Людський організм є злагодженою системою, в якій все продумано до дрібниць. Зокрема мова йде про вироблення людиною тепла.
Що таке терморегуляція?
Людський організм «оснащений» фізіологічної системою терморегуляції. Вона являє собою набір фізіологічних механізмів, які керують температурою тіла. Завдяки даній системі в організмі зберігається постійна оптимальна температура, незалежно від навколишнього середовища. Терморегуляція буває двох видів:
- хімічна (пов'язана з утворенням тепла);
- фізична (пов'язана з віддачею тепла).
Звідки в організмі береться тепло?
Коли людина приймає їжу, вона розпадається на білки, жири і вуглеводи. Харчові речовини окислюються і тим самим вивільняють наявну в них енергію. Витрачаючи цю енергію, організм перетворює її в тепло.
Здебільшого теплоутворення відбувається в м'язових тканинах тіла. Навіть якщо зовсім не рухатися, даний процес не припиняється. Може змінюватися тільки його інтенсивність. Наприклад, у порівнянні зі станом спокою звичайна ходьба збільшує вироблення тепла на 60-80%. Крім м'язів, в освіті тепла беруть участь органи.
Оскільки тепло виробляється постійно, організму необхідно якось позбуватися від його надлишок. В іншому випадку за лічені години температура тіла підвищилася б настільки, що всі системи перестали функціонувати. Для цього є тепловіддача. Вироблення і віддача тепла - складні процеси, якими керують спеціальні механізми в людському організмі.
Завдяки тому, що організм ретельно контролює всі процеси освіти і віддачі тепла, тіло має стабільну температуру. Тепловіддача здійснюється декількома способами: випромінювання, нагрівання навколишнього середовища, видихання повітря, потовиділення і ін.
Хімічна терморегуляція
Хімічна терморегуляція відповідає за зміну інтенсивності вироблення тепла відповідно до умов навколишнього середовища. Іншими словами, температура повітря впливає на обмін речовин в організмі людини. Якщо стає прохолодніше, організм починає виробляти тепло активніше, щоб забезпечити стабільність температури тіла.
Оскільки велика частина тепла з'являється за рахунок роботи м'язів, то коли людині холодно, тіло починає тремтіти. Це нормальна реакція, яка викликана роздратуванням шкірних рецепторів. Низька температура повітря служить для них джерелом збудження, який, в свою чергу, передається до центральної нервової системи (ЦНС) в якості сигналу - пора збільшити вироблення тепла. ЦНС активує посилене скорочення м'язів і так з'являється озноб. Таким чином, це природний рефлекс організму, спрямований на посилення обміну речовин і збільшення тепла. Навіть якщо людина при цьому не почне активніше рухатися, щоб зігрітися, хімічна терморегуляція зробить це за нього.
Приблизно також діє терморегуляція і в зворотному напрямку. Якщо в приміщенні досить тепло, організму не потрібно перепрацьовувати - обмін речовин сповільнюється.
Цікавий факт: Органи, розташовані в черевній порожнині, теж утворюють велику кількість тепла. Зокрема мова йде про нирках і печінці. Це вдалося з'ясувати шляхом вимірювання температури крові. Виявилося, що кров, яка набрякає від печінки, має більш високу температуру, ніж та, що притікає. Крім того, температура самих органів вище на 1-2 градуси, ніж звичайна температура тіла.
Фізична терморегуляція
Фізична терморегуляція відповідає за інтенсивність тепловіддачі в залежності від умов навколишнього середовища. Цей механізм працює протилежно хімічному. Коли температура повітря стає вище, віддача тепла посилюється. Якщо стає холодніше, організм віддає тепло не настільки активно. Це дозволяє йому зберегти правильний баланс.
Способи віддачі тепла в процентному співвідношенні:
- випромінювання - 44%;
- проведення тепла (нагрівання навколишнього повітря) - 31%;
- видих - 12%;
- потовиділення - 10%;
- інші процеси - 3%.
Під час випромінювання тілом тепла відбувається нагрівання навколишнього повітря і предметів на відстані. А під час проведення тепла нагріваються об'єкти, до яких людина доторкається.
Яким чином змінюється інтенсивність тепловіддачі?
Величезну роль в цьому процесі відіграють кровоносні судини. При низькій температурі навколишнього середовища вони звужуються, при високій - розширюються. Коли тіло відчуває холод і відбувається звуження судин, тим самим зменшується приплив крові. Саме тому в прохолодну погоду шкіра блідне. Тепло віддається в меншій кількості.
Якщо повітря теплий чи гарячий, відбувається розширення судин, кров приливає до поверхні тіла і шкіра набуває червонуватого відтінку. У цей час тепло віддається в більшій кількості. Тепловіддача за таким принципом відбувається, коли температура тіла вище, ніж температура повітря. Таким чином, якщо різниця між цими показниками невелика, організм віддає мінімум тепла. Наприклад, в сильну спеку.
У цьому випадку на допомогу приходить потовиділення, інакше організм б перегрівався. Особливо це важливо, коли навколишнє повітря дуже гарячий. Чим спекотніше у зовнішньому середовищі, тим більше виділяється поту.
Цікавий факт: Якщо людина живе в постійному жаркому кліматі, практично всі вищевказані процеси в його організмі не працюють, за винятком потовиділення. Це пов'язано з тим, що температура повітря там стабільно вище 37 градусів - організм не отримує відповідні сигнали. Але потовиділення в великому обсязі (до 4,5 л в день) допомагає уникнути перегрівання.
Терморегуляція при хворобі
Бувають ситуації, коли природний процес терморегуляції порушується. Зокрема при різних захворюваннях. При цьому говорять про появу лихоманки, причиною якої є спеціальні речовини - пірогени. Вони можуть бути вироблені самим організмом або потрапити в нього з зовнішнього середовища - різні мікроби, токсини і т.п. Але важливо розуміти, що зовнішні пірогени самі по собі не викликають підвищення температури - це реакція внутрішніх пирогенов на їх появу в організмі.
Який орган відповідає за температуру тіла?
Дані речовини впливають на один з відділів головного мозку, гіпоталамус (відділ проміжного мозку), де розташовується центр терморегуляції. Через це нормальну температуру організм починає сприймати як надто низьку і починає її підвищувати. Співвідношення освіти тепла і його віддачі порушується.
Підвищивши температуру, організм «заспокоюється», так як вважає, що баланс відновлено і на цьому його функція виконана. Поки пірогени присутні в організмі, підвищена температура залишається стабільною. При цьому відчувається жар - розширюються судини. Діють ті ж принципи, що і при нормальному стані. Як тільки людина одужує, організм повертається в норму, налагоджується і терморегуляція.
Вважається, що підвищення температури при хворобі - це добре, адже так організм бореться з недугою. Але достовірних підтверджень цього немає. Скоріш за все, нагрівання відбувається з метою того, щоб мобілізувати всі ресурси і запобігти поширенню бактерій.
Процеси утворення і віддачі тепла в організмі тісно взаємопов'язані і контролюються фізіологічної системою терморегуляції. Її завдання - підтримувати стабільну, нормальну температуру тіла незалежно від умов навколишнього середовища. Організм виробляє тепло, завдяки отриманню харчових продуктів і їх розпаду на білки, жири і вуглеводи. Найбільше тепла утворюється в м'язах і органах. Віддача тепла відбувається кількома шляхами - через випромінювання, проведення, потовиділення, видихання і ін.