Главная | Обратная связь

Лекция 26: Тепловой обмен (УСР).

ВОПРОСЫ, ИЗУЧАЕМЫЕ НА ЛЕКЦИИ

1. Теплообмен. Тепловой баланс организма человека.

2. Механизмы теплообразования и теплоотдачи.

3. Регуляция теплообмена и его возрастные особенности.

 

1. Организм человека характеризуется постоянством температуры. Это постоянство температуры тела носит название изотермии. Уровень температуры тела характеризуется диапазоном от 29 до 34 °С.

Организм человека относится к теплокровным животным, (гомойотермным организмам), в отличие от холоднокровных животных (пойкилотермных организмов), температура тела которых зависит от температуры окружающей среды. Образование тепла в организме человека происходит за счет расщепления химических соединений, поступающих в организм питательных веществ (окисления, гликолиза). Теплота образуется также в результате мышечной работы, как результат расщепления аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) в аденозиндифосфорную кислоту. Поэтому терморегуляцию можно подразделить на химические и физические механизмы. При очень низкой и высокой температуре, окружающей среды механизмы терморегуляции оказываются недостаточными. В этих случаях наблюдается резкое падение температуры тела (гипотермия) или повышение температуры (гипертермия). Часто говорят, что у заболевшего имеется субфебрилитет. Это означает, что имеется повышение температуры тела в пределах до 37,0 – 37,2 °С, а при подъем до 41,0° С говорят о гипертермии.

Освободившаяся теплота используется в разных фи­зиологических процессах и в первую очередь при мышечном со­кращении. Постоянство температуры тела поддерживается за счет строгого баланса теплопродукции и теплоотдачи.

Образующееся в организме тепло в глубоких частях тела («ядре») током крови доставляется к его поверхностным тканям, коже («оболочке»). Последнее объясняется большой теплоемкостью крови, которая, циркулируя по организму, доставляет тепло от глубоких тканей организма к поверхностным тканям. В связи с постоянным контактом с внешней средой и обменом с ней теплом температура кожных покровов ниже, чем во внутренних органах (печени, мозге, почках). На периферических участках поверхности тела температура ниже. В подмышечной впадине она составляет в среднем 36,6° С колеблясь в сутки от 36,4 до 37,0° С. Температура «ядра» тела более высокая 37 – 37,5° С. Температура тела человека колеблется в течение суток. Максимальная температура наблюдается в 16-18 часов, минимальная в 3-4 часа. Температурный диапазон для существования организма человека, составляет 24 - 43° С. Постоянство температуры тела может сохраняться лишь при условии равенства теплообразования и теплопотери всего организма.

2. Механизмы теплообразования. Оптимальной температурой внешней среды для организма является температура комфорта в обнаженном виде - 28° С, в одежде 18 - 20° С. Охлаждение тела при снижении температуры внешней среды вызывает усиление обмена веществ, химических реакций в организме, образование тепла, доставляемого кровью к «оболочке» организма. Поэтому такое теплообразование называют химической терморегуляцией. Образующееся в результате химических реакций обмена веществ (окисление, гликолиз) тепло составляет первичное тепло. В результате мышечной работы происходит образование вторичного тепла за счет химического расщепления АТФ, обеспечивающего мышечную работу, синтез, секрецию и другие процессы. Первичное и вторичное тепло представляют собой суммарное теплообразование. Наиболее интенсивное теплообразование происходит в мышцах при их сокращении. При продолжительном переохлаждении тела происходит непроизвольное сокращение скелетной мускулатуры (холодовая дрожь). Активация в условиях холода симпатической системы стимулирует липолиз в жировой ткани. Происходит высвобождение в ток крови большого количества жирных кислот, расщепление которых ведет к повышению теплообразования. Теплопродукции также способствуют гормоны коры надпочечников и щитовидной железы. Они усиливают обмен веществ.

При повышении температуры окружающей среды до 30°С теплообразование все больше снижается в связи с изменением направления теплообмена. При температуре 33°С поверхностные ткани все более получают тепло из внешней среды, нагретого воздуха. Поэтому в жаркий день солнечная радиация создает дополнительную нагрузку на организм, по cохранению гомеостаза. Отдача тепла организмом во внешнюю среду (физическая терморегуляция) происходит путем излучения, теплопроведения и испарения.

С излучением теряется примерно 50-55 % тепла в окружающую среду за счет лучеиспускания инфракрасной части спектра. Чем больше поверхность тела, тем больше и излучение с его поверхности.

С теплопроведением теряется около 15 – 20 % тепла за счет двух процессов, кондукции и конвекции. Кондукцией тепло теряется при непосредственном контакте участков тела человека с другими физическими средами. Теплопотеря определяется разностью температур кожи и контактирующей среды. Конвекция – способ теплоотдачи организма, осуществляемый путем переноса тепла движущимися частицами воздуха. Движение воздушных потоков (ветер, вентиляция) увеличивают количество отдаваемого тепла. Испарение – это способ рассеивания организмом тепла (около 30 %) в окружающую среду за счет его энергетических затрат, идущих на образование пота или влаги и парообразования с поверхности кожи и слизистых дыхательных путей. Испарение жидкости с поверхности тела (потоотделение) происходит при относительной влажности воздуха менее 100 %. В результате потоотделения происходит освобождение организма от конечных продуктов обмена, поддержание осмотического давления крови, нормализация температуры тела. Образование пота сложный нейрогуморальный процесс, связанный с центрами потообразования в спинном мозге и гипоталамусе, регуляция которых на потовые железы осуществляется за счет их иннервации симпатическими нервами. Различают термическое и эмоциональное потоотделение. Термическое потоотделение происходит со всей поверхности тела, находится в прямой зависимости от уровня повышения температуры окружающей среды. Эмоциональное потоотделение, происходящее с поверхности ладоней подошв, лица, подмышечных впадин, возникает при стрессовых воздействиях, умственном напряжении. Потоотделение, вызванное физической работой носит смешанный характер.

3. Регуляция теплообмена обеспечивает баланс между количеством продуцируемого в единицу времени тепла и количеством тепла, рассеиваемого организмом за то же время в окружающую среду.

Восприятие и анализ температуры внешней среды осуществляется с помощью холодовых и тепловых рецепторов. Терморецепторы имеются в коже, мышцах, сосудах, во внутренних органах, дыхательных путях, спинном и среднем мозге.

Центральный аппарат терморегуляции располагается в передней и задней части гипоталамуса и ретикулярной формации среднего мозга. Центр терморегуляции содержит различные по функциям группы нервных клеток. Термочувствительные нейроны переднего гипоталамуса поддерживают базальный уровень («установочную точку») температуры тела в организме человека. Эффекторные нейроны заднего гипоталамуса и среднего мозга управляют процессами теплопродукции и теплоотдачи. Важная роль в терморегуляции принадлежит высшим отделам ЦНС – коре и ближайшим подкорковым центрам. Эмоциональное возбуждение, изменения в психическом состоянии оказывают существенное влияние на уровень теплообразования и теплоотдачи. Отчетливые изменения температуры тела наблюдаются у спортсменов при стартовом возбуждении (предстартовая лихорадка). При длительной мышечной работе температура тела может повышаться до 39 - 40°С и более. В осуществлении гуморальной регуляции теплообмена участвуют железы внутренней секреции, главным образом щитовидная железа и надпочечники. Участие щитовидной железы в терморегуляции обусловлено тем, что влияние пониженной температуры приводит к усиленному выделению ее гормонов, повышающих обмен веществ. Роль надпочечников связана с выделением ими в кровь катехоламинов, которые, усиливая окислительные процессы в тканях, в частности в мышцах, увеличивают теплопродукцию и суживают сосуды, уменьшая теплоотдачу.

Необходимо отметить, что поддержание постоянства температуры тела (изотермии) у людей развивается не сразу. У детей температуры тела выше, чем у взрослых, более выражены ее суточные колебания. Низкая теплоизоляция поверхности тела и хорошее кровенаполнение сосудов кожи, несовершенство потоотделения определяют легкую потерю тепла и перегрев организма Механизмы терморегуляции неустойчивы, преобладает химическая терморегуляция, границы которой расширяются, достигая своего совершенства по эффективности и экономности к 18 годам. До этого организм детей и подростков требует осторожного отношения при закаливании.

Контрольные вопросы для самоподготовки студентов.

1.Механизмы терморегуляции.

2.Механизмы образования теплоты в организме человека.

3.Что подразумевается под терминами «ядро и оболочка тела», «изотермия»? Различия температуры разных участков тела.

4.Температурный диапазон для существования организма человека, гипер– и гипотермия.

5.Механизмы теплоотдачи (инфракрасное излучение, кондукция, конвекция, испарение), их роль при разных состояниях внешней среды.

6.Особенности теплообмена у детей.

7.Охарактеризуйте периферический аппарат терморегуляции (терморецепторы).

8.Что представляет собой центральный аппарат терморегуляции?

9.Какова роль влияний коры больших полушарий на процессы теплообмена?

10.Каково значение щитовидной железы и надпочечников в регуляции теплообмена?

Ссылки на литературные источники, приведенные в рабочей программе дисциплины.

Основная литература.

1.Лекционный материал кафедры медико-биологических основ физического воспитания и смежных дисциплин.

2.Солодков, А.С. Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная : Учебник./ А.С.Солодков, Е..Б.Сологуб . М.: Олимпия Пресс, 2005.- 527 с., С. 156–159, 388, 427.

Дополнительная литература.

1.Физиология человека / под ред. Г.И.Косицкого. М., 1985. 559 c., С. 396–402.

3. ПРАКТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

3.1 Структура и содержание лабораторных И СЕМИНАРСКИХ занятий