Ջերմության արտադրության և ջերմության փոխանցման մեխանիզմներ. Ջերմակարգավորման մեխանիզմներ. Մարդու մարմնի ջերմակարգավորման մեխանիզմը Որո՞նք են մարդու մարմնի ջերմակարգավորման հիմնական մեխանիզմները Ֆիզիկական ջերմակարգավորման մեխանիզմը վարելով

Ջերմաստիճանի կարգավորումը բաղկացած է ջերմության արտադրության (քիմիական ջերմակարգավորում) և ջերմափոխանակման (ֆիզիկական ջերմակարգավորման) գործընթացների համակարգումից։
Ջերմային արտադրության գործընթացներ.Բոլոր օրգաններում նյութափոխանակության պրոցեսների արդյունքում առաջանում է ջերմության արտադրություն։ Ուստի օրգաններից հոսող արյունը, որպես կանոն, ավելի բարձր ջերմաստիճան ունի, քան ներս հոսողը։ Բայց ջերմության արտադրության մեջ տարբեր օրգանների դերը տարբեր է։ Հանգստի ժամանակ լյարդին բաժին է ընկնում ջերմության ընդհանուր արտադրության մոտ 20%-ը, մյուս ներքին օրգաններինը՝ 56%-ը, 20%-ը, կմախքի մկանների ֆիզիկական ակտիվության ժամանակ՝ մինչև 90%-ը, ներքին օրգաններինը՝ ընդամենը 8%-ը։
Այսպիսով, ջերմության արտադրության հզոր պահուստային աղբյուր մկաններն են դրանց կծկման ժամանակ։ Շարժման ընթացքում նրանց նյութափոխանակության ակտիվության փոփոխությունը ջերմության արտադրության հիմնական մեխանիզմն է։ Տարբեր տեղաշարժերի շարքում կարելի է առանձնացնել ջերմության արտադրության մեջ մկանների մասնակցության մի քանի փուլ։
1. Ջերմակարգավորիչ տոն.Այս դեպքում մկանները չեն կծկվում: Միայն նրանց տոնուսն ու նյութափոխանակությունն է ավելանում։ Այս տոնն ընդհանուր առմամբ առաջանում է պարանոցի, միջքաղաքային և վերջույթների մկաններում: Արդյունքում ջերմության արտադրությունն ավելանում է 50-100%-ով։
2. Դողն առաջանում է անգիտակցաբար և բաղկացած է բարձր շեմային շարժիչ ագրեգատների պարբերական ակտիվությունից ջերմակարգավորիչ տոնուսի ֆոնի վրա։Դողումի ժամանակ ամբողջ էներգիան ուղղվում է միայն ջերմության ավելացմանը, մինչդեռ սովորական տեղաշարժի ժամանակ էներգիայի մի մասը ծախսվում է համապատասխան վերջույթի շարժման վրա, իսկ մի մասը՝ թերմոգենեզի վրա։ Դողով ջերմության արտադրությունն ավելանում է 2-3 անգամ։ Դողերը հաճախ սկսվում են պարանոցի, դեմքի մկաններից։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ առաջին հերթին պետք է բարձրանա դեպի ուղեղ հոսող արյան ջերմաստիճանը։
3. Կամայական կծկումները բաղկացած են մկանների կծկման գիտակցված աճից։Դա նկատվում է արտաքին ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում, երբ առաջին երկու փուլերը բավարար չեն։ Կամայական կծկումներով ջերմության արտադրությունը կարող է աճել 10-20 անգամ:
Մկաններում ջերմության արտադրության կարգավորումը պայմանավորված է a-motoneurons ֆունկցիայի և նյութափոխանակության/մկանների ազդեցությամբ, այլ հյուսվածքներում՝ սիմպաթիկ նյարդային համակարգև կատեխոլամիններ (50%-ով ավելացնում են նյութափոխանակության ինտենսիվությունը) և հորմոնների, հատկապես թիրոքսինի ազդեցությունը, որը գրեթե կրկնապատկում է ջերմության արտադրությունը։
Թերմոգենեզում նշանակալի դեր ունեն լիպիդները, որոնք հիդրոլիզի ժամանակ շատ ավելի շատ էներգիա են թողնում (9,3 կկալ/գ), քան ածխաջրերը (4,1 կկալ/գ): Հատկապես կարևոր է հատկապես երեխաների մոտ շագանակագույն ճարպը։
Ջերմային փոխանցման գործընթացներտեղի է ունենում հետևյալ եղանակներով՝ ճառագայթում, կոնվեկցիա, գոլորշիացում և ջերմահաղորդում։
Ճառագայթումը տեղի է ունենում ինֆրակարմիր երկար ալիքի ճառագայթման օգնությամբ: Սա պահանջում է ջերմաստիճանի գրադիենտ տաք մաշկի և սառը պատերի և այլ առարկաների միջև: միջավայրը. Այսպիսով, ճառագայթման քանակը կախված է մաշկի ջերմաստիճանից և մակերեսից։
Ջերմահաղորդականությունն իրականացվում է մարմնի անմիջական շփման դեպքում առարկաների հետ (աթոռ, մահճակալ և այլն): Այս դեպքում ջերմության փոխանցման արագությունը ավելի ջեռուցվող մարմնից ավելի քիչ ջեռուցվող օբյեկտի վրա որոշվում է ջերմաստիճանի գրադիենտով և դրանց ջերմահաղորդականությամբ: Ջերմության փոխանցումը այս կերպ զգալիորեն ավելանում է (14 անգամ), երբ մարդը ջրի մեջ է։ Մասամբ հաղորդման միջոցով ջերմությունը ներքին օրգաններից տեղափոխվում է մարմնի մակերես։ Բայց այս գործընթացը արգելակվում է ճարպի ցածր ջերմային հաղորդունակության պատճառով:
կոնվեկցիոն ճանապարհ.Մարմնի մակերեսի հետ շփվող օդը ջերմաստիճանի գրադիենտի առկայության դեպքում տաքանում է։ Միևնույն ժամանակ, այն դառնում է ավելի թեթև և, մարմնից բարձրանալով, տեղ է բացում օդի նոր մասերի համար։ Այսպիսով, այն վերացնում է ջերմության մի մասը: Բնական կոնվեկցիայի ինտենսիվությունը կարող է մեծանալ օդի լրացուցիչ շարժման միջոցով՝ նվազեցնելով խոչընդոտները, երբ այն մտնում է մարմին (համապատասխան հագուստ):
Քրտինքի գոլորշիացում.Սենյակային ջերմաստիճանում չհագնված մարդու մոտ ջերմության մոտ 20%-ը դուրս է գալիս գոլորշիացումից։
Ջերմային ջերմահաղորդություն, կոնվեկցիան և ճառագայթումը ջերմության փոխանցման պասիվ ուղիներ են՝ հիմնված ֆիզիկայի օրենքների վրա։ Դրանք արդյունավետ են միայն այն դեպքում, երբ պահպանվում է դրական ջերմաստիճանի գրադիենտ: Որքան փոքր է մարմնի և շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի տարբերությունը, այնքան քիչ ջերմություն է արտանետվում: Նույն ցուցանիշներով կամ շրջակա միջավայրի բարձր ջերմաստիճանում նշված ուղիները ոչ միայն անարդյունավետ են, այլեւ մարմինը տաքացվում է։ Այս պայմաններում մարմնում ջերմության փոխանցման միայն մեկ մեխանիզմ է գործարկվում՝ կապված քրտնարտադրության և քրտնարտադրության գործընթացների հետ։ Այստեղ օգտագործվում են և՛ ֆիզիկական օրենքները (էներգիայի ծախսերը գոլորշիացման գործընթացի համար), և՛ կենսաբանականները (քրտնարտադրությունը): Մաշկի սառեցմանը նպաստում է այն, որ 1 մլ քրտինքը գոլորշիացնելու համար ծախսվում է 0,58 կկալ։ Եթե ​​տեղի չունենա
քրտինքի գոլորշիացում, ջերմության փոխանցման արդյունավետությունը կտրուկ նվազում է. Մ
Շոթուի գոլորշիացման արագությունը կախված է ջերմաստիճանի գրադիենտից և շրջակա օդի հագեցվածությունից ջրային գոլորշիներով: Որքան բարձր է խոնավությունը, այնքան ավելի քիչ արդյունավետ է դառնում ջերմափոխանակման այս ուղին: Ջերմային փոխանցման արդյունավետությունը կտրուկ նվազում է ջրի կամ կիպ հագուստի մեջ: Այս դեպքում օրգանիզմը ստիպված է լինում քրտնարտադրության պակասը փոխհատուցել քրտնարտադրության ավելացմամբ։
Գոլորշիացումը ունի երկու մեխանիզմ.ա) քրտինք՝ առանց քրտնագեղձերի մասնակցության բ) գոլորշիացում՝ քրտնագեղձերի ակտիվ մասնակցությամբ։
Քրտինք- ջրի գոլորշիացում թոքերի, լորձաթաղանթների, մաշկի մակերեսից, որը միշտ թաց է. Այս գոլորշիացումը չի կարգավորվում, դա կախված է շրջակա օդի ջերմաստիճանի գրադիենտից և խոնավությունից, դրա արժեքը կազմում է մոտ 600 մլ / օր: Որքան բարձր է խոնավությունը, այնքան քիչ արդյունավետ է ջերմության փոխանցման այս տեսակը:
Քրտինարտադրության մեխանիզմ. Քրտնագեղձը բաղկացած է երկու մասից՝ բուն գեղձը, որը գտնվում է ենթամաշկային շերտում, և արտազատվող խողովակները, որոնք բացվում են մաշկի մակերեսին։ Գեղձի մեջ առաջանում է առաջնային գաղտնիք, իսկ ծորաններում՝ վերաներծծման հետեւանքով առաջանում է երկրորդական գաղտնիք՝ քրտինք։
Արյան պլազմայի նման առաջնային գաղտնիքը: Տարբերությունն այն է, որ այս գաղտնիքի մեջ չկան սպիտակուցներ և գլյուկոզա, կա ավելի քիչ Na +: Այսպիսով, նախնական քրտինքի ժամանակ նատրիումի կոնցենտրացիան կազմում է մոտ 144 նմոլ/լ, քլորինը՝ 104 նմոլ/լ։ Այս իոնները ակտիվորեն ներծծվում են արտազատվող խողովակներով քրտինքի անցման ժամանակ, որն ապահովում է ջրի կլանումը։ Կլանման գործընթացը մեծապես կախված է քրտինքի ձևավորման և խթանման արագությունից, որ այդ պրոցեսներն ակտիվ են, այնքան Na + և Cl- մնացին: Ուժեղ քրտնարտադրության դեպքում այս իոնների կոնցենտրացիայի կեսը կարող է մնալ քրտինքի մեջ: Ուժեղ քրտնարտադրությունն ուղեկցվում է միզանյութի (մինչև 4 անգամ ավելի բարձր, քան պլազմայում) և կալիումի (մինչև 1,2 անգամ ավելի, քան պլազմայում) կոնցենտրացիայի ավելացմամբ։ Իոնների ընդհանուր բարձր կոնցենտրացիան, ձևավորելով օսմոտիկ ճնշման բարձր մակարդակ, ապահովում է ռեաբսորբցիայի նվազում և մեծ քանակությամբ ջրի արտազատում քրտինքով։
Ուժեղ քրտնարտադրության դեպքում կարելի է շատ NaCl ծախսել (մինչև 15-30 գ/օր): Սակայն օրգանիզմում կան մեխանիզմներ, որոնք ապահովում են այս կարեւոր իոնների պահպանումը ուժեղ քրտնարտադրության ժամանակ։ Նրանք ներգրավված են ադապտացիոն գործընթացներում, մասնավորապես, ալդոստերոնը ուժեղացնում է Na +-ի վերաներծծումը:
Քրտնագեղձերի գործառույթները կարգավորվում են հատուկ մեխանիզմներով։ Նրանց գործունեության վրա ազդում է սիմպաթիկ նյարդային համակարգը, սակայն միջնորդն այստեղ ացետիլխոլինն է։ Սեկրետորային բջիջները, բացի M-cholinergic ընկալիչներից, ունեն նաև ադրենորեցեպտորներ, որոնք արձագանքում են արյան կատեխոլամիններին: Քրտնագեղձերի ֆունկցիայի ակտիվացումը ուղեկցվում է նրա արյան մատակարարման ավելացմամբ։
Արտանետվող քրտինքի քանակը կարող է հասնել 1,5 լ/ժ-ի, իսկ հարմարվող մարդկանց մոտ՝ մինչև 3 լ/ժ։
Սենյակային ջերմաստիճանում մերկ մարդու մոտ ջերմության մոտ 60%-ը տրվում է ճառագայթման, մոտ 12-15%-ը՝ օդի կոնվեկցիա, մոտ 20%-ը՝ գոլորշիացում, 2-5%-ը՝ ջերմահաղորդականություն։ Բայց այս հարաբերակցությունը կախված է մի շարք պայմաններից, մասնավորապես շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանից:
Ջերմափոխանակման գործընթացների կարգավորման մեջ հիմնական դերը խաղում է մաշկի արյան մատակարարման փոփոխությունները։ Մաշկի անոթների նեղացումը, զարկերակային անաստոմոզների բացումը նպաստում են միջուկից դեպի պատյան ջերմության ավելի փոքր ներհոսքին և դրա պահպանմանը մարմնում։ Ընդհակառակը, մաշկի անոթների ընդլայնմամբ նրա ջերմաստիճանը կարող է բարձրանալ 7-8 ° C-ով: Միևնույն ժամանակ, ջերմության փոխանցումը նույնպես մեծանում է:
Պայմանականորեն մաշկը կարելի է անվանել մարմնի ռադիատորային համակարգ։ Մաշկի մեջ արյան հոսքը կարող է տատանվել ՄՕԿ-ի 0-ից մինչև 30%: Մաշկի անոթային տոնուսը վերահսկվում է սիմպաթիկ նյարդային համակարգի կողմից:
Այսպիսով, մարմնի ջերմաստիճանը հավասարակշռություն է ջերմության արտադրության և ջերմության փոխանցման գործընթացների միջև: Երբ ջերմության արտադրությունը գերակշռում է ջերմության կորստին, մարմնի ջերմաստիճանը բարձրանում է և, ընդհակառակը, եթե ջերմության կորուստը գերազանցում է ջերմության արտադրությունը, մարմնի ջերմաստիճանը նվազում է:

ՋԵՐՄՈԿԱՐԳԱՎՈՐՈՒՄ ԵՎ ԱՌՈՂՋՈՒԹՅՈՒՆ

Մարդու բնակության տարածքը տարածվում է բևեռային գոտիներից, որտեղ օդի ջերմաստիճանը երբեմն հասնում է -86°C, մինչև հասարակածային սավաննաներ և անապատներ, որոնց ամենաշոգ հատվածներում ստվերում այն ​​մոտենում է +50°C-ի: Այնուամենայնիվ, ջերմաստիճանների նման լայն տիրույթում մարդը պահպանում է ակտիվ կենսունակությունը և բավարար կատարումը իր ջերմային կայունության շնորհիվ, երբ մարմնի ջերմաստիճանը տատանվում է համեմատաբար նեղ սահմաններում՝ 36-ից մինչև 37 ° C:

Հոմեոթերմիա -մարմնի ջերմաստիճանի կայունություն - մարդուն անկախացնում է բնակության ջերմաստիճանի պայմաններից, քանի որ կենսաքիմիական ռեակցիաները, որոնք ապահովում են նրա կյանքը, շարունակում են իրականացվել օպտիմալ մակարդակում՝ շնորհիվ հյուսվածքային ֆերմենտների և դրանք ապահովող վիտամինների համապատասխան ակտիվության պահպանման, նյութափոխանակության որոշակի ասպեկտների, հյուսվածքային հորմոնների, նեյրոհաղորդիչների և այլ նյութերի կատալիզացում և ակտիվացում, որոնցից կախված է մարմնի բնականոն գործունեությունը: Ջերմաստիճանի տեղաշարժը այս կամ այն ​​ուղղությամբ կտրուկ փոխում է այդ նյութերի ակտիվությունը, և նրանցից յուրաքանչյուրի համար տարբեր չափով, արդյունքում դիսոցացիա է տեղի ունենում նյութափոխանակության առանձին ասպեկտների հոսքի գործունեության մեջ: Պոյկիլոթերմիկ, սառնարյուն կենդանիների մոտ, որոնց մարմնի ջերմաստիճանը որոշվում է շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանով (վերջինիս հետ ավելանում կամ նվազում է), նրանց հյուսվածքային ֆերմենտների ակտիվությունը որպես կենսաբանական կատալիզատոր փոխվում է արտաքին ջերմային պայմանների փոփոխության հետ մեկտեղ։ Այդ իսկ պատճառով, երբ ջերմաստիճանն իջնում ​​է, նրանց կենսագործունեության դրսևորման աստիճանը նվազում է մինչև լրիվ կանգ՝ այսպես կոչված կասեցված անիմացիան, իսկ շատ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում տեղի է ունենում մահ կամ չորացում, ինչը որոշ պոիկիլոթերմներում։ նույնպես կասեցված անիմացիայի տեսակ է: Այսպիսով, արտաքին ջերմաստիճանի փոփոխությամբ որոշ միջատների (մորեխի) կենսագործունեությունը կարող է վերականգնվել ինչպես հեղուկ ազոտի ջերմաստիճանի (–189 ° C) սառչելուց հետո, այնպես էլ չորանալուց հետո։ Նկարագրվել է մի դեպք, որը, թեև կարճատև, վերածնվել է սառցադաշտում սառցակալած հսկա տրիտոնի, ըստ մասնագետների, առնվազն մոտ 5000 տարի առաջ:

Այսպիսով, գոյության տարբեր պայմաններում մարմնի մշտական ​​ջերմաստիճանը պահպանելու ունակությունը տաքարյուն կենդանիներին դարձնում է անկախ բնության հանգամանքներից և կարող են պահպանել կենսունակության բարձր մակարդակ: Այս ունակությունը պայմանավորված է ջերմակարգավորման բարդ համակարգով, որն ապահովում է ջերմության արտադրության նվազում և դրա ակտիվ վերադարձ գերտաքացման վտանգի դեպքում և ջերմագինեզի ակտիվացում սահմանափակ ջերմափոխադրմամբ՝ հիպոթերմային վտանգի դեպքում:

Վիճակագրությունը ցույց է տալիս, որ Ռուսաստանում ժամանակավոր անաշխատունակության բոլոր դեպքերի ավելի քան 40%-ը պայմանավորված է մրսածությամբ, ինչը հիմք է տալիս սովորական մարդուն ջերմակարգավորման համակարգը անկատար համարել: Այնուամենայնիվ, կան բազմաթիվ փաստեր, որոնք ցույց են տալիս մարդու բարձր բնական դիմադրությունը ցածր ջերմաստիճանի ազդեցությանը: Այսպիսով, յոգիները մրցում են -20 ° C-ից ցածր ջերմաստիճանում՝ իրենց մարմնի ջերմությամբ թաց թիթեղները չորացնելու արագությամբ՝ մերկ նստելով սառած լճի սառույցի վրա: Ավանդական է դարձել հատուկ պատրաստված լողորդների կողմից Ալյասկայից մինչև Չուկոտկա (ավելի քան 40 կմ) Բերինգի նեղուցով լողալը +4°C - +6°C ջրի ջերմաստիճանում։ Յակուտները նորածիններին քսում են ձյունով, իսկ Օստյակներն ու Տունգուսները նրանց ընկղմում են ձյան մեջ, լցնում սառը ջրով և հետո փաթաթում հյուսիսային եղջերուների կաշվով... Այս դեպքում, ըստ երևույթին, ավելի շուտ պետք է խոսել կատարյալ մեխանիզմների այլասերվածության մասին։ մարդու ջերմակարգավորումը այնպիսի պայմաններով, որոնք հեռու են ժամանակակից մարդու էվոլյուցիոն կյանքում դրանք ձևավորած պայմաններից, քան հենց մեխանիզմների անկատարությունից:

Մինչդեռ կենսական գործառույթների մեծ մասը՝ արյան շրջանառությունը, շնչառությունը, մարսողությունը և այլն, ունեն որոշակի կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ ապարատ, ջերմակարգավորումը չունի այդպիսի օրգան և ամբողջ օրգանիզմի գործառույթն է որպես ամբողջություն:

Ի.Պ. Պավլովի առաջարկած սխեմայի համաձայն, տաքարյուն օրգանիզմը կարող է ներկայացվել որպես համեմատաբար ջերմակայուն «միջուկ» և «պատյան»՝ ջերմաստիճանի լայն տիրույթով: Միջուկը, որի ջերմաստիճանը տատանվում է 36,8–37,5 ° C, ներառում է հիմնականում կենսական ներքին օրգաններ՝ սիրտ, լյարդ, ստամոքս, աղիքներ և այլն։ Հատկապես ուշագրավ է լյարդի դերը, որն ունի համեմատաբար բարձր ջերմաստիճան՝ 37,5°C-ից բարձր, և հաստ աղիքի դերը, որի միկրոֆլորան իր կենսագործունեության ընթացքում արտադրում է շատ ջերմություն, որը պահպանում է ջերմաստիճանը։ հարակից հյուսվածքներ. Ջերմակայուն թաղանթը կազմված է վերջույթներից, մաշկից և ենթամաշկային հյուսվածքներից, մկաններից և այլն։ Կեղևի տարբեր հատվածների ջերմաստիճանը շատ տարբեր է: Այսպես, մատների մատների ջերմաստիճանը մոտ 24°C է, կոճային հոդի ջերմաստիճանը 30–31°C, քթի ծայրինը՝ 25°C, թեւատակերին, ուղիղ աղիքին՝ 36,5–36,9°C և այլն։ Այնուամենայնիվ, կեղևի ջերմաստիճանը շատ շարժուն է, որը որոշվում է կենսագործունեության պայմաններով և մարմնի վիճակով, և, հետևաբար, դրա հաստությունը կարող է տարբեր լինել ջերմության մեջ շատ բարակից մինչև շատ հզոր, սեղմելով միջուկը `ցրտին: Միջուկի և թաղանթի միջև նման հարաբերությունները պայմանավորված են նրանով, որ առաջինը հիմնականում ջերմություն է արտադրում (հանգստի վիճակում), մինչդեռ երկրորդը պետք է ապահովի այդ ջերմության պահպանումը։ Սա բացատրում է այն փաստը, որ կարծրացած մարդկանց մեջ կեղևը ցրտին արագ և հուսալիորեն պարուրում է միջուկը, պահպանելով կենսական օրգանների և համակարգերի գործունեությունը պահպանելու օպտիմալ պայմաններ, մինչդեռ ոչ կարծրացած մարդկանց մոտ կեղևը բարակ է մնում նույնիսկ այս պայմաններում: ստեղծելով միջուկի հիպոթերմային վտանգ (օրինակ, թոքերի ջերմաստիճանի նվազման դեպքում 0,5°C-ից փոքր, կա թոքաբորբի վտանգ):

Մարմնի ջերմային կայունությունն ապահովվում է հիմնականում կարգավորման երկու փոխլրացնող մեխանիզմներով՝ ֆիզիկական և քիմիական։ Ֆիզիկական ջերմակարգավորումԱյն հիմնականում ակտիվանում է, երբ առկա է գերտաքացման վտանգ և բաղկացած է ջերմության փոխանցումից դեպի շրջակա միջավայր։ Սա ներառում է ջերմության փոխանցման բոլոր հնարավոր մեխանիզմները՝ ջերմային ճառագայթում, ջերմային փոխանցում, կոնվեկցիա և գոլորշիացում: Ջերմային ճառագայթումն իրականացվում է բարձր ջերմաստիճան ունեցող մաշկից բխող ինֆրակարմիր ճառագայթների շնորհիվ։ Ջերմային հաղորդակցությունն իրականացվում է մաշկի և շրջակա օդի ջերմաստիճանի տարբերության պատճառով: Այս տարբերության աճը պայմանավորված է հիպերմինիայով՝ մաշկի անոթների ընդլայնմամբ և ներքին օրգաններից ավելի տաք արյան ներհոսքով, ինչի պատճառով մաշկի գույնը շոգին դառնում է վարդագույն։ Միևնույն ժամանակ, ջերմության փոխանցման արդյունավետությունը որոշվում է արտաքին միջավայրի ջերմահաղորդականությամբ և ջերմային հզորությամբ. օրինակ, ջրի համար համապատասխան ջերմաստիճաններում այդ ցուցանիշները 20-27 անգամ ավելի բարձր են, քան օդի համար: Այստեղից պարզ է դառնում, թե ինչու է մարդու համար ջերմային օդի ջերմաստիճանը մոտ 18 ° C, իսկ ջուրը` 34 ° C: Քրտինքի գոլորշիացման շնորհիվ ջերմության փոխանցումը շատ արդյունավետ է, քանի որ երբ 1 մլ քրտինքը գոլորշիանում է մարմնի մակերեսից, օրգանիզմը կորցնում է 0,56 կկալ ջերմություն։ Եթե ​​հաշվի առնենք, որ չափահաս մարդը նույնիսկ ցածր ֆիզիկական ակտիվության պայմաններում արտադրում է մոտ 800 մլ քրտինք, ապա պարզ է դառնում այս մեթոդի արդյունավետությունը։

Կյանքի տարբեր պայմաններում ջերմության կորստի հարաբերակցությունն այս կամ այն ​​կերպ զգալիորեն փոխվում է: Այսպիսով, հանգստի և օդի օպտիմալ ջերմաստիճանում մարմինը կորցնում է առաջացած ջերմության 31%-ը հաղորդման, 44%-ը՝ ճառագայթման, 22%-ը՝ գոլորշիացման (ներառյալ շնչուղիների խոնավության պատճառով) և 3%-ը՝ կոնվեկցիայի միջոցով։ Ուժեղ քամու դեպքում մեծանում է կոնվեկցիայի դերը, օդի խոնավության բարձրացմամբ՝ անցկացման, իսկ աշխատանքի ավելացմամբ՝ գոլորշիացման (օրինակ, ինտենսիվ ֆիզիկական ակտիվությամբ, քրտինքի գոլորշիացումը երբեմն հասնում է ժամում 3-4 լիտրի):

Մարմնի ջերմության փոխանցման արդյունավետությունը բացառիկ բարձր է։ Կենսաֆիզիկական հաշվարկները ցույց են տալիս, որ այդ մեխանիզմների խախտումը, նույնիսկ հանգստի վիճակում գտնվող մարդու մոտ, կհանգեցնի նրա մարմնի ջերմաստիճանի բարձրացմանը մեկ ժամվա ընթացքում մինչև 37,5 ° C, իսկ 6 ժամ հետո՝ մինչև 46-48 ° C, երբ սկսվում է սպիտակուցային կառուցվածքների անդառնալի ոչնչացումը:

Քիմիական ջերմակարգավորումառանձնահատուկ նշանակություն ունի, երբ առկա է հիպոթերմային վտանգ: Կենդանիների նկատմամբ մարդու կողմից բրդյա ծածկույթի կորուստը նրան հատկապես զգայուն է դարձրել ցածր ջերմաստիճանի գործողության նկատմամբ, ինչի մասին է վկայում այն ​​փաստը, որ մարդը գրեթե 30 անգամ ավելի շատ սառը ընկալիչներ ունի, քան ջերմության ընկալիչները: Միաժամանակ, ցրտին հարմարվելու մեխանիզմների կատարելագործումը հանգեցրել է նրան, որ մարդը շատ ավելի հեշտ է հանդուրժում մարմնի ջերմաստիճանի նվազումը, քան դրա բարձրացումը։ Այսպիսով, նորածինները հեշտությամբ հանդուրժում են մարմնի ջերմաստիճանի նվազումը 3-5 ° C-ով, բայց դժվար է հանդուրժել 1-2 ° C բարձրացումը: Մեծահասակն առանց որևէ հետևանքի հանդուրժում է հիպոթերմիային մինչև 33–34 ° C, բայց կորցնում է գիտակցությունը, երբ գերտաքացվում է արտաքին աղբյուրներից մինչև 38,6 ° C, չնայած վարակի տենդով նա կարող է պահպանել գիտակցությունը նույնիսկ 42 ° C ջերմաստիճանում: Միաժամանակ արձանագրվել են սառցակալած մարդկանց վերածննդի դեպքեր, որոնց մաշկի ջերմաստիճանը իջել է սառցակալման կետից ցածր։

Քիմիական ջերմակարգավորման էությունը մարմնում նյութափոխանակության պրոցեսների ակտիվության փոփոխությունն է. արտաքին բարձր ջերմաստիճանի դեպքում այն ​​նվազում է, իսկ ցածրում՝ ավելանում: Ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ հանգստի ժամանակ մերկ մարդու մոտ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի 1 ° C-ով նվազման դեպքում նյութափոխանակության ակտիվությունը մեծանում է 10% -ով: (Սակայն անզգայացումը և, այսպես կոչված, հակահոգեբուժական միջոցները անջատում են տաքարյուն կենդանիների ջերմային կայունության ավելի բարձր կարգավորող մեխանիզմները, դրանք կախված են շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանից, և երբ նրանց մարմնի ջերմաստիճանը սառչում է մինչև 32 ° C, թթվածնի սպառումը նվազում է մինչև 50: %, 20 ° C -ից մինչև 20%, իսկ երբ +1 ° С – նախնական մակարդակի մինչև 1%:

Մարմնի ջերմաստիճանը պահպանելու համար առանձնահատուկ նշանակություն ունի կմախքի մկանների տոնուսը, որը մեծանում է շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի նվազման հետ և նվազում է տաքանալու հետ: Հատկանշական է, որ այդ գործընթացներն ընթանում են որքան ակտիվ, այնքան վտանգավոր է ջերմային կայունության սպառնացող խախտումը։ Այսպիսով, օդի 25–28°C ջերմաստիճանի դեպքում (և հատկապես բարձր խոնավության հետ միասին) մկանները մեծապես հանգստանում են, և նրանց կողմից վերարտադրվող ջերմային էներգիան աննշան է։ Ընդհակառակը, հիպոթերմային վտանգի դեպքում դողալը դառնում է ավելի ու ավելի կարևոր. ջերմային էներգիա(Այս երեւույթը կոչվում է ոչ դողացող ջերմագենեզ): Զարմանալի ոչինչ չկա, հետևաբար, նրանում, որ դողալու ժամանակ մարմնի ջերմության արտադրությունը կարող է աճել ավելի քան երեք անգամ, իսկ ծանր ֆիզիկական աշխատանքի ժամանակ՝ 10 և ավելի անգամ։

Թոքերը նույնպես անկասկած դեր են խաղում քիմիական ջերմակարգավորման գործում, որոնք իրենց կառուցվածքում ընդգրկված բարձր կալորիականությամբ ճարպերի նյութափոխանակության ակտիվության փոփոխությունների պատճառով պահպանում են համեմատաբար կայուն ջերմաստիճան, ինչի պատճառով բարձր արտաքին ջերմաստիճանում արյունը հոսում է թոքերը ավելի սառն են, իսկ ցածր ջերմաստիճանի դեպքում՝ ավելի տաք, քան ներշնչվող օդը։

Ջերմակարգավորման ֆիզիկական և քիմիական մեխանիզմներն աշխատում են կոորդինացման բարձր աստիճանով՝ դիէնցեֆալոնում գտնվող համապատասխան կենտրոնի կենտրոնական նյարդային համակարգում (հիպոթալամուս) առկայության պատճառով, այդ իսկ պատճառով բարձր միջավայրի ջերմաստիճանում, մի կողմից, ջերմության փոխանցումը մեծանում է։ (մաշկի ջերմաստիճանի բարձրացման, քրտինքի գոլորշիացման և այլնի պատճառով), իսկ մյուս կողմից՝ նվազում է ջերմության արտադրությունը (մկանային տոնուսի նվազման, մարմնի կողմից ավելի քիչ էներգիա պարունակող ապրանքների կլանման պատճառով) ; ցածր ջերմաստիճանում, ընդհակառակը, ջերմության արտադրությունը մեծանում է, իսկ ջերմափոխանակությունը նվազում է:

Այսպիսով, մարդու ջերմակարգավորման կատարյալ մեխանիզմները թույլ են տալիս պահպանել օպտիմալ կենսունակությունը արտաքին ջերմաստիճանների լայն շրջանակում:

ջերմակարգավորում-Սա մի գործընթաց է, որն ապահովում է մարմնի կարողությունը որոշակի մակարդակում պահպանել մարմնի ջերմաստիճանը՝ անկախ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանից։

Ջերմակարգավորման կենտրոնը կարող է գրգռվել ինչպես հումորային (դրա միջով հոսող արյան ջերմաստիճանով), այնպես էլ ռեֆլեքսային (երբ մաշկի ընկալիչները գրգռված են ջերմությունից կամ ցրտից): Ջերմակարգավորման կենտրոնի գրգռումը ակտիվացնում է ջերմակարգավորման բոլոր մեխանիզմները՝ օքսիդատիվ պրոցեսների ինտենսիվությունը, կմախքի մկանների տոնուսը, վազոմոտորային ռեակցիաները, քրտինքի գեղձերի արտազատումը, շնչառական շարժումները: Օքսիդատիվ պրոցեսների ինտենսիվությունը կարող է փոխվել կամ ինքնավար նյարդային համակարգի միջոցով, կամ փոխելով վահանաձև գեղձի հորմոնների և մակերիկամի մեդուլլայի սեկրեցումը: Մկանների աշխատանքի փոփոխությունները, արյան անոթների ընդլայնումը կամ նեղացումը, քրտինքի արտազատումը, շնչառական շարժումների փոփոխությունները տեղի են ունենում ռեֆլեքսորեն վազոմոտոր, շնչառական և քրտնարտադրության կենտրոնների միջոցով:

Կեղև

Ջերմակարգավորման կենտրոնն իր հերթին գտնվում է գլխուղեղի կեղեւի հսկողության տակ։ Եթե ​​կենդանին ենթարկվում է գերտաքացման որոշակի միջավայրում, և դրանում տեղի են ունենում համապատասխան կարգավորիչ ռեակցիաներ, ապա որոշ ժամանակ անց միայն միջավայրը (առանց գերտաքացման) նրա մեջ կառաջացնի նույն ռեակցիաները, ինչ գերտաքացումը։ Այսպիսով, այստեղ կա պայմանավորված ռեֆլեքսային ռեակցիա, որը տեղի է ունենում ուղեղային ծառի կեղևի մասնակցությամբ:

Կյանքի ջերմաստիճանի սահմանները շատ լայն են։ Բազմաթիվ բակտերիաների սպորները կարող են դիմակայել տաքացմանը մինչև 150 °, և նրանցից ոմանք չեն կորցնում կենսունակությունը բացարձակ զրոյին մոտ ջերմաստիճանում: Մյուս կողմից, որոշ թարթիչավորներ ապրում են Իսկիա (Իտալիա) կղզու տաք աղբյուրներում մոտ 85 ° ջերմաստիճանում: Դեռ շատ բան կա, որ այստեղ լավ հասկանալի չէ։ Ձկները, միջատները և նույնիսկ կաթնասունները կարելի է սառեցնել, ապա նրբորեն հալեցնել: Օրինակ՝ կարասներին սառեցրել են մինչև զրոյից 15 աստիճան և նորից, աստիճանաբար փտելով, նորից կյանքի են կոչել, բայց 15 աստիճանից ցածր սառչելն արդեն իսկ աղետալի է կենդանու համար։ Սակայն հայտնի է նաև, որ երբ սպերմատոզոիդները սառեցվում են մինչև մինուս 200°C ջերմաստիճանի և երկար ժամանակ պահպանվում այս ջերմաստիճանում, նրանց մի զգալի մասը պահպանում է իր բնականոն կենսունակությունը և պարարտացնող ուժը։

Այս էջում նյութեր թեմաներով.

Մարմնի ջերմության փոխանցման մեխանիզմները ցրտի և ջերմության պայմաններում «>

Սառը և ջերմության պայմաններում մարմնի ջերմափոխանակման մեխանիզմները. ա) արյան վերաբաշխում ներքին օրգանների անոթների և մաշկի մակերեսի անոթների միջև. բ) արյան վերաբաշխում մաշկի անոթներում.

Ֆիզիկական ջերմակարգավորումը հայտնվել է էվոլյուցիայի հետագա փուլերում։ Դրա մեխանիզմները չեն ազդում բջջային նյութափոխանակության գործընթացների վրա։ Ֆիզիկական ջերմակարգավորման մեխանիզմները ակտիվանում են ռեֆլեքսիվորեն և, ինչպես ցանկացած ռեֆլեքսային մեխանիզմ, ունեն երեք հիմնական բաղադրիչ. Նախ, սրանք ընկալիչներ են, որոնք ընկալում են մարմնի կամ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի փոփոխությունները: Երկրորդ օղակը ջերմակարգավորման կենտրոնն է։ Երրորդ օղակը էֆեկտորներն են, որոնք փոխում են ջերմության փոխանցման գործընթացները՝ պահպանելով մարմնի ջերմաստիճանը մշտական ​​մակարդակի վրա։ Օրգանիզմում, բացառությամբ քրտինքի գեղձի, չկան ֆիզիկական ջերմակարգավորման ռեֆլեքսային մեխանիզմի սեփական էֆեկտորներ։

Ֆիզիկական ջերմակարգավորման կարևորությունը

Ֆիզիկական ջերմակարգավորումը ջերմության փոխանցման կարգավորումն է։ Դրա մեխանիզմներն ապահովում են մարմնի ջերմաստիճանի պահպանումը մշտական ​​մակարդակում՝ ինչպես այն պայմաններում, երբ օրգանիզմին սպառնում է գերտաքացում, այնպես էլ հովացման ժամանակ։

Ֆիզիկական ջերմակարգավորումն իրականացվում է մարմնի կողմից ջերմության արտանետման փոփոխությամբ: Այն առանձնահատուկ նշանակություն է ստանում շրջակա միջավայրի բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում մարմնի գտնվելու ընթացքում մարմնի մշտական ​​ջերմաստիճանի պահպանման համար:

Ջերմափոխանակումն իրականացվում է ջերմային ճառագայթմամբ (ճառագայթային ջերմափոխանակում), կոնվեկցիայով, այսինքն՝ մարմնի կողմից տաքացվող օդի շարժումով և խառնմամբ, ջերմահաղորդմամբ, այսինքն. մարմնի մակերեսի հետ շփվող նյութի կողմից ջերմության ցրումը. Մարմնի կողմից ջերմության փոխանցման բնույթը տատանվում է՝ կախված նյութափոխանակության ինտենսիվությունից։

Ջերմության կորուստը կանխում է անշարժ օդի շերտը, որը գտնվում է հագուստի և մաշկի միջև, քանի որ օդը ջերմության վատ հաղորդիչ է: Մեծ չափով ենթամաշկային ճարպային հյուսվածքի շերտը կանխում է ջերմության փոխանցումը՝ ճարպի ցածր ջերմահաղորդականության պատճառով։

Ջերմաստիճանի կարգավորում

Մաշկի ջերմաստիճանը և, հետևաբար, ջերմային ճառագայթման և ջերմության փոխանցման ինտենսիվությունը կարող են փոխվել ցուրտ կամ տաք միջավայրի պայմաններում՝ անոթներում արյան վերաբաշխման և շրջանառվող արյան ծավալի փոփոխության հետևանքով:

Ցրտին մաշկի արյունատար անոթները, հիմնականում զարկերակները, նեղանում են; ավելի շատ արյուն է մտնում որովայնի խոռոչի անոթները և այդպիսով սահմանափակվում է ջերմության փոխանցումը: Մաշկի մակերեսային շերտերը, ստանալով ավելի քիչ տաք արյուն, ավելի քիչ ջերմություն են արձակում, ուստի ջերմության փոխանցումը նվազում է։ Բացի այդ, մաշկի ուժեղ սառեցմամբ բացվում են արտերիովենային անաստոմոզները, ինչը նվազեցնում է մազանոթներ մտնող արյան քանակը և դրանով իսկ կանխում ջերմության փոխանցումը:

Արյան վերաբաշխումը, որը տեղի է ունենում ցրտին - մակերեսային անոթներով շրջանառվող արյան քանակի նվազում և ներքին օրգանների անոթներով անցնող արյան քանակի ավելացում - նպաստում է ներքին օրգանների ջերմության պահպանմանը, որի ջերմաստիճանը պահպանվում է մշտական ​​մակարդակի վրա.

Երբ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը բարձրանում է, մաշկի անոթները լայնանում են, դրանցում շրջանառվող արյան քանակը մեծանում է։ Ամբողջ մարմնում շրջանառվող արյան ծավալը մեծանում է նաև հյուսվածքներից ջուրը անոթներ տեղափոխելու պատճառով, ինչպես նաև այն պատճառով, որ փայծաղը և արյան այլ պահեստները լրացուցիչ արյուն են թողարկում ընդհանուր շրջանառության մեջ: Մարմնի մակերեսային անոթների միջոցով շրջանառվող արյան քանակի ավելացումը նպաստում է ջերմության փոխանցմանը ճառագայթման և կոնվեկցիայի միջոցով: Շրջակա միջավայրի բարձր ջերմաստիճանում մարմնի մշտական ​​ջերմաստիճանը պահպանելու համար կարևոր է նաև քրտնարտադրությունը, որն առաջանում է ջրի գոլորշիացման գործընթացում ջերմափոխանակության պատճառով։

Մարդու և ավելի բարձր կենդանիների մարմնի ջերմաստիճանը պահպանվում է համեմատաբար հաստատուն մակարդակում՝ չնայած շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի տատանումներին։ Այս հաստատուն մարմնի ջերմաստիճանը կոչվում է իզոթերմներ.

Իզոթերմը բնորոշ է միայն այսպես կոչված հոմոիոթերմիկ,կամ տաքարյուն, կենդանիներ և բացակայում են պոիկիլոթերմիկ,կամ սառնասիրտ կենդանիներ, որոնց մարմնի ջերմաստիճանը փոփոխական է և քիչ է տարբերվում շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանից։

Իզոթերմիան օնտոգենեզի գործընթացում զարգանում է աստիճանաբար։ Նորածին երեխայի մեջ մարմնի մշտական ​​ջերմաստիճանը պահպանելու ունակությունը հեռու է կատարյալ լինելուց: Արդյունքում, սառեցումը կարող է առաջանալ: (հիպոթերմիա)կամ գերտաքացում (հիպերթերմիա)մարմինը շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանում, որը չի ազդում մեծահասակների վրա: Նմանապես, նույնիսկ փոքր քանակությամբ մկանային աշխատանքը, ինչպիսին է երեխայի երկարատև լացը, կարող է հանգեցնել մարմնի ջերմաստիճանի բարձրացման: Վաղաժամ երեխաների օրգանիզմը նույնիսկ ավելի քիչ է կարողանում պահպանել մարմնի մշտական ​​ջերմաստիճանը, ինչը նրանց մոտ մեծապես կախված է շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանից։

Ջերմության առաջացումը տեղի է ունենում շարունակաբար տեղի ունեցող էկզոթերմիկ ռեակցիաների արդյունքում: Այս ռեակցիաները տեղի են ունենում բոլոր օրգաններում և հյուսվածքներում, բայց տարբեր ինտենսիվությամբ։ Ակտիվ աշխատանք կատարող հյուսվածքներում և օրգաններում՝ մկանային հյուսվածքում, լյարդում, երիկամներում, ավելի շատ ջերմություն է արտազատվում, քան պակաս ակտիվներում՝ շարակցական հյուսվածքում, ոսկորներում, աճառներում:

Օրգանների և հյուսվածքների ջերմության կորուստը մեծապես կախված է դրանց գտնվելու վայրից. մակերեսային տեղակայված օրգանները, ինչպիսիք են մաշկը, կմախքի մկանները, ավելի շատ ջերմություն են տալիս և ավելի ուժեղ են սառչում, քան ներքին օրգանները, որոնք ավելի պաշտպանված են սառչումից:

Առողջ մարդու մարմնի ջերմաստիճանը 36,5-36,9 °C է։ Հանգիստը և քունը նվազում են, իսկ մկանային ակտիվությունը բարձրացնում է մարմնի ջերմաստիճանը: Առավելագույն ջերմաստիճանը դիտվում է 16-18-ին, նվազագույնը՝ 3-4-ին։ Երկար գիշերային հերթափոխով աշխատող աշխատողների համար ջերմաստիճանի տատանումները կարող են շրջվել:

Մարդու մարմնի ջերմաստիճանի կայունությունը կարող է պահպանվել միայն այն դեպքում, եթե ամբողջ օրգանիզմի ջերմության առաջացումը և ջերմության կորուստը հավասար են: Սա ձեռք է բերվում ջերմակարգավորման ֆիզիոլոգիական մեխանիզմների միջոցով: դրսևորվում է նեյրոէնդոկրին մեխանիզմներով կարգավորվող ջերմության առաջացման և ջերմության փոխանցման գործընթացների փոխազդեցության արդյունքում։ Ջերմակարգավորումը սովորաբար բաժանվում է քիմիական և ֆիզիկական:

Քիմիական ջերմակարգավորումիրականացվում է ջերմության առաջացման մակարդակի փոփոխությամբ, այսինքն. մարմնի բջիջներում նյութափոխանակության ինտենսիվության ուժեղացում կամ թուլացում և կարևոր է մարմնի մշտական ​​ջերմաստիճանը պահպանելու համար ինչպես նորմալ պայմաններում, այնպես էլ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի փոփոխության դեպքում:

Ամենաինտենսիվ ջերմության առաջացումը մարմնում տեղի է ունենում մկաններում: Նույնիսկ եթե մարդն անշարժ պառկած է, բայց նրա մկանները լարված են, օքսիդատիվ պրոցեսների ինտենսիվությունը և միևնույն ժամանակ ջերմության առաջացումը մեծանում է 10%-ով։ Փոքր ֆիզիկական ակտիվությունը հանգեցնում է ջերմության առաջացման 50-80%-ով, իսկ ծանր մկանային աշխատանքին` 400-500%-ով:

Ցուրտ պայմաններում մկաններում ջերմության առաջացումը մեծանում է, նույնիսկ եթե մարդը գտնվում է անշարժ վիճակում։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ մարմնի մակերեսի սառեցումը, գործելով ցուրտ գրգռվածություն ընկալող ընկալիչների վրա, ռեֆլեքսային կերպով գրգռում է քաոսային ակամա մկանային կծկումները, որոնք դրսևորվում են դողով (սարսուռ): Միևնույն ժամանակ, մարմնի նյութափոխանակության գործընթացները զգալիորեն ուժեղանում են, մկանային հյուսվածքի կողմից թթվածնի և ածխաջրերի սպառումը մեծանում է, ինչը ենթադրում է ջերմության առաջացման ավելացում: Նույնիսկ կամայական ցնցումները 200%-ով ավելացնում են ջերմության արտադրությունը։ Եթե ​​մկանային հանգստացնողները ներմուծվում են մարմնում - նյութեր, որոնք խախտում են նյարդային ազդակների փոխանցումը նյարդից մկան և դրանով իսկ վերացնում են մկանների ռեֆլեքսային ցնցումները, նույնիսկ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի բարձրացման դեպքում, մարմնի ջերմաստիճանի նվազումը տեղի է ունենում շատ ավելի արագ:

Քիմիական ջերմակարգավորման մեջ նշանակալի դերխաղում են նաև լյարդը և երիկամները: Լյարդային երակի արյան ջերմաստիճանը ավելի բարձր է, քան լյարդային զարկերակի արյան ջերմաստիճանը, ինչը վկայում է այս օրգանում ինտենսիվ ջերմության առաջացման մասին: Երբ մարմինը սառչում է, լյարդում ջերմության արտադրությունը մեծանում է։

Օրգանիզմում էներգիայի արտազատումը տեղի է ունենում սպիտակուցների, ճարպերի և ածխաջրերի օքսիդատիվ տրոհման պատճառով; հետեւաբար օքսիդատիվ պրոցեսները կարգավորող բոլոր մեխանիզմները կարգավորում են նաեւ ջերմության առաջացումը։

Ֆիզիկական ջերմակարգավորումիրականացվում է մարմնի կողմից ջերմության արտանետման փոփոխություններով: Այն առանձնահատուկ նշանակություն է ստանում շրջակա միջավայրի բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում մարմնի գտնվելու ընթացքում մարմնի մշտական ​​ջերմաստիճանի պահպանման համար:

Ջերմափոխադրումն իրականացվում է ջերմային ճառագայթում (ճառագայթային ջերմության փոխանցում),կամ կոնվեկցիա,դրանք. տաքացվող օդի շարժում և շարժում, ջերմային հաղորդակցություն,դրանք. ջերմության փոխանցում մարմնի մակերեսի հետ անմիջական շփման մեջ գտնվող նյութերին և ջրի գոլորշիացումմաշկի և թոքերի մակերեսից.

Մարդկանց մոտ նորմալ պայմաններում ջերմության կորուստը հաղորդման միջոցով փոքր է, քանի որ օդը և հագուստը ջերմության վատ հաղորդիչներ են: Ճառագայթումը, գոլորշիացումը և կոնվեկցիան ընթանում են տարբեր ինտենսիվությամբ՝ կախված շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանից: Մոտ 20 ° C օդի ջերմաստիճանի և 419 կՋ (100 կկալ) ընդհանուր ջերմափոխանակության դեպքում հանգստի վիճակում գտնվող մարդու մոտ ճառագայթման միջոցով կորչում է 66%, ջրի գոլորշիացման պատճառով՝ 19%, իսկ 15%։ մարմնի ընդհանուր ջերմության կորուստը կոնվեկցիայի պատճառով: Երբ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 35 ° C, ջերմության փոխանցումը ճառագայթման և կոնվեկցիայի միջոցով դառնում է անհնար, և մարմնի ջերմաստիճանը պահպանվում է հաստատուն մակարդակի վրա բացառապես մաշկի մակերեսից և թոքերի ալվեոլներից ջրի գոլորշիացմամբ:

Հագուստը նվազեցնում է ջերմության փոխանցումը: Ջերմության կորուստը կանխում է անշարժ օդի շերտը, որը գտնվում է հագուստի և մաշկի միջև, քանի որ օդը ջերմության վատ հաղորդիչ է: Հագուստի ջերմամեկուսիչ հատկությունները որքան բարձր են, այնքան նուրբ է նրա կառուցվածքի բջջային կառուցվածքը, որը պարունակում է օդ: Սա բացատրում է բրդյա և մորթյա հագուստի լավ ջերմամեկուսիչ հատկությունները: Հագուստի տակ օդի ջերմաստիճանը 30°C է։ Ընդհակառակը, մերկ մարմինը կորցնում է ջերմությունը, քանի որ նրա մակերեսի օդը անընդհատ փոխարինվում է։ Հետեւաբար, մարմնի մերկ մասերի մաշկի ջերմաստիճանը շատ ավելի ցածր է, քան հագնվածներինը։

Ցրտի ժամանակ մաշկի արյունատար անոթները, հիմնականում՝ զարկերակները, նեղանում են՝ ավելի շատ արյուն է մտնում որովայնի խոռոչի անոթներ, և այդպիսով սահմանափակվում է ջերմության փոխանցումը։ Մաշկի մակերեսային շերտերը, ստանալով ավելի քիչ տաք արյուն, ավելի քիչ ջերմություն են արձակում. ջերմափոխանակությունը նվազում է: Մաշկի ուժեղ սառեցմամբ, բացի այդ, տեղի է ունենում զարկերակային անաստոմոզների բացում, ինչը նվազեցնում է մազանոթներ մտնող արյան քանակը և դրանով իսկ կանխում ջերմության փոխանցումը:

Արյան վերաբաշխումը, որը տեղի է ունենում ցրտին, - մակերեսային անոթներով շրջանառվող արյան քանակի նվազում և ներքին օրգանների անոթներով անցնող արյան քանակի ավելացում - նպաստում է ներքին օրգանների ջերմության պահպանմանը: .

Երբ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը բարձրանում է, մաշկի անոթները լայնանում են, դրանցում շրջանառվող արյան քանակը մեծանում է։ Ամբողջ մարմնում շրջանառվող արյան ծավալը մեծանում է նաև հյուսվածքներից ջուրը անոթներ տեղափոխելու պատճառով, ինչպես նաև այն պատճառով, որ փայծաղը և արյան այլ պահեստները լրացուցիչ արյուն են թողարկում ընդհանուր շրջանառության մեջ: Մարմնի մակերեսային անոթներով շրջանառվող արյան քանակի ավելացումը նպաստում է ջերմության փոխանցմանը ճառագայթման և կոնվեկցիայի միջոցով:

Մարդու մարմնի մշտական ​​ջերմաստիճանը շրջակա միջավայրի բարձր ջերմաստիճանում պահպանելու համար առաջնային նշանակություն ունի մաշկի մակերեսից քրտինքի գոլորշիացումը, որը կախված է օդի հարաբերական խոնավությունից: Ջրային գոլորշիներով հագեցած օդում ջուրը չի կարող գոլորշիանալ։ Հետևաբար, մթնոլորտային օդի բարձր խոնավության դեպքում բարձր ջերմաստիճանը ավելի դժվար է հանդուրժել, քան ցածր խոնավության դեպքում: Ջրային գոլորշիներով հագեցած օդում (օրինակ՝ լոգարանում) քրտինքը արտազատվում է մեծ քանակությամբ, բայց չի գոլորշիանում և արտահոսում է մաշկից։ Նման քրտնարտադրությունը չի նպաստում ջերմության արտազատմանը. ջերմության փոխանցման համար կարևոր է միայն քրտինքի այն մասը, որը գոլորշիանում է մաշկի մակերեսից (քրտինքի այս մասը կոչվում է. արդյունավետ քրտինք).

Օդից անթափանց հագուստը (ռետինե և այլն), որը կանխում է քրտինքի գոլորշիացումը, վատ է հանդուրժվում. հագուստի և մարմնի միջև օդի շերտը արագորեն հագեցած է գոլորշիով և քրտինքի հետագա գոլորշիացումը դադարում է:

Մարդը չի հանդուրժում շրջակա միջավայրի համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանը (32 ° C) խոնավ օդում: Ամբողջովին չոր օդում մարդը կարող է մնալ առանց նկատելի գերտաքացման 2-3 ժամ 50-55 ° C ջերմաստիճանի դեպքում։

Քանի որ ջրի մի մասը գոլորշիացվում է թոքերի կողմից գոլորշիների տեսքով, որոնք հագեցնում են արտաշնչված օդը, շնչառությունը նույնպես մասնակցում է մարմնի ջերմաստիճանի մշտական ​​մակարդակի պահպանմանը: Շրջակա միջավայրի բարձր ջերմաստիճանում շնչառական կենտրոնը ռեֆլեքսային հուզված է, ցածր ջերմաստիճանի դեպքում՝ ընկճված, շնչառությունը դառնում է ավելի քիչ խորը։

Այսպիսով, մարմնի ջերմաստիճանի կայունությունը պահպանվում է մի կողմից նյութափոխանակության ինտենսիվությունը կարգավորող մեխանիզմների և դրանից կախված ջերմության առաջացման (ջերմության քիմիական կարգավորում) համատեղ գործողության միջոցով, իսկ մյուս կողմից՝ ջերմության փոխանցումը կարգավորող մեխանիզմներ (ջերմության ֆիզիկական կարգավորում) (նկ. 9.10) .

Բրինձ. 9.10.

Իզոթերմային կարգավորում.Կարգավորող ռեակցիաները, որոնք պահպանում են մարմնի մշտական ​​ջերմաստիճանը, բարդ ռեֆլեքսային գործողություններ են, որոնք տեղի են ունենում ի պատասխան մաշկի ընկալիչների, մաշկի և ենթամաշկային անոթների, ինչպես նաև հենց կենտրոնական նյարդային համակարգի ջերմային խթանմանը: Սառը և ջերմությունն ընկալող այս ընկալիչները կոչվում են ջերմաընկալիչներ: Համեմատաբար հաստատուն միջավայրի ջերմաստիճանում կենտրոնական նյարդային համակարգի ընկալիչներից ռիթմիկ ազդակներ են գալիս՝ արտացոլելով նրանց տոնիկ ակտիվությունը։ Այս իմպուլսների հաճախականությունը առավելագույնն է մաշկի և մաշկի անոթների սառը ընկալիչների համար 20-30 °C ջերմաստիճանում, իսկ մաշկի ջերմային ընկալիչների համար՝ 38-43 °C ջերմաստիճանում։ Մաշկի կտրուկ սառեցման դեպքում սառը ընկալիչների մեջ իմպուլսների հաճախականությունը մեծանում է, իսկ արագ տաքացման դեպքում այն ​​նվազում է կամ դադարում: Ջերմային ընկալիչները հակառակ կերպ են արձագանքում նույն ջերմաստիճանի անկմանը: Կենտրոնական նյարդային համակարգի ջերմային և սառը ընկալիչները արձագանքում են դեպի նյարդային կենտրոններ հոսող արյան ջերմաստիճանի փոփոխություններին (կենտրոնական ջերմընկալիչներ): Ջերմության հիմնական մասն արտադրվում է կմախքի մկանների և ներքին օրգանների կողմից, որոնք կազմում են միջուկը, իսկ մաշկը ստեղծում է պատյան, որն ուղղված է մարմնի ջերմությունը պահպանելուն կամ հեռացնելուն (նկ. 9.11):

Բրինձ. 9.11.

Հիպոթալամուսը պարունակում է հիմնական ջերմակարգավորման կենտրոններ,որոնք համակարգում են բազմաթիվ և բարդ գործընթացներ, որոնք ապահովում են մարմնի ջերմաստիճանի պահպանումը մշտական ​​մակարդակով։ Դա ապացուցվում է նրանով, որ հիպոթալամուսի ոչնչացումը հանգեցնում է մարմնի ջերմաստիճանը կարգավորելու ունակության կորստին և կենդանուն դարձնում է պոիկիլոթերմիկ, մինչդեռ ուղեղային ծառի կեղևի, ստրիատի և թալամուսի հեռացումը նկատելիորեն չի ազդում ջերմության առաջացման և ջերմության գործընթացների վրա: փոխանցում.

Մարմնի ջերմաստիճանի հիպոթալամիկ կարգավորման իրականացման մեջ ներգրավված են էնդոկրին գեղձերը, հիմնականում՝ վահանաձև գեղձը և մակերիկամները։

Վահանաձև գեղձի մասնակցությունը ջերմակարգավորմանը ապացուցվում է նրանով, որ կենդանու արյան մեջ երկար ժամանակ ցրտի մեջ գտնվող մեկ այլ կենդանու արյան շիճուկի ներմուծումն առաջինում առաջացնում է նյութափոխանակության բարձրացում։ Այս ազդեցությունը նկատվում է միայն այն դեպքում, երբ երկրորդ կենդանու մոտ պահպանվում է վահանաձև գեղձը։ Ակնհայտ է, որ սառեցման պայմաններում գտնվելու ժամանակ վահանաձև գեղձի հորմոնի արյան մեջ ավելանում է, ինչը մեծացնում է նյութափոխանակությունը և, հետևաբար, ջերմության ձևավորումը:

Վերերիկամների մասնակցությունը ջերմակարգավորմանը պայմանավորված է արյան մեջ ադրենալինի արտազատմամբ, որը, ուժեղացնելով օքսիդատիվ գործընթացները հյուսվածքներում, մասնավորապես մկաններում, մեծացնում է ջերմության առաջացումը և նեղացնում մաշկի անոթները՝ նվազեցնելով ջերմության փոխանցումը: Հետևաբար, ադրենալինը կարող է առաջացնել մարմնի ջերմաստիճանի բարձրացում ( ադրենալինի հիպերտերմիա):

Հիպոթերմիա և հիպերտերմիա.Եթե ​​մարդը երկար ժամանակ գտնվում է շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի զգալի բարձրացման կամ նվազման պայմաններում, ապա ջերմության ֆիզիկական և քիմիական ջերմակարգավորման մեխանիզմները, որոնց պատճառով մարմնի ջերմաստիճանը նորմալ պայմաններում մնում է կայուն, կարող են անբավարար լինել՝ մարմնի հիպոթերմիա։ տեղի է ունենում կամ գերտաքացում - հիպերտերմիա:

Հիպոթերմիա -վիճակ, երբ մարմնի ջերմաստիճանը իջնում ​​է 35 ° C-ից ցածր: Հիպոթերմիան ամենաարագ առաջանում է, երբ ընկղմվում է սառը ջրի մեջ: Այս դեպքում նախ նկատվում է սիմպաթիկ նյարդային համակարգի գրգռում, ջերմության փոխանցումը ռեֆլեքսորեն սահմանափակվում է և ջերմության արտադրությունը ուժեղանում է։ Վերջինիս նպաստում է մկանների կծկումը՝ մկանային ցնցումները։ Որոշ ժամանակ անց մարմնի ջերմաստիճանը դեռ սկսում է նվազել։ Այս դեպքում նկատվում է անզգայացման նման վիճակ՝ զգայունության անհետացում, ռեֆլեքսային ռեակցիաների թուլացում, նյարդային կենտրոնների գրգռվածության նվազում։ Նյութափոխանակության ինտենսիվությունը կտրուկ նվազում է, շնչառությունը դանդաղում է, սրտի կծկումները դանդաղում են, սրտի արտադրությունը նվազում է, արյան ճնշումը նվազում է (մարմնի 24-25 ° C ջերմաստիճանի դեպքում այն ​​կարող է լինել բնօրինակի 15-20%):

AT վերջին տարիներըԱրհեստականորեն ստեղծված հիպոթերմիան՝ մարմնի սառեցմամբ մինչև 24-28 ° C, օգտագործվում է վիրաբուժական կլինիկաներում, որոնք կատարում են սրտի և կենտրոնական նյարդային համակարգի վիրահատություններ: Այս իրադարձության իմաստն այն է, որ հիպոթերմիան զգալիորեն նվազեցնում է ուղեղի նյութափոխանակությունը և, հետևաբար, այս օրգանում թթվածնի անհրաժեշտությունը։ Արդյունքում հնարավոր է դառնում ուղեղի ավելի երկար արյունահոսություն (նորմալ ջերմաստիճանում 3-5 րոպեի փոխարեն մինչև 15-20 րոպե 25-28 ° C-ում), ինչը նշանակում է, որ հիպոթերմիայի ժամանակ հիվանդներն ավելի հեշտ են հանդուրժում սրտի գործունեության ժամանակավոր անջատումը։ և շնչառական կալանք:

Կրիոթերապիան կիրառվում է նաև որոշ այլ հիվանդությունների դեպքում։

Հիպերտերմիա -վիճակ, երբ մարմնի ջերմաստիճանը բարձրանում է 37 ° C-ից բարձր: Այն տեղի է ունենում շրջակա միջավայրի բարձր ջերմաստիճանի երկարատև ազդեցության դեպքում, հատկապես, երբ օդը խոնավ է և, հետևաբար, արդյունավետ քրտինքը քիչ է: Հիպերթերմիան կարող է առաջանալ նաև որոշ էնդոգեն գործոնների ազդեցության տակ, որոնք մեծացնում են օրգանիզմում ջերմության առաջացումը (թիրոքսին, ճարպաթթուներ և այլն): Սուր հիպերտերմիան, որի դեպքում մարմնի ջերմաստիճանը հասնում է 40-41 ° C-ի, ուղեկցվում է մարմնի ծանր ընդհանուր վիճակով և կոչվում է ջերմային հարված։

Ջերմաստիճանի նման փոփոխությունը պետք է տարբերել հիպերտերմիայից, երբ արտաքին պայմանները չեն փոխվում, բայց խախտվում է ջերմակարգավորման բուն գործընթացը։ Նման խանգարման օրինակ է վարակիչ ջերմությունը: Դրա առաջացման պատճառներից մեկը ջերմափոխանակման կարգավորման հիպոթալամիկ կենտրոնների բարձր զգայունությունն է որոշակի քիմիական միացությունների, մասնավորապես բակտերիալ տոքսինների նկատմամբ։

Այսպիսով, ջերմության արտադրության և ջերմության փոխանցման համար պատասխանատու գործոնների հավասարակշռությունը ջերմակարգավորման հիմնական մեխանիզմն է:

Հարցեր և առաջադրանքներ

• 1. Ո՞րն է սպիտակուցների դերն օրգանիզմում: Ո՞րն է սպիտակուցային նյութափոխանակության կարգավորման էությունը:
• 2. Ո՞րն է ածխաջրերի դերն օրգանիզմում: Ո՞րն է ածխաջրերի նյութափոխանակության կարգավորման էությունը:
• 3. Ի՞նչ դեր ունեն ճարպերն օրգանիզմում։ Ո՞րն է ճարպային նյութափոխանակության կարգավորման էությունը:
• 4. Ի՞նչ նշանակություն ունեն վիտամինները մարդու կյանքում:
• 5. Մարմնի ֆիզիկական և քիմիական ջերմակարգավորման արժեքը: Բացատրե՛ք պատասխանը։
• 6. Վերջին տարիներին արհեստականորեն ստեղծված հիպոթերմիան՝ մարմնի սառեցմամբ մինչև 24-28 ° C, գործնականում կիրառվում է վիրաբուժական կլինիկաներում, որոնք կատարում են սրտի և կենտրոնական նյարդային համակարգի վիրահատություններ: Ո՞րն է այս իրադարձության իմաստը: