Поделиться Поделиться

Поняття пойкілотермії й гомойотермії

Процеси, що перебігають в організмі із застосуванням енергії, завершуються виділенням тепла. В одних випадках це побічний продукт життєдіяльності, в інших - головний шлях перетворення енергії. Водночас є зворотний зв'язок поміж температурою і біологічними процесами. Так, швидкість перебігу хімічних реакцій залежить від температури середовища згідно з правилом Вант-Гоффа-Арреніуса: у разі зміни температури на 10 °С інтенсивність обміну змінюється в 2-З рази.

Зазначена закономірність пояснює високу термозалежність усіх життєвих проявів, що позначається навіть на еволюційному розвитку. Низька температура взимку, як і зниження температури вночі, сповільнювали чи навіть припиняли всі процеси життєдіяльності. Так було й дотепер відбувається з пойкілотермними (холоднокровними) тваринами (від грец.роі kilos - мінливий). Проте на певному етапі еволюції деякі тварини набули здатності зберігати постійну температуру тіла. У гомойотермних (теплокровних) істот (від грец. horneo-подібний) сформувалися механізми терморегуляції, і внаслідок цього різко зріс їхній еволюційний потенціал. Для всіх гомойотермних тварин межі верхньої, уже летальної, температури становлять 43-45 °С.

Температурні оболонки і ядро

Залежність інтенсивності обмінних процесів від температури призвела до того, що температура тіла більшості гомойотермних тварин набли-

Мал. 131. Співвідношення температурної оболонки та ядра (зафарбовано) за зовнішньої температури 20 °С (а) та 28 °С (б)

зилася до максимуму, що потребує теплової денатурації білків, різкого підвищення плинності ліпідів у мембранах. Такою постійною температурою для людини стала температура 37 °С. Однак при вимірюванні температури окремих частин тіла людини дозволяється виявити, що не скрізь спостерігається чітка гомойотермія. Існують осьові й поздовжні температурні градієнти. Поверхневі шари мають нижчу температуру, ніж глибокі. Кінцівки, особливо дистальні їх відділи, як правило, холодніші за тулуб (мал. 131). Причому температура поверхневих шарів тіла здебільшого залежить від зовнішньої температури. Наприклад, у легко одягненої дорослої людини, що перебуває в приміщенні з температурою повітря 20 °С, температура глибоких шарів м'язів стегна становить 35 °С, литкових м'язів - 33 °С, а в центрі стопи - лише 27-28 °С. Температура шкіри цих відділів також нижча. Підвищення температури довкілля зумовлює збільшення температури в глибоких шарах м'язів кінцівок, що може не відрізнятися від температури внутрішніх органів. Дані бачення дають змогу умовно виділити "пойкілотермну" оболонку і "гомойотермне" ядро. Співвідношення їх мінливі, і залежно від зовнішньої температури внаслідок перехідної зони ядро може збільшуватися чи зменшуватися.

Вимірювати температуру тіла людини дуже важливо, оскільки велика кількість захворювань супроводжується порушенням цього гомеостатичного параметра. Звичайно, лікаря насамперед цікавить температура ядра. Найбільш точний рівень температури ядра відображує температура в стравоході. Однак внаслідок технічних труднощів такого визначення тут її вимірюють лише з науковою метою. Добрі результати дає вимірювання температури в ротовій порожнині під язиком, а також у прямій кишці. Менш точно відповідає температурі ядра температура пахвової западини. Вона майже на 0,5 °С нижча, та й установлюється поступово, після кількох хвилин суворої ізоляції пахвової западини щільним притисненням плеча.

Протягом доби температура тіла може відрізнятися від середнього рівня: до 4-ї години вона знижується, а до 17-ї - піднімається. Розмах коливань може досягати 1 °С. Температура тіла жінок змінюється через ритм гормональної активності - менструальний цикл. У першій половині циклу вона приблизно на 0,5 °С нижча, ніж у другій (постовуляційній). Температура тіла може змінюватися і залежно від споживання їжі, а також інтенсивності виконання м'язової роботи. Так, у спортсмена після двогодинного інтенсивного бігу (після подолання марафонської дистанції) температура ядра може збільшуватися до 40-41 °С.

Механізми терморегуляції

Головна умова підтримання постійної температури тіла - досягнення стійкої рівноваги поміж теплопродукуванням і тепловіддачею. Регуляція температури й полягає в узгодженні процесів утворення і виділення тепла.

В усіх органах унаслідок обмінних процесів відбувається тепло-продукування (його називають хімічною терморегуляцією). Через те кров, що відтікає від органів, як правило, має вищу температуру, ніж та, що притікає. Зміна активності обмінних процесів, інтенсивності м'язових локомоцій належить до основних механізмів зміни теплопродукування. Найпотужніше джерело теплопродукування-м'язи, що скорочуються. Серед різних локомоцій необхідно виділити особливу їх форму - тремтіння. При тремтінні скорочення м'язових волокон повністю спрямовані на збільшення теплотворення, тоді як при звичайних локомоціях частина енергії витрачається на переміщення відповідної кінцівки й частина - на термогенез.

Тепловіддача відбувається кількома шляхами.

Проведення тепла відбувається при безпосередньому контакті тіла з щільним субстратом. При цьому швидкість перенесення тепла від більше нагрітого тіла до менше нагрітого предмета визначається температурним градієнтом і їхньою теплопровідністю. Частково шляхом проведення тепло передається від внутрішніх органів до поверхні тіла. Проте даний процес утруднюється низькою теплопровідністю жиру.

Подібний до проведення тепла конвекційний шлях. Дотичне до поверхні тіла повітря за наявності градієнта температур нагрівається. Нагріте повітря легшає і, піднімаючись, вивільнює місце новим порціям повітря і тим самим забирає частину тепла. Інтенсивність природної конвекції може збільшуватись від додаткових рухів повітря чи зменшуватись від відповідного одягу, що заважає йому надходити до тіла.

Тепло від тіла може відводитися і за допомогою довгохвильового інфрачервоного випромінювання. Це також потребує градієнта температур, наприклад, поміж теплою шкірою і холодними стінами.

При кімнатній температурі в роздягненої людини близько 60 % тепла віддається за рахунок радіації, близько 12-15 % - конвекції повітря і 2-5 % шляхом проведення.

Випаровування поту.

При кімнатній температурі в оголеної людини близько 20 % тепла віддається за рахунок випаровування поту.

Теплопроведення, конвекція і випромінювання - пасивні шляхи тепловіддачі, що грунтуються на фізичних законах. Вони ефективні лише за умови збереження позитивного температурного градієнта. Що менша різниця температури поміж тілом і довкіллям, то менше тепла віддається. При рівнозначності чи при вищій температурі довкілля відбувається зворотне - нагрівання тіла. У цих умовах організм має лише один механізм віддачі тепла, пов'язаний із процесами потовиділення і потовипаровування. При цьому застосовуються як фізичні закономірності, зумовлені необхідністю витрачання енергії на процес випаровування, так і біологічні-потовиділення. Охолодженню шкіри сприяє те, що для випаровування 1 мл поту витрачається 0,58 ккал. Коли випаровування поту не відбувається, ефективність тепловіддачі різко знижується, оскільки внаслідок одного лише виділення поту тепла віддається набагато менше.

Швидкість випаровування поту залежить від градієнта температур і насиченості парою води навколишнього повітря. Що вища вологість, то менш ефективний і даний шлях тепловіддачі. Різко знижується застосування цього шляху тепловіддачі в разі знаходження у воді чи носіння щільного одягу, унаслідок чого організм вимушений компенсувати відсутність випаровування поту його значним виділенням.

← Предыдущая страница | Следующая страница →