Терморегуляция [Теплорегуляция]

Терморегуляция — это процесс, который обеспечивает способность организма поддерживать температуру тела на определенном уровне вне зависимости от температуры окружающей среды.

В процессе обмена веществ непрерывно происходит образование тепла. Это тепло также непрерывно отдается в окружающую сре­ду.

Наличие постоянной и довольно высокой температуры тела служит отличительным признаком животных, стоящих более вы­соко в эволюционном ряду. Очевидно, такая температура более благоприятна для быстрого протекания химических процессов в организме; она является оптимальной для большинства фермен­тов, действующих в организме теплокровных животных.

Холоднокровные (пойкилотермные) животные в очень малой степени способны к терморегуляции образования тепла и его отдачи, поэтому темпера­тура тела у них почти соответствует температуре среды или только немного выше ее. К холоднокровным животным относятся все беспозво­ночные, а из позвоночных — рептилии, амфибии, рыбы.

Теплокровные (гомойотермные) животные способны к терморегуляции образования тепла в своем теле, так и его отдачи в окру­жающую среду. Благодаря этому температура их тела удержи­вается на определенной высоте — 36-12° (в зависимости от вида животного). К тепло­кровным животным относятся млекопитающие и птицы.

В разных местах тела температура бывает разная в зависимости от положения органа и его кровенаполнения.

Температура разных мест кожи у лошади колеблется от 11 до 35°. Из внутренних органов температура выше всего в печени. Кровь ле­гочной артерии теплее, чем кровь легочной вены, так как в легких происходит отдача тепла.

В течение суток температура тела закономерно колеблется, понижаясь ночью даже в тех случаях, если человек или животное лишается обычного ночного покоя.

Температура тела у человека колеблется с 35,5 до 37°. Температура тела у взрослых животных (по измерениям в пря­мой кишке) следующая (в С°):

• у лошади 38,0(37,5-38,5)
• у свиньи 39,5 (38,0-40)
• коровы 39,0 (37,5-39,5)
• собаки 38,5 (37,5-39,0)
• овцы 40,0(38,0-40,0)
• кошки 39,0 (38,0— 39,5)
• козы 40,0(37,6-41,0)
• курицы 41,5 (40,8-41,9)
• кролика 39,0(38,5-39,7)
• утки 41,5 (40,9-41,9)
• морской свинки 39,0(37,9-39,4)
• голубя 11,1(10,3-11,7)

Существует оптимальная температура среды, при которой жи­вотное затрачивает наименьшее количество энергии на терморегуляцию и поддержание ею постоянной температуры тела. Эта температура разная для разных животных. Для крупного рогатого скота оптимальная температура 10-15° , для свиней — 20-23°, для овец— 12-20°. Со­держание животных при этих температурах наиболее выгодно с хо­зяйственной точки зрения.

Тепло образуется во всех органах тела в ре­зультате химических реакций, при которых потенциальная энер­гия органических веществ переходит в конечном итоге в энергию тепловую.

Главная масса тепла образуется в скелетных мышцах, составляющих до 50% веса тела, так как даже при покое мышцы находятся в состоянии небольшого напряжения. Много тепла вырабатывается в сердце, печени, железах. Чем интенсивнее работает орган, тем больше тепла в нем вырабатывается. Особенно велика продукция тепла при мышечной работе.

Постоянство температуры тела у теплокровных, несмотря на разную интенсивность теплопродукции и на колебания температуры окружающей среды, возможно благодаря наличию в организме приспособительных реакций, защищающих его от перегревания или охлаждения. Это достигается терморегуляцией, которая контролирует как продукцию тепла, так и отдачу тепла наружу.

Отдача тепла происходит теплопроводностью, тепловое излучение и испарением воды.

Теплопроводность

Под теплопроводностью понимается переход теплоты от одного физического тела, более нагретого, к другому, имеющему более низкую температуру при их соприкосновении (конвекция). Орга­низм отдает свое тепло воздуху или воде. При движении живот­ного или при движении воздуха отдача тепла усиливается. Путем конвекции отдается теплота н внутри организма при согревании вдыхаемого воздуха или при нагревании съеденной пищи и воды. Для такой отдачи тепла большое значение имеет теплопроводность соприкасающейся с телом среды. При сухом воздухе, теплопровод­ность которого низка, потеря тепла меньше, чем при влажном. Содержание малоподвижного и маловлажного слоя воздуха у по­верхности тела с помощью шерстного покрова (у людей с помощью одежды) способствует уменьшению потери тепла. Такую же роль играет и слой подкожного жира.

Тепловое излучение (радиация)

Тепловое излучение или радиация — это свойство физических тел излучать с по­верхности тела инфракрасные лучи. Интенсивность этого излуче­ния возрастает при повышении температуры тела. Чем выше тем­пература поверхности тела, тем больше оно излучает тепла. По­этому теплоотдача путем излучения усиливается при расширении кровеносных сосудов кожи, при сужении же кожных сосудов, наоборот, теплоотдача уменьшается.

Испарение воды

При испарении тепло отдается потому, что для перехода воды из жидкого состояния в парообразное требуется теплота, которая отнимается от поверхности тела. Испарение с поверхности тела зависит от степени влажности воздуха и от его температуры. Чем суше воздух, тем больше испарение. Отдача тепла при испарении имеет большое значение, так как благодаря этому теплота отдает­ся даже тогда, когда температура окружающей среды выше темпе­ратуры тела. Испарение происходит с поверхности тела, с дыха­тельных путей, ротовой полости и с языка.

Регуляция температуры тела состоит в выравнивании тепло­продукции и теплоотдачи. Различают химическую и физическую терморегуляцию.

Химическая регуляция

Химическая терморегуляция осуществляется усилением или ослаблением теплопродукции.

Физическая регуляция

Физическая терморегуляция состоит в усилении или ограничении отдачи тепла через кожу и при дыхании. Следует иметь в виду, что большее значение имеет физическая теплорегуляция, так как возможность уменьшения теплопродукции у организ­ма невелика.

Механизмы регуляции

Переохлаждение

Если животному грозит переохлаждение тела, то у него ограничивается теплоотдача с кожи путем сужения кровеносных сосудов и с дыхательных путей — замедлением дыхания. Уменьшается секре­ция потовых желез и тем ограничивается испарение. Одновременно увеличивается продукция тепла путем повышения мышечного то­нуса и сокращениями мышц как путем непроизвольных движений (дрожание), так и усилением движений животным. Повышаются окислительные процессы, особенно в печени.

Перегревание

При перегревании увеличивается теплоотдача с кожи путем расширения ее сосудов и усиленного потоотделения. Испарение одного литра пота отнимает от поверхности тела около 600 кал тепла. Усиливается и учащается дыхание. Одновременно понижает­ся продукция тепла благодаря ограничению движений и расслаб­лению мышц. Уменьшаются и окислительные процессы.

Центр терморегуляции

Регуляция температуры тела осуществляется нервной системой. В субталамической области промежуточного мозга имеется центр терморегуляции, связанный с центрами кро­вообращения, дыхания, с двигательными зонами коры мозга, а также с вегетативной нервной системой. Нагревание терморегуляторного центра (в эксперименте) вызывает понижение температуры тела, я его охлаждение приводит к повышению теплопродукции. Материал с сайта http://wiki-med.com

Терморегуляторный центр может возбуждаться как гуморально (температурой протекающей через него крови), так и рефлекторно (при раздражении теплом или холодом рецепторов кожи). Возбуждение терморегуляторного центра приводит в действие все теплорегуляторные ме­ханизмы: интенсивность окислительных процессов, тонус скелет­ных мышц, сосудодвигательные реакции, секрецию потовых желез, дыхательные движения. Интенсивность окислительных процессов может измениться либо через вегетативную нервную систему, либо путем изменения секреции гормонов щитовидной железы и мозговой части надпочечников. Изменение работы мышц, расши­рение или сужение сосудов, секреция пота, изменение дыхатель­ных движений происходит рефлекторно через сосудодвигательный, дыхательный и потоотделительные центры.

Кора головного мозга

Центр терморегуляции находится, в свою очередь, под контролем коры головного мозга. Если животное подвергается перегреванию в опре­деленной обстановке и у него происходят соответствующие регу­ляторные реакции, то через некоторое время одна только обста­новка (без перегревания) вызовет у него те же реакции, что и перегревание. Таким образом, здесь имеет место условнорефлектор­ная реакция, происходящая при участии коры больших полу­шарий.

Температурные границы жизни очень широки. Споры многих бакте­рий выдерживают нагревание до 150°, а некоторые из них не теряют жизнеспособности при температуре, близкой к абсолютному нулю. С другой сто­роны, в горячих ключах острова Искьи (Италия) при температуре около 85° живут некоторые инфузории. Здесь еще многое остается недостаточно изученным. Рыб, насекомых и даже млекопитающих можно замораживать и затем осторожно оттаивать. Например, карпов замораживали до 15° ниже нуля и снова, постепенно отгнивая, возвращали к жизни, но замораживание хотя бы на одни градус ниже 15 уже гибельно для животного. Однако из­вестно также, чти при замораживании спермиев в до температуры, близкой к минус 200°, и длительном хранении их при этой температуре значитель­ная их часть сохраняет нормальную жизнеспособность и оплодотворяющую силу.