Лекция 6. Терморегуляция

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 энергию. Таким образом, количество тепла, а, следовательно, и температура тела, являются показателями, определяющими интенсивность метаболизма в организме.

Реагирование организма на внешнюю температуру. Гомойотермия

Гомойоте́ рмия (от др. -греч. ὅ μ ο ι ο ς — сходный, одинаковый и θ έ ρ μ η — тепло) — способность живого существа сохранять постоянную температуру тела, независимо от температуры окружающей среды. Различают два вида гомойотермии - истинная и инерциальная гомойотермия.

Истинная гомойотермия имеет место, когда живое существо обладает достаточным уровнем метаболизма, чтобы поддерживать температуру тела на постоянном уровне за счёт самостоятельного производства энергии из потребляемой пищи. Современные птицы и млекопитающие относятся к истинно гомойотермным существам. Помимо достаточных энергетических возможностей они имеют также различные механизмы, предназначенные для удержания тепла (перья, шерсть, подкожный слой жировой ткани) и для защиты от перегрева при высокой температуре окружающей среды (потоотделение).

Инерциальная гомойотермия — это поддержание постоянной температуры тела за счёт крупных размеров и большой массы тела (по расчётам, инерциальная гомойотермия возможна только для существ, тело которых имеет размер, приведённый к шару более одного метра).

Инерциально-гомойотермное существо в периоды повышения температуры медленно нагревается, а в периоды похолодания — медленно остывает, то есть за счёт большой теплоёмкости колебания температуры организма сглаживаются. Инерциальная гомойотермия была характерна, по современным представлениям, для некоторых видов динозавров.  Недостатком инерциальной гомойотермии является то, что она возможна только при определённом типе климата — когда средняя температура окружающей среды соответствует желаемой температуре тела и нет длительных периодов сильных похолоданий или потеплений.

Примером инерциальной гомойотермии является кожа крокодилов. Их кожа покрыта прямоугольными роговыми щитками, которые на спине и животе располагаются правильными рядами. Под спинными и реже под брюшными щитками развиваются остеодермы (костные пластины), образующие панцирь. Остеодермы в дневное время аккумулируют тепло, поступающее вместе с солнечным светом. Благодаря этому температура тела крокодила в течение суток колеблется в пределах всего одного градуса.

Гомойотермия является выгодным с точки зрения эволюции свойством организма, так как обеспечивает ему большую степень независимости от факторов внешней среды, позволяя сохранять активность в холодное время.

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.

Постоянная температура необходима и для поддержания нормальных физико-химических показателей — вязкости крови, ее поверхностного натяжения, коллоидно-осмотического давления и др.

Температура влияет на процессы возбуждения, скорость и интенсивность сокращения мышц, процессы секреции, всасывания и защитные реакции клеток и тканей.

Оптимальная температура тела у человека составляет 37⁰С; верхняя летальная температура — 43, 4⁰С. При более высокой температуре начинается внутриклеточная денатурация белка и необратимая гибель; нижняя летальная температура составляет 24⁰С.

Из всех животных самыми жароустойчивыми являются курица и воробей — их верхняя летальная температура 47⁰С, самыми «холодоустойчивыми» — кошка и морская свинка, нижняя летальная температура которых составляет 18⁰С.

В экстремальных условиях при резких изменениях окружающей температуры гомойотермные животные реагируют реакцией стресса (температурный тепловой или холодовой стресс). С помощью этих реакций такие животные поддерживают оптимальный уровень температуры тела. Гомойотермия у человека вырабатывается в течение жизни.