...
Головна » Статті » Терморегуляція

Терморегуляція - обмін теплом

Однією з ознак, що відрізняють людину від тварини, є шкіра.Це зовнішній покрив тіла, плоза якого у дорослої людини становить 1,5-2 м2. Шкіра скл. з двох шарів - епідермісу і дерми. Під шкірою є підшкірна жирова клітковина. Шкіра має придатки: залози(сальні і потові).
Неглибоко, в дермі містяться сальні залози. Їх протоки відкриваються у волосяний мішочок. Їх секрет - шкірне сало. За добу його виділяється близько 20г. Шкірне сало слугує мастилом для волосся та епідермісу, регулює випаровування води шкірою.

Секреція поту

Потова залоза скл. з двох частин: власне залози і вивідної протоки, що відкивається на поверхню шкіри.У залозі відбувається процес первинної секреції поту, а у вивідній протоці- процеси абсорбції.
Секреторні клітини залози виробляють рідину, склад якої подібний до плазми крові(за винятном білків). Первинний піт мість Натрій, Хлор. Далі йде процес абсорбції.

Участь шкіри в обміні тепла

На 80% віддача організмом тепла відбувається через шкіру. Шкірне сало поверхні шкіри та погана теплопровідність підшкірної жирової клітковини перешкоджають як надмірному надходженню тепа або холоду зовні, так і втраті тепла. Ця ізолююча функція шкіри знижується при зволоженні поверхні шкіри та русі повітря за рахунок збільшення випаровування поту. Ефективність цього механізму дуже велика( 1мл води витрачається 0.58 ккал). Під час інтенсивної роботи потових залоз може виділятись до 1 -1,5 л. потму за 1 год.
Ще одним важливим механізмом терморегуляції є зміни кровотоку в шкірі. при його збільшенні тепловіддача збільшується за рахунок посиленого перенесення тепла кровь'ю від глибоко розташованих тканин до поверхні тіла. Звуження судин шкіри зменшує тепловіддачу.

Пойкілотермія та гомойотермія

Процеси, що перебігають в організмі із застосуванням енергії, завершуються виділенням тепла. В одних випадках це продукт життєдіяльності, в інших - основний шлях перетворення енергії.Водночас є зворотій зв'язок між температурою і біо. процесами. Тек, швидкрість перебігу хім. реакцій залежить від температури середовища згідно з правилом Вант-Гоффа: у разі зміни температури на 10 гр.С інтенсивність обміну змінюється в 2-3 рази .
Зазначена закономірність пояснює високу термозалежність усіх життєвих проявів, що позначається навіть на еволюційному розвитку. Низька т-ри взимку, як і зниження т-ри вночі, сповільнювали або навіть припиняли всі процеси життєдіяльності. так було й дотепер відбувається з пойкілотермними(холоднокровними) тваринми (від грец. мінливий) Але на певному етапі еволюції деякі тварини набули здатності зберігати постійну температуру тіла. У гомойотермних(теплокровних) істот (від грец. - подібний) сформувалися механізми терморегуляції, і внаслідок цього різко зріс їхній еволюційний потенціал. Для всіх гомойотермних тварин межі верхньої, уже летальної температури становлять 43-45 гр.С.

Температурні оболонки і ядро

Залежність інтенсивності обмінних процесів від температури призвела до того, що т-ра тіла більшості гомойотермних тварин наблизилася до максимуму що потребує теплової денатурації білків, різкого підвищення плинності ліпідів у мембранах.
Такою постійною температурою для людини стала температура 35 гр.С. Однак т-ра окремик частин тіла людини не однакова. поверхневі шари мають нижчу т-ру, ніж глибокі.. Кінцівки, особливо дистальні їх відділи холодніші за тулуб. Причому т-ра поверхневих шарів тіла здебільшого залежить від зовнішньої температури. Наприклад, у легко одягненої дорослої людини , що перебуває в приміщенні з температурою повітря 20 гр С, температура глибоких шарів м'язів стегна становить 35 гр.С, литковиї м'язів - 33 гр.С, а в центрі стопи - лише 27-28.Т-ра шкіри цих відділів ще нижча. Підвищення температи довкілля зумовлює збільшення т-ри в глибоких шарах м'язів кінцівок, що може не відрізнятися від температури вн. органів. Ці бачення дають змогу умовно виділити "пойкіотермну" оболонку і "гомойотермне" ядро.

Механізми терморегуляції

Головна умова підтримання постійної т-ри тіла - досягення стійкої рівноваги між темлопродукуванням і тепловіддачею. В усії органах унаслідок обмінних процесів відбувається теплопродукування(його називають хім. терморегуляцією).Тому, кров, що відтікає від органів має вищу температуру, ніж та, що притікає. Найпотужніше джерело теплопродукудання - м'язи, що скорочуються.
Шляхи тепловіддачі Опис
Проведення Відбувається при безпосередньому контакті тіла з предметом.
При цьому перенесення тепла від більш нагрітого тіла до менш визначається температурною різницею між ними.
Конвекційний шлях Дотичне до повурхні тіла повітря за наявності градієнта температур нагріваються. Нагріте повітря легшає і, піднімаючись, вивільняє місце новим порціям повітря і тим самим забирає частину тепла.
Інфрачервоне випромінювання Передача відбувається завдяки довгохвильового інфрачервоного випромінювання.Потрубує різницю температур, наприклад, між теплою шкірою і холодними стінами, не торкаючись їх.
Випаровування поту Якщо цей процес відбувається молекули води покидають тіло і з цим процесом забилають енергію.Це сприяє охолодженню ( 1мл поту 0,58 ккал )При великій вологості повітря - цей шлях не ефективний.Це ґрунтується на фіз.законах.

Система терморегуляції

Можна виділити механізми : короткочасна і довстрокову адаптацію до мінливої зовнішньої температури.Вона містить низку механізмів, що включаються поетапно. Спочатку застосовуються менш енергоємні механізми, але якщо їх недостатньо для збереження постійноі т-ри ядра, підключаються складніші.
Для терморегуляції організм застосовує широку гаму безумовних рефлексів соматичної і вегетативної нервової система, можливості гуморальної регуляції.Так, зміна активності обміну речовин перебуває під регулювальним впливом і вегетативних нервів.Симпатичні нерви прискорюють процеси обміну речовин. Аналогічну функцію виконують катехоламіни надниркових залоз і тироїдні гормони.
Взаємодія вегетативної нервової системи із соматичною забезпечую залучення в процес утворення тепла найпотужнішого органа - скелетних м'язів. Можна відокремити три типи м'язових скорочень , які сприяють підвищенню темплоутворення: теплорегуляційний тонус, тремтіння, довільні скорочення. Саме вони забезпечують позу калачиком. Це зменшує поверхню тепловіддачі.
Провідну роль у зміні процесів тепловіддачі відіграє перерозподіл кровотоку. Звуження судин шкіри- сприяє меншому припливу тепла й збереження його в організмі.Тонус судин контролюють гормони й вегетативні нерви.

Центр терморегуляції

У передніх відділах гіпоталамуса розміщено нейрони центра терморегуляції, через які контролюється процес тепловіддачі. Основний центр, повязаний з ефекторами,- задній відділ гіпоталамуса. Ці нейрони через симпатичні нерви впливають на кровоносні судини, потові залози, метаболізм. Передній відділ гіпотоламуса належить до аферентного відділу системи терморегуляції. Вони отримують сигнали від переферичних терморецепторів і порівнюють їх з рівнем активності центральних терморецепторів і заданого значення т-ри. Зазначений центр гіпоталамуса ніби налаштований на таке значення температури тіла. Воно визначається сумарною температурою тіла, за якооі механізми тепловіддачі й теплоутворення перебувають на рівні своєї мінімальної активності. При цьому не включаються додаткові механізми, що забезпечують отримання або виділення надлишку тепла. Теплові й холодові рецетори перебувають у найменшому стані збудження. Це умова температурного комфорту.
За умови знижння температури середовища нижче від комфортної у передній відділ гіпоталамуса надходить інформація від холодових рецепторів. звідси сигнали передаються в задній відділ, що за допомогою симпатичних нервів підвищую тонус шкірних і підшкірних кровоносних судин. Якщо цього замало, підключаються нові механізми терморегуляції. Структури заднього відділу гіпоталомуса активують також і систему регуляції м'язового тонусу(теплорегуляційний тонус, тремтіння).
Слуд зауважити, що включення таких механізмів як потовиділення або м'язове тремтіння відбувається у тому разі, якщо інші шляхи підтримання постійної температури виявляються недостатньо ефективними. Але поява потовиділення і м'язового тремтіння супроводжеється виникненням відчуття температурного дискомфорту.