymiany ciepła z osobą, a wręcz przeciwnie, jest ona ogrzewana.

Odzież ludzka ma właściwości termoizolacyjne: im jest cieplej, tym mniej ciepła przechodzi od osoby do otoczenia. Dzięki temu możliwa jest regulacja wymiany ciepła człowieka z otoczeniem ze względu na temperaturę otoczenia oraz dobór odzieży o różnych właściwościach termoizolacyjnych.

Powietrze w pobliżu ciepłego przedmiotu nagrzewa się. Ogrzane powietrze ma mniejszą gęstość i jako lżejsze unosi się do góry, a jego miejsce zajmuje zimniejsze powietrze z otoczenia. Zjawisko wymiany części powietrza na skutek różnicy gęstości powietrza ciepłego i zimnego nazywa się Naturalna konwekcja.

Jeśli ciepły przedmiot zostanie przedmuchany zimnym powietrzem, wówczas proces wymiany cieplejszych warstw powietrza w obiekcie na zimniejszą ulega przyspieszeniu. W takim przypadku ogrzewany obiekt będzie miał zimniejsze powietrze, różnica temperatur między ogrzewanym obiektem a otaczającym powietrzem będzie większa, a intensywność wymiany ciepła z obiektu do otaczającego powietrza wzrośnie. Zjawisko to nazywa się konwekcja wymuszona. Tak więc wymianę ciepła między człowiekiem a otoczeniem można regulować poprzez zmianę prędkości ruchu powietrza, tj. przenoszenie ciepła przez konwekcję jest tym większe, im niższa temperatura otoczenia i większa prędkość ruchu powietrza.

Energia cieplna, zamieniająca się na powierzchni gorącego ciała w promieniowanie (falę elektromagnetyczną) - promieniowanie podczerwone, jest przenoszona na inną (zimną powierzchnię), gdzie ponownie zamienia się w ciepło. Strumień promieniowania jest tym większy, im większa różnica temperatur między człowiekiem a otaczającymi go obiektami. Ponadto strumień promieniowania może pochodzić od osoby, jeśli temperatura otaczających obiektów jest niższa niż temperatura osoby i odwrotnie, jeśli otaczające przedmioty są bardziej nagrzane, tj. strumień promieniowania podczas wymiany ciepła przez promieniowanie jest tym większy, im niższa jest temperatura powierzchni otaczających człowieka.

Intensywność parowania, a co za tym idzie ilość ciepła przekazywanego z organizmu do otoczenia zależy: po pierwsze od temperatury otoczenia: im wyższa temperatura, tym większa intensywność parowania; po drugie, na wilgotność powietrza: im wyższa wilgotność, tym mniejsza intensywność parowania; po trzecie, na prędkości ruchu: intensywność parowania wzrasta wraz ze wzrostem prędkości ruchu powietrza; po czwarte od intensywności pracy: poziom pocenia wzrasta proporcjonalnie do ciężkości wykonywanej pracy.

W procesie oddychania powietrze otoczenia, dostając się do płuc człowieka, nagrzewa się i jednocześnie nasyca parą wodną. W ten sposób ciepło jest usuwane z organizmu człowieka wraz z wydychanym powietrzem (Qv). Ilość ciepła wydzielanego przez człowieka wraz z wydychanym powietrzem zależy od jego aktywności fizycznej, wilgotności oraz temperatury otaczającego (wdychanego) powietrza. Im większe obciążenie fizyczne i im niższa temperatura otoczenia, tym więcej ciepła oddaje wydychane powietrze. Wraz ze wzrostem temperatury i wilgotności otaczającego powietrza zmniejsza się ilość ciepła usuwanego przez oddychanie.

Zatem kierunek strumieni ciepła Q t Q do Q out może być od osoby do powietrza i otaczających go przedmiotów i odwrotnie, w zależności od tego, która jest większa - temperatura ciała osoby lub powietrza i otaczających ją ciał.

Wydzielanie ciepła przez organizm człowieka zależy przede wszystkim od wielkości obciążenia mięśni podczas aktywności człowieka, a przenoszenie ciepła zależy od temperatury otaczającego powietrza i przedmiotów, prędkości ruchu i wilgotności względnej powietrza.

Parametry mikroklimatu w środowisku naturalnym oraz w warunkach produkcyjnych mogą być bardzo zróżnicowane. Wraz ze zmianą parametrów mikroklimatu zmienia się również samopoczucie cieplne człowieka. Naruszenie równowagi termicznej w jednym lub drugim kierunku powoduje reakcje w organizmie człowieka, które przyczyniają się do jego przywrócenia.

Proces regulacji wydzielania ciepła w celu utrzymania stałej temperatury ciała człowieka nazywa się termoregulacja. Pozwala na utrzymanie stałej temperatury narządów wewnętrznych (36,5°C) i nie obejmuje określonych narządów. Odporność na zimno lub ciepło zachodzi pod kontrolą układu nerwowego, który obejmuje określone narządy w określonym układzie funkcjonalnym, który zapewnia utrzymanie stałej temperatury w najbardziej efektywny i ekonomiczny sposób. Fizjologiczny system termoregulacji obejmuje regulację wytwarzania i wymiany ciepła.

Termoregulacja odbywa się w następujący sposób: biochemicznie, poprzez zmianę intensywności krążenia krwi i intensywności pocenia się.

Termoregulacja metodami biochemicznymi polega na zmianie intensywności procesów oksydacyjnych zachodzących w organizmie człowieka. Zewnętrznym przejawem biochemicznych procesów regulacyjnych jest drżenie mięśni, które, jak już wspomniano, występuje, gdy organizm jest przechłodzony. Zwiększa wydzielanie ciepła do 125...200 J/s. W wyniku złożonych reakcji chemicznych podczas przyswajania pokarmu wytwarzane jest ciepło, które jest wydawane na utrzymanie procesów życiowych: pracę serca, narządy oddechowe.

Termoregulacja poprzez zmianę intensywności krążenia krwi Polega ona na zdolności organizmu do regulowania objętości dostarczanej krwi, którą w tym przypadku można uznać za nośnik ciepła z narządów wewnętrznych na powierzchnię ciała człowieka poprzez zwężenie lub rozszerzenie naczyń krwionośnych.

W wysokich temperaturach otoczenia naczynia krwionośne skóry rozszerzają się, az narządów wewnętrznych napływa do niej więcej krwi, a co za tym idzie, więcej ciepła oddawane jest do otoczenia.

W niskich temperaturach występuje zjawisko odwrotne: naczynia krwionośne zwężają się, zmniejsza się ilość krwi, a co za tym idzie ciepło dostarczane do skóry, obniża się jej temperatura i w efekcie zmniejsza się przewodzenie ciepła z osobę do otoczenia.

Termoregulacja poprzez zmianę intensywności pocenia polega na zmianie procesu wymiany ciepła w wyniku parowania. Ogromne znaczenie ma schładzanie organizmu poprzez parowanie. Tak więc w temperaturze otoczenia 36 ° C ciepło jest usuwane z człowieka do otoczenia prawie wyłącznie w wyniku parowania potu. W regulacji procesu wymiany ciepła wszystkie metody są zaangażowane jednocześnie, ale w większym lub mniejszym stopniu.

Eksperymentalnie ustalono, że optymalny metabolizm w organizmie i odpowiednio maksymalna wydajność pracy mają miejsce, jeśli składniki procesu wymiany ciepła mieszczą się w następujących granicach:

Q do + Qt = 30%; Q od -45

Q wynosi \u003d 20% Q w \u003d 5%

Taka równowaga charakteryzuje brak napięcia w układzie termoregulacji.

Parametry mikroklimatu środowiska powietrza, które warunkują optymalną przemianę materii w organizmie i w którym nie występują nieprzyjemne odczucia i napięcia w układzie termoregulacji to tzw. wygodne lub optymalne. Strefa, w której otoczenie całkowicie usuwa ciepło wytwarzane przez organizm, a w układzie termoregulacji nie występuje napięcie, nazywa się strefa komfortu. Nazywa się warunki, w których naruszany jest normalny stan termiczny osoby niewygodny.

Przy lekkim napięciu w systemie termoregulacji i lekkim dyskomforcie ustalają się akceptowalne warunki meteorologiczne. W przypadku przekroczenia dopuszczalnych wartości parametrów meteorologicznych system termoregulacji pracuje w trybie stresowym, osoba odczuwa silny dyskomfort, równowaga cieplna zostaje zaburzona, a organizm zaczyna się przegrzewać lub wychłodzić, w zależności od tego, w którym kierunku przebiega równowaga cieplna zaniepokojony.

Adaptacja i aklimatyzacja podczas pracy w klimacie grzewczym i chłodzącym. Organizm osób pracujących w warunkach ciągłego narażenia na podwyższone lub niskie temperatury znajduje się w stanie dynamicznej równowagi ze środowiskiem zewnętrznym. (stereotypia dynamiczna) - Jest to równowaga ustalona w wyniku przystosowania organizmu człowieka do określonych warunków meteorologicznych.

Adaptacja do mikroklimatu grzewczego lub chłodniczego opiera się na procesach mających na celu utrzymanie określonego poziomu i wzajemnego powiązania układów fizjologicznych, narządów, mechanizmów kontrolnych, które zapewniają wysoką aktywność życiową organizmu.

Na początkowych etapach adaptacja odbywa się dzięki uruchomieniu mechanizmów kompensacyjnych - pierwotnych reakcji odruchowych mających na celu wyeliminowanie lub osłabienie zmian czynnościowych organizmu wywołanych bodźcami termicznymi. W procesie adaptacji (adaptacji) cała aktywność organizmu poprzez mechanizmy neurohumoralne zostaje doprowadzona do coraz dokładniejszej i subtelniejszej równowagi z otoczeniem.

W wyniku procesu adaptacji w zmienionych warunkach mikroklimatycznych środowiska ustala się stabilny stan układów życiowych organizmu – aklimatyzacja.

Aklimatyzacja - adaptacja do nowych warunków klimatycznych jest szczególnym przypadkiem adaptacji, rozwija się w wyniku długiego przebywania w warunkach wysokich i niskich temperatur. Cechami charakterystycznymi adaptacji i aklimatyzacji jest poprawa stanu ogólnego, łatwiejsza tolerancja wysokich i niskich temperatur, skrócenie okresu powrotu do funkcji fizjologicznych i zdolności do pracy.

Przystosowanie do wysokich temperatur wyraża się wzrostem pracy mięśni, znacznym spadkiem podstawowej przemiany materii. Podczas pracy związanej z wysoką temperaturą pokojową adaptacja następuje w wyniku zmniejszenia produkcji ciepła, powstania stabilnej redystrybucji wypełnienia krwią naczyń, dzięki czemu ułatwiony jest transfer ciepła z powierzchni ciała. Pocenie się z nadmiernego – w fazie awaryjnej – przechodzi w odpowiednią wysoką temperaturę. W procesie adaptacji z silnym poceniem obserwuje się spadek stężenia chlorków w pocie, co sprzyja zmniejszeniu zaburzeń gospodarki wodno-solnej. Spada ciśnienie krwi, zwalnia się tętno i oddech, temperatura ciała nieznacznie spada.

Adaptacja do ekspozycji na zimno. Częsta i długotrwała ekspozycja na zimno prowadzi do przyspieszenia metabolizmu i zwiększonej produkcji ciepła. Podczas pracy w chłodniach lub chłodniach w pierwszych dniach w odpowiedzi na niskie temperatury produkcja ciepła wzrasta nieekonomicznie, nadmiernie, a przenoszenie ciepła wciąż nie jest wystarczająco ograniczone. Po ustanowieniu fazy stabilnej adaptacji procesy wytwarzania ciepła stają się bardziej intensywne, a wymiany ciepła maleją i ostatecznie równoważą się w taki sposób, aby jak najdoskonaliej utrzymać stabilną temperaturę ciała w nowych warunkach.

W tym przypadku aktywnej adaptacji towarzyszą mechanizmy zapewniające adaptację receptorów do zimna, czyli podwyższenie progu podrażnienia tych receptorów. Szybciej przywracana jest temperatura skóry, następuje mniej wyraźne zwężenie naczyń skórnych, większe jej ukrwienie, zwiększa się objętość krwi krążącej.

W trakcie adaptacja do promieniowania podczerwonego zmniejsza się pobudliwość receptorów, następuje nieznaczne przyspieszenie akcji serca i wzrost temperatury ciała, wzrost intensywności pocenia się, wzrost ilości substancji tłuszczowych i spadek stężenia chlorków w pocie.

Adaptację obserwuje się pod warunkiem, że wahania parametrów mikroklimatu produkcyjnego nie wykraczają poza możliwości kompensacyjne organizmu. Ostre wyraźne wahania warunków meteorologicznych utrudniają organizmowi przystosowanie się do nich. Nadmierna intensywność i czas trwania bodźców termicznych może prowadzić do załamania adaptacji. Niepowodzenia adaptacyjne wiążą się ze spadkiem reaktywności immunologicznej organizmu i pociągają za sobą szereg niekorzystnych następstw, w szczególności zwiększoną chorobowość.

Naruszenie termoregulacji organizmu lub zaburzenie stałości temperatury ciała jest spowodowane dysfunkcją ośrodkowego układu nerwowego. Z naruszeniem procesów termoregulacji możliwe są dwa rodzaje reakcji. Jeśli temperatura ciała wzrasta, naczynia obwodowe rozszerzają się, zaczyna się pocenie. Przeciwnie, jeśli temperatura spada, naczynia zwężają się, mięśnie kurczą się, kończyny stają się zimne i pojawia się drżenie.

Wyższe zwierzęta, posiadające właściwość stałości temperatury ciała, mają system utrzymywania temperatury w równowadze. Termoregulacja zapewnia równowagę między wytwarzaniem ciepła a uwalnianiem ciepła. Istnieją dwa główne rodzaje termoregulacji: chemiczne (jego głównym mechanizmem jest zwiększone wytwarzanie ciepła podczas skurczów mięśni – drżenie mięśni) i fizyczne (zwiększona wymiana ciepła na skutek parowania płynów z powierzchni ciała podczas pocenia się). Ponadto pewne znaczenie dla produkcji i wymiany ciepła ma intensywność procesów metabolicznych oraz zwężenie lub rozszerzenie naczyń skórnych.

Ośrodek termoregulacji znajduje się w pniu mózgu. Ponadto, w szczególności hormony gruczołów dokrewnych odgrywają pewną rolę w termoregulacji. Naruszenie termoregulacji organizmu, związane ze spadkiem temperatury, nazywa się hipotermią. Naruszenie termoregulacji organizmu u ludzi, związane ze wzrostem temperatury, nazywa się hipertermią.

Naruszenie procesów termoregulacji: hipertermia

Hipertermia (przegrzanie) występuje wtedy, gdy zaburzone są mechanizmy termoregulacji, w których produkcja ciepła przeważa nad wymianą ciepła. Temperatura ciała może osiągnąć 43 ° C lub więcej.

Najczęstszymi przyczynami takiego naruszenia termoregulacji człowieka jest wzrost temperatury środowiska zewnętrznego oraz pojawienie się czynników uniemożliwiających odpowiedni transfer ciepła (na przykład zbyt ciepła odzież, wysoka wilgotność itp.).

Kiedy pojawia się ten rodzaj zaburzenia termoregulacji, aktywowane są mechanizmy adaptacyjne: reakcje behawioralne, za pomocą których osoba stara się uniknąć narażenia na nadmierne ciepło (na przykład włącza wentylator), zwiększone mechanizmy wymiany ciepła, zmniejszenie produkcji ciepła i reakcja stresowa. Zgodnie z wynikami interakcji hipertermii i procesów adaptacyjnych wyróżnia się etap kompensacji i etap dekompensacji hipertermii.

Na etapie kompensacji następuje rozszerzenie naczyń tętniczych skóry i związany z tym wzrost wymiany ciepła. Wraz z dalszym wzrostem temperatury przenoszenie ciepła zaczyna zachodzić głównie z powodu pocenia się.

W fazie dekompensacji dochodzi do naruszenia mechanizmów adaptacyjnych, pocenie się jest znacznie zmniejszone, temperatura ciała może wzrosnąć do 41-43 °C. Następuje naruszenie funkcji i struktur komórek w związku z bezpośrednim szkodliwym działaniem wysokiej temperatury, co prowadzi do wyraźnych naruszeń funkcji układów i narządów, przede wszystkim ośrodkowego układu nerwowego i układu sercowo-naczyniowego.

Udar cieplny- jest to odmiana hipertermii, w której szybko wyczerpują się mechanizmy adaptacyjne. Może to nastąpić zarówno przy dużym natężeniu czynnika termicznego, jak iw wyniku niskiej sprawności mechanizmów adaptacyjnych konkretnego organizmu. Objawy takiego naruszenia termoregulacji są takie same jak w fazie dekompensacji hipertermii w ogóle, ale są bardziej nasilone i narastają znacznie szybciej, dlatego udarowi cieplnemu towarzyszy wysoka śmiertelność. Wiodące mechanizmy patogenezy zmian w organizmie odpowiadają jednocześnie mechanizmom zachodzącym w hipertermii w ogóle. Ale szczególne znaczenie w takim naruszeniu termoregulacji organizmu ludzkiego ma zatrucie, ostra niewydolność serca, zatrzymanie oddechu, obrzęk i krwotoki w mózgu.

Porażenie słoneczne jest formą hipertermii. Występuje w wyniku bezpośredniego wpływu ciepła światła słonecznego na organizm. Przy takiej patologii termoregulacji uruchamiane są powyższe mechanizmy hipertermii, ale wiodącym jest uszkodzenie mózgu.

Patologia termoregulacji organizmu: gorączka

Gorączkę należy odróżnić od hipertermii. Gorączka- jest to reakcja organizmu na czynniki drażniące o charakterze zakaźnym i niezakaźnym, charakteryzująca się wzrostem temperatury ciała. W przypadku gorączki (w przeciwieństwie do hipertermii) zachowana jest równowaga między wytwarzaniem ciepła a utratą ciepła, ale na wyższym niż zwykle poziomie.

Przyczyną tego naruszenia termoregulacji jest pojawienie się w ciele substancji pirogennych (pirogenów). Dzielą się one na egzogenne (życiowe produkty bakterii) i endogenne (produkty rozpadu uszkodzonych komórek, zmienione białka surowicy krwi itp.).

Istnieją następujące etapy takiej patologii termoregulacji człowieka:

• stopień wzrostu temperatury;
• etap stania temperatury na poziomie wyższym niż normalnie;
• faza spadku temperatury.

Gorączkę do 38 ° C nazywa się podgorączkową, do 39 ° C umiarkowaną lub gorączkową, do 41 ° C - wysoką lub gorączkową, powyżej 41 ° C - nadmierną lub hipergorączkową.

Rodzaje krzywych temperaturowych (wykresy dobowych wahań temperatury) mogą mieć wartość diagnostyczną, ponieważ często różnią się znacznie w różnych jednostkach chorobowych.

Stała gorączka charakteryzuje się dziennymi wahaniami temperatury nie większymi niż 1 ° C. Przy gorączce przeczyszczającej różnica między temperaturami porannymi i wieczornymi wynosi 1-2°C, a przy wyniszczającej (gorączkowej) - 3-5°C. Gorączka przerywana charakteryzuje się dużymi wahaniami temperatury porannej i wieczornej z jej okresową normalizacją. Gorączka nawrotowa łączy kilkudniowe okresy, w których temperatura jest w normie, oraz okresy podwyższonej temperatury, które następują jeden po drugim. W gorączce perwersyjnej poranna temperatura jest wyższa niż wieczorna, a gorączka atypowa nie ma w ogóle żadnych wzorców.

Przy gwałtownym spadku temperatury mówią o krytycznym spadku lub kryzysie (może temu towarzyszyć wyraźny spadek - załamanie); jego stopniowy spadek nazywa się litycznym lub lizą.

Podczas gorączki dochodzi do szeregu zmian w układach i narządach.

Tak więc w ośrodkowym układzie nerwowym podczas gorączki obserwuje się zjawisko ucisku. Towarzyszącym objawem takiego naruszenia termoregulacji organizmu jest tachykardia, około 8-10 uderzeń na minutę na każdy stopień wzrostu (jednak w niektórych chorobach, na przykład z, może wystąpić bradykardia, która jest związana z efektem hamującym toksyny bakteryjnej na serce). W szczycie gorączki oddech może być przyspieszony.

Gorączka ma jednak również pozytywne konotacje. Tak więc przy gorączce reprodukcja niektórych wirusów jest hamowana, procesy życiowe i podział wielu bakterii są hamowane, zwiększa się intensywność reakcji immunologicznych, hamowany jest wzrost guzów i zwiększa się odporność organizmu na infekcje.

Przy podobnych objawach przyczyny tych naruszeń termoregulacji organizmu są różne. Gorączka jest spowodowana przez pirogeny, a hipertermia jest spowodowana wysoką temperaturą otoczenia.

Przy patologii takiej jak gorączka mechanizmy termoregulacji nadal działają (następuje przejście równowagi między wytwarzaniem ciepła a przenoszeniem ciepła na wyższy poziom), przy hipertermii dochodzi do załamania mechanizmów termoregulacji.

Gorączka jest reakcją organizmu na pewne wpływy zewnętrzne i wewnętrzne o pewnych pozytywnych właściwościach, hipertermia jest oczywiście procesem patologicznym, który jest szkodliwy dla organizmu.

Naruszenie termoregulacji organizmu: hipotermia

Hipotermia to stan charakteryzujący się spadkiem temperatury ciała poniżej normy.

Główną przyczyną takiego naruszenia termoregulacji organizmu jest spadek temperatury otoczenia. Ponadto hipotermia na tle niewielkiego spadku temperatury zewnętrznej jest spowodowana naruszeniem mechanizmów wytwarzania ciepła: rozległym porażeniem mięśni, upośledzoną produkcją ciepła z powodu zmniejszenia intensywności metabolizmu przy zmniejszonej produkcji hormonów nadnerczy (w tym uszkodzenie okolica podwzgórzowo-przysadkowa), a także skrajne wyczerpanie. Następujące czynniki mogą również przyczynić się do hipotermii: wysoka wilgotność, mokre ubranie, zanurzenie w zimnej wodzie, wiatr (który przyczynia się do zwiększonego przenoszenia ciepła); ponadto głód, przepracowanie, zatrucie alkoholem, kontuzje i choroby prowadzą do obniżenia odporności organizmu na hipotermię. Konsekwencjami naruszenia termoregulacji może być ogólna hipotermia i miejscowy uraz zimna - odmrożenia.

W zależności od czasu zgonu wyróżnia się hipotermię ostrą (w ciągu godziny), podostrą (w ciągu 4 godzin), powolną (powyżej 4 godzin).

Podobnie jak w przypadku hipertermii, rozwój hipotermii dzieli się na fazę kompensacji i fazę dekompensacji.

Faza kompensacyjna charakteryzuje się reakcjami behawioralnymi (osoba próbuje się rozgrzać), zmniejszeniem wymiany ciepła (zwężenie naczyń skórnych, ustanie pocenia się), wzrostem produkcji ciepła (ciśnienie krwi, przyspieszenie akcji serca, przepływ krwi w narządach wewnętrznych wzrasta intensywność procesów metabolicznych w narządach i tkankach, pojawiają się drżenia mięśni). Temperatura ciała nieznacznie spada.

Jeśli przeziębienie nadal działa, a mechanizmy adaptacyjne nie radzą sobie z jego patogennymi skutkami, rozpoczyna się etap dekompensacji. Dochodzi do załamania układu termoregulacji, zahamowania ośrodków regulacji mózgowej, co prowadzi do spadku czynności serca, osłabienia intensywności oddychania, niedotlenienia i kwasicy, zaburzeń funkcji narządów i tkanek, a także mikrokrążenie. Konsekwencją tego jest naruszenie wymiany elektrolitów wodnych i pojawienie się obrzęku mózgu. Śmierć następuje z powodu ustania krążenia krwi i oddychania z powodu narastającego zahamowania ośrodków regulacyjnych ośrodkowego układu nerwowego.

Odmrożenie jest zwykle narażone na obszary ciała, które nie są chronione lub słabo chronione przez ubranie (nos, uszy, palce u rąk i nóg). W odpowiedzi na narażenie na zimno pojawiają się takie oznaki naruszenia termoregulacji, jak skurcz naczyń skórnych, a następnie ich rozszerzenie i przekrwienie tętnic; przy ciągłej ekspozycji na zimno może wystąpić wtórny skurcz naczyń, który prowadzi do niedokrwienia tkanek i uszkodzenia tkanek aż do martwicy skóry i głębszych tkanek.

Artykuł przeczytano 12 451 razy.

Wstęp

1. Podwzgórze jest twoim termostatem

1.1 Przewodnictwo i konwekcja

1.2 Promieniowanie

1.3 Parowanie

2.1 Gruczoły potowe

2.2 Mięśnie gładkie otaczające tętniczki

2.3 Mięsień szkieletowy

2.4 Gruczoły dokrewne

3. Adaptacja i termoregulacja

3.1 Adaptacja do ekspozycji na niskie temperatury

3.1.1 Reakcje fizjologiczne na wysiłek fizyczny w niskich temperaturach otoczenia

3.1.2 Reakcje metaboliczne

3.2 Przystosowanie do wysokich temperatur

3.3 Ocena bodźców termicznych

4. Mechanizmy termoregulacji

Mechanizmy regulujące temperaturę ciała są podobne do termostatu regulującego temperaturę otaczającego powietrza, choć są bardziej złożone w działaniu i dokładniejsze. Zakończenia nerwów czuciowych - termoreceptory - wykrywają zmiany temperatury ciała i przekazują tę informację do termostatu organizmu - podwzgórza. W odpowiedzi na zmianę impulsów receptorowych podwzgórze uruchamia mechanizmy regulujące ocieplenie lub ochłodzenie organizmu. Podobnie jak termostat, podwzgórze ma początkowy poziom temperatury, który stara się utrzymać. To normalna temperatura ciała. Najmniejsze odchylenie od tego poziomu prowadzi do sygnału do ośrodka termoregulacji zlokalizowanego w podwzgórzu o potrzebie korekty (ryc. 1).

Zmiany temperatury ciała są odbierane przez dwa rodzaje termoreceptorów - centralny i obwodowy. Centralne receptory znajdują się w podwzgórzu i kontrolują temperaturę krwi otaczającej mózg. Są bardzo wrażliwe na najmniejsze (od 0,01°C) zmiany temperatury krwi. Zmiana temperatury krwi przepływającej przez podwzgórze uruchamia odruchy, które w zależności od potrzeby zatrzymują lub oddają ciepło.

Receptory obwodowe, zlokalizowane na całej powierzchni skóry, kontrolują temperaturę otoczenia. Wysyłają informacje zarówno do podwzgórza, jak i do kory mózgowej, zapewniając świadome postrzeganie temperatury w taki sposób, że możesz dowolnie kontrolować, czy znajdujesz się w środowisku o niskiej lub wysokiej temperaturze.

Aby ciało mogło oddawać ciepło do otoczenia, ciepło przez nie wytwarzane musi „mieć dostęp” do środowiska zewnętrznego. Ciepło z głębi ciała (rdzenia) jest transportowane przez krew do skóry, skąd może przedostać się do otoczenia poprzez jeden z czterech mechanizmów: przewodzenie, konwekcję, promieniowanie i parowanie. (Rys. 2)

1.1 Przewodnictwo i konwekcja

Przewodnictwo cieplne to przenoszenie ciepła z jednego obiektu do drugiego w wyniku bezpośredniego kontaktu molekularnego. Na przykład ciepło wytwarzane głęboko w ciele może być przenoszone przez sąsiednie tkanki, aż dotrze do powierzchni ciała. Następnie może zostać przeniesiony na odzież lub otaczające powietrze. Jeśli temperatura powietrza jest wyższa niż temperatura powierzchni skóry, ciepło powietrza jest przekazywane na powierzchnię skóry, podnosząc jej temperaturę.

Konwekcja to przenoszenie ciepła przez poruszający się strumień powietrza lub cieczy. Powietrze wokół nas jest w ciągłym ruchu. Krążąc wokół naszego ciała, dotykając powierzchni skóry, powietrze unosi cząsteczki, które otrzymały ciepło w wyniku kontaktu ze skórą. Im silniejszy ruch powietrza, tym większa intensywność wymiany ciepła w wyniku konwekcji. W połączeniu z przewodnictwem konwekcja może również powodować wzrost temperatury ciała w środowisku o wysokiej temperaturze powietrza.

1.2 Promieniowanie

W spoczynku promieniowanie jest głównym procesem przekazywania nadmiaru ciepła do organizmu. W normalnej temperaturze pokojowej ciało nagiej osoby przekazuje około 60% „nadmiaru” ciepła poprzez promieniowanie. Ciepło jest przekazywane w postaci promieni podczerwonych.

1.3 Parowanie

Parowanie jest głównym procesem rozpraszania ciepła podczas ćwiczeń. Podczas pracy mięśni na skutek parowania organizm traci około 80% ciepła, podczas spoczynku - nie więcej niż 20%. Pewne parowanie następuje bez naszej wiedzy, ale wraz z parowaniem cieczy następuje również utrata ciepła. Są to tak zwane nieodczuwalne straty ciepła. Stanowią one około 10%. Należy zauważyć, że niezauważalne straty ciepła są względnie stałe. Wraz ze wzrostem temperatury ciała nasila się proces pocenia. Kiedy pot dociera do powierzchni skóry, zmienia stan ze stanu ciekłego na gazowy pod wpływem ciepła skóry. Tak więc wraz ze wzrostem temperatury ciała znacznie wzrasta rola potu.

Przenoszenie ciepła ciała na zewnątrz odbywa się poprzez przewodzenie, konwekcję, promieniowanie i parowanie. Podczas wykonywania aktywności fizycznej głównym mechanizmem przenoszenia ciepła jest parowanie, zwłaszcza gdy temperatura otoczenia jest zbliżona do temperatury ciała.

2. Efektory zmieniające temperaturę ciała

Przy wahaniach temperatury ciała przywrócenie normalnej temperatury ciała odbywa się z reguły za pomocą następujących czterech czynników:

1) gruczoły potowe;

2) mięśnie gładkie otaczające tętniczki;

3) mięśnie szkieletowe;

4) liczba gruczołów dokrewnych.

Gdy temperatura skóry lub krwi wzrasta, podwzgórze wysyła impulsy do gruczołów potowych o potrzebie aktywnego pocenia się, co powoduje nawilżenie skóry. Im wyższa temperatura ciała, tym więcej potu. Jego parowanie odbiera ciepło z powierzchni skóry.

Wraz ze wzrostem temperatury skóry i krwi podwzgórze wysyła sygnały do ​​tętniczek mięśni gładkich, które dostarczają krew do skóry, powodując ich rozszerzenie. W efekcie zwiększa się ukrwienie skóry. Krew przenosi ciepło z głębi ciała na powierzchnię skóry, gdzie jest rozpraszane do środowiska zewnętrznego poprzez przewodzenie, konwekcję, promieniowanie i parowanie.

Mięsień szkieletowy zaczyna działać, gdy zachodzi potrzeba wytworzenia większej ilości ciepła. W warunkach niskiej temperatury powietrza termoreceptory w skórze wysyłają sygnały do ​​podwzgórza. Podobnie, wraz ze spadkiem temperatury krwi, zmiana jest ustalana przez centralne receptory podwzgórza. W odpowiedzi na otrzymane informacje podwzgórze aktywuje ośrodki mózgowe regulujące napięcie mięśniowe. Ośrodki te stymulują proces drżenia, który jest szybkim cyklem mimowolnego skurczu i rozluźnienia mięśni szkieletowych. W wyniku tej zwiększonej aktywności mięśni wytwarzane jest więcej ciepła w celu utrzymania lub podwyższenia temperatury ciała.

Komórki organizmu zwiększają intensywność swojego metabolizmu pod wpływem szeregu hormonów. Wpływa to na bilans cieplny, gdyż wzrost metabolizmu powoduje wzrost produkcji energii. Ochłodzenie organizmu stymuluje uwalnianie tyroksyny z tarczycy. Tyroksyna może zwiększyć intensywność metabolizmu w organizmie o ponad 100%. Ponadto epinefryna i norepinefryna zwiększają aktywność współczulnego układu nerwowego. W konsekwencji wpływają bezpośrednio na tempo metabolizmu niemal wszystkich komórek organizmu. Co dzieje się z ludzkim ciałem, gdy zmieniają się parametry temperatury? W tym przypadku rozwija określone reakcje adaptacyjne w odniesieniu do każdego czynnika, czyli adaptuje się. Adaptacja to proces przystosowania się do warunków środowiskowych. Jak przystosowuje się do zmian temperatury?