Химическая и физическая терморегуляция.

Химическая терморегуляция

Химическая терморегуляция теплообразования – осуществляется за счёт изменения уровня обмена веществ, что приводит к изменению образования тепла в организме. Источником тепла в организме являются экзотермические реакции окисления белков, жиров, углеводов, а также гидролиз АТФ.

При расщеплении питательных веществ часть освобождённой энергии аккумулируется в АТФ, часть рассеивается в виде тепла (первичная теплота – 65–70% энергии). При использовании макроэргических связей молекул АТФ часть энергии идёт на выполнение полезной работы, а часть рассеивается (вторичная теплота). Таким образом, два потока теплоты – первичной и вторичной – являются теплопродукцией.

При необходимости повысить теплопродукцию, помимо возможности получения тепла извне, в организме используются механизмы, увеличивающие производство тепловой энергии.

К таким механизмам относятся сократительный и несократительный термогенез.

У млекопитающих (а также возможно и у птиц) существует ещё одна форма недрожевого термогенеза, связанная с окислением особой бурой жировой ткани, откладывающейся в области межлопаточного пространства, шеи и грудной части позвоночника. Бурый жир содержит большое количество митохондрий и пронизан многочисленными кровеносными сосудами. Под действием холода увеличивается кровоснабжение бурого жира, интенсифицируется его дыхание, возрастает выделение тепла. Важно, что при этом непосредственно нагреваются расположенные вблизи органы: сердце, крупные сосуды, лимфатические узлы, а также центральная нервная система. Бурый жир используется, главным образом, как источник экстренного теплообразования.

Физическая терморегуляция осуществляется путем изменений отдачи тепла организмом. В ней участвуют изменения морфологии, поведение и физиологические реакции. Например, зимой у птиц увеличивается масса перьев. Многие животные к зиме накапливают жир, и подкожный жировой слой обес­печивает теплоизоляцию.

В выступающих или поверхност­ных частях тела у ряда животных (например, в ластах китов, в лапах некоторых птиц) есть замечательное приспособле­ние — «чудесная сеть». Это сплетение сосудов, в котором вены тесно прижаты к артериям. Текущая по артериям кровь отдает тепло венам, оно возвращается к телу, а артериальная кровь поступает в конечности охлажденной. При этом конечности, по существу, пойкилотермны, зато температуру остального тела можно поддерживать с мень­шими затратами энергии.

Чтобы снизить температуру, животные используют ис­парение жидкости с поверхности тела. У человека для этого служит потоотделение, у собак и многих птиц — учащенное дыхание; некоторые сумчатые в жару обмазывают шкуру обильной слюной.

У животных есть разнообразные поведенческие адап­тации к температуре. Пожалуй, наибольшее значение они имеют для животных пустыни, где днем поверхность почвы может нагреваться до 60°-70°С. Днем насекомые, рептилии и млекопитающие проводят жаркое время, зарывшись в песок или спрятавшись в норы: в глубине почвы темпера­тура не так резко колеблется и не такая высокая. Для наземных сообществ характерна широтная зональ­ность — закономерная смена одних сообществ другими при продвижении от экватора к полюсам. Экваториальную зону занимают вечнозеленые влажные леса. По мере удаления от экватора они сменяются саваннами, пустынями, затем следуют степи умеренного пояса, листопадные леса уме­ренного пояса, северные хвойные леса, зона тундр и, наконец, холодные пустыни. Когда собаке или кошке холодно, они сворачиваются в клубок, уменьшая тем самым поверхность теплоотдачи; когда жарко, животные, наоборот, принимают положение, при котором поверхность теплоотдачи максимально возрастает.

Температура кожи, а следовательно, интенсивность теплоизлучения и теплопроведения могут изменяться в результате перераспределения крови в сосудах и при изменении объема циркулирующей крови. Увеличение количества крови, циркулирующей через сосуды поверхности тела, способствует теплоотдаче с помощью радиации и конвекции.

Нервные и гуморальные механизмы их регуляции. Функции терморецепторов выполняют специализированные клетки,. Они расположены в различных частях тела (кожа, ске­летные мышцы, кровеносные сосуды, желудок, кишечник, матка, мочевой пузырь), в дыхательных путях, в спинном мозге, ретикулярной формации, среднем мозге, гипоталамусе, коре больших полушарий.

Кожные терморецепторы делятся на 1) холодовые и 2) тепловые. На поверхности тела количественно преобладают холодочувствитсльные терморецепторы..

Центры терморегуляции. локализован в гипоталамусе. Гипоталамический терморегуляторный механизм заключается в следующем. Сигнализация от периферических терморецепторов, переключаясь в структурах задних рогов спинного мозга, адресуется к сегментарным соматическим и автономным механизмам спинального уровня,атакже поступает по восходящим путям спинного мозга в головной мозг. Главными проводниками температурной чувствительности в головной мозг являются спиноталамический и спиноретикулярный тракты.

Сигналы от периферических терморецепторов адресуются в передний гипоталамус (медиальную преоптическую область), где происходит сравнение этих сигналов с уровнем активности центральных термосенсоров (они отражают температурное состояние мозга). Интеграция сигналов, характеризующих центральную и периферическую температуру тела обеспечивает выработку структурами заднего гипоталамуса импульсов, управляющих химической и физической терморегуляцией.

Кора головного мозга и лимбическая система обеспечивают возникновение субъективных температурных ощущений (холодно, прохладно, тепло, жарко), мотивационных возбуждений и поведения, направленного на поиск более комфортной среды. В гипоталамусе расположены нейроны, управляющие процессами теплоотдачи и теплопродукции..

Гипоталамус управляет процессами теплопродукции и теплоотдачи, посылая нервные импульсы к железам внутренней секреции, главным образом щитовидной и надпочечникам. Щит.Тироксин усиливает окислительные процессы, что сопровождается увеличением теплообразования. НАдпоч.Адреналин суживает периферические сосуды, что приводит к снижению теплоотдачи