Temperaturkern und -hülle des Körpers. Menschliche Körpertemperatur und Isothermie

A. Menschliches Leben kann nur in einem engen Temperaturbereich stattfinden.

Die Temperatur hat einen erheblichen Einfluss auf den Ablauf der Lebensprozesse im menschlichen Körper und auf seine physiologische Aktivität. Lebensprozesse sind auf einen engen Bereich der Innentemperatur beschränkt, in dem grundlegende enzymatische Reaktionen ablaufen können. Für den Menschen ist ein Absinken der Körpertemperatur unter 25 °C und ein Anstieg über 43 °C meist tödlich. Nervenzellen reagieren besonders empfindlich auf Temperaturänderungen.

Hohe Temperatur verursacht starkes Schwitzen, was zur Austrocknung des Körpers und zum Verlust von Mineralsalzen und wasserlöslichen Vitaminen führt. Die Folge dieser Prozesse ist eine Blutverdickung, eine Störung des Salzstoffwechsels, der Magensekretion und die Entstehung eines Vitaminmangels. Der akzeptable Gewichtsverlust durch Verdunstung beträgt 2-3 %. Bei einem Gewichtsverlust von 6 % durch Verdunstung ist die geistige Aktivität beeinträchtigt, und bei einem Gewichtsverlust von 15–20 % tritt der Tod ein. Die systematische Wirkung hoher Temperaturen führt zu Veränderungen im Herz-Kreislauf-System: erhöhte Herzfrequenz, Veränderungen des Blutdrucks, Schwächung der Funktionsfähigkeit des Herzens. Bei längerer Einwirkung hoher Temperaturen kommt es zu einem Hitzestau im Körper, dabei kann die Körpertemperatur auf 38-41 °C ansteigen und es kann zu einem Hitzschlag mit Bewusstlosigkeit kommen.

Niedrige Temperaturen kann zu Abkühlung und Unterkühlung des Körpers führen. Beim Abkühlen reduziert der Körper reflexartig die Wärmeübertragung und erhöht die Wärmeproduktion. Aufgrund von Krämpfen (Verengungen) der Blutgefäße und einer Erhöhung des Wärmewiderstands des Körpergewebes kommt es zu einer Abnahme der Wärmeübertragung. Eine längere Einwirkung niedriger Temperaturen führt zu anhaltenden Gefäßkrämpfen und einer Störung der Gewebeernährung. Die Steigerung der Wärmeproduktion beim Kühlen wird durch die Anstrengung oxidativer Stoffwechselvorgänge im Körper erreicht (eine Senkung der Körpertemperatur um 1 °C geht mit einer Erhöhung der Stoffwechselvorgänge um 10 °C einher). Die Einwirkung niedriger Temperaturen geht mit einem Anstieg des Blutdrucks, des Inspirationsvolumens und einer Abnahme der Atemfrequenz einher. Durch die Abkühlung des Körpers verändert sich der Kohlenhydratstoffwechsel. Eine starke Abkühlung geht mit einem Absinken der Körpertemperatur und einer Hemmung der Funktionen von Organen und Körpersystemen einher.

B. Kern und äußere Hülle des Körpers.

Unter dem Gesichtspunkt der Thermoregulation kann man sich den menschlichen Körper so vorstellen, dass er aus zwei Komponenten besteht – den äußeren Hülse und intern Kerne.

Kern- Dies ist der Teil des Körpers, der eine konstante Temperatur hat (innere Organe) und Hülse- ein Körperteil, in dem ein Temperaturgradient herrscht (dies sind Gewebe der Oberflächenschicht des Körpers mit einer Dicke von 2,5 cm). Durch die Hülle findet ein Wärmeaustausch zwischen dem Kern und der Umgebung statt, d. h. Änderungen der Wärmeleitfähigkeit der Hülle bestimmen die Konstanz der Temperatur des Kerns. Änderungen der Wärmeleitfähigkeit aufgrund von Änderungen der Blutversorgung und der Blutfüllung des Membrangewebes.

Die Temperatur verschiedener Teile des Kerns ist unterschiedlich. Beispielsweise in der Leber: 37,8–38,0°C, im Gehirn: 36,9–37,8°C. Im Allgemeinen beträgt die Kerntemperatur des menschlichen Körpers 37,0°C. Dies wird durch Prozesse der endogenen Thermoregulation erreicht, die zu einem stabilen Gleichgewicht zwischen der im Körper pro Zeiteinheit erzeugten Wärmemenge führt ( Wärmeerzeugung) und die vom Körper gleichzeitig an die Umgebung abgegebene Wärmemenge ( Wärmeübertragung).

Die Temperatur der menschlichen Haut liegt in verschiedenen Bereichen zwischen 24,4 °C und 34,4 °C. Die niedrigste Temperatur wird an den Zehen beobachtet, die höchste in der Achselhöhle. Normalerweise beurteilt man die Körpertemperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt anhand der Messung der Temperatur in der Achselhöhle.

Nach durchschnittlichen Daten beträgt die durchschnittliche Hauttemperatur einer nackten Person unter angenehmen Lufttemperaturbedingungen 33–34 °C. Es gibt tägliche Schwankungen der Körpertemperatur. Die Schwingungsamplitude kann 1°C erreichen. Die Körpertemperatur ist in den Stunden vor der Morgendämmerung (3–4 Stunden) am niedrigsten und tagsüber (16–18 Stunden) am höchsten.

Auch das Phänomen der Temperaturasymmetrie ist bekannt. Es wird in etwa 54 % der Fälle beobachtet und die Temperatur in der linken Achselhöhle ist etwas höher als in der rechten. Eine Asymmetrie ist auch in anderen Hautbereichen möglich und ein Schweregrad der Asymmetrie von mehr als 0,5 °C weist auf eine Pathologie hin.

B. Wärmeübertragung. Gleichgewicht von Wärmeerzeugung und Wärmeübertragung im menschlichen Körper.

Die Lebensprozesse des Menschen gehen mit einer kontinuierlichen Wärmeerzeugung in seinem Körper und der Abgabe der erzeugten Wärme an die Umgebung einher. Der Austausch von Wärmeenergie zwischen Körper und Umwelt wird als p bezeichnet Wärmeaustausch. Wärmeproduktion und Wärmeübertragung werden durch die Aktivität des Zentralnervensystems verursacht, das den Stoffwechsel, die Durchblutung, das Schwitzen und die Aktivität der Skelettmuskulatur reguliert.

Der menschliche Körper ist ein selbstregulierendes System mit einer inneren Wärmequelle, bei dem unter normalen Bedingungen die Wärmeproduktion (die erzeugte Wärmemenge) der an die äußere Umgebung abgegebenen Wärmemenge (Wärmeübertragung) entspricht. Als Konstanz der Körpertemperatur wird bezeichnet isotherm. Es gewährleistet die Unabhängigkeit der Stoffwechselprozesse in Geweben und Organen von Schwankungen der Umgebungstemperatur.

Die Innentemperatur des menschlichen Körpers ist konstant (36,5–37 °C), da die Intensität der Wärmeproduktion und Wärmeübertragung abhängig von der Außentemperatur reguliert wird. Und die Temperatur der menschlichen Haut kann bei Einwirkung äußerer Bedingungen in einem relativ großen Bereich schwanken.

In einer Stunde erzeugt der menschliche Körper so viel Wärme, wie zum Kochen von 1 Liter Eiswasser erforderlich ist. Und wenn der Körper eine wärmeundurchlässige Hülle wäre, dann würde die Körpertemperatur innerhalb einer Stunde um etwa 1,5 °C ansteigen und nach 40 Stunden den Siedepunkt von Wasser erreichen. Bei schwerer körperlicher Arbeit erhöht sich die Wärmeentwicklung um ein Vielfaches. Und dennoch verändert sich unsere Körpertemperatur nicht. Warum? Es geht darum, die Prozesse der Wärmebildung und -abgabe im Körper auszugleichen.

Der Hauptfaktor, der die Höhe des Wärmehaushalts bestimmt, ist Umgebungstemperatur. Bei einer Abweichung von der Wohlfühlzone stellt sich im Körper ein neues Maß an Wärmegleichgewicht ein, das für Isothermie unter neuen Umgebungsbedingungen sorgt. Diese Konstanz der Körpertemperatur wird durch den Mechanismus gewährleistet Thermoregulierung, einschließlich des Prozesses der Wärmeerzeugung und des Prozesses der Wärmeabgabe, die durch den neuroendokrinen Weg reguliert werden.

D. Das Konzept der Thermoregulation des Körpers.

Thermoregulierung- Hierbei handelt es sich um eine Reihe physiologischer Prozesse, die darauf abzielen, die relative Konstanz der Körperkerntemperatur bei wechselnden Umgebungstemperaturen aufrechtzuerhalten, indem sie die Wärmeproduktion und -übertragung regulieren. Ziel der Thermoregulation ist es, Störungen des thermischen Gleichgewichts des Körpers zu verhindern bzw. wiederherzustellen, wenn solche Störungen bereits aufgetreten sind, und erfolgt auf neurohumoralem Weg.

Es ist allgemein anerkannt, dass die Thermoregulation nur für homöotherme Tiere (dazu zählen Säugetiere (einschließlich Menschen) und Vögel) charakteristisch ist, deren Körper die Fähigkeit besitzt, die Temperatur der inneren Körperregionen auf einem relativ konstanten und ziemlich hohen Niveau (ca 37–38 °C bei Säugetieren und 40–42 °C bei Vögeln), unabhängig von Änderungen der Umgebungstemperatur.

Der Thermoregulationsmechanismus kann als kybernetisches Selbstkontrollsystem mit Feedback dargestellt werden. Temperaturschwankungen in der Umgebungsluft wirken sich auf spezielle Rezeptorformationen aus ( Thermorezeptoren), empfindlich gegenüber Temperaturänderungen. Thermorezeptoren übermitteln Informationen über den thermischen Zustand des Organs an die Thermoregulationszentren. Die Thermoregulationszentren wiederum verändern über Nervenfasern, Hormone und andere biologisch aktive Substanzen den Grad der Wärmeübertragung und Wärmeproduktion an Körperteilen (lokale Thermoregulation). ) oder der Körper als Ganzes. Wenn Thermoregulationszentren durch spezielle Chemikalien ausgeschaltet werden, verliert der Körper die Fähigkeit, eine konstante Temperatur aufrechtzuerhalten. Diese Funktion wird in den letzten Jahren in der Medizin zur künstlichen Kühlung des Körpers bei komplexen Herzoperationen eingesetzt.

Thermorezeptoren der Haut.

Schätzungen zufolge verfügt der Mensch über etwa 150.000 Kälte- und 16.000 Wärmerezeptoren, die auf Temperaturänderungen innerer Organe reagieren. Thermorezeptoren befinden sich in der Haut, in inneren Organen, in den Atemwegen, in der Skelettmuskulatur und im Zentralnervensystem.

Hautthermorezeptoren sind schnell anpassungsfähig und reagieren weniger auf die Temperatur selbst als vielmehr auf deren Veränderungen. Die maximale Anzahl an Rezeptoren befindet sich im Kopf und Hals, die minimale Anzahl an den Gliedmaßen.

Kälterezeptoren sind weniger empfindlich und ihre Empfindlichkeitsschwelle liegt bei 0,012 °C (bei Kühlung). Die Empfindlichkeitsschwelle thermischer Rezeptoren liegt höher und beträgt 0,007°C. Dies liegt vermutlich an der größeren Gefahr einer Überhitzung für den Körper.

D. Arten der Thermoregulierung.

Die Thermoregulation kann in zwei Haupttypen unterteilt werden:

1. Physikalische Thermoregulation:

Verdunstung (Schwitzen);

Strahlung (Strahlung);

Konvektion.

2. Chemische Thermoregulation.

Kontraktile Thermogenese;

Nichtkontraktile Thermogenese.

Physikalische Thermoregulation(ein Prozess, der dem Körper Wärme entzieht) – sorgt für die Aufrechterhaltung der Konstanz der Körpertemperatur, indem die Wärmeabgabe des Körpers durch Leitung und Konvektion durch die Haut, Strahlung (Strahlung) und Verdunstung von Wasser verändert wird. Die Abgabe der im Körper ständig erzeugten Wärme wird durch Veränderungen der Wärmeleitfähigkeit der Haut, der Unterhautfettschicht und der Epidermis reguliert. Die Wärmeübertragung wird weitgehend durch die Dynamik der Blutzirkulation in wärmeleitenden und wärmeisolierenden Geweben reguliert. Wenn die Umgebungstemperatur steigt, beginnt die Verdunstung bei der Wärmeübertragung zu dominieren.

Leitung, Konvektion und Strahlung sind passive Wärmeübertragungswege, die auf den Gesetzen der Physik basieren. Sie sind nur wirksam, wenn ein positiver Temperaturgradient aufrechterhalten wird. Je geringer der Temperaturunterschied zwischen Körper und Umgebung ist, desto weniger Wärme wird abgegeben. Bei gleichen Indikatoren oder hohen Umgebungstemperaturen sind die genannten Methoden nicht nur wirkungslos, sondern der Körper erwärmt sich auch. Unter diesen Bedingungen wird im Körper nur ein Wärmeabgabemechanismus aktiviert – das Schwitzen.

Bei niedrigen Umgebungstemperaturen (15 °C und darunter) erfolgt etwa 90 % der täglichen Wärmeübertragung durch Wärmeleitung und Wärmestrahlung. Unter diesen Bedingungen tritt kein sichtbares Schwitzen auf. Bei einer Lufttemperatur von 18–22 °C nimmt die Wärmeübertragung durch Wärmeleitfähigkeit und Wärmestrahlung ab, der Wärmeverlust des Körpers nimmt jedoch durch die Verdunstung von Feuchtigkeit von der Hautoberfläche zu. Wenn die Umgebungstemperatur auf 35 °C ansteigt, wird die Wärmeübertragung durch Strahlung und Konvektion unmöglich und die Körpertemperatur wird allein durch die Verdunstung von Wasser von der Hautoberfläche und den Lungenbläschen auf einem konstanten Niveau gehalten. Bei hoher Luftfeuchtigkeit und schwieriger Wasserverdunstung kann es zu einer Überhitzung des Körpers und einem Hitzschlag kommen.

Bei einem ruhenden Menschen gehen bei einer Lufttemperatur von etwa 20 °C und einer Gesamtwärmeübertragung von 419 kJ (100 kcal) pro Stunde 66 % durch Strahlung, Wasserverdunstung – 19 %, Konvektion – 15 % der Gesamtwärme verloren Wärmeverlust des Körpers.

Chemische Thermoregulation(der Prozess, der die Wärmebildung im Körper sicherstellt) – wird durch den Stoffwechsel und durch die Wärmeproduktion von Geweben wie Muskeln, aber auch der Leber, braunem Fett, also durch Veränderung des Niveaus der Wärmeerzeugung – realisiert Erhöhung oder Abschwächung der Stoffwechselintensität in den Körperzellen. Bei der Oxidation organischer Stoffe wird Energie freigesetzt. Ein Teil der Energie fließt in die Synthese von ATP (Adenosintriphosphat ist ein Nukleotid, das eine äußerst wichtige Rolle beim Energie- und Stoffaustausch im Körper spielt). Diese potentielle Energie kann der Körper für seine weiteren Aktivitäten nutzen. Alle Gewebe sind eine Wärmequelle im Körper. Durch das Gewebe fließendes Blut erwärmt sich. Eine Erhöhung der Umgebungstemperatur führt zu einer reflektorischen Verminderung des Stoffwechsels, wodurch die Wärmeerzeugung im Körper abnimmt. Wenn die Umgebungstemperatur sinkt, erhöht sich reflexartig die Intensität der Stoffwechselprozesse und die Wärmeentwicklung nimmt zu.

Die Aktivierung der chemischen Thermoregulation erfolgt, wenn die physikalische Thermoregulation nicht ausreicht, um eine konstante Körpertemperatur aufrechtzuerhalten.

Betrachten wir diese Arten der Thermoregulierung.

Physikalische Thermoregulation:

Unter physikalische Thermoregulation die Reihe physiologischer Prozesse verstehen, die zu Veränderungen im Grad der Wärmeübertragung führen. Es gibt folgende Möglichkeiten für den Körper, Wärme an die Umgebung abzugeben:

Verdunstung (Schwitzen);

Strahlung (Strahlung);

Wärmeleitung (Leitung);

Konvektion.

Schauen wir sie uns genauer an:

1. Verdunstung (Schwitzen):

Verdunstung (Schwitzen)- ist die Abgabe von Wärmeenergie an die Umgebung durch Verdunstung von Schweiß oder Feuchtigkeit von der Hautoberfläche und den Schleimhäuten der Atemwege. Beim Menschen wird durch die Schweißdrüsen der Haut ständig Schweiß abgesondert („tastbarer“ oder drüsiger Wasserverlust) und die Schleimhäute der Atemwege werden mit Feuchtigkeit versorgt („nicht wahrnehmbarer“ Wasserverlust). Gleichzeitig hat der „spürbare“ Wasserverlust des Körpers einen größeren Einfluss auf die gesamte durch Verdunstung abgegebene Wärmemenge als der „nicht wahrnehmbare“.

Bei einer Umgebungstemperatur von etwa 20 °C beträgt die Feuchtigkeitsverdunstung etwa 36 g/h. Da für die Verdunstung von 1 g Wasser beim Menschen 0,58 kcal Wärmeenergie aufgewendet werden, lässt sich leicht berechnen, dass der erwachsene menschliche Körper unter diesen Bedingungen durch Verdunstung etwa 20 % der gesamten abgegebenen Wärme an die Umgebung abgibt. Eine Erhöhung der Außentemperatur, körperliche Arbeit und längeres Tragen wärmeisolierender Kleidung verstärken die Schweißbildung und können bis zu 500-2.000 g/h betragen.

Relativ niedrige Umgebungstemperaturen (32°C) in feuchter Luft verträgt der Mensch nicht. Ein Mensch kann sich bei einer Temperatur von 50-55°C 2-3 Stunden lang in völlig trockener Luft aufhalten, ohne dass es zu einer spürbaren Überhitzung kommt. Auch luftundurchlässige Kleidung (Gummi, dick etc.), die das Verdunsten von Schweiß verhindert, wird schlecht vertragen: Die Luftschicht zwischen Kleidung und Körper wird schnell mit Dampf gesättigt und die weitere Verdunstung des Schweißes stoppt.

Der Prozess der Wärmeübertragung durch Verdunstung hat, obwohl er nur eine der Methoden der Thermoregulation ist, einen außergewöhnlichen Vorteil: Wenn die Außentemperatur die durchschnittliche Hauttemperatur übersteigt, kann der Körper durch andere Methoden der Thermoregulation keine Wärme an die äußere Umgebung übertragen ( Strahlung, Konvektion und Leitung), die wir weiter unten betrachten werden. Unter diesen Bedingungen beginnt der Körper, Wärme von außen aufzunehmen, und die einzige Möglichkeit, Wärme abzuleiten, besteht darin, die Verdunstung von Feuchtigkeit von der Körperoberfläche zu erhöhen. Eine solche Verdunstung ist möglich, solange die Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft unter 100 % bleibt. Bei starkem Schwitzen, hoher Luftfeuchtigkeit und geringer Luftgeschwindigkeit wird die Wärmeübertragung durch Verdunstung weniger effektiv, wenn Schweißtropfen, ohne Zeit zum Verdunsten zu haben, verschmelzen und von der Körperoberfläche abfließen.

Wenn Schweiß verdunstet, gibt unser Körper seine Energie frei. Tatsächlich brechen flüssige Moleküle (z. B. Schweiß) dank der Energie unseres Körpers molekulare Bindungen und gehen vom flüssigen in den gasförmigen Zustand über. Für das Aufbrechen von Bindungen wird Energie aufgewendet, wodurch die Körpertemperatur sinkt. Ein Kühlschrank funktioniert nach dem gleichen Prinzip. Es gelingt ihm, eine Temperatur im Inneren der Kammer aufrechtzuerhalten, die deutlich unter der Umgebungstemperatur liegt. Dies geschieht dank des verbrauchten Stroms. Und das tun wir, indem wir die Energie nutzen, die beim Abbau von Lebensmitteln entsteht.

Die Kontrolle über die Auswahl der Kleidung kann dazu beitragen, den Wärmeverlust durch Verdunstung zu reduzieren. Die Kleidung sollte je nach Wetterbedingungen und aktueller Aktivität ausgewählt werden. Seien Sie nicht faul, überschüssige Kleidung auszuziehen, wenn Ihre Belastung zunimmt. Sie werden weniger schwitzen. Und seien Sie nicht faul, es wieder anzuziehen, wenn die Last aufhört. Entfernen Sie den Wasser- und Windschutz, wenn es nicht regnet oder windet, sonst wird Ihre Kleidung durch den Schweiß von innen nass. Und wenn wir mit nasser Kleidung in Kontakt kommen, verlieren wir durch Wärmeleitung auch Wärme. Wasser leitet Wärme 25-mal besser als Luft. Das bedeutet, dass wir in nasser Kleidung 25-mal schneller Wärme verlieren. Deshalb ist es wichtig, dass Ihre Kleidung trocken bleibt.

Die Verdunstung wird in zwei Arten unterteilt:

A) Unmerklicher Schweiß(ohne Beteiligung von Schweißdrüsen) ist die Verdunstung von Wasser von der Oberfläche der Lunge, den Schleimhäuten der Atemwege und das Eindringen von Wasser durch das Epithel der Haut (Verdunstung von der Hautoberfläche erfolgt auch bei trockener Haut). ).

Pro Tag verdunsten bis zu 400 ml Wasser über die Atemwege, d.h. Der Körper verliert bis zu 232 kcal pro Tag. Bei Bedarf kann dieser Wert aufgrund thermischer Atemnot erhöht werden. Im Durchschnitt sickern pro Tag etwa 240 ml Wasser durch die Epidermis. Folglich verliert der Körper auf diese Weise bis zu 139 kcal pro Tag. Dieser Wert hängt in der Regel nicht von regulatorischen Prozessen und verschiedenen Umweltfaktoren ab.

b) Wahrgenommenes Schwitzen(unter aktiver Beteiligung der Schweißdrüsen) - Dabei handelt es sich um die Übertragung von Wärme durch die Verdunstung von Schweiß. Im Durchschnitt werden pro Tag bei angenehmer Umgebungstemperatur 400-500 ml Schweiß freigesetzt, also bis zu 300 kcal Energie. Die Verdunstung von 1 Liter Schweiß kann bei einer 75 kg schweren Person die Körpertemperatur um 10 °C senken. Bei Bedarf kann die Schwitzmenge jedoch auf bis zu 12 Liter pro Tag ansteigen, d.h. Durch Schwitzen kann man bis zu 7.000 kcal pro Tag verlieren.

Die Effizienz der Verdunstung hängt maßgeblich von der Umgebung ab: Je höher die Temperatur und niedriger die Luftfeuchtigkeit, desto wirksamer ist das Schwitzen als Wärmeübertragungsmechanismus. Bei 100 % Luftfeuchtigkeit ist eine Verdunstung unmöglich. Bei hoher Luftfeuchtigkeit sind hohe Temperaturen schwerer zu ertragen als bei niedriger Luftfeuchtigkeit. In mit Wasserdampf gesättigter Luft (z. B. in einem Badehaus) wird Schweiß in großen Mengen freigesetzt, verdunstet jedoch nicht und fließt von der Haut ab. Dieses Schwitzen trägt nicht zur Wärmeübertragung bei: Nur der Teil des Schweißes, der von der Hautoberfläche verdunstet, ist für die Wärmeübertragung wichtig (dieser Teil des Schweißes stellt effektives Schwitzen dar).

2. Strahlung (Strahlung):

Strahlung (Strahlung)- Hierbei handelt es sich um eine Methode zur Übertragung von Wärme über die Oberfläche des menschlichen Körpers in Form elektromagnetischer Wellen im Infrarotbereich (a = 5-20 Mikrometer) an die Umgebung. Aufgrund der Strahlung geben alle Objekte, deren Temperatur über dem absoluten Nullpunkt liegt, Energie ab. Elektromagnetische Strahlung dringt ungehindert durch ein Vakuum; auch Luft kann dafür als „transparent“ angesehen werden.

Wie Sie wissen, gibt jedes Objekt, das über die Umgebungstemperatur hinaus erhitzt wird, Wärme ab. Jeder spürte es, als er am Feuer saß. Ein Feuer gibt Wärme ab und erhitzt Gegenstände in seiner Umgebung. Gleichzeitig verliert das Feuer seine Wärme.

Sobald die Umgebungstemperatur unter die Oberflächentemperatur der Haut sinkt, beginnt der menschliche Körper Wärme abzustrahlen. Um Wärmeverluste durch Strahlung zu verhindern, müssen exponierte Körperbereiche geschützt werden. Dies geschieht mithilfe von Kleidung. Dadurch bilden wir in der Kleidung eine Luftschicht zwischen der Haut und der Umgebung. Die Temperatur dieser Schicht entspricht der Körpertemperatur und der Wärmeverlust durch Strahlung nimmt ab. Warum hört der Wärmeverlust nicht vollständig auf? Denn nun strahlt die erhitzte Kleidung Wärme ab und verliert diese. Und selbst wenn Sie eine weitere Kleidungsschicht anziehen, können Sie die Strahlung nicht stoppen.

Die vom Körper durch Strahlung an die Umgebung abgegebene Wärmemenge ist proportional zur Oberfläche der Strahlung (der nicht von Kleidung bedeckten Oberfläche des Körpers) und der Differenz der durchschnittlichen Temperaturen von Haut und Körper Umfeld. Bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40–60 % gibt der erwachsene menschliche Körper etwa 40–50 % der gesamten durch Strahlung abgegebenen Wärme ab. Wenn die Umgebungstemperatur die durchschnittliche Hauttemperatur überschreitet, erwärmt sich der menschliche Körper, indem er die von umliegenden Objekten emittierten Infrarotstrahlen absorbiert.

Die Wärmeübertragung durch Strahlung nimmt zu, wenn die Umgebungstemperatur sinkt, und nimmt ab, wenn sie steigt. Bei konstanter Umgebungstemperatur nimmt die Strahlung der Körperoberfläche mit steigender Hauttemperatur zu und mit sinkender Hauttemperatur ab. Wenn die durchschnittlichen Temperaturen der Hautoberfläche und der Umgebung ausgeglichen werden (der Temperaturunterschied wird Null), wird die Wärmeübertragung durch Strahlung unmöglich.

Es ist möglich, die Wärmeübertragung des Körpers durch Strahlung zu verringern, indem man die Oberfläche der Strahlung verringert – Veränderung der Körperhaltung. Wenn beispielsweise einem Hund oder einer Katze kalt ist, rollen sie sich zu einer Kugel zusammen und verringern dadurch die Wärmeübertragungsfläche; Bei Hitze hingegen nehmen Tiere eine Position ein, in der die Wärmeübertragungsfläche möglichst groß wird. Einem Menschen, der sich beim Schlafen in einem kalten Raum „zu einer Kugel zusammenrollt“, bleibt diese Methode der körperlichen Thermoregulation nicht entzogen.

3. Wärmeleitung (Konduktion):

Wärmeleitung (Konduktion)- Dies ist eine Methode der Wärmeübertragung, die beim Kontakt des menschlichen Körpers mit anderen physischen Körpern auftritt. Die auf diese Weise vom Körper an die Umgebung abgegebene Wärmemenge ist proportional zur Differenz der Durchschnittstemperaturen der sich berührenden Körper, der Fläche der sich berührenden Flächen, der Zeit des thermischen Kontakts und der Wärmeleitfähigkeit der kontaktierenden Körper Körper.

Wärmeverlust durch Leitung entsteht bei direktem Kontakt mit einem kalten Gegenstand. In diesem Moment gibt unser Körper seine Wärme ab. Die Wärmeverlustrate hängt stark von der Wärmeleitfähigkeit des Objekts ab, mit dem wir in Kontakt kommen. Beispielsweise ist die Wärmeleitfähigkeit von Stein zehnmal höher als die von Holz. Wenn wir also auf einem Stein sitzen, verlieren wir viel schneller Wärme. Sie haben wahrscheinlich bemerkt, dass das Sitzen auf einem Felsen irgendwie kälter ist als das Sitzen auf einem Baumstamm.

Lösung? Isolieren Sie Ihren Körper mit schlechten Wärmeleitern von kalten Gegenständen. Einfach ausgedrückt: Wenn Sie beispielsweise in den Bergen unterwegs sind, setzen Sie sich in der Pause auf eine Touristendecke oder ein Bündel Kleidung. Legen Sie nachts unbedingt eine den Wetterbedingungen angepasste Reisematte unter Ihren Schlafsack. Oder im Extremfall eine dicke Schicht trockenes Gras oder Kiefernnadeln. Die Erde leitet (und „nimmt“ daher) Wärme gut und kühlt nachts stark ab. Fassen Sie im Winter keine Metallgegenstände mit bloßen Händen an. Benutzen Sie Handschuhe. Bei starkem Frost können Metallgegenstände lokale Erfrierungen verursachen.

Trockene Luft und Fettgewebe zeichnen sich durch eine geringe Wärmeleitfähigkeit aus und sind Wärmeisolatoren (schlechte Wärmeleiter). Kleidung reduziert die Wärmeübertragung. Der Wärmeverlust wird durch die ruhende Luftschicht zwischen Kleidung und Haut verhindert. Je feiner die Zellstruktur der lufthaltigen Struktur ist, desto höher sind die wärmeisolierenden Eigenschaften der Kleidung. Dies erklärt die guten wärmeisolierenden Eigenschaften von Woll- und Pelzbekleidung, die es dem menschlichen Körper ermöglichen, die Wärmeabgabe durch Wärmeleitung zu reduzieren. Die Lufttemperatur unter der Kleidung erreicht 30°C. Und umgekehrt verliert der nackte Körper Wärme, da sich die Luft auf seiner Oberfläche ständig verändert. Daher ist die Hauttemperatur an nackten Körperstellen deutlich niedriger als an bekleideten Stellen.

Mit Wasserdampf gesättigte feuchte Luft zeichnet sich durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit aus. Daher geht der Aufenthalt einer Person in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit und niedriger Temperatur mit einem erhöhten Wärmeverlust des Körpers einher. Auch nasse Kleidung verliert ihre isolierende Wirkung.

4. Konvektion:

Konvektion- Hierbei handelt es sich um eine Methode der Wärmeübertragung vom Körper, bei der Wärme durch bewegte Luftpartikel (Wasser) übertragen wird. Um Wärme durch Konvektion abzuleiten, ist ein Luftstrom über die Körperoberfläche erforderlich, dessen Temperatur niedriger ist als die Hauttemperatur. In diesem Fall erwärmt sich die mit der Haut in Kontakt stehende Luftschicht, verringert ihre Dichte, steigt auf und wird durch kältere und dichtere Luft ersetzt. Unter Bedingungen einer Lufttemperatur von 20 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40–60 % gibt der Körper eines Erwachsenen etwa 25–30 % der Wärme durch Wärmeleitung und Konvektion (Grundkonvektion) an die Umgebung ab. Mit zunehmender Luftströmungsgeschwindigkeit (Wind, Belüftung) nimmt auch die Intensität der Wärmeübertragung (erzwungene Konvektion) deutlich zu.

Der Kern des Konvektionsprozesses ist wie folgt- Unser Körper erwärmt die Luft in der Nähe der Haut; Erhitzte Luft wird leichter als kalte Luft und steigt auf, und sie wird durch kalte Luft ersetzt, die sich erneut erwärmt, leichter wird und durch die nächste Portion kalter Luft ersetzt wird. Wenn die erwärmte Luft nicht mit der Kleidung erfasst wird, ist dieser Vorgang endlos. Tatsächlich ist es nicht unsere Kleidung, die uns wärmt, sondern die Luft, die sie einschließt.

Wenn der Wind weht, wird die Situation noch schlimmer. Der Wind trägt große Mengen ungeheizter Luft. Selbst wenn wir einen warmen Pullover anziehen, kann der Wind nichts kosten, um die warme Luft herauszutreiben. Das Gleiche passiert, wenn wir umziehen. Unser Körper „knallt“ in die Luft und er strömt um uns herum und verhält sich wie Wind. Dadurch erhöht sich auch der Wärmeverlust.

Welche Lösung? Tragen Sie eine winddichte Schicht: eine Windjacke und eine winddichte Hose. Vergessen Sie nicht, Ihren Nacken und Kopf zu schützen. Aufgrund der aktiven Blutzirkulation im Gehirn sind Hals und Kopf die heißesten Bereiche des Körpers, daher ist der Wärmeverlust an ihnen sehr groß. Außerdem müssen Sie bei kaltem Wetter zugige Orte meiden, sowohl während der Fahrt als auch bei der Wahl eines Übernachtungsortes.

Chemische Thermoregulation:

Chemische Thermoregulation Die Wärmeerzeugung erfolgt aufgrund von Veränderungen des Stoffwechselniveaus (oxidative Prozesse), die durch Mikrovibrationen der Muskeln (Schwingungen) verursacht werden, was zu einer Veränderung der Wärmebildung im Körper führt.

Die Wärmequelle im Körper sind die exothermen Oxidationsreaktionen von Proteinen, Fetten, Kohlenhydraten sowie die Hydrolyse von ATP (Adenosintriphosphat ist ein Nukleotid, das eine äußerst wichtige Rolle im Energie- und Stoffstoffwechsel im Körper spielt; Erstens ist diese Verbindung als universelle Energiequelle für alle biochemischen Prozesse in lebenden Systemen bekannt. Beim Abbau von Nährstoffen wird ein Teil der freigesetzten Energie in ATP akkumuliert und ein Teil in Form von Wärme abgegeben (Primärwärme – 65–70 % der Energie). Bei der Nutzung hochenergetischer Bindungen von ATP-Molekülen wird ein Teil der Energie zur Verrichtung nützlicher Arbeit genutzt und ein Teil abgeführt (Sekundärwärme). Somit sind zwei Wärmeströme – primär und sekundär – Wärmeerzeugung.

Die chemische Thermoregulation ist wichtig für die Aufrechterhaltung einer konstanten Körpertemperatur sowohl unter normalen Bedingungen als auch bei Änderungen der Umgebungstemperatur. Beim Menschen wird eine erhöhte Wärmeentwicklung aufgrund einer Erhöhung der Stoffwechselrate insbesondere dann beobachtet, wenn die Umgebungstemperatur unter die optimale Temperatur bzw. Komfortzone absinkt. Für eine Person, die normale leichte Kleidung trägt, liegt diese Zone bei 18–20 °C und für eine nackte Person bei 28 °C.

Die optimale Temperatur im Wasser ist höher als an der Luft. Dies liegt daran, dass Wasser, das über eine hohe Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit verfügt, den Körper 14-mal stärker kühlt als Luft, sodass der Stoffwechsel in einem kühlen Bad deutlich stärker ansteigt als bei Lufteinwirkung gleicher Temperatur.

Die stärkste Wärmeentwicklung im Körper findet in den Muskeln statt. Selbst wenn ein Mensch regungslos, aber mit angespannten Muskeln liegt, erhöht sich die Intensität oxidativer Prozesse und gleichzeitig die Wärmeentwicklung um 10 %. Geringe körperliche Aktivität führt zu einer Steigerung der Wärmeentwicklung um 50–80 %, schwere Muskelarbeit um 400–500 %.

Auch bei der chemischen Thermoregulation spielen Leber und Nieren eine wichtige Rolle. Die Bluttemperatur der Lebervene ist höher als die Bluttemperatur der Leberarterie, was auf eine starke Wärmeentwicklung in diesem Organ hinweist. Wenn der Körper abkühlt, erhöht sich die Wärmeproduktion in der Leber.

Wenn es notwendig ist, die Wärmeproduktion zu steigern, nutzt der Körper zusätzlich zur Möglichkeit der Wärmeaufnahme von außen Mechanismen, die die Produktion von Wärmeenergie steigern. Zu diesen Mechanismen gehören kontraktil Und nichtkontraktile Thermogenese.

1. Kontraktile Thermogenese.

Diese Art der Thermoregulation funktioniert, wenn uns kalt ist und wir unsere Körpertemperatur erhöhen müssen. Diese Methode besteht aus Muskelkontraktion. Wenn sich Muskeln zusammenziehen, nimmt die Hydrolyse von ATP zu, wodurch der Fluss sekundärer Wärme zur Erwärmung des Körpers zunimmt.

Die willkürliche Aktivität der Muskulatur erfolgt hauptsächlich unter dem Einfluss der Großhirnrinde. In diesem Fall ist eine Steigerung der Wärmeproduktion um das 3- bis 5-fache gegenüber dem Wert des Grundstoffwechsels möglich.

Wenn die Umgebungstemperatur und die Bluttemperatur sinken, kommt es normalerweise zu der ersten Reaktion Erhöhung des thermoregulatorischen Tonus(Die Haare am Körper „stellen sich zu Berge“, es entsteht „Gänsehaut“). Aus Sicht der Kontraktionsmechanik ist dieser Ton eine Mikrovibration und ermöglicht eine Steigerung der Wärmeproduktion um 25-40 % des Ausgangsniveaus. Normalerweise sind die Muskeln des Nackens, des Kopfes, des Rumpfes und der Gliedmaßen an der Tonusbildung beteiligt.

Bei stärkerer Unterkühlung geht der thermoregulatorische Tonus in eine besondere Art der Muskelkontraktion über – kaltes Muskelzittern, bei dem die Muskeln keine nützliche Arbeit leisten und ihre Kontraktion ausschließlich auf die Erzeugung von Wärme abzielt, ist eine unwillkürliche rhythmische Aktivität oberflächlich gelegener Muskeln, durch die die Stoffwechselprozesse des Körpers erheblich beschleunigt werden Sauerstoff und Kohlenhydrate im Muskelgewebe nehmen zu, was zu einer erhöhten Wärmeentwicklung führt. Das Zittern beginnt oft in den Nacken- und Gesichtsmuskeln. Dies liegt daran, dass zunächst die Temperatur des Blutes, das zum Gehirn fließt, ansteigen muss. Man geht davon aus, dass die Wärmeproduktion beim Kältezittern 2-3 Mal höher ist als bei willkürlicher Muskelaktivität.

Der beschriebene Mechanismus funktioniert auf Reflexebene, ohne Beteiligung unseres Bewusstseins. Sie können aber auch Ihre Körpertemperatur damit erhöhen bewusste motorische Aktivität. Bei körperlicher Aktivität unterschiedlicher Intensität steigt die Wärmeproduktion im Vergleich zum Ruheniveau um das 5- bis 15-fache. Während der ersten 15–30 Minuten eines längeren Betriebs steigt die Kerntemperatur recht schnell auf ein relativ stationäres Niveau an und bleibt dann auf diesem Niveau oder steigt langsam weiter an.

2. Nichtkontraktile Thermogenese:

Diese Art der Thermoregulation kann sowohl zu einem Anstieg als auch zu einem Abfall der Körpertemperatur führen. Dies geschieht durch die Beschleunigung oder Verlangsamung kataboler Stoffwechselprozesse (Oxidation von Fettsäuren). Und dies wiederum führt zu einer Verringerung oder Erhöhung der Wärmeproduktion. Aufgrund dieser Art der Thermogenese kann die Wärmeproduktion eines Menschen im Vergleich zum Grundstoffwechsel um das Dreifache ansteigen.

Die Regulierung der Prozesse der nichtkontraktilen Thermogenese erfolgt durch die Aktivierung des sympathischen Nervensystems, der Produktion von Schilddrüsenhormonen und des Nebennierenmarks.

E. Thermoregulationskontrolle.

Hypothalamus.

Das Thermoregulationssystem besteht aus einer Reihe von Elementen mit miteinander verbundenen Funktionen. Informationen über die Temperatur stammen von Thermorezeptoren und gelangen über das Nervensystem zum Gehirn.

Spielt eine wichtige Rolle bei der Thermoregulation Hypothalamus. Es enthält die Hauptzentren der Thermoregulation, die zahlreiche und komplexe Prozesse koordinieren, die dafür sorgen, dass die Körpertemperatur auf einem konstanten Niveau gehalten wird.

Hypothalamus- Dies ist ein kleiner Bereich im Zwischenhirn, der eine große Anzahl von Zellgruppen (über 30 Kerne) umfasst, die die neuroendokrine Aktivität des Gehirns und die Homöostase (die Fähigkeit, die Konstanz seines inneren Zustands aufrechtzuerhalten) des Körpers regulieren. Der Hypothalamus ist über Nervenbahnen mit fast allen Teilen des Zentralnervensystems verbunden, einschließlich Kortex, Hippocampus, Amygdala, Kleinhirn, Hirnstamm und Rückenmark. Zusammen mit der Hypophyse bildet der Hypothalamus das Hypothalamus-Hypophysen-System, in dem der Hypothalamus die Ausschüttung von Hypophysenhormonen steuert und das zentrale Bindeglied zwischen Nerven- und Hormonsystem darstellt. Es schüttet Hormone und Neuropeptide aus und reguliert Funktionen wie Hunger und Durst, die Thermoregulation des Körpers, Sexualverhalten, Schlaf und Wachheit (zirkadiane Rhythmen). Neuere Studien zeigen, dass der Hypothalamus auch eine wichtige Rolle bei der Regulierung höherer Funktionen wie Gedächtnis und emotionalem Zustand spielt und dadurch an der Gestaltung verschiedener Verhaltensaspekte beteiligt ist.

Eine Zerstörung der Hypothalamuszentren oder eine Störung der Nervenverbindungen führt zum Verlust der Fähigkeit, die Körpertemperatur zu regulieren.

Der vordere Hypothalamus enthält Neuronen, die Wärmeübertragungsprozesse steuern.(Sie sorgen für eine physikalische Thermoregulation – Vasokonstriktion, Schwitzen). Wenn die Neuronen des vorderen Hypothalamus zerstört werden, verträgt der Körper keine hohen Temperaturen, aber die physiologische Aktivität bei Kälte bleibt bestehen.

Neuronen des hinteren Hypothalamus steuern die Prozesse der Wärmeerzeugung(Sie sorgen für eine chemische Thermoregulation – erhöhte Wärmeentwicklung, Muskelzittern. Wenn sie beschädigt sind, ist die Fähigkeit zur Steigerung des Energieaustauschs beeinträchtigt, sodass der Körper Kälte nicht gut verträgt.)

Thermoempfindliche Nervenzellen der präoptischen Region des Hypothalamus „messen“ direkt die Temperatur des durch das Gehirn fließenden arteriellen Blutes und reagieren sehr empfindlich auf Temperaturänderungen (sie können einen Unterschied in der Bluttemperatur von 0,011 °C erkennen). Das Verhältnis von kälte- und wärmeempfindlichen Neuronen im Hypothalamus beträgt 1:6, sodass zentrale Thermorezeptoren bevorzugt aktiviert werden, wenn die Temperatur im „Kern“ des menschlichen Körpers steigt.

Basierend auf der Analyse und Integration von Informationen über die Temperatur des Blutes und des peripheren Gewebes wird kontinuierlich der durchschnittliche (integrierte) Wert der Körpertemperatur im präoptischen Bereich des Hypothalamus bestimmt. Diese Daten werden über interkalare Neuronen an eine Gruppe von Neuronen im vorderen Hypothalamus übertragen, die eine bestimmte Körpertemperatur im Körper einstellen – den „Sollwert“ der Thermoregulation. Basierend auf der Analyse und dem Vergleich der durchschnittlichen Körpertemperatur und der zu regulierenden Solltemperatur beeinflussen die „Sollwert“-Mechanismen über die Effektorneuronen des hinteren Hypothalamus die Prozesse der Wärmeübertragung oder Wärmeproduktion, um die tatsächliche und zu erreichen Temperatur entsprechend einstellen.

Aufgrund der Funktion des Thermoregulationszentrums wird somit ein Gleichgewicht zwischen Wärmeproduktion und Wärmeübertragung hergestellt, das es ermöglicht, die Körpertemperatur in optimalen Grenzen für die lebenswichtigen Funktionen des Körpers zu halten.

Hormonsystem.

Der Hypothalamus steuert die Prozesse der Wärmeerzeugung und -übertragung und sendet Nervenimpulse an die endokrinen Drüsen, hauptsächlich die Schilddrüse und die Nebennieren.

Beteiligung Schilddrüse bei der Thermoregulation ist darauf zurückzuführen, dass der Einfluss niedriger Temperaturen zu einer erhöhten Ausschüttung seiner Hormone (Thyroxin, Trijodthyronin) führt, die den Stoffwechsel und damit die Wärmebildung beschleunigen.

Rolle Nebennieren ist mit der Freisetzung von Katecholaminen in das Blut (Adrenalin, Noradrenalin, Dopamin) verbunden, die durch die Steigerung oder Verringerung oxidativer Prozesse in Geweben (z. B. Muskeln) die Wärmeproduktion erhöhen oder verringern und Hautgefäße verengen oder vergrößern, wodurch sich der Spiegel ändert der Wärmeübertragung.

Gemäß den Gesetzen der Thermodynamik sind Stoffwechsel- und Energieprozesse mit der Erzeugung von Wärme verbunden. Bei einigen Tieren (und Menschen) bleibt die Körpertemperatur aufgrund der intensiven Wärmeproduktion, die durch spezielle Regulierungsmechanismen gesteuert wird, auf einem konstanten Niveau, das die Temperatur der Umgebung deutlich übersteigt. Das - homöotherm (warmblütig)) Organismen. Eine andere Tiergruppe (Fische, Amphibien) zeichnet sich durch eine deutlich geringere Intensität der Wärmeproduktion aus; ihre Körpertemperatur liegt nur geringfügig über der Umgebungstemperatur und unterliegt den gleichen Schwankungen ( poikilotherme, kaltblütige Tiere).

Wärmeproduktion und Körpertemperatur. Alle chemischen Reaktionen im Körper hängen von der Temperatur ab. Bei Poikilothermen nimmt die Intensität der Energieprozesse gemäß der Van-Hoff-Regel proportional zur Außentemperatur zu. Bei homöothermen Tieren wird diese Regel durch einen anderen Effekt (regulatorische Thermogenese) maskiert und tritt nur dann auf, wenn die Thermoregulation blockiert ist (Anästhesie, Schädigung des Nervensystems). Auch nach Blockade der regulatorischen Komponente bleiben signifikante quantitative Unterschiede zwischen Stoffwechselprozessen bei Kaltblütern und Warmblütern bestehen: Bei gleicher Körpertemperatur ist die Intensität des Energieaustauschs pro Körpermasseeinheit bei Warmblütern dreimal höher . Eine Anästhesie kann zusammen mit einer Senkung der Körpertemperatur zu einer spürbaren Verringerung des Sauerstoffverbrauchs und einer Verzögerung der Prozesse der Gewebezerstörung führen – dies wird in der Chirurgie eingesetzt.

Wärmeproduktion und Körpergröße. Die Körpertemperatur der meisten Warmblüter liegt trotz erheblicher Gewichts- und Größenunterschiede im Bereich von 36–39 °C. Im Gegensatz dazu ist die Stoffwechselrate (M) eine Leistungsfunktion des Körpergewichts (m): M = km 0,75. Der Koeffizient k ist für eine Maus und einen Elefanten ungefähr gleich. Dieses Gesetz der Abhängigkeit des Stoffwechsels vom Körpergewicht spiegelt die Tendenz wider, einen Zusammenhang zwischen der Wärmeproduktion und der Intensität der Wärmeübertragung an die Umgebung herzustellen. Je größer das Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen des Körpers ist, desto größer ist der Wärmeverlust pro Masseneinheit, und dieses Verhältnis nimmt mit zunehmender Körpergröße ab. Darüber hinaus ist die Isolierschicht des Körpers bei Kleintieren dünner. Ordnet man einige Tiere nach abnehmender Intensität der Stoffwechselprozesse an, erhält man Folgendes: Maus, Kaninchen, Hund, Mensch, Elefant.

Thermoregulatorische Thermogenese. Wenn zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur zusätzliche Wärme benötigt wird, kann diese auf folgende Weise erzeugt werden:

1. Freiwillige Aktivität der Muskulatur.

2. Unwillkürliche tonische oder rhythmische (Tremor-)Aktivität. Diese beiden Wege werden als kontraktile Thermogenese bezeichnet.

3. Beschleunigung von Stoffwechselprozessen, die nicht mit Muskelkontraktion (nicht Kontraktion) verbunden sind

Thermogenese des Körpers).

Bei einem Erwachsenen ist Zittern die bedeutendste unwillkürliche Manifestation der Thermogenesemechanismen. Bei einem Neugeborenen ist nicht die kontraktile Thermogenese (die Verbrennung von braunem Fett im „Stoffwechselkessel“) von größerer Bedeutung. Zwischen den Schulterblättern, in der Achselhöhle, befinden sich Ansammlungen von braunem Fett mit einer großen Anzahl von Mitochondrien. Wenn der Körper abkühlt, steigt seine Temperatur und die Durchblutung nimmt zu. Durch die Steigerung der Thermogenese wird die Körpertemperatur auf einem konstanten Niveau gehalten.

Umweltfaktoren und thermische Behaglichkeit. Die Wirkung der Umgebungstemperaturen auf den Körper hängt von mindestens vier physikalischen Faktoren ab: Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Strahlungstemperatur und Luftgeschwindigkeit (Wind). Diese Faktoren bestimmen, ob eine Person „thermische Behaglichkeit“ verspürt oder sich heiß oder kalt fühlt. Voraussetzung für Komfort ist, dass der Körper nicht auf die Funktion von Thermoregulationsmechanismen angewiesen ist: Er muss nicht zittern oder schwitzen und der Blutfluss in den peripheren Bereichen behält eine durchschnittliche Geschwindigkeit bei. Dies ist das sogenannte thermoneutrale Zone.

Diese vier Faktoren sind bis zu einem gewissen Grad austauschbar.

Der Komforttemperaturwert für eine leicht bekleidete (Hemd, Shorts, lange Baumwollhose) sitzende Person beträgt 25-26 °C bei einer Luftfeuchtigkeit von 50 % und gleichen Luft- und Wandtemperaturen. Für eine nackte Person = 28 °C. Bei thermischer Behaglichkeit beträgt die durchschnittliche Hauttemperatur = 34 °C. Bei körperlicher Arbeit sinkt die Behaglichkeitstemperatur. Für leichte Büroarbeiten beträgt die Temperatur 22 °C.

Das Unbehagen nimmt mit der durchschnittlichen Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Haut (der mit Schweiß bedeckte Teil der Körperoberfläche) zu.

Wärmeableitung.

1. Interner Wärmefluss. Weniger als die Hälfte der im Körper erzeugten Wärme breitet sich durch Wärmeleitung durch das Gewebe an die Oberfläche aus. Der Großteil davon gelangt durch Konvektion in den Blutkreislauf. Blut hat eine hohe Wärmekapazität. Der Blutfluss der Extremitäten ist nach dem Prinzip eines Rotations-Gegenstrom-Mechanismus organisiert, der den Wärmeaustausch zwischen den Gefäßen erleichtert.

2. Externer Wärmefluss. Die Wärmeübertragung nach außen erfolgt durch Leitung, Konvektion, Strahlung und Verdunstung. Bei der Wärmeübertragung durch Wärmeleitung kommt ein Körper mit einem dichten Untergrund in Kontakt. Bei Körperkontakt mit Luft kommt es zu Konvektion, Strahlung oder Verdunstung. Ist die Haut wärmer als die Luft, erwärmt sich die angrenzende Schicht, wandert nach oben und wird durch kältere Luft ersetzt. Durch erzwungene Konvektion (Blasen) wird die Intensität der Wärmeübertragung deutlich erhöht. Die Strahlung erfolgt in Form langwelliger Infrarotstrahlung. Etwa 20 % der Wärmeübertragung des menschlichen Körpers unter neutralen Temperaturbedingungen erfolgt durch die Verdunstung von Wasser aus der Haut und den Schleimhäuten der Atemwege.

Der Einfluss der Kleidung – physiologisch gesehen handelt es sich um eine Form des Wärmewiderstands bzw. der Isolierung. Die Wirksamkeit von Kleidung wird durch kleinste Luftmengen in der Struktur des Stoffes oder im Flor bestimmt, in die keine äußeren Strömungen eindringen. In diesem Fall erfolgt die Wärmeübertragung nur durch Leitung, und Luft ist ein schlechter Wärmeleiter.

Körpertemperatur und Wärmehaushalt. Wenn es darum geht, die Körpertemperatur konstant zu halten, muss ein stabiles Gleichgewicht zwischen Wärmeproduktion und Wärmeübertragung erreicht werden. Wenn die Umgebungstemperatur sinkt, kann eine konstante Körpertemperatur nur aufrechterhalten werden, wenn Regulierungsmechanismen dafür sorgen, dass die Thermogenese proportional zum Wärmeverlust zunimmt. Die höchste durch diese Mechanismen erzeugte Wärmeproduktion beim Menschen entspricht den Grundumsatzraten 3–5. Dieser Indikator charakterisiert die untere Grenze des Thermoregulationsbereichs (0–5 °C in der Außenumgebung für Erwachsene, 23 °C für Neugeborene). Wird dieser Grenzwert überschritten, kommt es zu Unterkühlung und Kältetod.

Wenn die Temperatur der Umgebung steigt, bleibt das Temperaturgleichgewicht aufgrund einer Abnahme des Austauschs aufgrund zusätzlicher Wärmeübertragungsmechanismen erhalten. Die Obergrenze des Thermoregulationsbereichs wird durch die Mechanismen der intensiven Schweißsekretion bestimmt, die bei 100 % Hautfeuchtigkeit um 60 % ansteigt und 4 l/Stunde erreichen kann.

Mit steigender Umgebungstemperatur erweitern sich die Hautgefäße, die Gesamtmenge des zirkulierenden Blutes erhöht sich durch seinen Austritt aus dem Depot, durch den Eintritt von Wasser aus dem Gewebe. Dies fördert eine erhöhte Wärmeübertragung. Aber die Hauptsache ist immer noch die Verdunstung. Die durchschnittliche Wärmeentwicklung pro Tag bei intensiver Aktivität beträgt etwa 2500-2800 kcal. Um die Körpertemperatur unter diesen Bedingungen auf einem konstanten Niveau zu halten, ist es notwendig, 4,5 Liter Wasser zu verdunsten. Für schwere Muskelarbeit – bis zu 12 Liter. am Tag. Die Wasserverdunstung hängt von der relativen Luftfeuchtigkeit im Raum ab und ist bei 100 % Luftfeuchtigkeit nicht möglich. Daher wird hohe Luftfeuchtigkeit bei hohen Temperaturen schlecht vertragen. In diesem Fall verdunstet der Schweiß nicht, sondern fließt von der Haut ab. Diese Art des Schwitzens trägt nicht zur Wärmeübertragung bei. Auch luftundurchlässige Kleidung (Leder, Gummi) wird schlecht vertragen, da sie die Verdunstung verhindert. Bei völlig trockener Luft überhitzt eine Person innerhalb von 2-3 Stunden bei T 55 °C nicht.

Menschliche Körpertemperatur. Die im Körper erzeugte Wärme wird über die Körperoberfläche an den umgebenden Raum abgegeben. Daher ist T um die Oberfläche kleiner als T um den Kern des Körpers, und T um den distalen Teil der Gliedmaßen ist kleiner als der proximale. In dieser Hinsicht hat die räumliche Verteilung der Körpertemperatur eine komplexe dreidimensionale Form. Wenn sich beispielsweise ein leicht bekleideter Erwachsener in einem Raum mit einer Lufttemperatur von 20 °C befindet, beträgt die Temperatur in der tiefen Muskulatur seines Oberschenkels 35 °C, in der Wadenmuskulatur 33 °C und am Fuß 27 °C C, im Rektum -37 o C.

Schwankungen der Körpertemperatur bei Änderungen der Außentemperatur sind in der Nähe der Körperoberfläche und an den Endteilen der Gliedmaßen stärker ausgeprägt. Es gibt einen „homöothermen Kern“ und eine „poikilotherme Hülle“.

Die Körperkerntemperatur selbst ist weder räumlich noch zeitlich konstant. Die Unterschiede betragen 0,2–1,2 °C. Selbst im Gehirn unterscheiden sich die Temperaturen im Zentrum und in der Großhirnrinde um 1 °C. In der Regel wird das höchste T o im Rektum beobachtet (und nicht in der Leber, wie bisher angenommen!). In dieser Hinsicht ist es unmöglich, das T des Körpers in einer Zahl auszudrücken. Für die Praxis reicht es aus, einen bestimmten Bereich zu finden, in dem T o als repräsentativ für die gesamte Innenschicht angesehen werden kann. Klinische Messungen erfordern einen leicht zugänglichen Bereich mit geringen räumlichen Temperaturschwankungen. In diesem Sinne ist es vorzuziehen, die rektale Temperatur zu verwenden. In diesem Fall wird ein spezielles Rektalthermometer bei 10-15 cm eingeführt. Normalerweise beträgt die Temperatur 37 °C.

Auch die orale Temperaturmessung (sublingual) wird klinisch eingesetzt. Normalerweise ist es 0,2–0,5 % weniger als rektal.

Die Achseltemperatur (am häufigsten in Russland verwendet) beträgt 36,5–36,6 °C. Kann als Indikator für die Körperkerntemperatur dienen, denn wenn der Arm fest gegen die Brust gedrückt wird, verschiebt sich der Temperaturgradient, sodass die Grenze des Körperkerns die Achselhöhle erreicht. Allerdings muss man recht lange (10 Minuten) warten, bis sich in diesen Bereichen genügend Wärme ansammelt. Wenn die oberflächlichen Gewebe bei niedrigen Umgebungstemperaturen zunächst kalt waren und es zu einer Gefäßverengung kam, sollte etwa eine halbe Stunde vergehen, bis sich in diesen Geweben das entsprechende Gleichgewicht eingestellt hat.

Periodische Schwankungen der Kerntemperatur. Tagsüber wird die minimale Temperatur einer Person in den Stunden vor der Morgendämmerung und die maximale am Nachmittag beobachtet. Die Amplitude der Schwingungen beträgt 1 o C. Der tägliche (zirkadiane) Rhythmus basiert auf einem Energiemechanismus (biologische Uhr), der in der Regel mit der Erdrotation synchronisiert ist. Unter Reisebedingungen, die mit der Überquerung der Meridiane der Erde verbunden sind, dauert es 1-2 Wochen, bis sich das Temperaturregime an die Bedingungen der neuen Ortszeit anpasst. Zirkadiane Rhythmen überlagern andere (Menses bei Frauen usw.).

Die Temperatur bei körperlicher Aktivität kann je nach Intensität der Aktivität um 2 °C und mehr ansteigen. Gleichzeitig sinkt die durchschnittliche Hauttemperatur, da durch die Arbeit der Muskulatur Schweiß freigesetzt wird, der die Haut kühlt. Die rektale Temperatur während der Arbeit kann 41 °C erreichen (bei Marathonläufern).

Hautblutgefäße können direkt auf Veränderungen in T reagieren – sog. Kälteausdehnung, die auf die lokale Thermoempfindlichkeit der Gefäßmuskulatur zurückzuführen ist. Eine Kälteerweiterung der Blutgefäße wird üblicherweise in Form der folgenden Reaktion beobachtet. Wenn ein Mensch extremer Kälte ausgesetzt ist, erfährt er zunächst eine maximale Gefäßverengung, die sich in Blässe und einem Kältegefühl an exponierten Stellen äußert. Allerdings strömt nach einiger Zeit plötzlich Blut in die Gefäße der abgekühlten Körperstellen, was mit einer Rötung und Erwärmung der Haut einhergeht. Bei anhaltender Kälteeinwirkung wiederholen sich die Ereignisse periodisch.

Man geht davon aus, dass die Kältegefäßerweiterung ein Schutzmechanismus zur Verhinderung von Erfrierungen ist, insbesondere bei kälteadaptierten Personen. Dieser Mechanismus kann jedoch bei Personen, die längere Zeit in kaltem Wasser schwimmen müssen, zum Tod durch allgemeine Unterkühlung führen.

Wenn Wasser die Rolle der Umgebung spielt, wird dem Körper durch Konvektion mehr Wärme entzogen, da es eine größere Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität als Luft aufweist. Befindet sich das Wasser in Bewegung, wird die Wärme so schnell abgeführt, dass bei einer Umgebungstemperatur von +10 °C selbst bei starker körperlicher Arbeit das thermische Gleichgewicht nicht aufrechterhalten werden kann und es zu Unterkühlung kommt. Wenn sich der Körper in völliger Ruhe befindet, sollte die Wassertemperatur 35–36 °C betragen, um eine angenehme Temperatur zu erreichen. Die Untergrenze der thermoneutralen Zone hängt von der Dicke des Fettgewebes ab.

Mechanismen der Thermoregulation. Thermoregulatorische Reaktionen sind Reflexe des Zentralnervensystems. Sie entstehen als Reaktion auf die Stimulation von Thermorezeptoren in der Peripherie und im Zentralnervensystem selbst. Es gibt zwei Arten von Thermorezeptoren: Einige nehmen Wärme wahr (Wärmerezeptoren), andere nehmen Kälte wahr (Kälterezeptoren). Beide reagieren mit dem Auftreten eines Impulsblitzes als Reaktion auf eine angemessene Stimulation (eine entsprechende Änderung der Umgebungstemperatur), und was zählt, ist die Geschwindigkeit der Temperaturänderung und die Stärke des Reizes (der Unterschied zwischen dem ursprünglichen und dem neuen). Temperaturen im Gewebe).

Temperaturrezeptoren im Zentralnervensystem befinden sich in der präoptischen Zone des vorderen Teils des Hypothalamus, in der Formatio reticularis des Mittelhirns und im Rückenmark. Das Vorhandensein solcher Rezeptoren wird durch das Auftreten von Zittern beim Hund nachgewiesen, wenn die denervierten Gliedmaßen abkühlen. Durch die lokale Abkühlung verschiedener Teile des Gehirns kommt es zu Impulsausbrüchen.

Thermoregulationszentren befinden sich im Hypothalamus. Seine Zerstörung macht das Tier poikilotherm. Die Entfernung anderer Teile des Gehirns hat keinen wesentlichen Einfluss auf die Prozesse der Wärmeerzeugung und Wärmeübertragung. Es gibt Kerne zur Wärmeübertragung und Wärmeerzeugung. Es wurde gezeigt, dass die Prozesse der physikalischen Thermoregulation hauptsächlich durch den vorderen Hypothalamus und die chemische Thermoregulation durch die kaudalen Kerne reguliert werden. Beide Zentren stehen in komplexen Wechselbeziehungen.

Die ausführenden Mechanismen des Funktionssystems zur Aufrechterhaltung einer konstanten Körpertemperatur (FST) sind alle Organe, die zwei normalerweise gegeneinander ausgeglichene Prozesse der Wärmeerzeugung und Wärmeübertragung sowie ein besonderes Anpassungsverhalten bereitstellen können.

Das endokrine System ist auch an der Temperaturregulierung beteiligt. Somit erhöht Thyroxin die Intensität des Stoffwechsels und erhöht die Wärmeproduktion. Adrenalin verengt die Blutgefäße und hält die Körperkerntemperatur aufrecht.

Ontogenese der Thermoregulation. Bei unreifen gebärenden Tieren sind Neugeborene nicht in der Lage, die Temperatur zu regulieren, und sind tatsächlich poikilotherm (Ziesel, Hamster usw.). Bei anderen Tieren und beim Menschen können alle regulatorischen Reaktionen (erhöhte Thermogenese, vasomotorische Aktivität, Schweiß, Verhalten) unmittelbar nach der Geburt in gewissem Maße aktiviert werden. Dies gilt sogar für Frühgeborene mit einem Gewicht von etwa 1000 g. Es wird allgemein angenommen, dass Neugeborene einen unreifen Hypothalamus haben, der für die Thermoregulation verantwortlich ist. Das Neugeborene befriedigt seine Bedürfnisse jedoch durch nichtkontraktile Thermogenese. Die Wärmeproduktion der Kinder steigt um 200 %, ohne dass sie zittern.

Die geringe Größe des Neugeborenen ist hinsichtlich der Thermoregulation von Nachteil. Das Verhältnis zwischen Körperoberfläche und Volumen ist dreimal so groß wie bei einem Erwachsenen und die Fettschicht ist gering. Daher produzieren Kinder pro Masseneinheit Wärme vier- bis fünfmal mehr Wärme. Die obere Grenze der thermoneutralen Zone von Neugeborenen liegt bei 32–34 °C, die untere Grenze bei 23 °C. Innerhalb dieses begrenzten Bereichs ist ein Neugeborenes in der Lage, eine konstante Temperatur aufrechtzuerhalten.

Thermische Anpassung. Das wichtigste Merkmal, das bei der thermischen Anpassung auftritt, ist die Änderung der Intensität der Schweißsekretion, die um das Dreifache ansteigen und kurzzeitig 4 l/h erreichen kann. Bei der Anpassung an hohe Temperaturen sinkt der Elektrolytgehalt im Schweiß deutlich, um Salzverluste zu vermeiden.

Eine der wichtigsten adaptiven Veränderungen ist die Zunahme des Durstes bei einem bestimmten Grad an Wasserverlust, wenn sich die thermische Anpassung entwickelt. Dies ist notwendig, um den Wasserhaushalt aufrechtzuerhalten.

Darüber hinaus variieren die Schwellentemperaturen für die damit verbundenen vasomotorischen Reaktionen und das Schwitzen in unterschiedliche Richtungen, je nachdem, ob die Hitzeexposition akut, chronisch, mittelschwer oder schwer ist. So kommt es 4-6 Tage nach einer täglichen 2-stündigen Hitzebelastung mit maximaler Schweißproduktion (Sauna) zu Reaktionen der Schweißsekretion und Gefäßerweiterung bei um 0,5 °C niedrigeren Innentemperaturen als zuvor. Die biologische Bedeutung der Schwellenverschiebung besteht darin, dass aufgrund der Anpassung die Körpertemperatur bei einer bestimmten Wärmebelastung sinkt, sodass der Körper vor einem kritischen Anstieg der Herzfrequenz und des Blutflusses geschützt wird – Reaktionen, die zu einer Hitzesynkope führen können.

Im Gegensatz dazu ist bei Personen, die langfristig in den Tropen leben (chronische milde Hitzeverschiebung), die Kerntemperatur im Ruhezustand höher und die Reaktionen des Schwitzens und der Gefäßerweiterung beginnen bei einer Körpertemperatur, die um 0,5 °C höher ist als in einem gemäßigten Klima. Diese Art der thermischen Anpassung wird adaptive Ausdauer genannt.

Hyperthermie. Hyperthermie tritt auf, wenn die Temperatur in der Achselhöhle auf mehr als 37 °C ansteigt. Die maximale Überlebenstemperatur des Körpers beträgt + 42 °C (kurzzeitig 43 °C). Gleichzeitig sind alle thermoregulatorischen Prozesse äußerst angespannt. Bei längerer Hitzebelastung bei Temperaturen über 40-41 °C kommt es zu schweren Hirnschäden – „Hitze oder Sonnenstich“. Eine Hitzesynkope mit relativ leichter Überhitzung bei Menschen mit eingeschränkten Funktionen des Herz-Kreislauf-Systems ist eher auf ein Kreislaufversagen als auf Thermoregulationsmechanismen zurückzuführen.

Fieber. Fieber entsteht durch erhöhte Wärmeproduktion durch Frösteln und maximale Gefäßverengung in den peripheren Körperteilen, d. h. Der Körper verhält sich so, als ob er eine niedrige Umgebungstemperatur hätte. Während der Erholungsphase findet der umgekehrte Prozess statt: Mit Hilfe von Schweiß und Gefäßerweiterung sinkt die Körpertemperatur auf die gleiche Weise wie bei Fieber. In diesem Fall kann eine Person richtig auf echte Änderungen der Außentemperatur reagieren. Der Mechanismus für das Auftreten einer Fieberreaktion hängt mit der Freisetzung von Leukozyten- und Bakterienpyrogenen in den zentralen Thermoregulationsapparat zusammen.

Kalte Anpassung. Fell, Fettschicht und braunes Fett sind alles Arten von Kälteanpassungsmechanismen bei verschiedenen Tieren. Diese Mechanismen sind für einen Erwachsenen nicht charakteristisch, daher hört man oft die Meinung, dass Erwachsene zu keiner physiologischen Anpassung an Kälte fähig sind, sondern sich nur auf eine Verhaltensanpassung (Kleidung und warme Wohnungen) verlassen sollten. Man sagt, der Mensch sei ein „tropisches Wesen“, das nur dank seiner Zivilisation in der Arktis überleben könne.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass Menschen bei längerer Kälteexposition eine Toleranz (Ausdauer) gegenüber der Kälte entwickeln. Die Schwelle für die Entwicklung von Zittern und Veränderungen metabolischer thermoregulatorischer Reaktionen verschiebt sich zu niedrigeren Temperaturen. In diesem Fall kann sogar eine mäßige Unterkühlung auftreten. Eine ähnliche Toleranz ist bei den Ureinwohnern Australiens zu beobachten, die bei einer Umgebungstemperatur von etwa 0 °C eine ganze Nacht fast nackt verbringen können, ohne zu zittern, sowie bei japanischen Tauchern, die mehrere Stunden in Wasser von etwa 10 °C verbringen Das Gleiche gilt für unsere Walrosse.

Es zeigte sich, dass sich die Fröstelnschwelle bereits innerhalb weniger Tage, in denen die Probanden wiederholt Kältestress ausgesetzt waren, zu niedrigeren Temperaturen verschieben konnte. Bei längerer Exposition (Eskimos, Bewohner Patagoniens) erhöht sich die Intensität des Grundstoffwechsels um 25-50 % – es handelt sich um eine Stoffwechselanpassung.

Lokale Anpassung. Wenn die Hände einer warm gekleideten Person regelmäßig gekühlt werden, lassen die Schmerzen in den Händen nach. Dies liegt daran, dass es bei einer höheren Raumtemperatur zu einer Kälteausdehnung der Blutgefäße kommt.

Unterkühlung. Unterkühlung tritt auf, wenn die Achseltemperatur unter 35 °C sinkt. Dies geschieht schneller, wenn es in kaltes Wasser getaucht wird. In diesem Fall wird ein anästhesieähnlicher Zustand beobachtet – das Verschwinden der Empfindlichkeit, eine Abschwächung der Reflexreaktionen, eine Abnahme der Erregbarkeit des Zentralnervensystems, der Stoffwechselrate, eine Verlangsamung der Atmung und der Herzfrequenz sowie ein Abfall des Blutdrucks . Dies ist die Grundlage für den Einsatz der künstlichen Unterkühlung, die den Sauerstoffbedarf des Gehirns reduziert und so längere Blutungen bei Operationen am Herzen und großen Gefäßen erträglicher macht. Mittlerweile sind Fälle von Herzstillstand während einer 40-60-minütigen Unterkühlung bekannt (Wereschtschagin). Unterkühlung wird durch schnelles Erwärmen des Körpers gestoppt. Künstliche Unterkühlung wird durchgeführt, wenn die thermoregulatorischen Mechanismen ausgeschaltet sind.

Im Alter entwickelt sich eine Unterkühlung aufgrund einer Überregulierung der Temperaturreaktionen – normalerweise erreicht die Körpertemperatur 35 °C (ein dem Fieber entgegengesetztes Phänomen).

Ein Absinken der Körpertemperatur auf 26–28 °C führt zum Tod durch Herzflimmern.

Menschenleben:

Fragepreis (Punkte): 1

Mögliche Antworten:

FRAGE Nr. 7. Die Entwicklung eines Hitzschlags ist bei folgender Körpertemperatur möglich:

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Mögliche Antworten:

FRAGE Nr. 8. Im Stadium der Dekompensation der Unterkühlung entwickelt sich im Körper:

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Mögliche Antworten:

1. Bradykardie und Bradypnoe

2. Unterdrückung der Aktivität der Großhirnrinde

3. Progressive Abnahme des Grundumsatzes

4. Alle Antworten sind richtig

Richtige Antwort: 4 Mögliche Antworten: 4

FRAGE N 9. Wenn die Umgebungstemperatur steigt, kommt es zu kompensatorischen Reaktionen

Organismen sind alle AUSSER:

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Mögliche Antworten:

1. Bradykardie und Bradypnoe

2. Hyperpnoe

3. Periphere Gefäßerweiterung

4. Tachykardie und Tachypnoe

Richtige Antwort: 1 Mögliche Antworten: 4

FRAGE N 10. Ein charakteristisches Zeichen einer thermischen Verbrennung zweiten Grades ist:

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Mögliche Antworten:

1. Erythem

2. Blasenbildung

3. Nekrose aller Hautschichten

4. Alle Antworten sind richtig

Richtige Antwort: 2 Antwortmöglichkeiten: 4

FRAGE N 11. Das Stadium der Hyperthermiekompensation ist durch alles gekennzeichnet, AUSSER:

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Mögliche Antworten:

1. Erhöhung des Gasaustauschniveaus

2. Erhöhung des Minutenvolumens der Blutzirkulation

3. Reduzierter Gasaustausch

4. Vermehrtes Schwitzen

Richtige Antwort: 3 Mögliche Antworten: 4

FRAGE N 12. Das Stadium der Dekompensation der Hypothermie ist gekennzeichnet durch:

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Mögliche Antworten:

1. Verengung des Lumens peripherer Gefäße

2. Funktionsstörung und Missverhältnis verschiedener Strukturen des Zentralnervensystems

3. Progressive Abnahme des Grundstoffwechsels

4. Alles oben Genannte

Richtige Antwort: 4 Mögliche Antworten: 4

FRAGE N 13. Eine Hyperthermie des Körpers entsteht durch alles, AUSSER:

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Fragepreis (Punkte): 1

Mögliche Antworten:

1. Aktivierung von Wärmeübertragungsprozessen bei normaler oder reduzierter Wärmeproduktion

2. Hemmung von Wärmeübertragungsprozessen bei normaler Wärmeerzeugung

3. Hemmung von Wärmeübertragungsprozessen mit erhöhter Wärmeproduktion

4. Dissoziation von Oxidations- und Phosphorylierungsprozessen

Normale Körpertemperatur. Homöothermer Kern. Poikilotherme Schale. Komforttemperatur. Menschliche Körpertemperatur.

Die Fähigkeit von Warmblütern und Menschen Aufrechterhaltung der Körpertemperatur auf einem relativ konstanten Niveau unter wechselnden Bedingungen der äußeren und inneren Umgebung wird durch die kontinuierliche Aktivität des physiologischen Thermoregulationssystems gewährleistet. Dieses System umfasst: 1) Temperaturrezeptoren, die auf Temperaturänderungen der äußeren und inneren Umgebung reagieren; 2) das Thermoregulationszentrum im Hypothalamus; 3) Effektor-(Exekutiv-)Verbindung der Thermoregulation. Die Hauptfunktion des Thermoregulationssystems besteht darin, die optimale oder normale Körpertemperatur des Körpers für den Stoffwechsel aufrechtzuerhalten. Das für den Körper nützliche adaptive Ergebnis der Arbeit dieses Systems ist ein bestimmter Wert der Bluttemperatur, der einerseits für den normalen Ablauf der Stoffwechselvorgänge im Körper sorgt und von deren Intensität bestimmt wird Prozesse andererseits. Aufgrund seiner hohen Wärmekapazität überträgt Blut Wärme von Geweben mit hoher Wärmeproduktion auf Gewebe mit niedrigerer Wärmeproduktion und trägt so dazu bei, das Temperaturniveau in verschiedenen Körperteilen auszugleichen.

Temperatur tiefer Körpergewebe Aufgrund der Wärmeübertragung durch das Blut verteilt es sich gleichmäßiger und liegt bei etwa 36,7–37,0 „C. Seine täglichen Schwankungen unter relativen Ruhebedingungen des Körpers liegen innerhalb von 1 °C, daher spricht man vom homöothermen „Kern“ des Menschen Dieses Konzept umfasst Gewebe des menschlichen Körpers, die sich in einer Tiefe von 1 cm unter der Hautoberfläche befinden und in denen die Temperatur aufgrund ihrer Stoffwechselaktivität etwas höher ist Die Temperatur der Körperoberfläche und der distalen Teile der Extremitäten ist niedriger als die der tiefen Gewebe und der proximalen Teile der Extremitäten Gewebe und auf der kühlenden oder wärmenden Wirkung der Temperatur der äußeren Umgebung, daher spricht man von der poikilothermen „Hülle“ des menschlichen Körpers. Die relative Temperaturkonstanz wird in der größeren Masse tiefer menschlicher Gewebe aufrechterhalten, wenn sich der Körper in einem Zustand befindet Umgebung mit. Temperatur 25-26 ° C. Dieser Temperaturwert für eine leicht bekleidete Person wird als thermoneutrale Zone oder Komforttemperatur bezeichnet, da in diesem Temperaturbereich die Körpertemperatur ohne zusätzliche Beteiligung thermoregulatorischer Mechanismen konstant gehalten wird. Durch die kühlende Wirkung der äußeren Umgebung sinkt die Temperatur tiefer Gewebe und steigt bei Erwärmung des Körpers an (Abb. 13.1).

Menschliche Körpertemperatur Veränderungen im Laufe des Tages (Abb. 13.2), was eine Manifestation ist tägliche zirkadiane Rhythmen. Tägliche Schwankungen der Körpertemperatur entstehen unter dem Einfluss körpereigener Rhythmen („biologische Uhren“), die mit externen Signalen synchronisiert werden, beispielsweise mit der Erdrotation. Darüber hinaus hängt die Körpertemperatur eines Menschen von seinem physiologischen Zustand (Schlaf oder Wachheit, Ruhe oder körperlicher und psycho-emotionaler Stress usw.) ab. Maximale Körpertemperatur erreicht eine Person zwischen 18 und 20 Uhr und sinkt in den Stunden vor der Morgendämmerung, um 4 bis 6 Uhr morgens, auf ihr Minimum. Die Amplitude dieser täglichen Schwankungen überschreitet nicht 1 °C.

Mittlere Bedeutung Körperkerntemperatur spiegelt die Temperatur des Blutes in den Hohlräumen des Herzens, der Aorta und anderer großer Gefäße wider. Jedoch Messung der Temperatur in diesen Körperteilen beim Menschen ist nahezu unmöglich, daher werden für klinische Zwecke als Indikator für die Temperatur der tiefen Gewebe des Körpers Werte verwendet, die für deren Messung relativ zugänglich sind, wie z. B. die rektale Temperatur, die sublinguale und die axilläre Temperatur , Temperatur im äußeren Gehörgang am Trommelfell. Es ist offensichtlich, dass solche Messungen in jedem der aufgeführten Körperbereiche ihre eigenen Eigenschaften und Einschränkungen haben und die erhaltenen Temperaturwerte nur mehr oder weniger die Temperatur tiefer Gewebe widerspiegeln (siehe Abb. 13.2).

Die Konstanz der Körpertemperatur eines Menschen kann nur aufrechterhalten werden, wenn die Prozesse der Wärmeerzeugung und Wärmeübertragung im gesamten Organismus gleichwertig sind. In der thermoneutralen (komfortablen) Zone herrscht ein Gleichgewicht zwischen Wärmeproduktion und Wärmeübertragung. Der maßgebliche Faktor für die Höhe des Wärmehaushalts ist die Umgebungstemperatur. Bei einer Abweichung von der Wohlfühlzone stellt sich im Körper ein neues Maß an Wärmegleichgewicht ein, das für Isothermie unter neuen Umgebungsbedingungen sorgt. Das optimale Verhältnis von Wärmeproduktion und Wärmeübertragung wird durch eine Reihe physiologischer Prozesse gewährleistet, die als Thermoregulation bezeichnet werden. Es gibt physikalische (Wärmeübertragung) und chemische (Wärmeerzeugung) Thermoregulation.

Wärmeerzeugung – erfolgt aufgrund von Veränderungen im Stoffwechsel, was zu einer Veränderung der Wärmebildung im Körper führt. Die Wärmequelle im Körper sind exotherme Oxidationsreaktionen von Proteinen, Fetten, Kohlenhydraten sowie die ATP-Hydrolyse. Beim Abbau von Nährstoffen wird ein Teil der freigesetzten Energie in ATP akkumuliert und ein Teil in Form von Wärme abgegeben (Primärwärme – 65–70 % der Energie). Bei der Nutzung hochenergetischer Bindungen von ATP-Molekülen wird ein Teil der Energie zur Verrichtung nützlicher Arbeit genutzt und ein Teil abgeführt (Sekundärwärme). Somit sind zwei Wärmeströme – primär und sekundär – Wärmeerzeugung.

Wenn es notwendig ist, die Wärmeproduktion zu steigern, nutzt der Körper zusätzlich zur Möglichkeit der Wärmeaufnahme von außen Mechanismen, die die Produktion von Wärmeenergie steigern.

Die Temperatur hat einen erheblichen Einfluss auf den Ablauf der Lebensprozesse im Körper und auf seine physiologische Aktivität. Die physikalisch-chemische Grundlage dieses Einflusses ist eine Änderung der Geschwindigkeit chemischer Reaktionen, wodurch die entropische Umwandlung aller Arten von Energie in Wärme erfolgt.

Es gibt kontraktile und nichtkontraktile Thermogenese.

Die kontraktile Thermogenese zeichnet sich dadurch aus, dass bei Muskelkontraktion die Hydrolyse von ATP zunimmt und somit der Fluss an Sekundärwärme zur Erwärmung des Körpers zunimmt.

Die willkürliche Aktivität der Muskulatur erfolgt hauptsächlich unter dem Einfluss der Großhirnrinde. In diesem Fall ist eine Steigerung der Wärmeproduktion um das 3- bis 5-fache gegenüber dem Wert des Grundstoffwechsels möglich.

Bei körperlicher Aktivität unterschiedlicher Intensität steigt die Wärmeproduktion im Vergleich zum Ruheniveau um das 5- bis 15-fache. Während der ersten 15–30 Minuten eines längeren Betriebs steigt die Kerntemperatur recht schnell auf ein relativ stationäres Niveau an und bleibt dann auf diesem Niveau oder steigt langsam weiter an. Obwohl während des Trainings verschiedene Wärmeübertragungsmechanismen aktiviert werden, wird eine Arbeitshyperthermie beobachtet. Dies kann auf eine Abnahme des hypothalamischen Regulationsniveaus zurückzuführen sein.

Wenn die Umgebungstemperatur und die Bluttemperatur sinken, ist die erste Reaktion normalerweise ein Anstieg des thermoregulatorischen Tonus. Aus Sicht der Kontraktionsmechanik ist dieser Ton eine Mikrovibration und ermöglicht eine Steigerung der Wärmeproduktion um 25-40 % des Ausgangsniveaus. Normalerweise sind die Kopf- und Nackenmuskeln an der Tonusbildung beteiligt.

Bei stärkerer Unterkühlung geht der thermoregulatorische Tonus in kaltes Muskelzittern über. Beim Kältezittern handelt es sich um eine unwillkürliche rhythmische Aktivität der oberflächlichen Muskulatur, die zu einer erhöhten Wärmeproduktion führt. Es wird angenommen, dass die Wärmeproduktion beim Kältezittern 2,5-mal höher ist als bei freiwilliger Muskelaktivität.

Die nichtkontraktile Thermogenese erfolgt durch die Beschleunigung von Oxidationsprozessen und die Verringerung der Effizienz der oxidativen Phosphorylierungskopplung. Durch diese Art der Thermogenese kann die Wärmeproduktion um das Dreifache gesteigert werden.

In der Skelettmuskulatur ist eine Erhöhung der nichtkontraktilen Thermogeneserate aufgrund der Entkopplung der verschiedenen Phasen dieses Prozesses mit einer Abnahme der oxidativen Phosphorylierung verbunden. In der Leber ist eine erhöhte Wärmeproduktion mit der Aktivierung der Glykogenolyse und dem anschließenden Abbau von Glukose verbunden. Durch den Abbau von braunem Fett ist eine erhöhte Wärmeproduktion möglich. Braunes Fett, reich an Mitochondrien und sympathischen Nervenenden, befindet sich im Hinterkopfbereich, zwischen den Schulterblättern, im Mediastinum entlang großer Gefäße, in den Achselhöhlen. Unter Ruhebedingungen entstehen bis zu 10 % der Wärme im braunen Fett. Beim Abkühlen nimmt die Intensität seiner Zersetzung merklich zu. Darüber hinaus ist aufgrund der spezifischen dynamischen Einwirkung von Lebensmitteln eine Zunahme der Wärmebildung zu beobachten.

Die Regulierung der Prozesse der nichtkontraktilen Thermogenese erfolgt durch die Aktivierung des sympathischen Nervensystems, der Produktion von Schilddrüsenhormonen (Entkopplung der oxidativen Phosphorylierung) und des Nebennierenmarks.

In diesem Fall wird immer Energie für irgendeine Art von Arbeit aufgewendet, und die Folge ist die Erzeugung von Wärme. Im Ruhezustand werden 70 % der Wärme eines Menschen von den inneren Organen und 30 % von den Muskeln erzeugt, deren Fasern sich auch bei völliger Ruhe unmerklich und sehr schwach, aber konstant zusammenziehen. Bei körperlicher Arbeit (Training) erhöht sich die Wärmebildung um ein Vielfaches und der Anteil der Muskelarbeit an diesem Prozess wird entscheidend. Die Wärmeproduktion hängt hauptsächlich von der Intensität der Muskelarbeit ab.

Bei körperlicher Aktivität steigt die Kerntemperatur und die mittlere Hauttemperatur sinkt aufgrund der arbeitsbedingten Schweißproduktion und -verdunstung. Bei submaximaler Belastung ist die Anstiegsrate der Kerntemperatur über einen weiten Bereich (15–35 °C) nahezu unabhängig von der Umgebungstemperatur, solange es zu Schwitzen kommt. Dehydrierung führt zu einem Anstieg der Kerntemperatur und schränkt dadurch die Leistungsfähigkeit ein.

Eine normale menschliche Aktivität ist in einem Bereich von nur wenigen Grad möglich; Ein Absinken der Körpertemperatur unter 35 °C und ein Anstieg über 40–41 °C sind gefährlich und können schwerwiegende Folgen für den Körper haben.

Nervenzellen reagieren besonders empfindlich auf Temperaturänderungen. Unter dem Gesichtspunkt der Thermoregulation kann man sich den menschlichen Körper so vorstellen, dass er aus zwei Komponenten besteht: dem Äußeren – der Hülle, und dem Inneren – dem Kern. Der Kern ist der Teil des Körpers, der eine konstante Temperatur aufweist, und die Hülle ist der Teil des Körpers, der einen Temperaturgradienten aufweist. Durch die Hülle findet ein Wärmeaustausch zwischen dem Kern und der Umgebung statt. Die Temperatur verschiedener Teile des Kerns ist unterschiedlich. Beispielsweise beträgt die Temperatur in der Leber 37,8–38,0 °C, im Gehirn 36,9–37,8 °C. Im Allgemeinen beträgt die Kerntemperatur des menschlichen Körpers 37,0 °C.

Die Temperatur der menschlichen Haut liegt in verschiedenen Bereichen zwischen 24,4 °C und 34,4 °C. Die niedrigste Temperatur wird an den Zehen beobachtet, die höchste in der Achselhöhle. Normalerweise beurteilt man die Körpertemperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt anhand der Messung der Temperatur in der Achselhöhle. Nach durchschnittlichen Daten beträgt die durchschnittliche Hauttemperatur einer nackten Person unter angenehmen Lufttemperaturbedingungen 33–34 °C.

Es gibt zirkadiane – tägliche – Schwankungen der Körpertemperatur. Die Schwingungsamplitude kann 1° erreichen. Die Körpertemperatur ist in den Stunden vor der Morgendämmerung (3–4 Stunden) am niedrigsten und tagsüber (16–18 Stunden) am höchsten. Diese Verschiebungen werden durch Schwankungen im Regulierungsgrad verursacht, d. h. mit Veränderungen in der Aktivität des Zentralnervensystems verbunden.

Bekannt ist auch das Phänomen der axillären Temperaturasymmetrie. Es wird in etwa 54 % der Fälle beobachtet und die Temperatur in der linken Achselhöhle ist etwas höher als in der rechten. Auch in anderen Hautbereichen ist eine Asymmetrie möglich, wobei ein Schweregrad der Asymmetrie von mehr als 0,5° auf eine Pathologie hinweist.