तापमान नियमनामध्ये उष्णता उत्पादन (रासायनिक थर्मोरेग्युलेशन) आणि उष्णता हस्तांतरण (भौतिक थर्मोरेग्युलेशन) प्रक्रियांचे समन्वय समाविष्ट असते.
उष्णता उत्पादन प्रक्रिया.सर्व अवयवांमध्ये, चयापचय प्रक्रियेच्या परिणामी, उष्णता निर्माण होते. म्हणून, अवयवांमधून वाहणारे रक्त, नियमानुसार, वाहणार्या रक्तापेक्षा जास्त तापमान असते. परंतु उष्णता उत्पादनात विविध अवयवांची भूमिका वेगळी आहे. विश्रांतीमध्ये, यकृताचा वाटा एकूण उष्मा उत्पादनापैकी सुमारे 20% आहे, इतर अंतर्गत अवयवांसाठी - 56%, साठी - 20%, कंकाल स्नायूंवर शारीरिक हालचाली दरम्यान - 90% पर्यंत, अंतर्गत अवयवांसाठी - फक्त 8%.
अशा प्रकारे, उष्णता उत्पादनाचा एक शक्तिशाली राखीव स्त्रोत म्हणजे स्नायू त्यांच्या आकुंचन दरम्यान. लोकोमोशन दरम्यान त्यांच्या चयापचय क्रियेतील बदल ही उष्णता उत्पादनाची मुख्य यंत्रणा आहे. विविध हालचालींपैकी, उष्णता उत्पादनात स्नायूंच्या सहभागाचे अनेक टप्पे ओळखले जाऊ शकतात.
1. थर्मोरेग्युलेटरी टोन.या प्रकरणात, स्नायू संकुचित होत नाहीत. फक्त त्यांचा स्वर आणि चयापचय वाढतो. हा स्वर सामान्यतः मान, खोड आणि हातपाय यांच्या स्नायूंमध्ये आढळतो. परिणामी, उष्णता उत्पादन 50-100% वाढते.
2. थरथरणे नकळतपणे उद्भवते आणि थर्मोरेग्युलेटरी टोनच्या पार्श्वभूमीवर उच्च-थ्रेशोल्ड मोटर युनिट्सच्या नियतकालिक क्रियाकलापांमध्ये असते.थरथरत्या वेळी, सर्व ऊर्जा केवळ उष्णता निर्मिती वाढविण्यासाठी निर्देशित केली जाते, तर सामान्य लोकोमोशन दरम्यान, उर्जेचा काही भाग संबंधित अंग हलविण्यासाठी आणि काही थर्मोजेनेसिसवर खर्च केला जातो. थरथरणे सह, उष्णता उत्पादन 2-3 पट वाढते. थरथरणे अनेकदा मान, चेहऱ्याच्या स्नायूंपासून सुरू होते. हे या वस्तुस्थितीमुळे आहे की, सर्वप्रथम, मेंदूकडे वाहणार्या रक्ताचे तापमान वाढले पाहिजे.
3. अनियंत्रित आकुंचन स्नायूंच्या आकुंचनामध्ये जाणीवपूर्वक वाढ होते.हे कमी बाह्य तापमानाच्या परिस्थितीत दिसून येते, जेव्हा पहिले दोन टप्पे पुरेसे नसतात. अनियंत्रित आकुंचन सह, उष्णता उत्पादन 10-20 पट वाढू शकते.
स्नायूंमध्ये उष्णता उत्पादनाचे नियमन कार्य आणि चयापचय / स्नायूंवर ए-मोटोन्यूरॉनच्या प्रभावामुळे होते, इतर ऊतींमध्ये - सहानुभूती मज्जासंस्थाआणि कॅटेकोलामाइन्स (चयापचय तीव्रता 50% वाढवते) आणि हार्मोन्सची क्रिया, विशेषत: थायरॉक्सिन, ज्यामुळे उष्णता उत्पादन जवळजवळ दुप्पट होते.
थर्मोजेनेसिसमध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका म्हणजे लिपिड्स, जे हायड्रोलिसिस दरम्यान कार्बोहायड्रेट्स (4.1 kcal/g) पेक्षा जास्त ऊर्जा (9.3 kcal/g) सोडतात. विशेष महत्त्व, विशेषतः मुलांमध्ये, तपकिरी चरबी आहे.
उष्णता हस्तांतरण प्रक्रियाखालील प्रकारे उद्भवते - रेडिएशन, संवहन, बाष्पीभवन आणि उष्णता वाहक.
इन्फ्रारेड लाँग-वेव्ह रेडिएशनच्या मदतीने रेडिएशन होते. यासाठी उबदार त्वचा आणि थंड भिंती आणि इतर वस्तूंमधील तापमान ग्रेडियंट आवश्यक आहे. वातावरण. अशाप्रकारे, किरणोत्सर्गाचे प्रमाण त्वचेच्या तापमानावर आणि पृष्ठभागावर अवलंबून असते.
थर्मल चालकता वस्तू (खुर्ची, बेड इ.) सह शरीराच्या थेट संपर्काने चालते. या प्रकरणात, अधिक तापलेल्या शरीरातून कमी तापलेल्या वस्तूमध्ये उष्णता हस्तांतरणाचा दर तापमान ग्रेडियंट आणि त्यांच्या थर्मल चालकता द्वारे निर्धारित केला जातो. जेव्हा एखादी व्यक्ती पाण्यात असते तेव्हा अशा प्रकारे उष्णता हस्तांतरण लक्षणीय (14 वेळा) वाढते. अंशतः वहन करून, उष्णता आंतरिक अवयवांमधून शरीराच्या पृष्ठभागावर हस्तांतरित केली जाते. परंतु चरबीच्या कमी थर्मल चालकतेमुळे ही प्रक्रिया रोखली जाते.
संवहन मार्ग.शरीराच्या पृष्ठभागाच्या संपर्कात असलेली हवा, तापमान ग्रेडियंटच्या उपस्थितीत, गरम होते. त्याच वेळी, ते हलके होते आणि शरीरातून उठून हवेच्या नवीन भागांसाठी जागा बनवते. अशा प्रकारे, ते काही उष्णता काढून टाकते. नैसर्गिक संवहनाची तीव्रता हवेच्या अतिरिक्त हालचालीने वाढवता येते, जेव्हा ती शरीरात प्रवेश करते तेव्हा अडथळे कमी करतात (योग्य कपडे).
घामाचे बाष्पीभवन.कपडे न घातलेल्या व्यक्तीच्या खोलीच्या तपमानावर, सुमारे 20% उष्णता बाष्पीभवनाने सोडली जाते.
औष्मिक प्रवाहकता, संवहन आणि रेडिएशन हे भौतिकशास्त्राच्या नियमांवर आधारित निष्क्रिय उष्णता हस्तांतरण मार्ग आहेत. सकारात्मक तापमान ग्रेडियंट राखला गेला तरच ते प्रभावी आहेत. शरीर आणि वातावरण यांच्यातील तापमानाचा फरक जितका कमी असेल तितकी उष्णता कमी होते. समान संकेतकांसह किंवा उच्च सभोवतालच्या तपमानावर, नमूद केलेले मार्ग केवळ कुचकामी नसतात, परंतु शरीर गरम होते. या परिस्थितीत, घाम येणे आणि घाम येणे या प्रक्रियेशी संबंधित, शरीरात उष्णता हस्तांतरणाची केवळ एक यंत्रणा सुरू होते. येथे, दोन्ही भौतिक नियम (बाष्पीभवन प्रक्रियेसाठी ऊर्जा खर्च) आणि जैविक नियम (घाम येणे) वापरले जातात. 1 मिली घामाचे बाष्पीभवन करण्यासाठी 0.58 किलो कॅलरी वापरली जाते या वस्तुस्थितीमुळे त्वचेला थंड करणे सुलभ होते. होत नसेल तर
घामाचे बाष्पीभवन, उष्णता हस्तांतरणाची कार्यक्षमता झपाट्याने कमी होते. एम
शोटूचा बाष्पीभवन दर पाण्याच्या वाफेसह आसपासच्या हवेच्या तापमान ग्रेडियंट आणि संपृक्ततेवर अवलंबून असतो. आर्द्रता जितकी जास्त असेल तितका हा उष्णता हस्तांतरण मार्ग कमी कार्यक्षम बनतो. पाण्यात किंवा घट्ट कपड्यांमध्ये असताना उष्णता हस्तांतरणाची प्रभावीता झपाट्याने कमी होते. या प्रकरणात, शरीराला घाम वाढवून घामाची कमतरता भरून काढण्यास भाग पाडले जाते.
बाष्पीभवनामध्ये दोन यंत्रणा आहेत: a) घाम येणे - घाम ग्रंथींच्या सहभागाशिवाय b) बाष्पीभवन - घाम ग्रंथींच्या सक्रिय सहभागासह.
घाम येणे- फुफ्फुस, श्लेष्मल त्वचा, त्वचेच्या पृष्ठभागावरून पाण्याचे बाष्पीभवन, जे नेहमी ओले असते. हे बाष्पीभवन नियंत्रित केले जात नाही, ते आसपासच्या हवेच्या तापमान ग्रेडियंट आणि आर्द्रतेवर अवलंबून असते, त्याचे मूल्य सुमारे 600 मिली / दिवस आहे. आर्द्रता जितकी जास्त असेल तितके कमी कार्यक्षम या प्रकारचे उष्णता हस्तांतरण.
घाम स्रावाची यंत्रणा. घाम ग्रंथीमध्ये दोन भाग असतात: वास्तविक ग्रंथी, जी सबडर्मल लेयरमध्ये असते आणि उत्सर्जित नलिका त्वचेच्या पृष्ठभागावर उघडतात. ग्रंथीमध्ये, एक प्राथमिक रहस्य तयार होते आणि नलिकांमध्ये, पुनर्शोषणामुळे, एक दुय्यम रहस्य तयार होते - घाम.
रक्ताच्या प्लाझ्मासारखे प्राथमिक रहस्य. फरक असा आहे की या गुपितामध्ये प्रथिने आणि ग्लुकोज नाहीत, कमी Na + आहे. तर, सुरुवातीच्या घामामध्ये, सोडियमची एकाग्रता सुमारे 144 nmol / l, क्लोरीन - 104 nmol / l आहे. हे आयन उत्सर्जित नलिकांमधून घामाच्या मार्गादरम्यान सक्रियपणे शोषले जातात, ज्यामुळे पाण्याचे शोषण सुनिश्चित होते. शोषणाची प्रक्रिया मुख्यत्वे घामाच्या निर्मिती आणि वाढीच्या दरावर अवलंबून असते की या प्रक्रिया सक्रिय आहेत, अधिक Na + आणि Cl-अवशेष आहेत. जास्त घाम आल्यास, या आयनांची अर्धी एकाग्रता घामामध्ये राहू शकते. जोरदार घाम येणे युरिया (प्लाझ्मापेक्षा 4 पट जास्त) आणि पोटॅशियम (प्लाझ्मापेक्षा 1.2 पट जास्त) च्या एकाग्रतेत वाढ होते. आयनची एकूण उच्च एकाग्रता, उच्च पातळीचे ऑस्मोटिक दाब तयार करते, पुनर्शोषण कमी होते आणि घामासह मोठ्या प्रमाणात पाणी सोडते.
जोरदार घाम येणे सह, भरपूर NaCl खर्च केले जाऊ शकते (15-30 ग्रॅम / दिवसापर्यंत). तथापि, शरीरात अशी यंत्रणा आहेत जी जोरदार घाम येणे दरम्यान या महत्त्वपूर्ण आयनचे संरक्षण सुनिश्चित करतात. ते अनुकूलन प्रक्रियेत गुंतलेले आहेत, विशेषतः, अल्डोस्टेरॉन Na + चे पुनर्शोषण वाढवते.
घाम ग्रंथींचे कार्य विशेष यंत्रणेद्वारे नियंत्रित केले जाते. त्यांच्या क्रियाकलापांवर सहानुभूतीशील मज्जासंस्थेचा प्रभाव पडतो, परंतु येथे मध्यस्थ एसिटाइलकोलीन आहे. सेक्रेटरी पेशी, एम-कोलिनर्जिक रिसेप्टर्स व्यतिरिक्त, अॅड्रेनोरेसेप्टर्स देखील असतात जे रक्त कॅटेकोलामाइन्सला प्रतिसाद देतात. घामाच्या ग्रंथींच्या कार्याची सक्रियता त्याच्या रक्त पुरवठा वाढीसह आहे.
सोडलेल्या घामाचे प्रमाण 1.5 ली / ता पर्यंत पोहोचू शकते आणि रुपांतरित लोकांमध्ये - 3 एल / ता पर्यंत.
नग्न व्यक्तीच्या खोलीच्या तपमानावर, रेडिएशनमुळे सुमारे 60% उष्णता सोडली जाते, सुमारे 12-15% - वायु संवहन, सुमारे 20% - बाष्पीभवन, 2-5% - थर्मल चालकता. परंतु हे प्रमाण अनेक परिस्थितींवर अवलंबून असते, विशेषतः सभोवतालच्या तापमानावर.
उष्णता हस्तांतरण प्रक्रियेच्या नियमनात मुख्य भूमिका त्वचेला रक्त पुरवठ्यातील बदलांद्वारे खेळली जाते. त्वचेच्या वाहिन्या अरुंद होणे, आर्टिरिओव्हेनस ऍनास्टोमोसेस उघडणे यामुळे गाभ्यापासून शेलपर्यंत उष्णतेचा थोडासा प्रवाह आणि शरीरात त्याचे संरक्षण होते. त्याउलट, त्वचेच्या वाहिन्यांच्या विस्तारासह, त्याचे तापमान 7-8 ° से वाढू शकते. त्याच वेळी, उष्णता हस्तांतरण देखील वाढते.
पारंपारिकपणे, त्वचेला शरीराची रेडिएटर प्रणाली म्हटले जाऊ शकते. त्वचेतील रक्त प्रवाह IOC च्या 0 ते 30% पर्यंत बदलू शकतो. त्वचेचा संवहनी टोन सहानुभूती तंत्रिका तंत्राद्वारे नियंत्रित केला जातो.
अशा प्रकारे, शरीराचे तापमान हे उष्णता उत्पादन आणि उष्णता हस्तांतरण प्रक्रियेतील संतुलन आहे. जेव्हा उष्णतेचे उत्पादन उष्णतेच्या नुकसानापेक्षा जास्त होते तेव्हा शरीराचे तापमान वाढते आणि याउलट, उष्णतेचे नुकसान उष्णता उत्पादनापेक्षा जास्त असल्यास, शरीराचे तापमान कमी होते.
थर्मोरेग्युलेशन आणि आरोग्य
मानवी वस्तीचे क्षेत्र ध्रुवीय क्षेत्रापासून विस्तारित आहे, जेथे हवेचे तापमान कधीकधी -86 डिग्री सेल्सिअसपर्यंत पोहोचते, विषुववृत्तीय सवाना आणि वाळवंटांपर्यंत, ज्याच्या सर्वात उष्ण भागात ते सावलीत +50 डिग्री सेल्सियस पर्यंत पोहोचते! तरीसुद्धा, तापमानाच्या इतक्या विस्तृत श्रेणीमध्ये, जेव्हा शरीराचे तापमान तुलनेने अरुंद मर्यादेत - 36 ते 37 डिग्री सेल्सियस पर्यंत चढ-उतार होते तेव्हा त्याच्या थर्मल स्थिरतेमुळे एखादी व्यक्ती सक्रिय चैतन्य आणि पुरेशी कार्यक्षमता टिकवून ठेवते.
होमिओथर्मिया -शरीराच्या तपमानाची स्थिरता - एखाद्या व्यक्तीला निवासस्थानाच्या तापमानाच्या परिस्थितीपासून स्वतंत्र बनवते, कारण जैवरासायनिक प्रतिक्रिया ज्यामुळे त्याचे जीवन सुनिश्चित होते ते ऊतींचे एन्झाईम्स आणि जीवनसत्त्वे पुरेशा प्रमाणात क्रियाशीलतेच्या संरक्षणामुळे इष्टतम पातळीवर चालते. चयापचय, ऊतक संप्रेरक, न्यूरोट्रांसमीटर आणि शरीराचे सामान्य कार्य ज्यावर अवलंबून असते अशा इतर पदार्थांचे काही पैलू उत्प्रेरक आणि सक्रिय करणे. एका दिशेने किंवा दुसर्या दिशेने तपमानाचे बदल या पदार्थांच्या क्रियाकलापांमध्ये झपाट्याने बदल करतात आणि त्या प्रत्येकासाठी वेगळ्या प्रमाणात - परिणामी, चयापचयच्या वैयक्तिक पैलूंच्या प्रवाहाच्या क्रियाकलापांमध्ये पृथक्करण होते. पोकिलोथर्मिक, शीत-रक्ताच्या प्राण्यांमध्ये, ज्यांच्या शरीराचे तापमान सभोवतालच्या तपमानावर (उत्तराच्या बरोबरीने वाढते किंवा कमी होते) निर्धारित केले जाते, त्यांच्या ऊतींच्या एन्झाईमची क्रिया जैविक उत्प्रेरक म्हणून बदलते आणि बाह्य थर्मल परिस्थितींमध्ये बदल होतो. म्हणूनच, जेव्हा तापमान कमी होते, तेव्हा त्यांच्या महत्त्वपूर्ण क्रियाकलापांच्या प्रकटीकरणाची डिग्री पूर्ण थांबेपर्यंत कमी होते - तथाकथित निलंबित अॅनिमेशन, आणि खूप उच्च तापमानात, एकतर मृत्यू किंवा कोरडे होते, जे काही पॉइकिलॉथर्म्समध्ये होते. हे देखील एक प्रकारचे निलंबित अॅनिमेशन आहे. तर, बाह्य तापमानातील बदलासह, काही कीटकांची (टोळ) महत्वाची क्रिया द्रव नायट्रोजन (-189 डिग्री सेल्सियस) तापमानात गोठल्यानंतर आणि कोरडे झाल्यानंतर दोन्ही पुनर्संचयित केली जाऊ शकते. तज्ज्ञांच्या मते, किमान 5000 वर्षांपूर्वी, एका हिमनदीमध्ये गोठलेल्या एका महाकाय न्यूटचे अल्पकालीन असले तरी पुनरुज्जीवन झाल्याचे वर्णन केले आहे.
अशा प्रकारे, अस्तित्वाच्या विविध परिस्थितींमध्ये शरीराचे स्थिर तापमान राखण्याची क्षमता उबदार रक्ताच्या प्राण्यांना निसर्गाच्या परिस्थितीपासून स्वतंत्र बनवते आणि उच्च पातळीची व्यवहार्यता राखण्यास सक्षम बनवते. ही क्षमता थर्मोरेग्युलेशनच्या जटिल प्रणालीमुळे आहे, जी उष्णतेच्या उत्पादनात घट आणि हायपोथर्मियाच्या धोक्याच्या बाबतीत - ओव्हरहाटिंग आणि मर्यादित उष्णता हस्तांतरणासह थर्मोजेनेसिस सक्रिय होण्याच्या धोक्याच्या बाबतीत त्याचे सक्रिय परतावा सुनिश्चित करते.
आकडेवारी दर्शवते की रशियामध्ये, तात्पुरत्या अपंगत्वाच्या सर्व प्रकरणांपैकी 40% पेक्षा जास्त प्रकरणे सर्दीमुळे होतात, ज्यामुळे सामान्य माणसाला थर्मोरेग्युलेशन सिस्टम अपूर्ण असल्याचे समजण्याचे कारण मिळते. तथापि, कमी तापमानाच्या कृतीसाठी एखाद्या व्यक्तीच्या उच्च नैसर्गिक प्रतिकाराकडे निर्देश करणारे बरेच तथ्य आहेत. म्हणून, योगी -20 डिग्री सेल्सिअसपेक्षा कमी तापमानात त्यांच्या शरीराच्या उष्णतेने ओल्या चादरी सुकवण्याच्या वेगाने स्पर्धा करतात, गोठलेल्या तलावाच्या बर्फावर नग्न बसतात. अलास्का ते चुकोटका (४० किमी पेक्षा जास्त) बेरिंग सामुद्रधुनी ओलांडून विशेष प्रशिक्षित जलतरणपटूंनी +4°C - +6°C या पाण्याच्या तापमानात पोहणे पारंपारिक झाले आहे. याकूट नवजात बालकांना बर्फाने घासतात, आणि ओस्त्याक आणि तुंगस त्यांना बर्फात बुडवतात, त्यांना थंड पाण्याने भिजवतात आणि नंतर त्यांना रेनडिअरच्या कातड्यात गुंडाळतात... या प्रकरणात, वरवर पाहता, एखाद्याने त्याऐवजी परिपूर्ण यंत्रणेच्या विकृतीबद्दल बोलले पाहिजे. मानवी थर्मोरेग्युलेशन स्वतःच्या यंत्रणेच्या अपूर्णतेपेक्षा आधुनिक व्यक्तीच्या उत्क्रांती जीवनात त्यांना तयार केलेल्या परिस्थितींपासून खूप दूर आहे.
रक्ताभिसरण, श्वासोच्छ्वास, पचन इ. - बहुतेक महत्वाच्या कार्यांमध्ये काही विशिष्ट संरचनात्मक आणि कार्यात्मक उपकरणे असतात, थर्मोरेग्युलेशनमध्ये असा अवयव नसतो आणि ते संपूर्ण जीवाचे कार्य असते.
I.P. Pavlov ने प्रस्तावित केलेल्या योजनेनुसार, उबदार रक्ताचा जीव तुलनेने थर्मोस्टेबल "कोर" आणि विस्तृत तापमान श्रेणीसह "शेल" म्हणून दर्शविला जाऊ शकतो. कोर, ज्याचे तापमान 36.8-37.5 डिग्री सेल्सियस पर्यंत असते, त्यात प्रामुख्याने महत्त्वपूर्ण अंतर्गत अवयवांचा समावेश होतो: हृदय, यकृत, पोट, आतडे इ. यकृताची भूमिका विशेषतः लक्षात घेण्यासारखी आहे, ज्याचे तापमान तुलनेने उच्च आहे - 37.5 डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त आणि मोठे आतडे, ज्याचा मायक्रोफ्लोरा, त्याच्या जीवन क्रियाकलाप दरम्यान, भरपूर उष्णता निर्माण करतो, जे तापमान राखते. समीप उती. थर्मोलाबिल शेल हातपाय, त्वचा आणि त्वचेखालील ऊती, स्नायू इत्यादींनी बनलेले असते. शेलच्या वेगवेगळ्या विभागांचे तापमान मोठ्या प्रमाणात बदलते. अशा प्रकारे, बोटांचे तापमान सुमारे 24°C, घोट्याच्या सांध्याचे तापमान 30-31°C, नाकाचे टोक 25°C, बगल, गुदाशय 36.5-36.9°C, इ. तथापि, शेलचे तापमान खूप मोबाइल आहे, जे महत्त्वपूर्ण क्रियाकलाप आणि शरीराच्या स्थितीनुसार निर्धारित केले जाते आणि म्हणूनच त्याची जाडी उष्णतेमध्ये अत्यंत पातळ ते खूप शक्तिशाली, कोर संकुचित करते - थंडीत बदलू शकते. कोर आणि कवच यांच्यातील असे संबंध या वस्तुस्थितीमुळे आहेत की पूर्वीचे मुख्यतः उष्णता (विश्रांती) तयार करते, तर नंतरचे या उष्णतेचे संरक्षण सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे. हे हे स्पष्ट करते की कठोर लोकांमध्ये, थंडीत कवच त्वरीत आणि विश्वासार्हतेने कोर व्यापते, महत्वाच्या अवयवांची आणि प्रणालींची क्रियाशीलता राखण्यासाठी इष्टतम परिस्थिती राखते, तर कठोर नसलेल्या लोकांमध्ये, या परिस्थितीतही कवच पातळ राहते, कोरच्या हायपोथर्मियाचा धोका निर्माण करणे (उदाहरणार्थ, फुफ्फुसाचे तापमान ०.५ डिग्री सेल्सियस इतके कमी झाल्यास न्यूमोनियाचा धोका असतो).
शरीराची थर्मल स्थिरता मुख्यत्वे नियमनच्या दोन पूरक यंत्रणेद्वारे प्रदान केली जाते - भौतिक आणि रासायनिक. शारीरिक थर्मोरेग्युलेशनहे प्रामुख्याने सक्रिय होते जेव्हा जास्त गरम होण्याचा धोका असतो आणि वातावरणात उष्णता हस्तांतरित होतो. यात उष्णता हस्तांतरणाच्या सर्व संभाव्य यंत्रणांचा समावेश आहे: उष्णता विकिरण, उष्णता हस्तांतरण, संवहन आणि बाष्पीभवन. जास्त तापमान असलेल्या त्वचेतून बाहेर पडणाऱ्या इन्फ्रारेड किरणांमुळे उष्णतेचे विकिरण होते. त्वचा आणि सभोवतालची हवा यांच्यातील तापमानाच्या फरकामुळे उष्णतेचे वहन जाणवते. या फरकात वाढ हायपेरेमियामुळे होते - त्वचेच्या वाहिन्यांचा विस्तार आणि अंतर्गत अवयवांमधून अधिक उबदार रक्ताचा प्रवाह, ज्यामुळे त्वचेचा रंग उष्णतेमध्ये गुलाबी होतो. त्याच वेळी, उष्णता हस्तांतरणाची कार्यक्षमता बाह्य वातावरणाच्या थर्मल चालकता आणि उष्णता क्षमतेद्वारे निर्धारित केली जाते: उदाहरणार्थ, पाण्याच्या संबंधित तापमानावरील हे निर्देशक हवेच्या तुलनेत 20-27 पट जास्त आहेत. यावरून हे स्पष्ट होते की एखाद्या व्यक्तीसाठी थर्मो-आरामदायक हवेचे तापमान सुमारे 18 डिग्री सेल्सियस आणि पाणी - 34 डिग्री सेल्सियस का असते. घामाच्या बाष्पीभवनामुळे उष्णता हस्तांतरण खूप प्रभावी आहे, कारण जेव्हा शरीराच्या पृष्ठभागावरून 1 मिली घामाचे बाष्पीभवन होते तेव्हा शरीर 0.56 kcal उष्णता गमावते. जर आपण हे लक्षात घेतले की एखाद्या प्रौढ व्यक्तीने कमी शारीरिक हालचालींमध्येही सुमारे 800 मिली घाम येतो, तर या पद्धतीची प्रभावीता स्पष्ट होते.
जीवनाच्या विविध परिस्थितींमध्ये, उष्णतेच्या नुकसानाचे प्रमाण एका प्रकारे किंवा दुसर्या प्रकारे स्पष्टपणे बदलते. तर, विश्रांतीच्या वेळी आणि इष्टतम हवेच्या तापमानात, शरीरात निर्माण झालेल्या उष्णतेपैकी 31% वहनाद्वारे, 44% किरणोत्सर्गामुळे, 22% बाष्पीभवनाने (श्‍वसनमार्गातील आर्द्रतेमुळे) आणि 3% संवहनाने गमावते. जोरदार वाऱ्यासह, संवहनाची भूमिका वाढते, हवेतील आर्द्रता - वहन आणि वाढीव कामासह - बाष्पीभवन (उदाहरणार्थ, तीव्र शारीरिक हालचालींसह, घामाचे बाष्पीभवन कधीकधी 3-4 लिटर प्रति तासापर्यंत पोहोचते!).
शरीराची उष्णता हस्तांतरण कार्यक्षमता अपवादात्मकपणे उच्च आहे. बायोफिजिकल गणना दर्शविते की या यंत्रणेचे उल्लंघन केल्याने, विश्रांती घेतलेल्या व्यक्तीमध्येही, त्याच्या शरीराचे तापमान एका तासाच्या आत 37.5 डिग्री सेल्सियस पर्यंत वाढते आणि 6 तासांनंतर - 46-48 डिग्री सेल्सियस पर्यंत, जेव्हा प्रथिने संरचनांचा अपरिवर्तनीय नाश सुरू होतो.
रासायनिक थर्मोरेग्युलेशनजेव्हा हायपोथर्मियाचा धोका असतो तेव्हा विशेष महत्त्व असते. प्राण्यांच्या तुलनेत एखाद्या व्यक्तीने लोकरीचे आवरण गमावल्यामुळे त्याला कमी तापमानाच्या कृतीबद्दल विशेषतः संवेदनशील बनले, कारण एखाद्या व्यक्तीमध्ये उष्णता रिसेप्टर्सपेक्षा जवळजवळ 30 पट जास्त थंड रिसेप्टर्स असतात. त्याच वेळी, सर्दीशी जुळवून घेण्याच्या यंत्रणेच्या सुधारणेमुळे ही वस्तुस्थिती निर्माण झाली आहे की एखादी व्यक्ती शरीराच्या तापमानात वाढ होण्यापेक्षा कमी सहजतेने सहन करते. अशाप्रकारे, अर्भक शरीराचे तापमान 3-5 डिग्री सेल्सियसने कमी होणे सहज सहन करतात, परंतु 1-2 डिग्री सेल्सिअस वाढ सहन करणे कठीण आहे. कोणताही परिणाम नसलेला प्रौढ व्यक्ती 33-34 डिग्री सेल्सिअस पर्यंत हायपोथर्मिया सहन करतो, परंतु बाह्य स्त्रोतांपासून 38.6 डिग्री सेल्सिअस पर्यंत जास्त गरम झाल्यावर भान गमावतो, जरी संसर्गामुळे ताप आला असला तरी, तो 42 डिग्री सेल्सिअस तापमानातही चेतना राखू शकतो. त्याच वेळी, गोठवलेल्या लोकांच्या पुनरुज्जीवनाची प्रकरणे, ज्यांच्या त्वचेचे तापमान अतिशीत बिंदूच्या खाली गेले होते, नोंदवले गेले.
रासायनिक थर्मोरेग्युलेशनचे सार म्हणजे शरीरातील चयापचय प्रक्रियेची क्रिया बदलणे: उच्च बाह्य तापमानात, ते कमी होते आणि कमी तापमानात ते वाढते. अभ्यास दर्शविते की विश्रांतीच्या वेळी नग्न व्यक्तीमध्ये सभोवतालचे तापमान 1 डिग्री सेल्सिअस कमी झाल्यास, चयापचय क्रिया 10% वाढते. (तथापि, ऍनेस्थेसिया आणि तथाकथित अँटीसायकोटिक्स उबदार रक्ताच्या प्राण्यांमध्ये थर्मल स्थिरतेची उच्च नियामक यंत्रणा बंद करतात आणि त्यांना सभोवतालच्या तापमानावर अवलंबून बनवतात आणि जेव्हा त्यांच्या शरीराचे तापमान 32 डिग्री सेल्सिअस पर्यंत थंड होते तेव्हा त्यांचा ऑक्सिजनचा वापर 50 पर्यंत कमी होतो. %, 20 ° C वर - ते 20%, आणि जेव्हा +1°С - प्रारंभिक पातळीच्या 1% पर्यंत.)
शरीराचे तापमान राखण्यासाठी विशेष महत्त्व म्हणजे कंकाल स्नायूंचा टोन, जो सभोवतालच्या तापमानात घट झाल्यामुळे वाढतो आणि तापमानवाढीसह कमी होतो. हे लक्षणीय आहे की या प्रक्रिया अधिक सक्रियपणे पुढे जातील, थर्मल स्थिरतेचे धोकादायक उल्लंघन जितके धोकादायक असेल. अशा प्रकारे, 25-28°C च्या हवेच्या तापमानात (आणि विशेषत: उच्च आर्द्रतेच्या संयोजनात), स्नायू मोठ्या प्रमाणात आरामशीर असतात आणि त्यांच्याद्वारे पुनरुत्पादित थर्मल ऊर्जा नगण्य असते. याउलट, हायपोथर्मियाच्या धोक्यासह, थरथरणे अधिकाधिक महत्त्वाचे बनते - स्नायू तंतूंचे असंबद्ध आकुंचन, जेव्हा बाह्य यांत्रिक कार्य जवळजवळ पूर्णपणे अनुपस्थित असते आणि संकुचित तंतूंची जवळजवळ सर्व ऊर्जा हस्तांतरित केली जाते. औष्णिक ऊर्जा(या घटनेला नॉन-थर्मोजेनेसिस म्हणतात). आश्चर्यकारक काहीही नाही, म्हणूनच, थरथरत्या वेळी शरीराचे उष्णता उत्पादन तीन पटीने वाढू शकते, आणि कठोर शारीरिक काम करताना - 10 किंवा त्याहून अधिक वेळा.
रासायनिक थर्मोरेग्युलेशनमध्ये फुफ्फुस देखील निःसंशयपणे भूमिका बजावतात, जे त्यांच्या संरचनेत समाविष्ट असलेल्या उच्च-कॅलरी चरबीच्या चयापचय क्रियेतील बदलांमुळे, तुलनेने स्थिर तापमान राखतात, म्हणूनच उच्च बाह्य तापमानात रक्त वाहते. फुफ्फुसे थंड असते आणि कमी तापमानात ते इनहेल्ड हवेपेक्षा जास्त उबदार असते.
डायनेफेलॉन (हायपोथालेमस) मध्ये संबंधित केंद्राच्या मध्यवर्ती मज्जासंस्थेच्या उपस्थितीमुळे थर्मोरेग्युलेशनची भौतिक आणि रासायनिक यंत्रणा उच्च प्रमाणात समन्वयाने कार्य करते. म्हणूनच उच्च सभोवतालच्या तापमानात, एकीकडे, उष्णता हस्तांतरण वाढते. (त्वचेचे तापमान वाढल्यामुळे, घामाचे बाष्पीभवन इ.) आणि दुसरीकडे, उष्णतेचे उत्पादन कमी होते (स्नायूंच्या टोनमध्ये घट झाल्यामुळे, शरीराद्वारे कमी ऊर्जा-युक्त उत्पादनांचे शोषण करण्यासाठी संक्रमण) ; कमी तापमानात, उलट: उष्णता उत्पादन वाढते आणि उष्णता हस्तांतरण कमी होते.
अशा प्रकारे, मानवी थर्मोरेग्युलेशनची परिपूर्ण यंत्रणा बाह्य तापमानाच्या विस्तृत श्रेणीमध्ये इष्टतम व्यवहार्यता राखण्यास अनुमती देते.
थर्मोरेग्युलेशन- ही अशी प्रक्रिया आहे जी सभोवतालच्या तापमानाची पर्वा न करता शरीराचे तापमान एका विशिष्ट पातळीवर राखण्याची शरीराची क्षमता सुनिश्चित करते.
थर्मोरेग्युलेटरी केंद्र विनोदी पद्धतीने (त्यातून वाहणाऱ्या रक्ताच्या तापमानाने) आणि प्रतिक्षेपी (जेव्हा त्वचेचे रिसेप्टर्स उष्णता किंवा थंडीमुळे चिडलेले असतात) दोन्ही प्रकारे उत्तेजित होऊ शकते. थर्मोरेग्युलेटरी सेंटरची उत्तेजना सर्व उष्णता-नियामक यंत्रणा सक्रिय करते: ऑक्सिडेटिव्ह प्रक्रियेची तीव्रता, कंकाल स्नायू टोन, वासोमोटर प्रतिक्रिया, घाम ग्रंथींचे स्राव, श्वसन हालचाली. ऑक्सिडेटिव्ह प्रक्रियेची तीव्रता एकतर स्वायत्त मज्जासंस्थेद्वारे किंवा थायरॉईड संप्रेरकांचे स्राव आणि अधिवृक्क मेडुला बदलून बदलू शकते. स्नायूंच्या कामात बदल, रक्तवाहिन्यांचा विस्तार किंवा अरुंद होणे, घामाचा स्त्राव, श्वासोच्छवासाच्या हालचालींमधील बदल हे वासोमोटर, श्वसन आणि घाम केंद्रांद्वारे प्रतिक्षेपीपणे होतात.
कॉर्टेक्स
थर्मोरेग्युलेटरी केंद्र, यामधून, सेरेब्रल कॉर्टेक्सच्या नियंत्रणाखाली आहे. जर एखाद्या प्राण्याला एखाद्या विशिष्ट वातावरणात अतिउष्णतेचा सामना करावा लागतो आणि त्यामध्ये संबंधित नियामक प्रतिक्रिया उद्भवतात, तर काही काळानंतर एकटे वातावरण (अति तापविल्याशिवाय) त्यात अतिउष्णतेसारख्याच प्रतिक्रिया निर्माण करेल. अशा प्रकारे, येथे एक कंडिशन रिफ्लेक्स प्रतिक्रिया आहे जी सेरेब्रल कॉर्टेक्सच्या सहभागासह उद्भवते.
जीवनाच्या तापमान मर्यादा खूप विस्तृत आहेत. अनेक जीवाणूंचे बीजाणू 150 ° पर्यंत गरम होण्याचा सामना करू शकतात आणि त्यापैकी काही पूर्ण शून्याच्या जवळ असलेल्या तापमानात व्यवहार्यता गमावत नाहीत. दुसरीकडे, काही ciliates सुमारे 85 ° तापमानात इस्चिया (इटली) बेटाच्या गरम पाण्याच्या झऱ्यांमध्ये राहतात. अजूनही बरेच काही आहे जे येथे नीट समजलेले नाही. मासे, कीटक आणि अगदी सस्तन प्राणी गोठवले जाऊ शकतात आणि नंतर हळूवारपणे वितळले जाऊ शकतात. उदाहरणार्थ, कार्प्स शून्याच्या खाली 15 अंशांवर गोठवले गेले आणि पुन्हा, हळूहळू सडले, पुन्हा जिवंत झाले, परंतु 15 च्या खाली किमान एक अंश गोठणे प्राण्यांसाठी आधीच विनाशकारी आहे. तथापि, हे देखील ज्ञात आहे की जेव्हा शुक्राणूंना उणे 200 डिग्री सेल्सिअस तापमानात गोठवले जाते आणि या तापमानात बर्याच काळासाठी साठवले जाते, तेव्हा त्यातील एक महत्त्वपूर्ण भाग त्यांची सामान्य व्यवहार्यता आणि सुपिकता शक्ती टिकवून ठेवतो.
या पृष्ठावर, विषयांवरील सामग्री:
थंड आणि उष्णतेच्या परिस्थितीत शरीराच्या उष्णता हस्तांतरणाची यंत्रणा ">
थंड आणि उष्णतेच्या परिस्थितीत शरीराची उष्णता हस्तांतरण यंत्रणा: अ) अंतर्गत अवयवांच्या रक्तवाहिन्या आणि त्वचेच्या पृष्ठभागाच्या वाहिन्यांमधील रक्ताचे पुनर्वितरण; ब) त्वचेच्या वाहिन्यांमध्ये रक्ताचे पुनर्वितरण.
उत्क्रांतीच्या नंतरच्या टप्प्यावर शारीरिक थर्मोरेग्युलेशन दिसून आले. त्याची यंत्रणा सेल्युलर चयापचय प्रक्रियेवर परिणाम करत नाही. भौतिक थर्मोरेग्युलेशनची यंत्रणा रिफ्लेक्झिव्हली सक्रिय केली जाते आणि कोणत्याही रिफ्लेक्स यंत्रणेप्रमाणे, तीन मुख्य घटक असतात. प्रथम, हे रिसेप्टर्स आहेत जे शरीराच्या किंवा वातावरणातील तापमानात बदल ओळखतात. दुसरा दुवा थर्मोरेग्युलेशनचा केंद्र आहे. तिसरा दुवा म्हणजे शरीराचे तापमान स्थिर ठेवून उष्णता हस्तांतरणाची प्रक्रिया बदलणारे प्रभावक. शरीरात, घाम ग्रंथी वगळता, शारीरिक थर्मोरेग्युलेशनच्या रिफ्लेक्स यंत्रणेचे कोणतेही स्वतःचे प्रभावक नाहीत.
भौतिक थर्मोरेग्युलेशनचे महत्त्व
भौतिक थर्मोरेग्युलेशन हे उष्णता हस्तांतरणाचे नियमन आहे. त्याची यंत्रणा शरीराचे तापमान स्थिर पातळीवर राखण्याची खात्री देते, दोन्ही परिस्थितीत जेव्हा शरीराला अतिउष्णतेचा धोका असतो आणि थंड होताना.
शारीरिक थर्मोरेग्युलेशन शरीराद्वारे उष्णता सोडण्याच्या बदलांद्वारे केले जाते. भारदस्त सभोवतालच्या तापमानाच्या परिस्थितीत शरीराच्या मुक्कामादरम्यान शरीराचे स्थिर तापमान राखण्यासाठी हे विशेष महत्त्व प्राप्त करते.
उष्णता हस्तांतरण उष्णता विकिरण (विकिरण उष्णता हस्तांतरण), संवहन, म्हणजे, शरीराद्वारे गरम केलेल्या हवेचे हालचाल आणि मिश्रण, उष्णता वाहक, म्हणजे. शरीराच्या पृष्ठभागाच्या संपर्कात असलेल्या पदार्थाद्वारे उष्णता नष्ट होणे. शरीराद्वारे उष्णता हस्तांतरणाचे स्वरूप चयापचय तीव्रतेवर अवलंबून असते.
कपडे आणि त्वचेच्या दरम्यान असलेल्या स्थिर हवेच्या थरामुळे उष्णतेचे नुकसान टाळले जाते, कारण हवा ही उष्णतेचे वाहक असते. मोठ्या प्रमाणावर, त्वचेखालील फॅटी टिश्यूचा थर चरबीच्या कमी थर्मल चालकतेमुळे उष्णता हस्तांतरण प्रतिबंधित करते.
तापमान नियमन
रक्तवाहिन्यांमधील रक्ताच्या पुनर्वितरणाच्या परिणामी आणि रक्ताभिसरण होणाऱ्या रक्ताच्या प्रमाणात बदल झाल्यामुळे त्वचेचे तापमान, आणि त्यामुळे उष्णता विकिरण आणि उष्णता वाहकतेची तीव्रता, थंड किंवा गरम पर्यावरणीय परिस्थितीत बदलू शकते.
थंडीत, त्वचेच्या रक्तवाहिन्या, मुख्यतः धमनी, संकुचित होतात; उदर पोकळीतील रक्तवाहिन्यांमध्ये अधिक रक्त प्रवेश करते आणि त्यामुळे उष्णता हस्तांतरण मर्यादित होते. त्वचेचे वरवरचे स्तर, कमी उबदार रक्त प्राप्त करतात, कमी उष्णता पसरतात, त्यामुळे उष्णता हस्तांतरण कमी होते. याव्यतिरिक्त, त्वचेच्या मजबूत कूलिंगसह, आर्टिरिओव्हेनस अॅनास्टोमोसेस उघडतात, ज्यामुळे केशिकामध्ये प्रवेश करणार्या रक्ताचे प्रमाण कमी होते आणि त्यामुळे उष्णता हस्तांतरणास प्रतिबंध होतो.
थंडीत रक्ताचे पुनर्वितरण - वरवरच्या वाहिन्यांमधून रक्ताभिसरण होण्याचे प्रमाण कमी होणे आणि अंतर्गत अवयवांच्या वाहिन्यांमधून जाणाऱ्या रक्ताचे प्रमाण वाढणे - अंतर्गत अवयवांमध्ये उष्णता टिकवून ठेवण्यास हातभार लावतो, ज्याचे तापमान स्थिर पातळीवर राखले जाते.
जेव्हा सभोवतालचे तापमान वाढते तेव्हा त्वचेच्या वाहिन्यांचा विस्तार होतो, त्यामध्ये रक्ताभिसरणाचे प्रमाण वाढते. संपूर्ण शरीरात रक्ताभिसरण करणाऱ्या रक्ताचे प्रमाण देखील ऊतींमधून रक्तवाहिन्यांकडे पाण्याच्या हस्तांतरणामुळे वाढते आणि प्लीहा आणि इतर रक्त डेपो सामान्य अभिसरणात अतिरिक्त रक्त सोडतात. शरीराच्या पृष्ठभागावरील वाहिन्यांमधून रक्ताभिसरणाचे प्रमाण वाढल्याने किरणोत्सर्ग आणि संवहनाद्वारे उष्णता हस्तांतरणास प्रोत्साहन मिळते. उच्च सभोवतालच्या तापमानात शरीराचे स्थिर तापमान राखण्यासाठी, घाम येणे देखील महत्त्वाचे आहे, जे पाण्याच्या बाष्पीभवनाच्या प्रक्रियेत उष्णता हस्तांतरणामुळे होते.
सभोवतालच्या तापमानात चढउतार असूनही मानव आणि उच्च प्राण्यांच्या शरीराचे तापमान तुलनेने स्थिर पातळीवर राखले जाते. या स्थिर शरीराचे तापमान म्हणतात isotherms
Isotherm फक्त तथाकथित वैशिष्ट्यपूर्ण आहे होमिओथर्मिक,किंवा उबदार रक्ताचे, प्राणी आणि अनुपस्थित पोकिलोथर्मिक,किंवा शीत रक्ताचे, ज्यांचे शरीराचे तापमान बदलते आणि सभोवतालच्या तापमानापेक्षा थोडे वेगळे असते.
ऑन्टोजेनेसिसच्या प्रक्रियेत आयसोथर्मी हळूहळू विकसित होते. नवजात बाळामध्ये, शरीराचे स्थिर तापमान राखण्याची क्षमता परिपूर्ण नाही. परिणामी, थंडी येऊ शकते. (हायपोथर्मिया)किंवा जास्त गरम होणे (हायपरथर्मिया)सभोवतालच्या तापमानात शरीर जे प्रौढांवर परिणाम करत नाही. त्याचप्रमाणे, अगदी लहान प्रमाणात स्नायूंच्या कामामुळे, जसे की लहान मुलाचे दीर्घकाळ रडणे, यामुळे शरीराचे तापमान वाढू शकते. अकाली जन्मलेल्या बाळांचे शरीर शरीराचे स्थिर तापमान राखण्यास अगदी कमी सक्षम असते, जे त्यांच्यामध्ये मुख्यत्वे वातावरणाच्या तापमानावर अवलंबून असते.
सतत होणार्‍या एक्झोथर्मिक प्रतिक्रियांच्या परिणामी उष्णता निर्माण होते. या प्रतिक्रिया सर्व अवयव आणि ऊतींमध्ये होतात, परंतु भिन्न तीव्रतेसह. ऊती आणि अवयव जे सक्रिय कार्य करतात - स्नायू ऊतक, यकृत, मूत्रपिंड - कमी सक्रिय असलेल्यांपेक्षा जास्त उष्णता सोडली जाते - संयोजी ऊतक, हाडे, उपास्थि.
अवयव आणि ऊतींचे उष्णतेचे नुकसान त्यांच्या स्थानावर मोठ्या प्रमाणात अवलंबून असते: वरवरचे अवयव, जसे की त्वचा, कंकाल स्नायू, अधिक उष्णता देतात आणि अंतर्गत अवयवांपेक्षा अधिक थंड होतात, जे थंड होण्यापासून अधिक संरक्षित असतात.
निरोगी व्यक्तीच्या शरीराचे तापमान ३६.५-३६.९ डिग्री सेल्सियस असते. विश्रांती आणि झोप कमी होते आणि स्नायूंच्या क्रियाकलापामुळे शरीराचे तापमान वाढते. कमाल तापमान 16-18 वाजता, किमान - पहाटे 3-4 वाजता दिसून येते. जे कामगार दीर्घ रात्रीच्या शिफ्टमध्ये काम करतात त्यांच्यासाठी तापमानातील चढउतार उलट होऊ शकतात.
एखाद्या व्यक्तीच्या शरीराच्या तापमानाची स्थिरता केवळ तेव्हाच राखली जाऊ शकते जेव्हा संपूर्ण जीवाची उष्णता निर्माण आणि उष्णता कमी होते. हे थर्मोरेग्युलेशनच्या शारीरिक यंत्रणेद्वारे प्राप्त केले जाते. न्यूरोएन्डोक्राइन यंत्रणेद्वारे नियंत्रित उष्णता निर्मिती आणि उष्णता हस्तांतरण प्रक्रियेच्या परस्परसंवादाच्या परिणामी प्रकट होते. थर्मोरेग्युलेशन सहसा रासायनिक आणि भौतिक विभागले जाते.
रासायनिक थर्मोरेग्युलेशनउष्णता निर्मितीची पातळी बदलून चालते, म्हणजे शरीराच्या पेशींमध्ये चयापचय तीव्रता मजबूत करणे किंवा कमकुवत करणे आणि सामान्य स्थितीत आणि वातावरणातील तापमान बदलते तेव्हा शरीराचे तापमान स्थिर राखण्यासाठी महत्वाचे आहे.
शरीरात सर्वात तीव्र उष्णता निर्माण होते स्नायूंमध्ये. जरी एखादी व्यक्ती गतिहीन आहे, परंतु त्याचे स्नायू तणावग्रस्त आहेत, ऑक्सिडेटिव्ह प्रक्रियेची तीव्रता आणि त्याच वेळी उष्णता निर्मिती 10% वाढते. थोड्याशा शारीरिक हालचालीमुळे उष्णता निर्मितीमध्ये 50-80% आणि जड स्नायूंच्या कामात - 400-500% वाढ होते.
थंड स्थितीत, व्यक्ती स्थिर असली तरीही, स्नायूंमध्ये उष्णता निर्माण होते. हे या वस्तुस्थितीमुळे आहे की शरीराच्या पृष्ठभागाचे थंड होणे, रिसेप्टर्सवर कार्य करते ज्यांना थंड चिडचिड जाणवते, अराजक अनैच्छिक स्नायूंच्या आकुंचनांना प्रतिक्षेपितपणे उत्तेजित करते, थरथरणे (थंड होणे) च्या स्वरूपात प्रकट होते. त्याच वेळी, शरीराच्या चयापचय प्रक्रियांमध्ये लक्षणीय वाढ होते, स्नायूंच्या ऊतींद्वारे ऑक्सिजन आणि कार्बोहायड्रेट्सचा वापर वाढतो, ज्यामुळे उष्णता निर्मितीमध्ये वाढ होते. अनियंत्रित झटकून देखील उष्णता निर्मिती 200% वाढते. जर स्नायू शिथिल करणारे पदार्थ शरीरात आणले गेले तर - असे पदार्थ जे मज्जातंतूपासून स्नायूमध्ये मज्जातंतूच्या आवेगांच्या प्रसारणात व्यत्यय आणतात आणि त्याद्वारे स्नायूंच्या प्रतिक्षिप्त थरकाप दूर करतात, सभोवतालच्या तापमानात वाढ होऊनही, शरीराच्या तापमानात घट खूप वेगाने होते.
रासायनिक थर्मोरेग्युलेशन मध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिकायकृत आणि मूत्रपिंड देखील खेळतात. यकृताच्या रक्तवाहिनीचे रक्त तापमान हेपॅटिक धमनीच्या रक्त तापमानापेक्षा जास्त असते, जे या अवयवामध्ये तीव्र उष्णता निर्माण दर्शवते. शरीर थंड झाल्यावर यकृतामध्ये उष्णतेचे उत्पादन वाढते.
प्रथिने, चरबी आणि कर्बोदकांमधे ऑक्सिडेटिव्ह विघटन झाल्यामुळे शरीरातील उर्जेचे प्रकाशन होते; म्हणून, ऑक्सिडेटिव्ह प्रक्रियांचे नियमन करणारी सर्व यंत्रणा उष्णता निर्मितीचे नियमन देखील करतात.
शारीरिक थर्मोरेग्युलेशनशरीराद्वारे उष्णता सोडण्याच्या बदलांद्वारे चालते. भारदस्त सभोवतालच्या तापमानाच्या परिस्थितीत शरीराच्या मुक्कामादरम्यान शरीराचे स्थिर तापमान राखण्यासाठी हे विशेष महत्त्व प्राप्त करते.
उष्णता हस्तांतरण द्वारे चालते उष्णता विकिरण (रेडिएटिव्ह उष्णता हस्तांतरण),किंवा संवहन,त्या गरम हवेची हालचाल आणि हालचाल, उष्णता वहन,त्या शरीराच्या पृष्ठभागाच्या थेट संपर्कात असलेल्या पदार्थांमध्ये उष्णता हस्तांतरण आणि पाण्याचे बाष्पीभवनत्वचा आणि फुफ्फुसाच्या पृष्ठभागावरून.
मानवांमध्ये, सामान्य परिस्थितीत, वहनातून उष्णतेचे नुकसान कमी असते, कारण हवा आणि कपडे उष्णतेचे खराब वाहक असतात. रेडिएशन, बाष्पीभवन आणि संवहन सभोवतालच्या तापमानानुसार वेगवेगळ्या तीव्रतेने पुढे जातात. सुमारे 20 डिग्री सेल्सिअस तापमानात विश्रांती घेत असलेल्या व्यक्तीमध्ये आणि एकूण उष्णता हस्तांतरण 419 kJ (100 kcal) प्रति तास, 66% किरणोत्सर्गाच्या मदतीने नष्ट होते, 19% पाण्याच्या बाष्पीभवनामुळे आणि 15% संवहनामुळे शरीरातील एकूण उष्णता कमी होते. जेव्हा सभोवतालचे तापमान 35 डिग्री सेल्सिअस पर्यंत वाढते तेव्हा किरणोत्सर्ग आणि संवहन वापरून उष्णता हस्तांतरण अशक्य होते आणि शरीराचे तापमान केवळ त्वचेच्या पृष्ठभागावरील पाण्याचे बाष्पीभवन आणि फुफ्फुसांच्या अल्व्होलीद्वारे स्थिर पातळीवर राखले जाते.
कपडे उष्णता हस्तांतरण कमी करतात. कपडे आणि त्वचेच्या दरम्यान असलेल्या स्थिर हवेच्या थरामुळे उष्णतेचे नुकसान टाळले जाते, कारण हवा ही उष्णतेचे वाहक असते. कपड्यांचे उष्णता-इन्सुलेट गुणधर्म जास्त आहेत, त्याच्या संरचनेची सेल्युलर रचना अधिक बारीक आहे, ज्यामध्ये हवा असते. हे लोकर आणि फर कपड्यांचे चांगले उष्णता-इन्सुलेट गुणधर्म स्पष्ट करते. कपड्यांखाली हवेचे तापमान 30 डिग्री सेल्सियस आहे. उलटपक्षी, नग्न शरीर उष्णता गमावते, कारण त्याच्या पृष्ठभागावरील हवा सतत बदलली जाते. म्हणून, शरीराच्या उघड्या भागांच्या त्वचेचे तापमान कपडे घातलेल्या लोकांपेक्षा खूपच कमी असते.
थंडीत, त्वचेच्या रक्तवाहिन्या, मुख्यतः धमनी, अरुंद: अधिक रक्त ओटीपोटाच्या पोकळीच्या वाहिन्यांमध्ये प्रवेश करते आणि अशा प्रकारे उष्णता हस्तांतरण मर्यादित असते. त्वचेच्या पृष्ठभागावरील थर, कमी उबदार रक्त प्राप्त करतात, कमी उष्णता पसरतात - उष्णता हस्तांतरण कमी होते. त्वचेच्या मजबूत कूलिंगसह, याव्यतिरिक्त, आर्टिरिओव्हेनस ऍनास्टोमोसेस उघडतात, ज्यामुळे केशिकामध्ये प्रवेश करणार्या रक्ताचे प्रमाण कमी होते आणि त्यामुळे उष्णता हस्तांतरणास प्रतिबंध होतो.
थंडीत रक्ताचे पुनर्वितरण - वरवरच्या वाहिन्यांमधून रक्ताभिसरण होण्याचे प्रमाण कमी होणे आणि अंतर्गत अवयवांच्या वाहिन्यांमधून जाणाऱ्या रक्ताचे प्रमाण वाढणे - अंतर्गत अवयवांमध्ये उष्णता टिकवून ठेवण्यास हातभार लावतो. .
जेव्हा सभोवतालचे तापमान वाढते तेव्हा त्वचेच्या वाहिन्यांचा विस्तार होतो, त्यामध्ये रक्ताभिसरणाचे प्रमाण वाढते. संपूर्ण शरीरात रक्ताभिसरण करणाऱ्या रक्ताचे प्रमाण देखील ऊतींमधून रक्तवाहिन्यांकडे पाण्याच्या हस्तांतरणामुळे वाढते आणि प्लीहा आणि इतर रक्त डेपो सामान्य अभिसरणात अतिरिक्त रक्त सोडतात. शरीराच्या पृष्ठभागावरील रक्तवाहिन्यांमधून रक्ताभिसरणाचे प्रमाण वाढल्याने किरणोत्सर्ग आणि संवहनाद्वारे उष्णता हस्तांतरणास प्रोत्साहन मिळते.
उच्च सभोवतालच्या तापमानात मानवी शरीराचे तापमान स्थिर ठेवण्यासाठी, त्वचेच्या पृष्ठभागावरुन घामाचे बाष्पीभवन प्राथमिक महत्त्व आहे, जे हवेच्या सापेक्ष आर्द्रतेवर अवलंबून असते. पाण्याच्या वाफेने संपृक्त हवेत, पाण्याचे बाष्पीभवन होऊ शकत नाही. म्हणून, वातावरणातील हवेच्या उच्च आर्द्रतेवर, कमी आर्द्रतेपेक्षा उच्च तापमान सहन करणे अधिक कठीण आहे. पाण्याच्या वाफेने भरलेल्या हवेत (उदाहरणार्थ, आंघोळीत), घाम बाहेर पडतो मोठ्या संख्येने, परंतु बाष्पीभवन होत नाही आणि त्वचेतून निचरा होत नाही. असा घाम येणे उष्णता सोडण्यास हातभार लावत नाही: त्वचेच्या पृष्ठभागावरुन वाष्पीभवन होणारा घामाचा फक्त तोच भाग उष्णता हस्तांतरणासाठी महत्त्वाचा असतो (घामाच्या या भागाला म्हणतात. प्रभावी घाम येणे).
हवेसाठी अभेद्य कपडे (रबर इ.), जे घामाचे बाष्पीभवन प्रतिबंधित करते, ते खराब सहन केले जाते: कपडे आणि शरीर यांच्यातील हवेचा थर त्वरीत बाष्पाने संतृप्त होतो आणि घामाचे पुढील बाष्पीभवन थांबते.
आर्द्र हवेमध्ये एक व्यक्ती तुलनेने कमी सभोवतालचे तापमान (32 डिग्री सेल्सियस) सहन करत नाही. पूर्णपणे कोरड्या हवेत, एखादी व्यक्ती 50-55 डिग्री सेल्सिअस तापमानात 2-3 तास लक्षणीय अतिउष्णतेशिवाय राहू शकते.
फुफ्फुसांद्वारे काही पाण्याचे बाष्पीभवन होत असल्याने श्वासोच्छ्वासातून बाहेर पडलेल्या हवेला संतृप्त करणारे वाफेच्या रूपात, श्वासोच्छ्वास देखील शरीराचे तापमान स्थिर पातळीवर राखण्यात भाग घेते. उच्च सभोवतालच्या तापमानात, श्वसन केंद्र रिफ्लेक्सिव्हली उत्तेजित होते, कमी तापमानात ते उदास होते, श्वास कमी खोल होतो.
अशा प्रकारे, शरीराच्या तापमानाची स्थिरता एकीकडे, चयापचय तीव्रता आणि त्यावर अवलंबून असलेल्या उष्णतेच्या निर्मितीचे (उष्णतेचे रासायनिक नियमन) नियमन करणार्या यंत्रणांच्या संयुक्त क्रियेद्वारे राखली जाते आणि दुसरीकडे, उष्णता हस्तांतरणाचे नियमन करणारी यंत्रणा (उष्णतेचे भौतिक नियमन) (चित्र 9.10) .
तांदूळ. ९.१०.
Isothermal नियमन.शरीराचे तापमान स्थिर राखणारी नियामक प्रतिक्रिया ही जटिल प्रतिक्षेप क्रिया आहेत जी त्वचेच्या रिसेप्टर्स, त्वचा आणि त्वचेखालील वाहिन्या तसेच मध्यवर्ती मज्जासंस्थेच्या थर्मल उत्तेजनाच्या प्रतिसादात उद्भवतात. हे रिसेप्टर्स जे थंड आणि उष्णता ओळखतात त्यांना थर्मोसेप्टर्स म्हणतात. तुलनेने स्थिर वातावरणीय तापमानात, मध्यवर्ती मज्जासंस्थेतील रिसेप्टर्समधून लयबद्ध आवेग येतात, त्यांची शक्तिवर्धक क्रिया प्रतिबिंबित करतात. या आवेगांची वारंवारता 20-30 डिग्री सेल्सिअस तापमानात त्वचा आणि त्वचेच्या वाहिन्यांच्या कोल्ड रिसेप्टर्ससाठी आणि त्वचेच्या उष्णता रिसेप्टर्ससाठी - 38-43 डिग्री सेल्सियस तापमानात जास्तीत जास्त असते. त्वचेच्या तीक्ष्ण कूलिंगसह, कोल्ड रिसेप्टर्समध्ये आवेगांची वारंवारता वाढते आणि जलद तापमानवाढीने ते कमी होते किंवा थांबते. थर्मल रिसेप्टर्स समान तापमानाच्या थेंबांवर उलट पद्धतीने प्रतिक्रिया देतात. सीएनएसचे थर्मल आणि कोल्ड रिसेप्टर्स मज्जातंतू केंद्रांमध्ये (मध्य थर्मोसेप्टर्स) वाहणार्या रक्ताच्या तापमानातील बदलांना प्रतिसाद देतात. उष्णतेचा मुख्य भाग कंकालच्या स्नायू आणि अंतर्गत अवयवांद्वारे तयार केला जातो, जो कोर बनवतो आणि त्वचा शरीरातून उष्णता टिकवून ठेवण्यासाठी किंवा काढून टाकण्याच्या उद्देशाने एक कवच तयार करते (चित्र 9.11).
तांदूळ. ९.११.
हायपोथालेमसमध्ये मुख्य असते थर्मोरेग्युलेशन केंद्रे,जे असंख्य आणि जटिल प्रक्रियांचे समन्वय साधतात ज्यामुळे शरीराचे तापमान स्थिर पातळीवर टिकून राहते. हे या वस्तुस्थितीवरून सिद्ध होते की हायपोथालेमसच्या नाशामुळे शरीराचे तापमान नियंत्रित करण्याची क्षमता कमी होते आणि प्राणी पोकिलोथर्मिक बनते, तर सेरेब्रल कॉर्टेक्स, स्ट्रायटम आणि थॅलेमस काढून टाकल्याने उष्णता निर्मिती आणि उष्णतेच्या प्रक्रियेवर लक्षणीय परिणाम होत नाही. हस्तांतरण
शरीराच्या तपमानाच्या हायपोथालेमिक नियमनाच्या अंमलबजावणीमध्ये, अंतःस्रावी ग्रंथी, प्रामुख्याने थायरॉईड आणि अधिवृक्क ग्रंथी गुंतलेली असतात.
थर्मोरेग्युलेशनमध्ये थायरॉईड ग्रंथीचा सहभाग या वस्तुस्थितीद्वारे सिद्ध झाला आहे की दुसर्या प्राण्याच्या रक्ताच्या सीरमच्या एखाद्या प्राण्याच्या रक्तात प्रवेश केल्याने, जो बर्याच काळापासून थंडीत आहे, पहिल्यामध्ये चयापचय वाढवते. दुसऱ्या प्राण्यामध्ये थायरॉईड ग्रंथी जतन केल्यावरच हा परिणाम दिसून येतो. साहजिकच, थंड स्थितीत राहताना, थायरॉईड संप्रेरकाच्या रक्तामध्ये जास्त प्रमाणात उत्सर्जन होते, ज्यामुळे चयापचय वाढते आणि परिणामी, उष्णता निर्माण होते.
थर्मोरेग्युलेशनमध्ये अधिवृक्क ग्रंथींचा सहभाग रक्तामध्ये एड्रेनालाईन सोडण्यामुळे होतो, ज्यामुळे ऊतींमध्ये, विशेषत: स्नायूंमध्ये ऑक्सिडेटिव्ह प्रक्रिया वाढवून, उष्णता निर्मिती वाढते आणि त्वचेच्या रक्तवाहिन्या संकुचित होतात, उष्णता हस्तांतरण कमी होते. म्हणून, एड्रेनालाईनमुळे शरीराचे तापमान वाढू शकते ( एड्रेनालाईन हायपरथर्मिया).
हायपोथर्मिया आणि हायपरथर्मिया.जर एखादी व्यक्ती बर्याच काळासाठी सभोवतालच्या तापमानात लक्षणीय वाढ किंवा घट झाली असेल, तर उष्णतेच्या भौतिक आणि रासायनिक थर्मोरेग्युलेशनची यंत्रणा, ज्यामुळे शरीराचे तापमान सामान्य परिस्थितीत स्थिर राहते, अपुरी असू शकते: शरीराचा हायपोथर्मिया उद्भवते किंवा जास्त गरम होणे - हायपरथर्मिया.
हायपोथर्मिया -अशी स्थिती ज्यामध्ये शरीराचे तापमान 35 डिग्री सेल्सियसपेक्षा कमी होते. थंड पाण्यात बुडवल्यावर हायपोथर्मिया सर्वात लवकर होतो. या प्रकरणात, सहानुभूतीशील मज्जासंस्थेची उत्तेजना प्रथम पाळली जाते, उष्णता हस्तांतरण प्रतिक्षेपितपणे मर्यादित आहे आणि उष्णता उत्पादन वर्धित केले जाते. नंतरचे स्नायू आकुंचन - स्नायूंच्या थरकापामुळे सुलभ होते. काही काळानंतर, शरीराचे तापमान अजूनही कमी होऊ लागते. या प्रकरणात, ऍनेस्थेसिया सारखीच स्थिती दिसून येते: संवेदनशीलता गायब होणे, प्रतिक्षेप प्रतिक्रिया कमकुवत होणे आणि मज्जातंतू केंद्रांची उत्तेजना कमी होणे. चयापचय तीव्रता झपाट्याने कमी होते, श्वासोच्छ्वास मंदावतो, हृदयाचे आकुंचन कमी होते, हृदयाचे उत्पादन कमी होते, रक्तदाब कमी होतो (शरीराचे तापमान 24-25 डिग्री सेल्सिअस, ते मूळच्या 15-20% असू शकते).
एटी गेल्या वर्षे 24-28 डिग्री सेल्सिअस पर्यंत शरीराला थंड करून कृत्रिमरित्या तयार केलेला हायपोथर्मिया हृदय आणि मध्यवर्ती मज्जासंस्थेचे ऑपरेशन करणार्या सर्जिकल क्लिनिकमध्ये वापरला जातो. या घटनेचा अर्थ असा आहे की हायपोथर्मियामुळे मेंदूच्या चयापचय प्रक्रियेत लक्षणीय घट होते आणि परिणामी, या अवयवामध्ये ऑक्सिजनची आवश्यकता असते. परिणामी, मेंदूचा जास्त काळ रक्तस्राव होणे शक्य होते (सामान्य तापमानात 3-5 मिनिटांऐवजी 25-28 डिग्री सेल्सिअस तापमानात 15-20 मिनिटांपर्यंत), याचा अर्थ असा होतो की हायपोथर्मिया दरम्यान, रुग्ण ह्रदयाचा क्रियाकलाप तात्पुरते बंद करणे अधिक सहजपणे सहन करतात. आणि श्वसनास अटक.
क्रायोथेरपीचा उपयोग इतर काही आजारांवरही केला जातो.
हायपरथर्मिया -अशी स्थिती ज्यामध्ये शरीराचे तापमान 37 डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त वाढते. हे उच्च सभोवतालच्या तापमानाच्या दीर्घकाळापर्यंत प्रदर्शनासह होते, विशेषत: जेव्हा हवा दमट असते आणि त्यामुळे कमी प्रभावी घाम येतो. हायपरथर्मिया काही अंतर्जात घटकांच्या प्रभावाखाली देखील होऊ शकतो ज्यामुळे शरीरात उष्णता निर्माण होते (थायरॉक्सिन, फॅटी ऍसिड इ.). तीव्र हायपरथर्मिया, ज्यामध्ये शरीराचे तापमान 40-41 डिग्री सेल्सिअसपर्यंत पोहोचते, शरीराच्या गंभीर सामान्य स्थितीसह असते आणि त्याला उष्माघात म्हणतात.
तापमानातील अशा बदलास हायपरथर्मियापासून वेगळे केले पाहिजे, जेव्हा बाह्य परिस्थिती बदलली जात नाही, परंतु थर्मोरेग्युलेशनच्या वास्तविक प्रक्रियेचे उल्लंघन केले जाते. अशा विकाराचे उदाहरण म्हणजे संसर्गजन्य ताप. त्याच्या घटनेचे एक कारण म्हणजे विशिष्ट रासायनिक संयुगे, विशेषत: बॅक्टेरियाच्या विषाक्त पदार्थांसाठी उष्णता विनिमय नियमनाच्या हायपोथालेमिक केंद्रांची उच्च संवेदनशीलता.
अशा प्रकारे, उष्णता उत्पादन आणि उष्णता हस्तांतरणासाठी जबाबदार घटकांचे संतुलन ही थर्मोरेग्युलेशनची मुख्य यंत्रणा आहे.
प्रश्न आणि कार्ये
- 1. शरीरात प्रथिनांची भूमिका काय आहे? प्रथिने चयापचय नियमन सार काय आहे?
- 2. शरीरात कार्बोहायड्रेट्सची भूमिका काय आहे? कार्बोहायड्रेट चयापचय नियमन सार काय आहे?
- 3. शरीरातील चरबीची भूमिका काय आहे? चरबी चयापचय नियमन सार काय आहे?
- 4. मानवी जीवनात जीवनसत्त्वांचे महत्त्व काय आहे?
- 5. शरीरातील भौतिक आणि रासायनिक थर्मोरेग्युलेशनचे मूल्य. उत्तर स्पष्ट करा.
- 6. अलिकडच्या वर्षांत, कृत्रिमरित्या तयार केलेल्या हायपोथर्मियाचा वापर शरीराला 24-28 डिग्री सेल्सिअस पर्यंत थंड करून हृदय आणि मध्यवर्ती मज्जासंस्थेचे ऑपरेशन करणार्या सर्जिकल क्लिनिकमध्ये वापरला जातो. या घटनेचा अर्थ काय?