Теплообмін і терморегуляція

Розділ 7 ТЕРМОРЕГУЛЯЦІЯ

§ 36.Теплообмін і терморегуляція

Особливості теплообміну організму людини. Перебіг хімічних реакцій в організмі людини відповідає нормі за температури його тіла в межах36-37°C. Саме її наш організм підтримує без будь – яких додаткових зусиль, якщо повітря, яке нас оточує, нагріте до 20°С. Невипадково таку температуру повітря називають комфортною – ми навіть не відчуваємо її.

Проте температура середовища змінюється в широких межах. У спеку ми мали б “зваритися у власному соку”, а зниження температури на 10-15°С мало б призвести до переохолодження організму й уповільнення в ньому реакцій метаболізму. Але навіть під час значних коливань температури середовища наш організм протягом певного часу утримує власну температуру сталою. Як це йому вдається?

Теплообмін і терморегуляція

Мал. 36.1. У тепловізорі більш розігріті ділянки тіла людини виглядають червоними, менш розігріті – зеленими

Організм людини, як і всі фізичні тіла, обмінюється із середовищем тепловою енергією. Якщо температура середовища нижча за температуру фізичного тіла, тіло віддає тепло, тобто охолоджується. Якщо температура середовища вища, будь-яке тіло отримує тепло й має нагріватися. Так, камінь буде охолоджуватися або нагріватися, поки його температура не зрівняється

З температурою повітря навколо нього. Інша річ – організм людини: щойно він оцінить зміни температури середовища як загрозливі для себе, його теплообмін змінюється. Так, щоб запобігти перегріванню, організм збільшує тепловіддачу, а зі зниженням температури середовища – зменшує.

Для підтримки сталості власної температури організм регулює й продукцію тепла. Він зменшує її, щоб марно не підігрівати себе за високої температури повітря, а під час її зниження збільшує теплопродукцію. У які способи організм зберігає оптимальне співвідношення між тепловіддачею і продукуванням тепла?

Теплообмін і теплопродукція. Теплообмін між організмом і середовищем здійснюється в кілька способів. Організм втрачає тепло, випромінюючи інфрачервоні електромагнітні хвилі (мал. 36.1), а під їх впливом нагрівається. Теплова енергія втрачається організмом і надходить до нього й унаслідок теплопровідності. Такий теплообмін відбувається за умов контакту з менш або більш нагрітими тілами, зокрема повітрям. Збільшує тепловіддачу рух повітря, що оточує організм, а також утрата тепла внаслідок випаровування води з поверхні шкіри.

Джерелом тепла в організмі є реакції розщеплення жирів і вуглеводів, що протікають з виділенням теплової енергії. Вони відбуваються в усіх органах тіла людини, але їх інтенсивність залежить від функції органа. “Найгарячішими” серед внутрішніх органів є печінка й товста кишка. Постачальниками тепла є скелетні м’язи, але тільки під час інтенсивної роботи. Найменше тепла продукується в кистях рук і стопах ніг – недарма вони холодніші за інші частини тіла.

Основним переносником тепла в організмі є кров, що має високу теплоємність. Циркулюючи кровоносною системою, вона нагрівається в “гарячих” органах і переносить тепло до тих, що розігріті менше.

Теплообмін і терморегуляція

Мал. 36.2. Виділення поту з потових залоз:

1 – пора потової залози; 2 – крапельки поту

Терморегуляція. Що відбувається, коли зміни температури середовища загрожують сталості температури самого організму?

У мороз втрати тепла через відкриті ділянки шкіри й дихальні шляхи дуже великі. Ви ризикуєте змерзнути, і організм підсилює теплопродукцію та знижує тепловіддачу. Терморецептори шкіри (нейрони, що здатні сприймати зміни температури) реєструють її небезпечне зниження й надсилають сигнали до головного мозку, у центр теплорегуляції. У ньому інформація обробляється: виникають нервові імпульси, які прямують до скелетних м’язів і спричиняють їх швидке безладне скорочення і розслаблення. Тремтіння м’язів у кілька разів збільшує теплопродукцію. Підсилюють теплопродукцію й рухи: притупування, підскакування тощо.

Щоб збільшення теплопродукції не було марним, організм одночасно знижує тепловіддачу. Він обмежує надходження теплоносія (крові) до дерми, через яку відбувається теплообмін. Судини шкіри звужуються, і кількість крові в них зменшується. Це покращує теплоізоляційні властивості шкіри і, як наслідок, зменшує тепловіддачу.

Як реагує організм на загрозу перегріву, що виникає під час спеки? Аби зменшити теплопродукцію, він вдається до пригнічення активності – пригадайте, як вам важко рухатися і навіть думати в спеку. Збільшення тепловіддачі відбувається насамперед за рахунок випаровування поту з поверхні шкіри. Нейрони, чутливі до змін температури, сигналізують головному мозку про небезпеку перегріву, й він спрямовує імпульси до потових залоз (мал. 36.2). Виділення поту зростає, його кількість може сягати 10 л на добу. За рахунок випаровування поту організм за годину може віддати тепла стільки, скільки віддає за день, перебуваючи в комфортних умовах. Значно збільшується тепловіддача і внаслідок посилення кровотоку в шкірі: що більше крові надходить до поверхні тіла, то більше тепла віддається.

ЛЮДИНА ТА ЇЇ ЗДОРОВ’Я

Профілактика шкірних хвороб

Через ушкоджену шкіру хвороботворні бактерії та грибки проникають в організм і можуть призвести до гнійних запалень (наривів), мікозів, правця. Заразною хворобою, яку спричиняє коростяний кліщ, є короста. Вона передається при тісному контакті з хворою людиною і через спільні побутові предмети, одяг, постільну білизну. Симптомами корости є дуже сильне свербіння й висипи на шкірі, частіше – на тильній стороні долонь і між пальцями. Щоб попередити зараження коростою, необхідно дотримуватися правил особистої гігієни. Виявивши на тілі висип, потрібно негайно звернутися до лікаря.

Мікози – це велика група шкірних захворювань, що спричиняються хвороботворними грибами. Найпоширеніші з них – грибкові ураження стоп і нігтів. При цьому захворюванні нігті стають тьмяними й нерівними, починають кришитися, у складочках між пальцями з’являється почервоніння й свербіння, на підошвах утворюються тріщини, які погано заживають. Щоб захиститися від мікозу, не ходіть босоніж у роздягальнях спортзалів, басейнів, лазень, готельному номері, користуйтеся тільки власним взуттям. Улітку носіть відкрите взуття, щоб ноги “дихали”.

Умовою збереження здоров’я людини є чиста шкіра, тому необхідно щодня приймати гарячий душ або ванну. Пам’ятайте: вода, мило й мочалка допоможуть вам зберегти шкіру чистою та здоровою! Нігті й волосся також вимагають ретельного догляду. Волосся, залежно від його типу, потрібно мити не рідше одного разу на тиждень. Необхідно щотижня стригти нігті на руках і ногах, тому що під довгими нігтями накопичується бруд і швидко розмножуються хвороботворні мікроби.

НАША ЛАБОРАТОРІЯ

Від чого залежить колір шкіри?

Колір шкіри людини залежить від кількості й розміру пігментних гранул в особливих клітинах шкіри – меланоцитах, а також від кольору пігменту меланіну, що міститься в цих гранулах. Меланін (грец. мелас – чорний), незважаючи на походження його назви, буває різних кольорів: чорного, коричневого, жовтого. Він визначає колір не лише шкіри, але й волосся і райдужної оболонки очей.

Меланін оберігає нас від надмірного ультрафіолетового випромінювання. Його кількість у шкірі залежить від інтенсивності сонячного випромінювання. У світлошкірих народів Європи в нижньому шарі епідермісу містяться поодинокі гранули меланіну, а в негрів Африки, австралійських аборигенів їх безліч. Звідси й вроджені відмінності в кольорі шкіри між жителями півночі й тропіків.

Збільшити кількість меланіну в шкірі можуть і ті, кому в спадок його дісталося небагато – для цього потрібно засмагнути. Проте любителі засмаги мають пам’ятати, що тривала дія ультрафіолету надзвичайно небезпечна й може призвести до ракових захворювань шкіри.

Є люди, в організмах яких не синтезується меланін – їх називають альбіносами. Шкіра альбіносів має блідо-рожевий відтінок, а волосяний покрив у них білий. Така особливість властива не лише людям, але й тваринам (наприклад, відомі білий щур, білий слон, білий тигр тощо).

ПІДСУМКИ

– Шкіра захищає внутрішнє середовище організму від висихання, проникнення мікроорганізмів і різних ушкоджень, через шкіру виділяються деякі шкідливі продукти метаболізму. Вона складається з кількох шарів: епідермісу, дерми й підшкірної жирової клітковини. У дермі розташовані судини, сальні й потові залози, з неї ростуть волосся та нігті.

– Підтримка температури тіла (терморегуляція) забезпечується врівноваженням двох процесів – теплопродукції й тепловіддачі, що регулюються нервовою системою. Важливу роль у терморегуляції відіграють кровоносні судини шкіри й потові залози.


Теплообмін і терморегуляція - Біологія