Благодаря чему у человека постоянная температура

Ответ на этот вопрос лежит больше в области физики, чем биологии или медицины.

И вправду, почему «человеческая температура» не 55, 25, 10 или 0, наконец?

С точки зрения эффективности, оптимальной была бы постоянная температура тела примерно 22-23 градуса (среднесуточная температура в наиболее удобных для жизни регионах планеты).

Если бы задачей эволюции было создание идеальной биомодели теплокровного, то схема была бы такой: рабочая температура тела равна среднесуточной, ночью и в холодную пору включаются функции внутреннего обогрева, а днем и в тёплое время года организм получает энергию от Солнца.

Внутри человеческого тела поддерживается постоянная температура, она повышается только в случае болезни. Организм сжигает в клетках питательные вещества для производства тепла. Большая часть съеденной пищи и произведенной из неё энергии уходит на обогрев тела. Даже в состоянии покоя тело производит столько тепла, что для комфорта человеку требуется более прохладная окружающая среда и воздух. Тело теряет тепло через поверхность кожи и в процессе дыхания. При значительных нагрузках мышцы могут вырабатывать столько тепла, как небольшой электрокамин.

Какой же орган в человеческом теле отвечает за поддержание температуры? Это гипоталамус, а температурные рецепторы на коже, внутри тела и в крови, выполняют роль датчиков. Когда слишком жарко, гипоталамус даёт команду участкам кожи на выделение пота. Кровеносные сосуды при этом расширяются, увеличивая теплоотдачу. Когда слишком холодно, гипоталамус сокращает прилив крови к конечностям и вынуждает мышцы вырабатывать дополнительное тепло с помощью дрожания (интенсивного и частого сокращения). Помимо этого, он стимулирует производство гормонов щитовидной железой, которые заставляют клетки быстрее сжигать питательные вещества, производя больше тепла.

Человек и остальные теплокровные существа очень далеки от оптимальной модели и почти не экономят энергию. А экономить имеет смысл: если змея или крокодил, после удачной охоты, может не есть несколько недель или даже месяцев, то люди, в отличие от хладнокровных, питаются раз в десять больше и чаще, отдавая до 90% энергии на обогрев тела, ведь наша рабочая температура гораздо выше температуры окружающей среды.

И это всё это ради автономности. Рептилии всецело зависят от температуры окружающей среды, выползая греться с первыми лучами солнца. У некоторых хладнокровных (например, ящериц) даже есть специальные кожистые «паруса», как у ископаемых динозавров и птеродактилей, выполняющие роль теплоуловителей. Человеку не требуются внешние источники энергии, у нас есть свой «внутренний двигатель».

Характерно, что и остальные теплокровные обитатели нашей планеты поддерживают в своих организмах примерно такой же температурный диапазон. У одомашненных парнокопытных, — коровы, лошади, козы, овцы и пр., — температура тела около 39 градусов; свиней — 39,7; кроликов — 39,8; у большинства птиц — выше 40.

Практически все теплокровные существа живут и функционируют в довольно узком диапазоне температур — от 35 до 41 градуса Цельсия. Особенность заключена в свойствах основного теплоносителя — воды, из которой состоит 70% тела человека (равно как и прочих теплокровных), а её теплоёмкость минимальна в диапазоне температур от 36 до 40 градусов. Именно в эту нишу попадают почти все теплокровные организмы планеты Земля.

Человеку требуется постоянный внутренний подогрев для поддержания температуры тела выше температуры окружающей среды. Иными словами, нам все время нужно греть воду внутри себя, а эффективнее всего это делать в узком диапазоне температур, поскольку для нагрева воды при 37 градусах требуется меньше всего килокалорий. Энергетически это самая выгодная для поддержания температура. Любой конструктор сделал бы то же самое, используя законы физики.

Если вам понравилась публикация – не забудьте:

– нажать “палец вверх”;

– подписаться на канал;

– оставить комментарий.

Источник

Как человек вырабатывает тепло?

Человеческий организм является слаженной системой, в которой все продумано до мелочей. Многие процессы остаются практически незамеченными, однако они играют важнейшую роль в жизнедеятельности. В частности речь идет о выработке человеком тепла.

Что такое терморегуляция?

Человеческий организм «оснащен» физиологической системой терморегуляции. Она представляет собой набор физиологических механизмов, которые управляют температурой тела. Благодаря данной системе в организме сохраняется постоянная оптимальная температура, независимо от окружающей среды. Терморегуляция бывает двух видов:

- химическая (связанная с образованием тепла);
- физическая (связанная с отдачей тепла).

Откуда в организме берется тепло?

Когда человек принимает пищу, она распадается на белки, жиры и углеводы. Пищевые вещества окисляются и тем самым высвобождают имеющуюся в них энергию. Расходуя эту энергию, организм превращает ее в тепло.

Большей частью теплообразование происходит в мышечных тканях тела. Даже если совсем не двигаться, данный процесс не прекращается. Может меняться только его интенсивность. Например, по сравнению с состоянием покоя обычная ходьба увеличивает выработку тепла на 60-80%. Помимо мышц, в образовании тепла принимают участие органы.

Поскольку тепло вырабатывается постоянно, организму необходимо как-то избавляться от его излишек. В противном случае за считанные часы температура тела повысилась бы настолько, что все системы перестали функционировать. Для этого имеется теплоотдача. Выработка и отдача тепла – сложные процессы, которыми управляют специальные механизмы в человеческом организме.

Благодаря тому, что организм тщательно контролирует все процессы образования и отдачи тепла, тело имеет стабильную температуру. Теплоотдача осуществляется несколькими способами: излучение, нагревание окружающей среды, выдыхание воздуха, потоотделение и др.

Терморегуляция человека

Химическая терморегуляция

Химическая терморегуляция отвечает за изменение интенсивности выработки тепла в соответствии с условиями окружающей среды. Другими словами, температура воздуха влияет на обмен веществ в организме человека. Если становится прохладнее, организм начинает вырабатывать тепло активнее, чтобы обеспечить стабильность температуры тела.

Так как большая часть тепла появляется за счет работы мышц, то когда человеку холодно, тело начинает дрожать. Это нормальная реакция, которая вызвана раздражением кожных рецепторов. Низкая температура воздуха служит для них источником возбуждения, который, в свою очередь, передается к центральной нервной системе (ЦНС) в качестве сигнала – пора увеличить выработку тепла. ЦНС активирует усиленное сокращение мышц и так появляется озноб. Таким образом, это естественный рефлекс организма, направленный на усиление обмена веществ и увеличение тепла. Даже если человек при этом не начнет активнее двигаться, чтобы согреться, химическая терморегуляция сделает это за него.

Приблизительно также действует терморегуляция и в обратном направлении. Если в помещении достаточно тепло, организму не нужно перетруждаться – обмен веществ замедляется.

Интересный факт: органы, расположенные в брюшной полости, тоже образуют большое количество тепла. В частности речь идет о почках и печени. Это удалось выяснить путем измерения температуры крови. Оказалось, что кровь, которая отекает от печени, имеет более высокую температуру, чем та, что притекает. Кроме того, температура самих органов выше на 1-2 градуса, чем обычная температура тела.

Физическая терморегуляция

Физическая терморегуляция отвечает за интенсивность теплоотдачи в зависимости от условий окружающей среды. Этот механизм работает противоположно химическому. Когда температура воздуха становится выше, отдача тепла усиливается. Если становится холоднее, организм отдает тепло не столь активно. Это позволяет ему сберечь правильный баланс.

Способы отдачи тепла в процентном соотношении:

излучение – 44%;
проведение тепла (нагревание окружающего воздуха) – 31%;
выдох – 12%;
потоотделение – 10%;
другие процессы – 3%.

Во время излучения телом тепла происходит нагревание окружающего воздуха и предметов на расстоянии. А во время проведения тепла нагреваются объекты, к которым человек прикасается.

Каким образом меняется интенсивность теплоотдачи?

Огромную роль в этом процессе играют кровеносные сосуды. При низкой температуре окружающей среды они сужаются, при высокой – расширяются. Когда тело чувствует холод и происходит сужение сосудов, тем самым уменьшается приток крови. Именно поэтому в прохладную погоду кожа бледнеет. Тепло отдается в меньшем количестве.

Если воздух теплый или горячий, происходит расширение сосудов, кровь приливает к поверхности тела и кожа обретает красноватый оттенок. В это время тепло отдается в большем количестве. Теплоотдача по такому принципу происходит, когда температура тела выше, чем температура воздуха. Таким образом, если разница между этими показателями небольшая, организм отдает минимум тепла. Например, в сильную жару.

В этом случае на помощь приходит потоотделение, иначе организм бы перегревался. Особенно это важно, когда окружающий воздух очень горячий. Чем жарче во внешней среде, тем больше выделяется пота.

Интересный факт: если человек живет в постоянном жарком климате, практически все вышеуказанные процессы в его организме не работают, за исключением потоотделения. Это связано с тем, что температура воздуха там стабильно выше 37 градусов – организм не получает соответствующие сигналы. Но потоотделение в большом объеме (до 4,5 л в день) помогает избежать перегревания.

Терморегуляция при болезни

Бывают ситуации, когда естественный процесс терморегуляции нарушается. В частности при различных заболеваниях. При этом говорят о появлении лихорадки, причиной которой являются специальные вещества – пирогены. Они могут быть выработаны самим организмом или попасть в него из внешней среды – различные микробы, токсины и т.п. Но важно понимать, что внешние пирогены сами по себе не вызывают повышение температуры – это реакция внутренних пирогенов на их появление в организме.

Какой орган отвечает за температуру тела?

Данные вещества оказывают влияние на один из отделов головного мозга, гипоталамус (отдел промежуточного мозга), где располагается центр терморегуляции. Из-за этого нормальную температуру организм начинает воспринимать как слишком низкую и начинает ее повышать. Соотношение образования тепла и его отдачи нарушается.

Гипоталамус

Повысив температуру, организм «успокаивается», так как считает, что баланс восстановлен и на этом его функция выполнена. Пока пирогены присутствуют в организме, повышенная температура остается стабильной. При этом ощущается жар – расширяются сосуды. Действуют те же принципы, что и при нормальном состоянии. Как только человек выздоравливает, организм возвращается в норму, налаживается и терморегуляция.

Считается, что повышение температуры при болезни – это хорошо, ведь так организм борется с недугом. Но достоверных подтверждений этого нет. Вероятней всего, нагревание происходит с целью того, чтобы мобилизовать все ресурсы и предотвратить распространение бактерий.

Процессы образования и отдачи тепла в организме тесно взаимосвязаны и контролируются физиологической системой терморегуляции. Ее задача – поддерживать стабильную, нормальную температуру тела независимо от условий окружающей среды. Организм вырабатывает тепло, благодаря получению пищевых продуктов и их распаду на белки, жиры и углеводы. Больше всего тепла образуется в мышцах и органах. Отдача тепла происходит несколькими путями – через излучение, проведение, потоотделение, выдыхание и др.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Научный консультант редакции сайта «Как и Почему». Свидетельство о регистрации средства массовой информации ЭЛ № ФС 77 – 76533. Издание «Как и почему» kipmu.ru входит в список социально значимых ресурсов РФ.

Источник

“Норма для каждого человека – явление
объективное, реальное, индивидуальное… Нормальная
система – всегда оптимально функционирующая система”.
В. Петленко

Температура тела – комплексный показатель
теплового состояния организма человека, отражающий
сложные отношения между теплопродукцией (выработкой
тепла) различных органов и тканей и теплообменом
между ними и внешней средой. Средняя температура
человеческого тела обычно колеблется в диапазоне
между 36,5 и 37,2 градусами по Цельсию, благодаря
внутренним экзотермическим реакциям и наличию “предохранительных
клапанов”, позволяющих удалять избыток тепла при
потении.

“Термостат” (гипоталамус) находится
в головном мозгу и постоянно занимается терморегуляцией.
В течение суток температура тела у человека колеблется,
что является отражением суточных ритмов (подробнее
о которых Вы можете прочитать в предыдущем номере
рассылки – “Биологические ритмы” от 15.09.2000,
который Вы найдете в “архиве” на сайте рассылки):
разница между температурой тела рано утром и вечером
достигает 0,5 – 1,0°С. Выявлены температурные различия
между внутренними органами (несколько десятых градуса);
разница между температурой внутренних органов, мышц
и кожи может составлять до 5 – 10°С.

У женщин температура меняется в зависимости
от фазы менструального цикла, если обычно температура
тела женщины 37°С, она понижается до 36,8°С в первые
дни цикла, перед овуляцией падает до 36,6°С, затем,
накануне следующей менструации, повышается до 37,2°С,
а потом снова достигает 37°С. Кроме того, установлено,
что у мужчин температура в области яичек на 1,5°С
ниже, чем на остальной поверхности тела и температура
некоторых частей тела отличается в зависимости от
физических нагрузок и их положения.

Например, термометр, помещенный в
рот, покажет температуру на 0,5°С ниже, чем у желудка,
почек и других органов. Температура различных областей
тела условного человека при температуре окружающей
среды 20°С внутренние органы – 37°С подмышечная
впадина – 36°С глубокая мышечная часть бедра – 35°С
глубокие слои икроножной мышцы – 33°С область локтевого
сгиба – 32°С кисть – 28°С центр стопы – 27-28°С
Критической температурой тела считается 42°С, при
ней происходит нарушение обмена веществ в тканях
мозга. Организм человека лучше приспособлен к холоду.
Например, понижение температуры тела до 32°С вызывает
озноб, но не представляет очень серьезной опасности.

При 27°С наступает кома, происходит
нарушение сердечной деятельности и дыхания. Температура
ниже 25°С критическая, но некоторым людям при переохлаждении
удается выжить. Так, один мужчина, засыпанный семиметровым
снежным сугробом и откопанный через пять часов,
находился в состоянии неизбежной смерти, причем
ректальная температура была 19°С. Ему удалось сохранить
жизнь. Известны еще два случая, когда больные, переохлажденные
до 16°С, выжили.

Повышенная температура

Гипертермия – ненормальное повышение
температуры тела выше 37°С в результате заболевания.
Это весьма распространенный симптом, который может
наблюдаться при неполадках в любой части или системе
организма. Не спадающая долгое время повышенная
температура свидетельствует об опасном состоянии
человека. Повышенная температура бывает: низкая
(37,2-38°С), средняя (38-40°С) и высокая (свыше
40°С). Температура тела выше 42,2°С приводит к потере
сознания. Если она не спадает, то происходит повреждение
головного мозга.

Гипертермия подразделяется на перемежающуюся,
временную, постоянную и рецидивную. Перемежающаяся
гипертермия (лихорадка) считается наиболее распространенным
типом, характеризуемым дневными перепадами температуры
выше нормы. Временная гипертермия означает дневное
понижение температуры до уровня нормы, а затем новое
повышение выше нормы. Временная гипертермия с большим
температурным интервалом обычно вызывает озноб и
повышение потоотделения. Ее еще называют септической
лихорадкой.

Постоянная гипертермия – постоянное
повышение температуры с небольшими перепадами (флуктуациями).
Рецидивная гипертермия означает перемежающиеся лихорадочные
и апиретические (характеризующиеся отсутствием повышенной
температуры) периоды. Еще одна классификация учитывает
длительность гипертермии: короткая (менее трех недель)
или затяжная. Затяжная гипертермия может наблюдаться
при повышении температуры по неизвестным причинам,
когда тщательное исследование не может дать объяснения
вызывающих ее причин. У младенцев и детей младшего
возраста наблюдается высокая температура в течение
более длительных периодов времени, с большими перепадами
и более быстрым ростом температуры, чем у детей
старшего возраста и взрослых.

Возможные причины гипертермии

При повышении температуры выше нормы
обязательно обратитесь к врачу для выяснения возможной
причины гипертермии. Повышение температуры выше
41°С – повод для немедленной госпитализации.

Расстройство иммунного комплекса
При таких расстройствах (дисфункциях) обычно наблюдается
низкая гипертермия, хотя могут возникать и средние
перепады при эритеме. Гипертермия может быть перемежающейся
и временной, как при синдроме приобретенного иммунного
дефицита (при СПИДе) или при системной красной волчанке,
а также она может быть постоянной, как при полиартрите.
Наряду со стандартными жалобами (утомляемость, потеря
веса) гипертермия может вызывать повышение потоотделения
по ночам.

Инфекционные и воспалительные заболевания
Гипертермия может быть низкой (как при болезни Крона
или язвенном колите) или высокой (как при бактериологической
пневмонии); перемежающейся (как при инфекционном
мононуклеозе, отите); септической (как при абсцессе
легких, гриппе, эндокардите); постоянной (как при
менингите); рецидивной (как при малярии). Повышение
температуры может происходить внезапно, как при
синдроме токсического шока, или это повышение температуры
может происходить постепенно, как при микроплазменной
пневмонии. При гепатите гипертермия может быть лишь
предвестником болезни, а при аппендиците, наоборот,
означать острую стадию заболевания. Если температура
внезапно повышается на фоне тахикардии (учащении
сердцебиения), одышки и спутанности сознания, это
может означать опасный для жизни септический шок,
который бывает при перитоните и грамотрицательной
бактериемии.

Опухоли При первичных опухолях
и метастазах могут возникать длительные периоды
повышенной температуры разного свойства. Например,
при острой лейкемии могут наблюдаться медленно возникающая
низкая гипертермия, бледность, кровотечения. При
этом же заболевании гипертермия может появиться
внезапно, быть высокой и сопровождаться кровотечением.
Иногда лимфома Ходжкина вызывает лихорадку Пеля-Эбштейна
и рецидивную гипертермию.

Расстройство терморегуляции
Внезапное и резкое повышение температуры до 41,7°С
обычно наблюдается при таких опасных для жизни заболеваниях,
как инсульт, тиреотоксический криз, злокачественная
гипертермия, а также при повреждениях центральной
нервной системы. Низкая и средняя гипертермия сопровождается
повышенным потоотделением.

Лекарственные препараты Гипертермия
и сыпь обычно возникают вследствие повышенной чувствительности
к противогрибковым препаратам, сульфониламидам,
антибиотикам пенициллиновой группы и др. Гипертермия
может наблюдаться при химиотерапии. Она может вызываться
лекарственными препаратами, провоцирующими потоотделение.
Гипертермия может также возникать при токсичных
дозах некоторых препаратов.

Процедуры Перемежающаяся или
временная гипертермия может наблюдаться после хирургических
операций. Переливание крови также обычно вызывает
внезапное повышение температуры и озноб. Диагностика
Внезапная или постепенно проявляющаяся гипертермия
иногда сопутствует радиологическим исследованиям,
в которых используется контрастная среда.

Нечто интересное

Самая высокая температура
Самая высокая температура тела 10 июля 1980 г. в
больницу Грейди Мемориал в Атланте, шт. Джорджия,
США, поступил 52-летний Уилли Джонс, получивший
тепловой удар. Температура его оказалась равна 46,5°
С. Из больницы пациент был выписан через 24 дня.

Самая низкая температура тела
Самая низкая документально подтвержденная температура
человеческого тела была зарегистрирована 23 февраля
1994 г. в Реджайне, пр. Саскачеван, Канада, у 2-летней
Карли Козолофски. После того как дверь ее дома случайно
оказалась запертой и девочка в течение 6 ч оставалась
на морозе при температуре – 22°С, ее ректальная
температура была равна 14,2°С
Из “Книги рекордов Гиннесса”

Температура у животных У летучих
мышей в состоянии спячки – 1,3°, у золотистого хомячка
– 3,5°, у слона – 3,5°, у лошади – 37,6°, у коровы
– 38,3°, у кошки – 38,6°, у собаки – 38,9°, у барана
– 39°, у свиньи – 39,1°, у кролика – 39,5°, у козы
– 39,9°, у курицы – 41,5°, у ящерицы на солнце –
50-60°С.

Кандидат медицинских наук, Анастасия Топоркова

Смотрите также:

У нас также читают:

Источник