§ 2. Механизмы теплообразования

Температура органов и тканей, как и всего организма в целом, зависит от интенсивности образования тепла и величины теплоотдачи.

Теплообразование в организме происходит двумя основными способами: при расщеплении питательных веществ и при мышечной активности.

Расщепление питательных веществ. Тепло образуется за счет окисления белков, углеводов и жиров. После приема пищи образование тепла в организме увеличивается на 20-30%, при этом происходит повышение температуры кожи тела. При понижении температуры окружающей среды увеличивается интенсивности процесса окисления белков, жиров и углеводов. В большей степени усиливается процесс образования тепла во время пребывания в холодной воде, поскольку в воде тело охлаждается в 14 раз сильнее, чем на холодном воздухе.

Мышечная активность. Мышечная активность включает в себя: напряжение мышц, мышечную работу, холодовую дрожь.

Напряжение мышц. Даже если человек лежит неподвижно, но с напряженной мускулатурой, интенсивность окислительных процессов, а вместе с тем и теплообразование, повышаются на 10%.

Мышечная работа. Наибольшее количество тепла образуется при сокращении мышц. Относительно небольшая двигательная активность увеличивает процесс теплообразования в 2 раза. Тяжелая мышечная работа увеличивает процесс образования тепла в 4-5 раз. Однако, при тяжелой мышечной работе теряется тепло в поверхности тела.

Холодовая дрожь. Холодовая дрожь возникает в условиях пониженной температуры. Охлаждение поверхности тела возбуждает терморецепторы и рефлекторно вызывают беспорядочные непроизвольные сокращения мышц, проявляющиеся в виде дрожи (озноб). Теплообразование при этом увеличивается в 2-4 раза. Холодовая мышечная дрожь – наиболее эффективный физиологический механизм усиления теплообразования, поскольку при ней вся энергия мышечного сокращения превращается в тепло, так как никакой внешней механической работы мышцы не производят.

При температуре воздуха от 15 до 25˚С теплообразование в организме человека находится на относительно постоянном уровне. При температуре ниже 15˚С теплообразование увеличивается, а при температуре воздуха выше 25˚С – уменьшается. Это обеспечивает поддержание постоянной температуры тела.

Теплообразование происходит и во внутренних органах – печени, почках, сердце, легких, кишечнике. Особенно интенсивно тепло образуется в печени и почках.

§ 3. Механизм теплоотдачи

Потеря тепла органами и тканями зависит в большей степени от их месторасположения: поверхностно расположенные органы – кожа и скелетные мышцы – отдают больше тепла и охлаждаются сильнее, чем внутренние органы, более защищенные от охлаждения.

Теплоотдача возможна тремя способами: путем теплоизлучения, теплопроведения и испарения воды.

Теплоизлучение – это прямая передача тепла перемещающимся частицам воздуха или воды. Теплоизлучением теряется примерно 50-55 % тепла в окружающую среду. Отдача тепло излучением прекращается, если температура воздуха и температура кожи становится одинаковой.

Теплопроведение – это прямая передача тепла веществам, телу или предметам, непосредственно соприкасающимся с поверхностью тела. Путем теплопроведения человек теряет 15-20 % тепла.

Испарение воды - происходит с кожных покровов и со слизистых оболочек верхних дыхательных путей. При испарении воды человек теряет 30% своего тепла.

Удельный вес каждого из этих способов в общей теплоотдаче зависит от конкретных условий окружающей среды и вида деятельности.

У человека в обычных условиях потеря тепла путем теплопроведения имеет небольшое значение, так как воздух и одежда являются плохими проводниками тепла. Одежда уменьшает теплоотдачу. Потере тепла препятствует тот слой неподвижного воздуха, который находится между одеждой и кожей, так как воздух – плохой проводник тепла. Теплоизолирующие свойства одежды тем выше, чем мельче ячеистость ее структуры, содержащая воздух. Этим объясняются хорошие теплоизолирующие свойства шерстяной и меховой одежды. Температура воздуха под одеждой достигает 30˚С. Наоборот, обнаженное тело теряет тепло, так как воздух на его поверхности все время сменяется. Поэтому температура кожи обнаженных частей тела намного ниже, чем одетых.

В значительной степени препятствует теплоотдаче слой подкожной основы (жировой клетчатки) вследствие малой теплопроводности жира.

При увеличении теплообразования в результате мышечной работы теплоотдача возрастает путем испарения.

Большое значение приобретает механизм испарения и при высокой температуре окружающей среды. В летние месяцы температура окружающей среды равна температуре тела человека. В таких условиях теплоотдача путем теплоизлучения и теплопроведения становится невозможной. Особенно интенсивно потоотделение происходит при высокой температуре окружающей среды во время мышечной работы, когда в организме увеличивается теплообразование.

Испарение воды зависит от относительной влажности воздуха. В насыщенном водяными парами воздухе вода испаряться не может. Поэтому при высокой влажности атмосферного воздуха высокая температура переносится тяжелее, чем при низкой влажности. В насыщенном водяными парами воздухе пот выделяется в большом количестве, но не испаряется и стекает с кожи. Такое потоотделение не способствует отдаче тепла, поскольку только та часть пота, которая испаряется с поверхности кожи, имеет значение для теплоотдачи.

Человек плохо переносит сравнительно невысокую температуру 32˚С при влажном воздухе. В совершенно сухом воздухе человек может находиться без заметного перегревания в течение 2-3 ч при температуре 50-55˚С.

В поддержании температуры тела принимает участие процесс дыхания, так как некоторая часть воды испаряется легкими в виде паров. При высокой окружающей температуре дыхательный центр рефлекторно возбуждается, при низкой температуре – угнетается, и дыхание становится глубоким.