Методи здійснення терморегуляції організму людини. Як здійснюється терморегуляція в організмі? Терморегуляції людського організму фізичні властивості теплолікування

Основними параметрами, що забезпечують процес теплообміну людини з довкіллям, як було показано вище, є показники мікроклімату. У природних умовах лежить на поверхні Землі (рівень моря) вони змінюються у суттєвих межах. Так, температура довкілля змінюється від -88 до + 60 ° С; рухливість повітря - від 0 до 60 м/с; відносна вологість - від 10 до 100% і атмосферний тиск - від 680 до 810 мм рт. ст.

Разом із зміною параметрів мікроклімату змінюється й теплове самопочуття людини. Умови, що порушують тепловий баланс, викликають в організмі реакції, що сприяють його відновленню. Процеси регулювання тепловиділень підтримки постійної температури тіла людини називаються терморегуляцией. Вона дозволяє зберігати температуру постійного тіла. Терморегуляція здійснюється переважно трьома способами: біохімічним шляхом; шляхом зміни інтенсивності кровообігу та інтенсивності потовиділення.

Терморегуляція біохімічним шляхом, що називається хімічною терморегуляцією, полягає у зміні теплопродукції в організмі за рахунок регулювання швидкості окисних реакцій. Зміна інтенсивності кровообігу та потовиділення змінює віддачу теплоти у навколишнє середовище і тому називається фізичною терморегуляцією.

Терморегуляція організму здійснюється одночасно всіма способами. Так, при зниженні температури повітря збільшенню тепловіддачі за рахунок збільшення різниці температур перешкоджають такі процеси, як зменшення вологості шкіри, і, отже, зменшення тепловіддачі шляхом випаровування, зниження температури шкірних покривів за рахунок зменшення інтенсивності транспортування крові від внутрішніх органів, і разом з цим зменшення різниці температур. Експериментально встановлено, що оптимальний обмін речовин в організмі і, відповідно, максимальна продуктивність діяльності мають місце, якщо складові процесу тепловіддачі знаходяться в таких межах:

Q до? 30%; Q п? 50%; Q тм? 20%.

Такий баланс характеризує відсутність напруженості системи терморегуляції.

Параметри мікроклімату безпосередньо впливають на теплове самопочуття людини та її працездатність. Встановлено, що за температури повітря понад 25 °С працездатність людини починає падати. Гранична температура повітря, що вдихається, при якій людина в змозі дихати протягом декількох хвилин без спеціальних засобів захисту, близько 11б°С.

Переносність людиною температури, як і її тепловідчуття, значною мірою залежить від вологості та швидкості навколишнього повітря. Чим більша відносна вологість, тим менше випаровується поту в одиницю часу і тим швидше настає перегрів тіла. Особливо несприятливий вплив на теплове самопочуття людини має висока вологість при t*gt; 30 °С, так як при цьому майже вся теплота, що виділяється, віддається в навколишнє середовище при випаровуванні поту. При підвищенні вологості піт не випаровується, а стікає краплями із поверхні шкірного покриву. Виникає так звана проливна течія поту, що виснажує організм і не забезпечує необхідну тепловіддачу. Разом з згодом організм втрачає значну кількість мінеральних солей, мікроелементів і водорозчинних вітамінів (С, В1, В2). За несприятливих умов втрата рідини може досягати 8...10 л за зміну і з нею до 40 г кухонної солі (всього в організмі близько 140 г NaCl). Втрати більше 30 г NaCl вкрай небезпечні для організму людини, оскільки призводять до порушення шлункової секреції, спазмів м'язів, судом. Компенсація втрат води в організмі людини за високих температур відбувається за рахунок розпаду вуглеводів, жирів і білків.

Для відновлення водносольового балансу працюючих у гарячих цехах встановлюють пункти підживлення підсоленою (близько 0,5 % NaCl) газованою питною водою з розрахунку 4...5 л на людину за зміну. На ряді заводів для цього застосовують білково-вітамінний напій. У спекотних кліматичних умовах рекомендується пити охолоджену питну воду чи чай.

Тривалий вплив високої температури особливо у поєднанні з підвищеною вологістю може призвести до значного накопичення теплоти в організмі та розвитку перегрівання організму вище за допустимий рівень - гіпертермії - стан, при якому температура тіла піднімається до 38...39 °С. При гіпертермії і як наслідок тепловому ударі спостерігаються головний біль, запаморочення, загальна слабкість, спотворення колірного сприйняття, сухість у роті, нудота, блювання, рясне потовиділення, пульс і дихання прискорюються. У цьому спостерігається блідість, синюшність, зіниці розширено, часом виникають судоми, непритомність.

У гарячих цехах промислових підприємств більшість технологічних процесів протікає при температурах, що значно перевищують температуру навколишнього середовища. Нагріті поверхні випромінюють у простір потоки променистої енергії, які можуть призвести до негативних наслідків. Інфрачервоні промені надають на організм людини в основному теплову дію, при цьому настає порушення діяльності серцево-судинної та нервової систем. Промені можуть спричинити опік шкіри та очей. Найбільш частим та важким ураженням очей внаслідок дії інфрачервоних променів є катаракта ока.

Виробничі процеси, що виконуються при зниженій температурі, великій рухливості та вологості повітря, можуть бути причиною охолодження і навіть переохолодження організму - гіпотермії. У початковий період дії помірного холоду спостерігається зменшення частоти дихання, збільшення об'єму вдиху. При тривалій дії холоду дихання стає неритмічним, частота та об'єм вдиху збільшуються. Поява м'язового тремтіння, при якій зовнішня робота не відбувається, а вся енергія Перетворюється на теплоту, може протягом деякого часу затримувати зниження температури внутрішніх органів. Результатом впливу низьких температур є холодові травми.

Терморегуляція людини – набір надзвичайно важливих механізмів, які підтримують стабільність температурного режиму організму різних умовах довкілля. Але чому людина так потребує незмінної температури тіла, і що буде, якщо вона почне вагатися? Як протікають терморегуляційні процеси та що робити, якщо природний механізм дає збій? Про все це – нижче.

Людина, як більшість ссавців - гомойотермное виробництво. Гомойотермія – це здатність організму забезпечувати собі сталість рівня температури, переважно з допомогою фізіолого-біохімічних реакцій.

Терморегуляція організму людини – це еволюційно сформований набір механізмів, які спрацьовують за рахунок гуморального (за допомогою рідкого середовища) та нервової регуляції, метаболізму (обміну речовин) та енергетичного обміну. Різні механізми мають різні методи та умови спрацьовування, тому їх активація залежить від часу дня, статі людини, числа прожитих років і навіть положення Землі на орбіті.

Теплова карта людини

Терморегуляція в людини виконується рефлекторно. Спеціальні системи, дія яких спрямовано контроль температури, регулюють інтенсивність віддачі чи поглинання тепла.

Система терморегуляції людини

Підтримка температурного режиму тіла постійному заданому рівні здійснюється з допомогою двох протилежних механізмів терморегуляції організму людини - віддачі і тепла.

Механізм теплопродукції

Механізм теплопродукції або хімічна терморегуляція людини – процес, що сприяє підвищенню температури організму. Він має місце при всіх обмінах речовин, але, переважно, в м'язових волокнах, клітинах печінки та клітинах бурих жирових відкладень. Так чи інакше, у продукуванні тепла беруть участь усі тканинні структури. У кожній клітині людського тіла відбуваються окислювальні процеси, що розщеплюють органічні речовини, під час яких якась частка енергії, що виділяється, йде на нагрівання організму, а основна кількість – на синтезування аденозинтрифосфатної кислоти (АТФ). Це з'єднання є зручною формою для накопичення, транспортування та експлуатації енергії.

Такий вигляд має молекула АТФ

Під час зниження температури рефлекторним чином знижується швидкість обмінних процесів у людському тілі, і навпаки. Хімічна регуляція активізується у випадках, коли фізичної складової теплообміну бракує підтримки нормального температурного значення.

Механізм теплопродукції активізується на час вступу сигналів від холодових рецепторів. Це відбувається, коли температура навколишнього середовища стає нижчою так званої «зони комфорту», ​​яка для легко одягненої людини лежить у температурних межах від 17 до 21 градуса, а для голої людини становить приблизно 27-28 градусів. Варто зазначити, що для кожного індивідуума «зона комфорту» визначається індивідуально, вона може змінюватись залежно від стану здоров'я, маси тіла, місця проживання, пори року тощо.

Щоб підвищити вироблення тепла в організмі, включаються механізми термогенезу. У тому числі виділяють такі.

1. Короткий.

Цей механізм активізується з допомогою роботи м'язів, у ході якої прискорюється розкладання аденозитрифосфата. При його розщепленні виділяється вторинна теплота, що ефективно зігріває тіло.

Скорочення м'язів у разі відбуваються мимовільно - під час надходження імпульсів, які з кори мозку. Як результат, у тілі людини можна спостерігати значне (до п'яти разів) підвищення виробітку тепла.

Так шкіра реагує на холод

При незначному зниженні температури збільшується терморегуляційний тонус, що наочно проявляється у появі на шкірі «мурашок» та піднятті волосків.

Неконтрольовані м'язові скорочення при скорочувальному термогенезі називають холодовим тремтінням. Підвищити температуру організму за допомогою скорочень м'язів можна й усвідомлено – виявляючи рухову активність. Фізичне навантаження сприяє підвищенню теплопродукції до 15 разів.

2. Нескоротливий.

Цей вид термогенезу може підвищити теплопродукцію майже втричі. У його основі лежить катаболізм (розщеплення) жирних кислот. Цей механізм регулюється за допомогою симпатичної нервової системи та гормонів, що виділяються щитовидною залозою та мозковою речовиною надниркових залоз.

Механізм тепловіддачі

Механізм тепловіддачі, або фізична складова терморегуляції - це процес позбавлення організму від зайвого тепла. Постійне значення температури підтримується за рахунок виведення тепла через шкіру (шляхом кондукції та конвекції), радіації та виведення вологи.

Частина тепловіддачі відбувається за рахунок теплопровідності шкіри та шару жирової клітковини. Процес регулюється переважно кровообігом. При цьому тепло від шкіри людини віддається твердим предметам при доторканні до них (кондукція) або навколишньому повітрі (конвекція). Конвекція становить значну частину тепловіддачі - повітря передається 25-30% людського тепла.

Радіація чи випромінювання - це перенесення енергії людини у простір чи навколишні предмети, мають нижчу температуру. З випромінюванням йде до половини людського тепла.

І, нарешті, випаровування вологи з поверхні шкіри або з дихальних органів, на яке припадає 23-29% втрати тепла. Чим більше показник температури тіла перевищує норму, тим активніше організм охолоджується за допомогою випаровування – поверхня тіла покривається згодом.

У разі коли температура навколишнього середовища значно перевищує внутрішній показник організму, випаровування залишається єдиним дієвим механізмом охолодження, всі інші перестають працювати. Якщо ж висока зовнішня температура ще супроводжується підвищеною вологістю, яка ускладнює потовиділення (тобто випаровування води), то людина може перегрітися та отримати тепловий удар.

Розглянемо механізми фізичного регулювання температури тіла докладніше:

Перспірація

Суть цього виду тепловіддачі полягає в тому, що енергія спрямовується в навколишнє середовище шляхом випаровування вологи зі шкірного покриву та слизових оболонок, що вистилають дихальні шляхи.

Цей вид тепловіддачі - один із найважливіших, оскільки, як уже зазначалося, може продовжуватися в середовищі з високою температурою, за умови, що відсоток вологості повітря буде меншим за 100. Це пояснюється тим, що чим вища вологість повітря, тим гірша вода випаровуватиметься.

Важливою умовою ефективності перспірації є циркуляція повітря. Тому якщо людина буде у непроникному для повітрообміну одязі, то піт через якийсь час втратить можливість випаровуватися, оскільки вологість повітря під одягом перевищить 100%. Це призведе до перегріву.

У процесі потовиділення енергія людського організму витрачається те що, щоб розірвати молекулярні зв'язку рідини. Втрачаючи молекулярні зв'язки, вода приймає газоподібний стан, а тим часом надлишок енергії виходить із організму.

Випаровування води зі слизових оболонок дихальних шляхів та випаровування через поверхневу тканину - епітелій (навіть коли здається, що шкіра суха) називається невідчутною перспірацією. Активна робота потових залоз, при якій відбувається рясне потовиділення та тепловіддача, називається відчутною перспірацією.

Випромінювання електромагнітних хвиль

Цей спосіб тепловіддачі працює за рахунок випромінювання інфрачервоних електромагнітних хвиль. За законами фізики, будь-який об'єкт, температура якого піднімається вище за температуру навколишнього середовища, починає віддавати тепло за допомогою випромінювання.

Інфрачервоне випромінювання людини

Щоб не допустити надмірного витоку тепла в такий спосіб, людство винайшло одяг. Тканина одягу допомагає створити повітряний прошарок, температура якого набуває значення температури тіла. Це зменшує випромінювання.

Кількість тепла, що розсіюється об'єктом, пропорційна площі поверхні випромінювання. Це означає, що змінюючи положення тіла, можна регулювати свою тепловіддачу.

Кондукція

Кондукція чи теплопроведення відбувається при дотику людини до будь-якого іншого предмета. Але звільнення від надлишку тепла може статися тільки в тому випадку, якщо об'єкт, з яким людина вступила в контакт, має нижчу температуру.

Важливо пам'ятати, що повітря з низьким відсотком вологості та жир мають мале значення теплопровідності, тому є утеплювачами.

Конвекція

Суть цього способу тепловіддачі полягає в перенесенні енергії повітрям, що циркулює навколо тіла, за умови, що його температура буде нижче температури тіла. Прохолодне повітря в момент контакту зі шкірою прогрівається і прямує вгору, заміщаючись новою дозою холодного повітря, що знаходиться нижче через високу щільність.

Одяг відіграє у тому, щоб за конвекції тіло не віддало занадто багато тепла. Вона є бар'єром, що уповільнює повітряну циркуляцію і, тим самим, конвекцію.

Центр терморегуляції

Центр терморегуляції людини знаходиться у головному мозку, а саме – у гіпоталамусі. Гіпоталамус – це частина проміжного мозку, яка включає безліч клітин (близько 30 ядер). Функції цього утворення полягають у підтримці гомеостазу (тобто здатності організму до саморегуляції) та діяльності нейроендокринної системи.

Однією з найважливіших функцій гіпоталамуса є забезпечення та контроль дій, спрямованих на терморегуляцію тіла.

При виконанні цієї функції у центрі терморегуляції у людини відбуваються такі процеси:

1. Периферичні та центральні терморецептори передають інформацію до переднього відділу гіпоталамуса.
2. Залежно від того, нагрівання або охолодження потребує наш організм, активізується центр теплопродукції або центр тепловіддачі.

Під час передачі імпульсів від рецепторів холоду починає функціонувати центр теплопродукції. Він знаходиться у задній частині гіпоталамуса. Від ядер по симпатичній нервовій системі рухаються імпульси, що підвищують швидкість обмінних процесів, судини, що звужують, активізують скелетні м'язи.

Якщо організм починає перегріватися, починає активно працювати центр тепловіддачі. Він знаходиться в ядрах переднього відділу гіпоталамуса. Виникають імпульси є антагоністами механізму теплопродукції. Під їх впливом у людини відбувається розширення судин, підвищується потовиділення, організм охолоджується.

У терморегуляції людини беруть участь також інші відділи центральної нерівної системи, а саме кора великих півкуль мозку, лімбічна система та ретикулярна формація.

Основна функція температурного центру у головному мозку – підтримання постійного температурного режиму. Він визначається сумарним значенням температури організму, коли обидва механізми (теплопродукція та тепловіддача) активні найменше.

Органи внутрішньої секреції також відіграють важливу роль терморегуляції тіла людини. За зниженої температури щитовидна залоза збільшує продукцію гормонів, які прискорюють обмінні процеси. Надниркові залози мають здатність контролювати тепловіддачу за рахунок гормонів, що регулюють процеси окислення.

Порушення терморегуляції організму: причини, симптоми та лікування

Порушенням терморегуляції називають раптові зміни температури тіла або відхилення від норми 36,6 градусів за Цельсієм.

Причинами температурних коливань можуть стати як зовнішні чинники, і внутрішні, наприклад, захворювання.

Фахівці розрізняють такі порушення терморегуляції:

• озноб;
• озноб при гіперкінезі (мимовільних м'язових скороченнях);
• гіпотермія (переохолодження організму). Гіпотермії присвячена;
• гіпертермія (перегрів організму).

Причин порушень терморегуляції безліч, найпоширеніші з них наведені нижче:

• Придбаний або вроджений дефект гіпоталамуса (якщо проблема в цьому, то перепади температури можуть супроводжуватися збоями у роботі шлунково-кишкового тракту, органів дихання, серцево-судинної системи).
• Зміна клімату (як зовнішній фактор).
• Зловживання алкогольними напоями.
• Наслідки процесів старіння.
• Психічні розлади.
• Вегетосудинна дистонія (на нашому сайті ви можете прочитати про температурні перепади при ВСД).

Залежно від причини перепади температури можуть супроводжуватися різними симптомами, частими з яких є лихоманка, головний біль, втрата свідомості, збої в роботі травної системи, прискорене дихання.

При порушеннях регуляції температури організмом слід звернутися до невролога. Основні принципи лікування цієї проблеми полягають у:

• прийом препаратів, що впливають на емоційний стан пацієнта (якщо причина в розладах психіки);
• прийом препаратів, що впливають на діяльність центральної нервової системи;
• прийом ліків, що сприяють посиленій тепловіддачі в судинах шкіри;
• загальної терапії, до якої входять: фізична активність, загартовування, здорове харчування, прийом вітамінів.

Теплообмін людини з довкіллям. Людина постійно перебуває у стані обміну теплотою із довкіллям. Життєдіяльність людини супроводжується безперервним виділенням теплоти у довкілля. Її кількість залежить від ступеня фізичної напруги у певних кліматичних умовах і становить від 85 Дж/с (у стані спокою) до 500 Дж/с (при тяжкій роботі). Для нормального перебігу фізіологічних процесів в організмі людини необхідно, щоб тепло, що виділяється організмом (Q тв), повністю віддавалося навколишньому середовищу (Q то), тобто мав би місце тепловий баланс Qтв = Q то. Перевищення тепловиділення організму над тепловіддачею в довкілля (Q тв > Qто) призводить до нагрівання організму та підвищення температури тіла. Таке теплове самопочуття характеризується поняттям спекотно.Навпаки, перевищення тепловіддачі над тепловиділенням (Qтв< Q то) приводит к охлаждению организма и снижению его температуры. Такое тепловое самочувствие характеризуется понятием холодно.

Одним із важливих показників теплового стану організму є середня температура тіла (внутрішніх органів) близько 36,5 °С. Навіть незначні відхилення від цієї температури у той чи інший бік призводять до погіршення самопочуття людини. Вона залежить від ступеня порушення теплового балансу та рівня енерговитрат під час виконання фізичної роботи.

Теплообмін між організмом людини та навколишнім середовищем залежить від параметрів мікроклімату: температури навколишнього середовища, швидкості руху повітря, відносної вологості повітря. Щоб зрозуміти вплив того чи іншого показника на теплообмін, необхідно розглянути механізми, за рахунок яких теплота передається від одного предмета до іншого (зокрема, від людини до навколишнього середовища та навпаки).

Віддача тепла організмом людини відбувається за допомогою:

Теплопровідність Q т;

Конвекції q до внаслідок змивання повітрям тіла людини;

Випромінювання на навколишні поверхні Q;

Випаровування вологи з поверхні шкіри Q іс і при диханні Q ст.

Теплота може передаватися тільки від тіла з вищою температурою до тіла з нижчою температурою. Інтенсивність віддачі теплоти залежить від різниці температур тіл (у нашому випадку - це температура тіла людини і температура навколишніх предметів і повітря) і теплоізолюючих властивостей одягу. Так як температура тіла людини щодо величини 36,5 ° С змінюється в невеликому діапазоні, то зміна віддачі теплоти від людини відбувається в основному за рахунок зміни температури навколишнього середовища. Якщо температура повітря або навколишніх предметів вище температури 36,5 °С, відбувається не віддача теплоти від людини, а навпаки, її нагрівання.

Одяг людини має теплоізолюючі властивості: чим вона тепліша, тим менше теплоти переходить від людини до навколишнього середовища. Таким чином, регулювати теплообмін людини з довкіллям можна за рахунок температури навколишнього середовища та вибору одягу з різними теплоізолюючими властивостями.

Повітря, що знаходиться поблизу теплого предмета, нагрівається. Нагріте повітря має меншу щільність і, як легше, піднімається вгору, яке місце займає холодніше повітря навколишнього середовища. Явище обміну порцій повітря за рахунок різниці щільностей теплого та холодного повітря називається природною конвекцією.

Якщо теплий предмет обдувати холодним повітрям, процес заміни тепліших шарів повітря у предмета на більш холодний прискорюється. В цьому випадку у нагрітого предмета буде більш холодне повітря, різниця температур між нагрітим предметом і навколишнім повітрям буде більша і інтенсивність віддачі тепла від предмета навколишньому повітрі зросте. Це явище називається вимушеною конвекцією.Отже, регулювати теплообмін між людиною і довкіллям можна зміною швидкості руху повітря, тобто. передача теплоти конвекцією тим більше, що нижча температура навколишнього середовища проживання і що стоїть швидкість руху повітря.

Теплова енергія, перетворюючись на поверхні гарячого тіла на променисту (електромагнітну хвилю) - інфрачервоне випромінювання, передається на іншу (холодну поверхню), де знову перетворюється на теплову. Променистий потік тим вищий, чим більша різниця температур людини та навколишніх предметів. Причому променистий потік може виходити від людини, якщо температура навколишніх предметів менше температури людини, і навпаки, якщо навколишні предмети більш нагріті, тобто. променистий потік при теплообміні випромінюванням тим більше, чим нижча температура навколишніх поверхонь.

Інтенсивність випаровування, а отже, і величина віддачі тепла від організму навколишньому середовищу залежить: по-перше, від температури навколишнього середовища: чим вища температура, тим вища інтенсивність випаровування; по-друге, від вологості повітря: чим вища вологість, тим менша інтенсивність випаровування; по-третє, від швидкості руху: інтенсивність випаровування зростає зі збільшенням швидкості руху повітря; по-четверте, від інтенсивності роботи: рівень потовиділення підвищується пропорційно до тяжкості виконаної роботи.

У процесі дихання повітря навколишнього середовища, потрапляючи в легені людини, нагрівається і водночас насичується водяними парами. Таким чином, теплота виводиться з організму людини з повітрям, що видихається (Qв). Кількість теплоти, що виділяється людиною з повітрям, що видихається, залежить від його фізичного навантаження, вологості і температури навколишнього (вдихуваного) повітря. Чим більше фізичне навантаження і нижче температура навколишнього середовища, тим більше віддається теплоти з повітрям, що видихається. Зі збільшенням температури та вологості навколишнього повітря кількість теплоти, що відводиться через дихання, зменшується.

Таким чином, напрям теплових потоків Q т Q до Q з може бути від людини до навколишнього повітря і предметів і навпаки, залежно від того, що більше - температура тіла людини або навколишнього повітря і оточуючих його тіл.

Тепловиділення організму людини визначаються перш за все величиною м'язового навантаження при діяльності людини, а тепловіддача - температурою навколишнього повітря та предметів, швидкістю руху та відносною вологістю повітря.

Параметри мікроклімату в природному середовищі та у виробничих умовах можуть змінюватись у широких межах. Разом із зміною параметрів мікроклімату змінюється й теплове самопочуття людини. Порушення теплового балансу на той чи інший бік викликають у людини реакції, сприяють його відновлення.

Процеси регулювання тепловиділень для підтримки постійної температури тіла людини називається терморегуляції.Вона дозволяє зберігати температуру внутрішніх органів постійної (Зб,5 ° С) і не має у своєму складі специфічних органів. Протистояння холоду або жарі відбувається під контролем нервової системи, яка включає конкретні органи в специфічну функціональну систему, що забезпечує підтримку постійної температури найбільш ефективним та економічним шляхом. Фізіологічна система терморегуляції включає регуляцію теплоутворення і тепловіддачі.

Терморегуляція здійснюється наступними способами: біохімічним шляхом шляхом зміни інтенсивності кровообігу та інтенсивності потовиділення.

Терморегуляція біохімічним шляхомполягає у зміні інтенсивності окисних процесів, що відбуваються в організмі людини. Зовнішнім проявом біохімічних регулюючих процесів є м'язове тремтіння, яке як уже говорилося, виникає при переохолодженні організму. Підвищує виділення теплоти до 125...200 Дж/с. Внаслідок складних хімічних реакцій при засвоєнні їжі виробляється тепло, яке витрачається на підтримку життєвих процесів: роботи серця, органів дихання.

Терморегуляція зміною інтенсивності кровообігуполягає в здатності організму регулювати об'єм крові, що подається, яку в даному випадку можна розглядати як переносник теплоти від внутрішніх органів до поверхні тіла людини шляхом звуження або розширення кровоносних судин.

При високих температурах довкілля кровоносні судини шкіри розширюються, і до неї від внутрішніх органів притікає більше крові і, отже, більше теплоти віддається довкіллю.

При низьких температурах відбувається зворотне явище: кровоносні судини звужуються, кількість крові, а отже, і теплоти, що подається до шкіри, зменшується, знижується її температура і, як наслідок, - зменшення віддачі теплоти від людини навколишньому середовищу.

Терморегуляція зміною інтенсивності потовиділенняполягає у зміні процесу тепловіддачі за рахунок випаровування. Охолодження організму з допомогою випаровування має значення. Так, при температурі навколишнього середовища 36 ° С відведення тепла від людини в навколишнє середовище здійснюється практично за рахунок випаровування поту. У регулюванні процесу теплообміну беруть участь одночасно всі способи, але більшою чи меншою мірою.

Експериментально встановлено, що оптимальний обмін речовин в організмі і, відповідно, максимальна продуктивність праці мають місце, якщо складові процесу тепловіддачі знаходяться в таких межах:

Q до + Q т = 30%; Q з -45

Q іс = 20% Q = 5%

Такий баланс характеризує відсутність напруженості системи терморегуляції.

Параметри мікроклімату повітряного середовища, які зумовлюють оптимальний обмін речовин в організмі і при яких немає неприємних відчуттів та напруженості системи терморегуляції, називаються комфортними чи оптимальними.Зона, в якій навколишнє середовище повністю відводить теплоту, що виділяється організмом, і немає напруги системи терморегуляції, називається зоною комфорту.Умови, за яких нормальний тепловий стан людини порушується, називаються дискомфортними.

При незначній напруженості системи терморегуляції та невеликої дискомфортності встановлюються допустимі метеорологічні умови. При перевищенні допустимих значень метеорологічних параметрів система терморегуляції працює у напруженому режимі, людина відчуває сильний дискомфорт, порушується тепловий баланс і починається перегрів чи переохолодження організму залежно від цього, у який бік порушений тепловий баланс.

Адаптація та акліматизація при роботі в умовах нагрівального та охолоджуючого клімату.Організм працюючих в умовах постійного впливу підвищених або знижених температур перебуває в стані динамічної рівноваги із зовнішнім середовищем (динамічна стереотипія) -це рівновага, яка встановилася завдяки пристосуванню організму людини до певних метеорологічним умов.

В основі адаптації до мікроклімату, що нагріває або охолоджує, лежать процеси, спрямовані на підтримку певного рівня та взаємозв'язку фізіологічних систем, органів, механізмів управління, що забезпечують високу життєдіяльність організму.

На початкових етапах адаптація здійснюється за рахунок активації компенсаторних механізмів – первинних рефлекторних реакцій, спрямованих на усунення чи ослаблення функціональних зрушень в організмі, спричинених термічними подразниками. У процесі пристосування (адаптації) вся діяльність організму шляхом нейрогуморальних механізмів наводиться у дедалі точніше і тонке врівноважування з довкіллям.

Внаслідок адаптаційного процесу встановлюється стабільний стан життєвих систем організму в змінених мікрокліматичних умовах середовища – акліматизація.

Акліматизація -Пристосування до нових кліматичних умов є окремим випадком адаптації, що розвивається в результаті тривалого перебування в умовах високих та низьких температур. Характерними особливостями адаптації та акліматизації є покращення загального стану, легша переносимість високих та низьких температур, скорочення періоду відновлення фізіологічних функцій та працездатності.

Адаптація до високих температурвиявляється у підвищенні роботи м'язів, значному зниженні основного обміну. При роботі, пов'язаної з високою температурою приміщення, адаптація йде за рахунок зниження теплопродукції, формування стійкого перерозподілу кровонаповнення судин, так що з поверхні тіла віддача тепла полегшується. Потовиділення з надлишкового – в аварійній фазі – перетворюється на адекватне високій температурі. У процесі адаптації при вираженому потовиділенні спостерігається зменшення концентрації хлоридів у поті, що сприяє зменшенню порушень водно-сольового обміну. Зменшується АТ, уріджується частота пульсу та дихання, дещо знижується температура тіла.

Адаптація до холоду.Частий та тривалий вплив холоду призводить до підвищення обміну речовин та посилення теплопродукції. Працюючи у холодних цехах чи холодильниках перші дні у відповідь низьку температуру теплопродукція наростає неекономічно, надмірно, тепловіддача ще недостатньо обмежена. Після встановлення фази стійкої адаптації процеси теплопродукції стають інтенсивнішими, а тепловіддачі знижуються і в кінцевому підсумку збалансуються таким чином, щоб підтримувати стабільну температуру тіла в нових умовах.

До активної адаптації у цьому випадку приєднуються механізми, що забезпечують пристосування рецепторів до холоду, тобто підвищення порога подразнення цих рецепторів. Найшвидше відновлюється температура шкіри, відзначається менш виражене звуження судин шкіри, більше її кровопостачання, збільшується обсяг циркулюючої крові.

В процесі адаптації до інфрачервоного опроміненнязнижується збудливість рецепторів, відзначається незначне почастішання пульсу та підвищення температури тіла, підвищення інтенсивності потовиділення, збільшення кількості жирових речовин та зменшення концентрації хлоридів у поту.

Адаптація спостерігається за умови, якщо коливання властивостей виробничого мікроклімату не виходять за межі компенсаторних можливостей організму. Різко коливання метеорологічних умов ускладнюють адаптацію організму до них. Надмірні за інтенсивністю та тривалістю теплові подразники можуть призвести до зриву адаптації. Зриви адаптації пов'язані зі зниженням імунологічної реактивності організму і спричиняють різноманітні несприятливі наслідки, зокрема, підвищену захворюваність.

Порушення терморегуляції організму або розлад сталості температури тіла провокується дисфункцією центральної нервової системи. При порушенні процесів терморегуляції можливі два типи реакції. Якщо температура тіла йде підвищення, периферичні судини розширюються, починається потовиділення. Якщо температура, навпаки, знижується, судини звужуються, м'язи скорочуються, кінцівки холодніють, з'являється тремтіння.

Вищі тварини, які мають властивість сталості температури тіла, мають систему підтримки температури в рівновазі. Терморегуляція здійснює баланс між теплоутворенням та тепловиділенням. Існує два основні види терморегуляції:хімічний (головний його механізм - посилення теплоутворення при м'язових скороченнях - м'язового тремтіння) і фізичний (посилення теплообміну за рахунок випаровування рідини з поверхні тіла при потовиділенні). Крім того, певне значення для теплопродукції та тепловіддачі має інтенсивність обмінних процесів та звуження або розширення шкірних судин.

Центр терморегуляції розташований у стовбурі головного мозку. Крім того, у терморегуляції певну роль відіграють гормони залоз внутрішньої секреції, зокрема. Порушення терморегуляції тіла, що з зниженням температури, називається гіпотермією. Порушення терморегуляції тіла у людини, пов'язане із підвищенням температури, називається гіпертермією.

Порушення процесів терморегуляції: гіпертермія

Гіпертермія (перегрівання) виникає у разі порушення механізмів терморегуляції, у якому теплопродукція переважає над тепловіддачею. Температура тіла може досягти 43 ° С і більше.

Найчастішими причинами такого порушення терморегуляції людини є підвищення температури зовнішнього середовища та поява факторів, що перешкоджають адекватній тепловіддачі (наприклад, надмірно теплий одяг, підвищена вологість повітря тощо).

З появою цього виду порушень терморегуляції включаються механізми адаптації: поведінкові реакції, за допомогою яких людина намагається уникнути впливу зайвого тепла (наприклад, включає вентилятор), посилення механізмів тепловіддачі, зменшення теплопродукції та стрес-реакція. Відповідно до результатів взаємодії гіпертермії та процесів адаптації виділяють стадію компенсації та стадію декомпенсації гіпертермії.

У стадії компенсації відбувається розширення артеріальних судин шкіри пов'язане з цим посилення тепловіддачі. При подальшому підвищенні температури тепловіддача починає відбуватися переважно лише за рахунок потовиділення.

На стадії декомпенсації спостерігається порушення механізмів адаптації, потовиділення значно знижується, температура тіла може підвищитися до 41-43 °С. Виникає порушення функцій та структур клітин у зв'язку з безпосереднім ушкоджуючим впливом високої температури, що призводить до виражених порушень функцій систем та органів, насамперед ЦНС та серцево-судинної системи.

Тепловий удар- це варіант гіпертермії, у якому механізми адаптації швидко виснажуються. Це може відбуватися як за високої інтенсивності теплового чинника, і у результаті низької ефективності механізмів адаптації конкретного організму. Симптоми такого порушення терморегуляції такі ж, як і в стадії декомпенсації гіпертермії загалом, але більш тяжкі та значно швидше наростають, у зв'язку з чим тепловий удар супроводжується високою летальністю. Провідні механізми патогенезу змін у організмі у своїй відповідають таким при гіпертермії взагалі. Але особливе значення при такому порушенні терморегуляції організму людини надається інтоксикації, гострій серцевій недостатності, зупинці дихання, набряку та крововиливу в головний мозок.

сонячний удар- це одна з форм гіпертермії. Він виникає внаслідок безпосереднього впливу тепла сонячних променів на організм. За такої патології терморегуляції включаються вищеописані механізми гіпертермії, але провідним є ушкодження головного мозку.

Патологія терморегуляції організму: лихоманка

Від гіпертермії слід відрізняти пропасницю. Лихоманка- це реакція організму на подразники інфекційної та неінфекційної природи, що характеризується підвищенням температури тіла. При лихоманці (на відміну гіпертермії) зберігається баланс між теплоутворенням і тепловіддачею, але більш високому, ніж зазвичай, рівні.

Причиною такого порушення терморегуляції є у ​​організмі пирогенных речовин (пирогенов). Вони поділяються на екзогенні (продукти життєдіяльності бактерій) та ендогенні (продукти розпаду ушкоджених клітин, змінені білки сироватки крові тощо).

Розрізняють такі стадії такої патології терморегуляції людини:

• стадія підвищення;
• стадія стояння температури більш рівні, ніж у нормі;
• стадія зниження температури.

Гарячка до 38 °С називається субфебрильною, до 39 °С помірною, або фебрильною, до 41 °С - високою, або піретичною, понад 41 °С - надмірною, або гіперпіретичною.

Типи температурних кривих (графіки добових коливань температури) можуть мати діагностичне значення, оскільки нерідко значно відрізняються за різних захворювань.

Постійна лихоманка характеризується добовими коливаннями температури трохи більше 1 °З. При послаблюючій лихоманці різниця ранкової та вечірньої температури становить 1-2 °С, а при виснажливій (гектичній) - 3-5 °С. Лихоманка, що перемежується, характеризується великими розмахами ранкової та вечірньої температури з періодичною її нормалізацією. Зворотна лихоманка поєднує періоди кілька днів, у яких температура нормальна, і періоди підвищеної температури, які чергуються друг за одним. При збоченій лихоманці ранкова температура перевищує вечірню, а атипова лихоманка взагалі не має жодних закономірностей.

При різкому зниженні температури говорять про критичне зниження, або кризу (це може супроводжуватися вираженим зниженням – колапсом); поступове її зниження називається літичним, чи лізисом.

У системах та органах при лихоманці виникає низка змін.

Так, у центральній нервовій системі при лихоманці спостерігається явище гноблення. Супутнім симптомом такого порушення терморегуляції організму є тахікардія, приблизно 8-10 ударів на хвилину на кожен градус підйому (втім, при деяких захворюваннях, наприклад, при , може бути брадикардія, що пов'язано з пригнічуючим впливом бактеріального токсину на серце). На висоті лихоманки дихання може бути прискорене.

Гарячка, однак, має і позитивне значення. Так, при лихоманці гальмується розмноження деяких вірусів, пригнічуються процеси життєдіяльності та поділу багатьох бактерій, посилюється інтенсивність імунних реакцій, гальмується ріст пухлин, підвищується стійкість організму до інфекцій.

При подібних ознаках причини цих порушень терморегуляції організму різні. Гарячка викликається пірогенами, а гіпертермія – високою температурою навколишнього середовища.

За такої патології, як лихоманка, механізми терморегуляції продовжують діяти (відбувається перехід балансу між теплопродукцією і тепловіддачею більш високий рівень), при гіпертермії виникає зрив механізмів терморегуляції.

Гарячка – це реакція організму на певні зовнішні та внутрішні впливи з певними позитивними якостями, гіпертермія – це, безумовно, патологічний, шкідливий для організму процес.

Порушення терморегуляції тіла: гіпотермія

Гіпотермія- це стан, що характеризується зниженням температури тіла нижче за норму.

Провідна причина такого порушення терморегуляції організму – це зниження температури навколишнього середовища. Крім цього до гіпотермії на тлі невеликого зниження зовнішньої температури призводять порушення механізмів теплоутворення: великі паралічі м'язів, порушення виробництва тепла внаслідок зниження інтенсивності обміну при зниженій продукції гормонів надниркових залоз (у тому числі при пошкодженні гіпоталамо-гіпофізарної області), а також крайній ступінь виснаження. Гіпотермії можуть сприяти і такі фактори: підвищена вологість повітря, мокрий одяг, занурення у холодну воду, вітер (що сприяє посиленню тепловіддачі); крім цього до зниження опірності організму до переохолодження призводять голодування, перевтома, алкогольне сп'яніння, травми та хвороби. Наслідками порушення терморегуляції можуть бути загальне переохолодження та місцева холодова травма – відмороження.

За часом настання смерті розрізняють гостре (протягом години), підгостре (протягом 4 годин), повільне (понад 4 години) переохолодження.

Так само, як і за гіпертермії, розвиток гіпотермії поділяється на стадію компенсації та стадію декомпенсації.

Стадія компенсації характеризується поведінковими реакціями (людина намагається зігрітися), зниженням тепловіддачі (звужуються судини шкіри, припиняється потовиділення), підвищенням продукції тепла (підвищується АТ, ЧСС, збільшується кровотік у внутрішніх органах та інтенсивність обмінних процесів в органах та тканинах, з'являється миша). Температура тіла знижується незначною мірою.

Якщо холод продовжує діяти, а механізми адаптації що неспроможні впоратися з його патогенним впливом, настає стадія декомпенсації. Відбувається зрив системи терморегуляції, пригнічення центрів регуляції головного мозку, що веде до падіння серцевої діяльності, послаблення інтенсивності дихання, гіпоксії та ацидозу, розладу функцій органів та тканин, а також мікроциркуляції. Наслідком цього є порушення обміну води електролітів та поява набряку головного мозку. Смерть настає через зупинку кровообігу та дихання внаслідок наростаючого пригнічення регуляторних центрів ЦНС.

Відмороженню зазвичай піддаються не захищені або погано захищені одягом ділянки тіла (ніс, вуха, пальці кистей та стоп). У відповідь на вплив холоду виникають такі ознаки порушення терморегуляції, як спазм шкірних судин, що змінюється їх розширенням та артеріальною гіперемією; при дії холоду, що триває, може виникнути вторинний спазм судин, що призводить до ішемії тканин і їх пошкодження аж до некрозу шкіри і глибше тканин, що лежать.

Стаття прочитана 12 451 раз(a).

Вступ

1. Гіпоталамус – ваш термостат

1.1 Проведення та конвекція

1.2 Радіація

1.3 Випаровування

2.1 Потові залози

2.2 Гладкий м'яз, що оточує артеріоли

2.3 Скелетний м'яз

2.4 Заліза внутрішньої секреції

3. Адаптація та терморегуляція

3.1 Адаптація до впливу низької температури

3.1.1 Фізіологічні реакції на виконання вправ в умовах низької температури навколишнього середовища

3.1.2 Метаболічні реакції

3.2 Адаптація до дії високої температури

3.3 Оцінка теплових подразнень

4. Механізми терморегуляції

Механізми, що регулюють температуру тіла, аналогічні термостату, який регулює температуру повітря навколишнього середовища, хоча у них більш складний характер функціонування і більш висока точність. Чутливі нервові закінчення – терморецептори, – виявляють зміни температури тіла та передають цю інформацію в термостат організму – гіпоталамус. У відповідь зміна імпульсації рецепторів гіпотоламус активує механізми, регулюючі зігрівання чи охолодження тіла. Подібно до термостату гіпотоламус має вихідний температурний рівень, який він намагається зберегти. Це – нормальна температура тіла. Найменше відхилення від цього рівня призводить до надходження сигналу до терморегуляторного центру, що знаходиться в гіпотоламусі, про необхідність корекції (рис. 1).

Зміну температури тіла сприймають два типи терморецепторів центральні та периферичні. Центральні рецептори знаходяться в гіпотоламусі та контролюють температуру крові, що омиває мозок. Вони дуже чутливі до найменших (від 0,01 ° С) змін температури крові. Зміна температури крові, що проходить через гіпотоламус, приводить у дію рефлекси, які залежно від потреби або зберігають або віддають тепло.

Периферичні рецептори, локалізовані на всій поверхні шкіри, здійснюють контроль за навколишньою температурою. Вони направляють інформацію в гіпотоламус, а також кору головного мозку, забезпечуючи свідоме сприйняття температури таким чином, що ви можете довільно контролювати перебування в умовах зниженої або підвищеної температури.

Щоб тіло віддало тепло навколишньому середовищу, тепло, яке він утворить, має «мати доступ» до зовнішнього середовища. Тепло з глибини тіла (ядра) переміщається кров'ю до шкіри, звідки може перейти у навколишнє середовище завдяки одному з наступних чотирьох механізмів: проведення, конвекції, радіації та випаровування. (Рис. 2)

1.1 Проведення та конвекція

Проведення тепла є передачу тепла від одного об'єкта до іншого внаслідок прямого молекулярного контакту. Наприклад, тепло, що утворюється в глибині тіла, може передаватися через сусідні тканини до тих пір, поки не досягне поверхні тіла. Потім воно може передаватися одязі або навколишньому повітрю. Якщо температура повітря вище, ніж температура поверхні шкіри, тепло повітря передається поверхні шкіри, підвищуючи її температуру.

Конвекція - передача тепла через рухомий потік повітря або рідини. Повітря довкола нас знаходиться у постійному русі. Циркулюючи навколо нашого тіла, торкаючись поверхні шкіри, повітря забирає молекули, які отримали тепло в результаті контакту зі шкірою. Чим сильніший рух повітря, тим більша інтенсивність тепловіддачі внаслідок конвекції. У поєднанні з проведенням конвекція може забезпечити підвищення температури тіла при знаходженні в навколишньому середовищі з високою температурою повітря.

1.2 Радіація

У стані спокою радіація – основний процес передачі тіла надлишкової кількості тепла. За нормальної кімнатної температури тіло оголеної людини передає близько 60% «зайвого» тепла за допомогою радіації. Тепло передається у формі інфрачервоних променів.

1.3 Випаровування

Випаровування – основний процес розсіювання тепла під час виконання фізичних вправ. При м'язової діяльності рахунок випаровування організм втрачає близько 80% тепла, тоді як у стані спокою – трохи більше 20%. Деяке випаровування відбувається непомітно для нас, проте оскільки рідина випаровується, втрачається і тепло. Це так звані тепловтрати, що не відчуваються. Вони становлять близько 10%. Слід зазначити, що тепловтрати, що не відчуваються, відносно постійні. З підвищенням температури тіла посилюється процес потіння. Коли піт досягає поверхні шкіри, то під дією тепла шкіри він переходить із рідкого стану в газоподібний. Отже, у разі підвищення температури тіла значно зростає роль потоиспарения.

Віддача тепла тілом у зовнішню шкоду здійснюється проведенням, конвекцією, радіацією та випаровуванням. При виконанні фізичного навантаження головним механізмом, що здійснює тепловіддачу, є випаровування, якщо температура навколишнього середовища наближається до температури тіла.

2. Ефектори, що змінюють температуру тіла

При коливаннях температури тіла відновлення нормальної температури тіла здійснюють, як правило, наступні чотири фактори:

1) потові залози;

2) гладкий м'яз, що оточує артеріоли;

3) скелетні м'язи;

4) ряд залоз внутрішньої секреції.

При підвищенні температури шкіри чи крові гіпоталамус посилає в потові залози імпульси необхідність активного виділення поту, зволожуючого шкіру. Що температура тіла, то більше вписувалося поту. Його випаровування забирає тепло із поверхні шкіри.

При підвищенні температури шкіри та крові гіпоталамус спрямовує сигнали у гладкі м'язи артеріол, які постачають кров'ю шкіру, викликаючи їх розширення. Внаслідок цього кровопостачання шкіри посилюється. Кров переносить тепло з глибини тіла до поверхні шкіри, де воно і розсіюється у зовнішнє середовище проведенням, конвекцією, радіацією та випаровуванням.

Скелетний м'яз входить у дію, коли виникає потреба у освіті більшої кількості тепла. В умовах низької температури повітря терморецептори шкіри посилають сигнали гіпоталамус. Так само при зниженні температури крові зміну фіксують центральні рецептори гіпоталамуса. У відповідь на отриману інформацію гіпоталамус активує мозкові центри, що регулюють тонус м'язів. Ці центри стимулюють процес тремтіння, який є швидким циклом мимовільних скорочень і розслаблень скелетних м'язів. Внаслідок такої підвищеної м'язової активності утворюється більше тепла для збереження або підвищення температури тіла.

Клітини тіла підвищують інтенсивність свого метаболізму під впливом низки гормонів. Це впливає на тепловий баланс, оскільки посилення метаболізму спричиняє збільшення освіти енергії. Охолодження тіла стимулює виділення тироксину із щитовидної залози. Тироксин може збільшувати інтенсивність метаболізму в організмі більш ніж на 100%. Крім того, адреналін та норадреналін посилюють активність симпатичної нервової системи. Отже, вони безпосередньо впливають інтенсивність метаболізму практично всіх клітин організму. Що відбувається з людським організмом, коли змінюються температурні параметри? І тут він виробляє специфічні реакції пристосування щодо кожного чинника, тобто адаптується. Адаптація – це процес пристосування умов середовища. Як відбувається адаптація до змін температури?