34. Роль кожи в терморегуляции организма

Определения и обозначения

Терморегуляция — поддержание относительно постоянной температуры тела за счёт согласования теплообразования и теплоотдачи. Она нужна, чтобы клетки и органы могли нормально работать при изменениях внешней температуры. В этом процессе участвуют кожа, нервная система, сосуды, потовые железы и мышцы.

Теплообразование — образование тепла в организме при обмене веществ и работе мышц. Даже в покое клетки постоянно получают энергию и выделяют часть её в виде тепла. Это понятие помогает понять, откуда берётся внутреннее тепло и почему при физической работе организм нагревается сильнее.

Теплоотдача — передача тепла от организма окружающей среде. Кожа играет в ней главную роль: через неё тепло уходит с кровью к поверхности тела, а также при испарении пота. Благодаря теплоотдаче организм может избавляться от избытка тепла.

Потоотделение — выделение пота потовыми железами. Когда пот испаряется с поверхности кожи, он забирает тепло и охлаждает тело. Поэтому значение имеет не только количество выделившегося пота, но и возможность его испарения.

Как это устроено

В коже находятся рецепторы, воспринимающие изменение температуры. Они передают сигналы в нервную систему, а та координирует ответ: изменяет работу сосудов и потовых желёз. Благодаря такой связи организм не просто реагирует на уже возникший перегрев или холод, а быстро включает подходящий способ сохранения или отдачи тепла.

Просвет кожных кровеносных сосудов влияет на то, сколько тепла достигнет поверхности тела. При расширении сосудов к коже притекает больше тёплой крови, поэтому тепло легче передаётся воздуху и окружающим предметам. При сужении кровоток у поверхности уменьшается, и теплу труднее покинуть организм через кожу.

Пот охлаждает тело только при испарении. Для превращения жидкой воды в пар требуется энергия, и она берётся с поверхности кожи в виде тепла. Поэтому усиление потоотделения помогает при перегревании, если воздух достаточно сухой и пот может испаряться.

При охлаждении организм старается уменьшить теплоотдачу через кожу. Кожные сосуды сужаются, кровоток у поверхности ослабевает, а кожа становится прохладнее. Одновременно усиливается теплообразование, например при мышечной дрожи: быстрые непроизвольные сокращения мышц требуют энергии и выделяют дополнительное тепло.

Работа кожной терморегуляции зависит от среды. При высокой температуре воздуха тепло отдаётся хуже, а высокая влажность замедляет испарение пота; движение воздуха, напротив, обычно ускоряет испарение и теплообмен. Одежда может уменьшать потерю тепла в холод, но слишком плотная одежда в жару мешает воздуху двигаться и испарению пота.

Ответ кожи на изменение температуры окружающей среды

Чтобы пользоваться таблицей, сначала найдите условие окружающей среды, затем проследите изменения сосудов и потоотделения. Последний столбец показывает общий результат работы этих механизмов. При жаре охлаждение зависит от того, может ли пот испаряться.

Разбор задач

Задача 1. После физической нагрузки кожа человека покраснела и стала влажной. Назовите кожные реакции и объясните их значение.

Покраснение и влажность возникли не случайно: во время нагрузки мышцы выделили больше тепла, чем в покое. Нужно определить, какие механизмы кожи помогают организму избавиться от этого избытка.

1. Покраснение указывает на расширение кожных кровеносных сосудов.
2. Через расширенные сосуды к поверхности поступает больше тёплой крови, поэтому передача тепла наружу усиливается.
3. Влажность кожи показывает усиление потоотделения. При испарении пот забирает тепло с поверхности тела.

Ответ: кожные сосуды расширились, а потоотделение усилилось. Эти реакции повышают теплоотдачу и защищают организм от перегревания после нагрузки.

Задача 2. Объясните, почему на холоде кожа бледнеет и становится прохладной на ощупь.

При охлаждении организм должен сохранить внутреннее тепло, поэтому кровоток у поверхности кожи меняется. По внешним признакам можно определить, что произошло с кожными сосудами.

1. На холоде сосуды кожи сужаются под влиянием нервной регуляции.
2. К поверхности поступает меньше крови, содержащей тепло, поэтому кожа бледнеет.
3. Из-за уменьшения кровотока кожа получает меньше тепла и становится прохладной, а потеря тепла через неё сокращается.

Ответ: бледность и прохлада кожи связаны с сужением кожных сосудов. Такая реакция уменьшает теплоотдачу и помогает сохранить тепло внутри организма.

Задача 3. В жаркий влажный день человек потеет, но охлаждается хуже, чем в сухую жару. Объясните причину.

Количество пота здесь не является единственным условием охлаждения. Нужно сравнить, что происходит с потом в сухом и влажном воздухе.

1. В сухую жару воздух может принять больше водяного пара, поэтому пот испаряется быстрее.
2. Во влажном воздухе водяного пара уже много, и испарение с поверхности кожи замедляется.
3. Если испаряется меньше пота, с кожи уходит меньше тепла, поэтому охлаждение становится слабее.

Ответ: влажность воздуха затрудняет испарение пота. Поэтому даже обильное потоотделение не обеспечивает такого эффективного охлаждения, как в сухую жару.

Типичные ошибки

Пот охлаждает сам по себе. Ошибка возникает из-за того, что после появления пота кожа часто становится прохладнее. Проверяйте себя вопросом: испарился ли пот; основное охлаждение происходит именно при испарении воды.

Теплообразование и теплоотдача — одно и то же. Эти процессы путают, потому что оба связаны с температурой тела. Теплообразование создаёт тепло внутри организма, а теплоотдача передаёт его наружу; различить их можно по направлению движения тепла.

В холод сосуды расширяются. Так иногда рассуждают, связывая бледность с недостатком тепла. На самом деле сосуды сужаются, и это уменьшает потерю тепла через кожу.

В жару организм перестаёт образовывать тепло. Обмен веществ и работа органов продолжаются, поэтому тепло всё равно образуется. При перегревании усиливаются главным образом теплоотдача и испарение пота.

Связь с другими темами

Для понимания терморегуляции нужны знания о строении кожи, кожных рецепторах, потовых железах и кровеносных сосудах. Тема связана с обменом веществ и работой мышц, потому что они образуют тепло. Позже эти сведения помогут понять нервную и эндокринную регуляцию, а также влияние жары, холода и нагрузки на организм.

Что запомнить

• Кожа — важный орган теплоотдачи.
• Расширение кожных сосудов усиливает отдачу тепла.
• Сужение кожных сосудов уменьшает потерю тепла.
• Испарение пота охлаждает тело.
• Влажный воздух затрудняет испарение пота.
• Терморегуляция поддерживает относительное постоянство температуры тела.