Энергия, выделяемая человеком в сутки, слагается из трех величин: энергии основного обмена, энергии повышения обмена при приеме пищи и, наконец, энергии, образующейся в результате умственной и физической деятельности.
Энергия основного обмена расходуется на поддержание основных жизненных функций: дыхания, работы сердца, почек и т. д. Для взрослого человека величина основного обмена в среднем составляет примерно 24 ккал на 1 кг веса.
Теплопродукция увеличивается при приеме пищи — вследствие повышенной деятельности пищеварительных органов. При обычной смешанной диете с нормальным соотношением белков; жиров и углеводов обмен энергии после приема пищи. повышается в среднем на 150— 200 ккал, что составляет примерно 10—15% основного обмена.
Повышение теплопродукции происходит в основном при физической работе и в значительно меньшей степени — при умственной. Количество тепла, выделяющееся при этом, зависит от вида деятельности, интенсивности и продолжительности работы.
В различных органах тела образуется неодинаковое количество тепла. Главный регулятор теплопродукции — мышцы. При интенсивной физической нагрузке они поставляют до 90% тепла. В нормальных условиях на долю мышц приходится 65—70% теплопродукции. Второй по значимости источник теплопродукции — печень и пищеварительный тракт, они дают 20—30% тепла.
Производство тепла при физической работе предельной мощности достигает 4000 килоджоулей в час, что превышает теплопродукцию при работе умеренной мощности примерно в 10 раз. Резкое повышение температуры тела наблюдается в момент отказа от дальнейшего продолжения физической деятельности, выполняемой на пределе функциональных возможностей человека.
Кроме тепла, образующегося в самом организме, человек в жаркие дни получает тепло от окружающей среды. Так, при температуре внешней среды ниже 15° теплообразование значительно усиливается, а свыше 30° — уменьшается. Однако при значительном повышении температуры окружающей среды — более 37° — отмечается нарушение теплообмена, и температура тела повышается вновь. При снижении температуры воздуха нередко возникает холодовая дрожь — непроизвольное сокращение скелетных мышц. Эта реакция организма носит защитный характер: она усиливает теплообразование в мышцах и тем самым поддерживает нормальную температуру тела.
Таким образом, количество тепла в организме слагается из тепла, образующегося за счет обменных процессов, и тепла, поступающего из внешней среды.
Наряду с образованием тепла в организме постоянно происходит его расход — теплоотдача. В противном случае человек погиб бы от перегревания. Расчеты показывают: если по каким-либо причинам у человека теплоотдача прекратится, то температура его тела каждый чае будет повышаться на 2,5° и к концу суток поднимется выше 60°. А ведь это температура свертывания белковых частей тканей.
При интенсивной мышечной работе перегревание организма, казалось бы, должно наступить еще быстрее. При умеренной работе производство тепла, например, возрастает в 2—3 раза, а при напряженных физических упражнениях, когда в работу вовлекаются многие группы мышц (гребля, лыжи, бег, велосипед, борьба) — в 10—20 раз. За 10 мин подобной работы температура тела могла бы повыситься до 42°. Однако этого не происходит, поскольку наряду с усилением образования тепла увеличивается и его отдача.
Тепло из организма человека поступает в окружающую среду в основном через кожу, а также посредством дыхания. Отдача тепла происходит по физическим закономерностям следующими путями: излучением тепла нагретой поверхностью тела; проведением тепла путем нагревания более холодного воздуха и соприкасающихся с телом предметов; отдачей тепла путем испарения воды с поверхности кожи и легких.
Теплопроведение и теплоизлучение в покое составляют около 70—80% всей теплоотдачи. Теплоизлучение — это свойство нагретой до определенной температуры поверхности излучать тепло в виде лучистой энергии (инфракрасных лучей).
Теплопроведение представляет собой непосредственную отдачу тепла кожи прилегающим к ней предметам или частицам воздуха (воды). Проведение облегчается конвекцией, то есть сменой нагретых частиц воздуха (или воды) другими, более холодными. Конвекция усиливается при наличии ветра, увеличении скорости течения воды, при беге, плавании. Однако конвекция охлаждает тело лишь в тех случаях, когда внешняя температура ниже температуры тела человека. Так, горячий ветер пустыни не охлаждает, а, наоборот, нагревает тело. Наличие одежды также изменяет интенсивность конвекции. Костюм аквалангиста, например, предохраняет его от переохлаждения при длительном плавании в холодной воде.
Проведение зависит от теплопроводности среды. Теплопроводность воздуха мала, а воды велика, потому-то охлаждение в воде происходит значительно быстрее, чем на воздухе. По той же причине холодный влажный воздух охлаждает тело быстрее, чем сухой воздух той же температуры. Однако во влажном воздухе, имеющем высокую температуру, охлаждение тела затруднено вследствие слабого потоотделения с поверхности кожи.
При невысокой температуре окружающей среды и отсутствии мышечной работы потоотделения обычно не происходит. Между тем испарение с поверхности кожи все же имеет место, потому что небольшое количество жидкости постоянно проникает через кожу наружу.
У человека, находящегося в покое, заметное потоотделение начинается в том случае, когда температура кожи повышается до 37°. При испарении во время работы 1 л пота расходуется примерно 580 ккал тепла. Потоотделение значительно усиливается при напряженной и продолжительной мышечной работе. Количество испаряемого пота может достигать 3—5 л, а в условиях жаркого климата — и более.
Постоянно происходит испарение воды и через легкие. В сутки с поверхности легких испаряется (в состоянии покоя) 200—300 мл воды, а при работе умеренной мощности такое же количество воды может испариться за 1ч.
Испарение воды с поверхности кожи и легких во многом зависит от относительной влажности воздуха. В воздухе, насыщенном водяными парами, испарение затрудняется или прекращается совсем. В сухом воздухе, напротив, потоотделение значительно интенсивнее.
Главным источником теплопотери является кожа. Благодаря движению крови и лимфы ей передается тепло от внутренних органов. Каждый литр крови, охлаждаясь в сосудах кожи на 3°, переносит от внутренних органов на поверхность количество тепла, равное примерно 2,5 ккал. При повышении температуры внешней среды кровеносные сосуды кожи расширяются, кровенаполнение, и температура кожи повышаются, что влечет за собой увеличение теплопотерь с помощью испарения; в то же время уменьшается теплоотдача проведением и излучением. Когда температура воздуха становится равной температуре кожи (33°) или превышает ее, отдача тепла проведением и излучением полностью прекращается. В этих случаях испарение пота является единственным физиологическим механизмом, при помощи которого человек может избавиться от лишнего тепла.
Известны два способа терморегуляции: нервный и гуморальный. Существуют специальные терморецепторы, которые воспринимают холод или тепло. Они расположены в коже, кровеносных сосудах, отдельных органах. При колебании температуры в них возникает возбуждение, которое передается в центр теплообмена, находящийся в промежуточном мозге (в подбугровой области). Нервные импульсы, идущие от этого центра в основном по волокнам вегетативной нервной системы, влияют на изменение обмена веществ, а следовательно, и на теплообразование. Одновременно изменяется и тонус кожных сосудов. При понижении температуры окружающей среды происходит рефлекторное сужение сосудов, при повышении — расширение.
Важная роль в терморегуляции принадлежит высшим отделам центральной нервной системы — коре больших полушарий и ближайшим подкорковым центрам. Эмоциональное возбуждение, изменение в психическом состоянии оказывают существенное влияние на уровень теплопродукции и теплоотдачи. В результате некоторых отрицательных эмоций (страх, тревога, ярость) теплопродукция и теплоотдача резко повышаются. «Холодный пот», «мурашки на коже» — это типичные изменения терморегуляционных реакций при эмоциональном возбуждении. Отчетливые изменения температуры тела наблюдаются у спортсменов при стартовом возбуждении. Как правило, это повышение теплопродукции в результате условнорефлекторной мобилизации физиологических функций. При интенсивной мышечной работе температура тела может повышаться до 39—40°.
Еще в 1888 году И. П. Павлов высказал мысль о том, что человеческий организм состоит как бы из двух половин: собственно теплокровной (с колебаниями температуры не более 1—2°) и холоднокровной (допускающей колебания температуры в 10 и даже 20°). Мнение ученого было подтверждено экспериментальными исследованиями. Человеческий организм (по современным представлениям) как бы состоит из температурного ядра, имеющего постоянную температуру, и изолирующей температурной оболочки, изменяющей свою температуру в зависимости от условий внешней среды.
Термины «температурное ядро» и «температурная оболочка» имеют функциональный, не анатомический смысл, поскольку их размеры обусловлены тепловым режимом и их нельзя строго «привязать» к определенным участкам тела. Толщина температурной оболочки зависит от объема крови, циркулирующей в поверхностных слоях тела.
В последние годы представления о механизмах приспособления организма к резким колебаниям температуры расширились. До недавнего времени их объясняли преимущественно (или исключительно) процессами совершенствования терморегуляции. Согласно же исследованиям профессора К. М. Смирнова, в тех случаях когда холод или жара столь значительны, что нельзя рассчитывать на поддержание температуры тела в нормальных пределах, работоспособность и здоровье (несмотря на охлаждение и перегревание тела) сохраняются вследствие закаленности организма.
Пределы терморегуляции отнюдь не безграничны. Нарушения теплового равновесия в организме, как правило, существенно вредят здоровью.
Чрезмерное охлаждение, например, ведет к ослаблению организма, снижению его сопротивляемости болезнетворным микробам. Академик И. П. Павлов говорил, что «простудный элемент есть специальный раздражитель кожи холодом вместе с сыростью; это специальное раздражение ведет к возбуждению задерживающего нерва, понижает жизнедеятельность организма, его отдельных органов — легких, почек и др. И тогда все виды инфекции, которые всегда в наличности и которым, так сказать, только не дается ходу, берут перевес и дают то нефрит, то пневмонию и т. д.»
В работах целого ряда ученых детально изучены реакции физической терморегуляции — в частности, реакции на охлаждение различных участков кожи.
Большая часть населения СССР проживает в таких климатических условиях, где основным фактором, требующим рационального приспособления, служат холодовые воздействия. Давно уже замечено, что люди неодинаково реагируют на охлаждение. У одних только при упоминании о холодной воде начинают бегать мурашки по телу, другие же морозоустойчивы, т. е. менее подвержены простудам и безболезненно переносят резкие колебания температуры.
Оказалось также, что степень чувствительности к холоду зависит не от врожденных особенностей организма, а от условий жизни. «Чрезмерная простудность по преимуществу дело наживное», — писал еще в конце прошлого столетия академик И. Р. Тарханов.
Различают несколько стадий реакции кожи на охлаждение. Первая — побледнение. Под действием холода кожные артерии и капилляры сужаются, количество протекающей через них крови уменьшается. Кожа бледнеет, температура ее падает; разница температур кожи и окружающего воздуха уменьшается. Это, в свою очередь, сокращает теплопотери за счет физической теплоотдачи. Мышцы волосяных мешочков при охлаждении сокращаются, и образуется так называемая гусиная кожа — свидетельство первичного озноба.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
