Вся бібліотека >>>

Зміст книги >>>

 


Серія: Навчальна література для студентів медичних внз

Фізіологія людини


під редакцією В.М.Покровского, Г.Ф.Коротько

 

Глава 11. ТЕРМОРЕГУЛЯЦІЯ

 

ФІЗИЧНА ТЕРМОРЕГУЛЯЦІЯ

 

Фізична терморегуляція здійснюється шляхом змін віддачі тепла організмом. Особливо важливе значення вона набуває в підтримці сталості температури тіла під час перебування організму в умовах підвищеної температури навколишнього середовища.

 

Тепловіддача здійснюється шляхом тепловипромінювання (радіаційна тепловіддача), або конвекції, тобто руху і переміщення нагрівається теплом повітря, теплопроведения, тобто віддачі тепла речовин, безпосередньо стикаються з поверхнею тіла, і випаровування води з поверхні шкіри і легень.

 

У людини в звичайних умовах втрата тепла шляхом тепло проведення має невелике значення, так як повітря і одяг є поганими провідниками тепла. Радіація, випаровування і конвекція протікають з різною інтенсивністю в залежності від температури навколишнього середовища. У людини в стані спокою при температурі повітря близько 20 °С і сумарної тепловіддачі, рівною 419 кДж (100 ккал) на годину, з допомогою радіації втрачається 66 %, випаровування води - 19 %, конвекції - 15 % від загальної втрати тепла організмом. При підвищенні температури навколишнього середовища до 35°С тепловіддача з допомогою радіації і конвекції стає неможливою, і температура тіла підтримується на постійному рівні виключно з допомогою випаровування води з поверхні шкіри і альвеол легенів.

 

Для того щоб було зрозуміло значення випаровування в тепловіддачі, нагадаємо, що для випаровування 1 мл води необхідно 2,4 кДж (0,58 ккал). Отже, якщо в умовах основного обміну тілом людини віддається з допомогою випаровування близько 1675-2093 кДж (400-500 ккал), то з поверхні тіла має випаровуватися приблизно 700-850 мл води. З цієї кількості 300-350 мл випаровуються в легенях і 400-500 мл - з поверхні шкіри.

 

Характер віддачі тепла тілом змінюється в залежності від інтенсивності обміну речовин. При збільшенні теплоутворення в результаті м'язової роботи зростає значення тепловіддачі, здійснюваної з допомогою випаровування води. Так, після важкого спортивного змагання, коли сумарна тепловіддача досягала майже 2512 кДж (600 ккал) на годину, було знайдено, що 75 % тепла було віддано шляхом випаровування, 12 % - шляхом радіації і 13 % - за допомогою конвекції. Одяг зменшує тепловіддачу. Втрати тепла перешкоджає той шар нерухомого повітря, що знаходиться між одягом і шкірою, так як повітря - поганий провідник тепла. Теплоізолюючі властивості одягу тим вище, чим дрібніше пористого її структури, що містить повітря. Цим пояснюються хороші теплоізолюючі властивості вовняного та хутряного одягу. Температура повітря під одягом досягає 30 °С. Навпаки, оголене тіло втрачає тепло, так як повітря на його поверхні весь час змінюється. Тому температура шкіри оголених частин тіла набагато нижче, ніж одягнених.

 

В значній мірі перешкоджає тепловіддачі шар підшкірної основи (жирової клітковини) внаслідок малої теплопровідності жиру.

 

Температура шкіри, а отже, інтенсивність тепловипромінювання та теплопроведения можуть змінюватися в результаті перерозподілу крові в судинах і при зміні об'єму циркулюючої крові.

 

На холоді кровоносні судини шкіри, головним чином артеріоли, звужуються: більша кількість крові надходить у судини черевної порожнини, і тим самим обмежується тепловіддача. Поверхневі шари шкіри, отримуючи менше теплої крові, випромінюють менше тепла - тепловіддача зменшується. При сильному охолодженні шкіри, крім того, відбувається відкриття артеріовенозних анастомозів, що зменшує кількість крові, яка надходить в капіляри, і тим самим перешкоджає тепловіддачі.

 

Перерозподіл крові, що відбувається на холоді, - зменшення кількості крові, що циркулює через поверхневі судини, і збільшення кількості крові, що проходить через судини внутрішніх органів, сприяє збереженню тепла у внутрішніх органах. Ці факти служать підставою для твердження, що регульованим параметром є саме температура внутрішніх органів («ядра»), яка підтримується на постійному рівні.

 

При підвищенні температури навколишнього середовища судини шкіри розширюються, кількість циркулюючої в них крові збільшується. Зростає також об'єм циркулюючої крові у всьому організмі внаслідок переходу води з тканин в судини, а також тому, що селезінка та інші кров'яні депо викидають в загальний кровообіг додаткова кількість крові. Збільшення кількості крові, що циркулює через судини поверхні тіла, сприяє тепловіддачі за допомогою радіації і конвекції.

 

Для збереження сталості температури тіла людини при високій температурі навколишнього середовища основне значення має випаровування поту з поверхні шкіри.

 

Значення потовиділення для підтримання сталості температури тіла видно з наступного підрахунку: у літні місяці температура навколишнього повітря в середніх широтах нерідко дорівнює температурі тіла людини. Це означає, що організм людини, що живе в цих умовах, не може віддавати утворюється в ньому самому тепло шляхом радіації і конвекції. Єдиним шляхом віддачі тепла залишається випаровування води. Прийнявши, що середнє теплоутворення в добу дорівнює 10 048-11723 кДж (2400 - 2800 ккал), і знаючи, на випаровування 1 г води з поверхні тіла витрачається 2,43 кДж (0,58 ккал), отримуємо, що для підтримки температури тіла на постійному рівні в таких умовах необхідно випаровування 4,5 л води. Особливо інтенсивно потовиділення відбувається при високій температурі навколишнього під час м'язової роботи, коли зростає теплоутворення в самому організмі. При дуже важкій роботі виділення поту у робітників гарячих цехів може становити 12 л за день.

 

Випаровування води залежить від відносної вологості повітря. У насиченому водяними парами повітрі випаровуватися вода не може. Тому при високої вологості атмосферного повітря висока температура переноситься важче, ніж при низькій вологості. У насиченому водяними парами повітрі (наприклад, в лазні) піт виділяється у великій кількості, але не випаровується і стікає з шкіри. Таке потовиділення не сприяє віддачі тепла: тільки та частина поту, яка випаровується з поверхні шкіри, що має значення для тепловіддачі (ця частина поту становить ефективне потовиділення).

 

Погано переноситься також непроникний для повітря одяг (гумова тощо), що перешкоджає випаровуванню поту: шар повітря між одягом і тілом швидко насичується парами і подальше випаровування поту припиняється.

 

Людина погано переносить порівняно невисоку температуру навколишнього середовища (32 °С) при вологому повітрі. В абсолютно сухому повітрі людина може перебувати без помітного перегрівання протягом 2-3 год при температурі 50-55 °С.

 

Так як деяка частина води випаровується легкими у вигляді парів, що насичують повітря, що видихається, дихання також бере участь у підтримці температури тіла на постійному рівні. При високій температурі навколишнього дихальний центр рефлекторно збуджується, при низькій - пригнічується, дихання стає менш глибоким.

 

До проявів фізичної терморегуляції слід віднести також зміна положення тіла. Коли собаці або кішці холодно, вони згортаються в клубок, зменшуючи тим самим поверхню тепловіддачі; коли жарко, тварини, навпаки, приймають положення, при якому поверхня тепловіддачі максимально зростає. Цього способу фізичної терморегуляції не позбавлений і людина, «згортаючись в клубок» під час сну в холодному приміщенні.

 

Рудиментарне значення для людини має прояв фізичної терморегуляції у формі реакції шкірних м'язів («гусяча шкіра»). У тварин при цій реакції змінюється пористого вовняного покриву та поліпшується теплоізолююча роль вовни.

 

Таким чином, сталість температури тіла підтримується шляхом спільної дії, з одного боку, механізмів, регулюють інтенсивність обміну речовин і залежне від нього теплоутворення (хімічна регуляція тепла), а з іншого - механізмів, регулюють тепловіддачу (фізична регулювання тепла).

 

Наступна глава >>>