Закон поверхности тела Рубнера

Зависимость интенсивности основного обмена от площади поверхности тела была показана немецким физиологом Рубнером для различных животных (кривая «мышь — слон»). Согласно этому правилу, интенсивность основного обмена тесно связана с размерами поверхности тела: у теплокровных организмов, имеющих разные размеры тела, с 1 м² поверхности рассеивается одинаковое количество тепла.

Таким образом, закон поверхности тела гласит: «Энергетические затраты теплокровного организма пропорциональны площади поверхности тела».

Лекция 6. Терморегуляция

Живой организм непрерывно расходует на поддержание основного обмена и на совершаемую работу определенное количество энергии. Единственным источником ее для человека служат питательные вещества, в процессе окисления которых потенциальная энергия белков, жиров и углеводов превращается в различные виды кинетической энергии — механическую, химическую, электрическую и тепловую. Постоянное потребление и преобразование энергии являются характерными свойствами всех живых организмов. Согласно первому закону термодинамики, или закону сохранения энергии, суммарное количество всех видов энергии образующихся в организме в процессе окисления питательных веществ, строго соответствует энергии, заключенной в них. И каким бы преобразованиям ни подвергалась энергия в организме, их конечным итогом является превращение ее в тепловую. Таким образом, количество тепла, а, следовательно, температура тела, являются показателями, определяющими интенсивность метаболизма в организме.

Гомойтермия

В процессе эволюции у высших животных и человека выработались механизмы, способные поддерживать температуру тела на постоянном уровне независимо от температуры окружающей среды. Температура внутренних органов у них колеблется в пределах 36—38⁰ С.

Пойкилотермия

У беспозвоночных и низких позвоночных животных, а также у новорожденных детей отсутствуют совершенные механизмы поддержания температуры тела. В значительной степени она определяется температурой внешней среды. Вместе с тем существуют механизмы, способные повышать температуру тела пойкилотермных организмов по сравнению с внешней температурой.

Гетеротермия

Существует группа животных с переходными формами температурных реакций. В определенных условиях они проявляют свойства и пойкило - и гомойотермии. Например, для летучей мыши, находящейся в полете, характерна гомойотермия, а в вертикальном подвешенном состоянии во время спячки — пойкилотермия. К факультативным пойкилотермам относятся и зимне-спящие животные и грызуны, и некоторые мелкие птицы — колибри.

Организм человека состоит из внутреннего гомойотермного «ядра» и пойкилотермной «оболочки», относительно легко меняющей свою температуру в зависимости от условий внешней среды.

Температура крови

Истинной температурой тела, т.е. температурой, отклонение которой от нормы приводит к включению сложных механизмов саморегуляции, считают температуру крови правой половины сердца; она колеблется в пределах 37—38⁰ С.

Нервные центры

Поддержание температуры тела на оптимальном для метаболизма уровне осуществляется за счет регулирующего влияния ЦНС. Центры теплоотдачи — располагаются в гипоталамусе. Центры теплообразования — располагаются также в гипоталамусе, в заднебоковых отделах.

Взаимодействие этих центров терморегуляции. Между ними существуют реципрокные взаимоотношения. При усилении активности центров теплопродукции тормозится деятельность центров теплоотдачи и наоборот.

Установочная температурная точка. Некоторые авторы полагают, что на уровне гипоталамуса действует своеобразный кибернетический механизм — «установочная температурная точка».

«Установочная температурная точка» может сдвигаться на уровень низкой температуры, например, при охлаждении организма.

Теплообразование

Теплообразование обусловлено увеличением интенсивности метаболизма в тканях. Это становится возможным благодаря ряду факторов:

1) генетические особенности объекта: рост, масса тела, пол, эндокринная система;

2) характер питания;

3) интенсивность мышечной работы;

4) окружающая температура;

5) психоэмоциональное состояние субъекта;

6) кислородное обеспечение организма (недостаток кислорода увеличивает теплообразование);

7) интенсивность видимого света — в темноте теплообразование снижается;

8) уровень солнечной активности.

Теплоотдача

Теплоотдачу определяют следующие физические процессы:

1) перемещение теплого воздуха с поверхности кожи путем конвенции;

2) теплоизлучение;

3) испарение жидкости с поверхности кожи и верхних дыхательных путей;

4) выделение мочи и кала.

Регуляция теплоотдачи

Конвенции, теплоизлучение и испарение тепла прямо пропорциональны теплоемкости окружающей среды. Теплоотдача зависит от объема поверхности тела. Известно, что многие животные на холоде сворачиваются в клубок, занимая меньший объем.

При действии высокой температуры сосуды расширяются, при действии низкой — сужаются.

Наиболее сложно меняются процессы теплоотдачи, также как и теплопродукции, в водной среде. Прохладная вода обладает наибольшей теплоемкостью. В воде исключается испарение. Одновременно вода оказывает физическое давление на покровы тела, происходит перераспределение массы тела. Температура воды раздражает рецепторы кожи.

Потоотделение

Наиболее существенным механизмом теплоотдачи является потоотделение. С 1 г пара организм теряет около 600 калл тепла. В горячих цехах при температуре 50⁰С человек теряет в сутки до 12 л пота и выделяет 8 тыс. ккал. Установлено, что не все люди в равной степени обладают способностью к усиленному потоотделению в условиях повышенной температуры.

Локальная терморегуляция

Разные отделы тела, например мошонка, обладают локальной саморегуляцией температуры. При низкой температуре мошонка укорачивается за счет сокращения соответствующих мышц, при высокой температуре — расслабляется. Такой механизм предохраняет яички от перегрева и охлаждения, оберегая сперматогенез.