"Биология. Человек и его здоровье", Никишов А.И., Богданов Н.А.
Терморегуляция помогает организму удерживать температуру тела в сравнительно узких пределах, даже если меняются погода и уровень активности. Тепло постоянно образуется при обмене веществ и работе мышц, а кожа и дыхание помогают отдавать его избыток. В холод организм усиливает образование тепла и уменьшает его потерю, а в жару — отводит тепло активнее. Главное — равновесие между теплообразованием и теплоотдачей: температура разных участков тела при этом может различаться.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Терморегуляция — поддержание организмом относительно постоянной температуры тела за счёт равновесия между образованием и отдачей тепла. Она позволяет внутренним органам и клеткам работать в подходящих условиях, несмотря на изменения погоды и активности. Это не означает, что температура тела всегда совершенно одинакова. Организм постоянно подстраивает свои реакции под условия.
Теплообразование — появление тепла в организме в ходе обмена веществ и работы мышц. Обмен веществ включает процессы, при которых организм получает и использует вещества и энергию; часть энергии превращается в тепло. При движении мышцы работают активнее и тоже выделяют больше тепла. Понимание этого помогает объяснить, почему тело способно согреваться не только от внешнего источника.
Теплоотдача — передача организмом избытка тепла окружающей среде. Она происходит, в частности, через кожу, а при испарении пота и с выдыхаемым воздухом тепло покидает тело. Отдавать тепло необходимо, чтобы оно не накапливалось чрезмерно. Значит, для сохранения температуры важно не только вырабатывать тепло, но и вовремя его отводить.
Температура тела — показатель нагретости организма, который не обязан быть одинаковым во всех его частях и во все часы суток. Кожа обычно сильнее реагирует на холод и жару, чем внутренние органы, а в течение дня возможны небольшие колебания. Поэтому отдельное измерение температуры кожи не описывает точно состояние всего тела. Важен общий баланс тепла, а не полное совпадение показателей во всех местах.
Тепло образуется постоянно, потому что клетки непрерывно используют вещества и энергию в обмене веществ. Дополнительное тепло появляется, когда мышцы сокращаются: чем напряжённее и продолжительнее работа, тем больше энергии расходуется. Поэтому после бега или физического труда человек обычно ощущает жар и может начать потеть. В покое теплообразование ниже, но не прекращается, поскольку жизненные процессы продолжаются.
Когда тело охлаждается, организм старается увеличить образование тепла и одновременно сократить его потерю. Непроизвольные быстрые сокращения мышц — дрожь — требуют энергии, часть которой выделяется в виде тепла. Обмен веществ также может активизироваться, усиливая внутреннее теплообразование. Такая реакция особенно полезна, когда окружающая среда холоднее тела и тепло быстрее уходит наружу.
Кожа участвует в теплоотдаче потому, что через неё к поверхности переносится тепло с кровью. Если кровеносные сосуды кожи расширяются, к поверхности поступает больше крови и отдача тепла усиливается; кожа может покраснеть. При охлаждении сосуды сужаются, и приток тёплой крови к коже уменьшается. Так тело снижает потерю тепла, хотя сама кожа при этом может стать холоднее.
При перегревании активнее работают потовые железы, выделяющие пот на поверхность кожи. Для испарения жидкости требуется энергия, и она забирается в виде тепла у кожи и окружающих тканей, поэтому тело охлаждается. Если воздух влажный или пот остаётся каплями и не испаряется, этот механизм действует слабее. Учащённое дыхание тоже помогает отдавать тепло с выдыхаемым воздухом, хотя его вклад зависит от условий и состояния человека.
Изменения теплообразования и теплоотдачи должны соответствовать друг другу, иначе температура будет заметно отклоняться от обычного уровня. Нервная система согласует реакции организма: при охлаждении помогают дрожь и сужение кожных сосудов, при перегревании — расширение сосудов и потоотделение. Это не отдельные несвязанные действия, а части общей регуляции внутренней среды. Благодаря такому согласованию организм отвечает на изменение условий без необходимости сознательно управлять каждым сосудом или сокращением мышц.
| Механизм | Что происходит | Когда усиливается | Результат |
|---|---|---|---|
| Теплообразование при обмене веществ | Клетки используют вещества и энергию, при этом выделяется тепло | При усилении обменных процессов и потребности в тепле | Тепла в организме образуется больше |
| Теплообразование при мышечной дрожи | Мышцы непроизвольно и часто сокращаются | При охлаждении тела | Усиливается образование тепла |
| Теплоотдача через кожу при изменении просвета сосудов | Расширение сосудов увеличивает приток крови к коже, сужение уменьшает его | Расширение — при перегревании; сужение — при охлаждении | Расширение увеличивает, а сужение уменьшает отдачу тепла |
| Теплоотдача при испарении пота | Пот испаряется с поверхности кожи, забирая тепло | При перегревании и физической нагрузке | Тело охлаждается |
Сначала определите, какое изменение нужно организму: увеличить образование тепла или усилить его отдачу. Затем найдите в таблице механизм, который на это влияет, и проследите результат. Например, дрожь на холоде увеличивает образование тепла, а расширение сосудов кожи в жару помогает отдавать его.
Нужно объяснить, как эта реакция поддерживает температуру тела. Важно определить, что именно меняется при дрожи: потеря тепла или его образование. Затем свяжем наблюдаемое движение мышц с их работой.
Ответ: дрожь усиливает работу мышц и образование тепла, помогая организму сохранять температуру на холоде. Это реакция на охлаждение, а не способ усилить теплоотдачу.
Нужно отдельно разобрать покраснение и влажность кожи, потому что они связаны с разными механизмами. Покраснение указывает на изменение кровоснабжения поверхности, а влажность — на выделение пота. Для каждого признака выясним, как он помогает отводить избыток тепла.
Ответ: расширенные сосуды усиливают теплоотдачу через кожу, а испарение пота охлаждает поверхность тела. Если пот не испаряется, одно лишь появление влаги не обеспечивает такого же охлаждения.
Здесь нужно проследить, как изменились условия после физической нагрузки. Во время работы мышцы выделяли много тепла, поэтому потоотделение усилилось. Затем человек оказался в прохладном помещении, и важно выяснить, как уменьшить дальнейшую потерю тепла.
Ответ: после нагрузки организм отводил избыток тепла с помощью пота, а в прохладе испарение влаги и отдача тепла через кожу могли быстро охладить тело. Сухая одежда уменьшает потерю тепла, а сужение кожных сосудов и дрожь помогают организму сохранить и образовать тепло.
Ошибка — считать, что организм получает тепло только из окружающей среды. Так думают, потому что холодная погода заметно охлаждает кожу, но забывают о тепле, постоянно возникающем при обмене веществ. Проверьте себя: назовите внутренний процесс, который идёт даже в покое, и объясните, почему тело продолжает быть источником тепла.
Ошибка — считать, что пот охлаждает уже в момент выделения. Само появление капель ещё не объясняет потерю тепла; основное охлаждение происходит при испарении пота. Чтобы проверить себя, спросите, откуда берётся энергия, необходимая для испарения жидкости: она забирается у поверхности тела.
Ошибка — принимать дрожь за усиление теплоотдачи. Её можно перепутать с видимым движением тела, но причина дрожи — сокращение мышц, а их работа увеличивает теплообразование. Проверка проста: определите, что делают мышцы, и проследите, выделяется ли при этой работе дополнительное тепло.
Ошибка — полагать, что температура всех частей тела всегда одинакова. Это неверно, потому что кожа непосредственно соприкасается с окружающей средой и меняет температуру быстрее внутренних органов. Проверяя свои выводы, различайте температуру кожи и температуру внутренних частей тела; их показатели могут не совпадать.
Чтобы понять терморегуляцию, пригодятся знания об обмене веществ, мышечной работе, кровообращении и функциях кожи. Обмен веществ и мышцы объясняют образование тепла, кровь переносит его к коже, а кожа участвует в теплоотдаче и выделении пота. Эти знания связаны с темами о гигиене и закаливании: разумные привычки помогают лучше приспосабливаться к изменениям среды. Они также важны при изучении первой помощи при перегревании и переохлаждении, когда нужно распознать опасное нарушение теплового баланса.
Почему человек начинает дрожать, когда замерзает?
При охлаждении непроизвольные сокращения мышц учащаются и становятся заметными как дрожь. Работа мышц усиливает образование тепла и помогает уменьшить охлаждение тела.
Почему пот охлаждает тело?
Пот охлаждает не просто потому, что появляется на коже: тепло уходит главным образом при его испарении. Если пот не испаряется, например в очень влажном воздухе, охлаждение становится менее эффективным.
Как сужение сосудов кожи помогает сохранить тепло?
При сужении сосудов к поверхности кожи поступает меньше тёплой крови. Поэтому тело отдаёт окружающей среде меньше тепла.
Всегда ли температура кожи совпадает с температурой внутренних органов?
Нет. Температура кожи заметно зависит от окружающей среды и кровоснабжения, поэтому она может отличаться от температуры внутренних органов. Температура тела также немного меняется в течение суток.
Почему после физической нагрузки усиливается потоотделение?
Работающие мышцы выделяют больше тепла, и организм должен отвести его избыток. Усиленное потоотделение помогает охлаждать тело, когда пот испаряется с кожи.
46. Терморегуляция организма
