Шмидт, Тевс (ред.) - Физиология человека - т.3 (Шмидт, Тевс (ред.) - Физиология человека - 1996), страница 8

Сами измерения не представляют трудностей, но со стандартизацией при этом возни- 470 ЧАСТЬ УН. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС, РАБОТА И ВЛИЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ »С 37,4 37.2 37,0 38,8 38,4 Периодические колебания внутренней температуры Температура тела в условиях физической нагрузки кает намного больше проблем, чем при определении внутренней температуры тела. Измерение в одной точке дает совершенно не1шекватный результат; необходимо установить среднее значение температуры дпя нескольких кожных участков. На практяке получают обычно срединно температуру кожи по измерениям в области лба, груди, живота.

плеча. предплечъя, тыльной стороны ладони. бедра, голени и портальной поверхности стопы. Прн вычислении среднего значения все данные «вэвешивают» в соответспгин с плошадью поверхности тела, которую каждый из показателей характеризует. Найденная таким способом «средняя температура кажи» обнаженного человека при комфортной температуре окружающей среды составляет примерно 33- 34'С.

«Среднюю таииерагуру тела» можно получить путем усрелнения соответствующих средних значений температуры кожи и внутренней температуры с учетом соответствующих весовых коэффициентов. Температура тела человека колеблется в течение дня; она минимальна в предутренние часы и максимальна (часто с двумя пиками) в дневное время (рис. 25.6). Амплитуда суточных колебаний в среднем составляет примерно 1 "С.

У животных, активных в ночное время, температурный максимум отмечается в течение ночи. Проще нсего было бы объяснить эти факты тем, что увеличение температуры происходит в результате усиления физической активности, однако такое объяснение оказалось неверным А!83. Колебания температуры тела на протяжении 24 ч — это один из многих суточных ритмов. Даже в том случае, когда исключены все ориентирующие внешние сигналы (свет, температурные изменения, обычные часы приема пищи), температура тела продолжает колебаться ритмически. но период колебаний в этом случае перестает быть равным точно 24 ч. «Свободно текущий» период составляет от 24 до 25 ч («циркилианиая» периодичность; с. 144).

Таким образом, суточные колебания температуры тела основаны на эндогенном ритме («биологические часьн>), обычно синхронизованном с внешними сигналами, в частности с вращением Земли [183. В условиях путешествия, связанного с пересечением земных меридианов, требуется 1-2 недели для того, чтобы температурный ритм пришел в соответствие с жизненным укладом, определяемым новым местным временем [5). На ритм суточных изменений температуры накладываются другие ритмы с более продолжительными периодами. Наиболее известный и отчетливый из иих-это температурный ритм, синхронизованный с меиструвльным циклом (рис.

25.б; с. 827). 12 18 24 В 12 Врвмя суток (местно«! Рис. 28.6. Суточные колебания температуры тела (рвктапьной). Нижняя кривая соответствует первой (преовупяторной), а верхняя кривая"второй (постовупяторной) полонинам менструапьного цикла (средние значения дпя восьми испытуемых). Розовым цветом показвн период сна (по [48)) В условиях физической нагрузки внутренняя температура повышается, а средняя температура кожи снижается вследствие вызванного работой выделения и испарения пота (рис. 25.7). Во время работы с субмаксимальной нагрузкой степень повышения внутренней температуры почти не зависит от окружающей температуры в пределах широкого диапазона (15- 35'С), пока происходит выделение пота (48). Обезвоживание тела приводит к подьему внутренней темперсвпуры и тем самым лима!пирует работоспособностпь. Стабильный уровень внутренней температуры, достигаемый при работе с субмаксимапьной нагрузкой, пропорционален относительной производительности (работоспособности в прог(ситах оги индивидуалыюго максимума, выраженного как УО „, см.

с. 708). Ректальная температура во г зпах время марафонского бега, как установлено, может достигать 39- 40''С, а в некоторых случаях-почти 41 'С [413.(Эти температурные изменения в период физической активности обсуждаются на языке теории управления на с. б79.) ГЛАВА 25. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС И РЕГУЛЯЦИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА Физическая чс ( покоя-»»« — Работа а㻠— — покой й з а 4О $ 36 в» асо о бсс с с г- аоо а. 2 3 4 Время, ч Рис. 25.7. Температура тела, тепполролукцкя (огибающая линия) и твппоотдвча (столбккя) в условиях покоя я прк физической нагрузка.

Столбики разделены следующим образом. нижняя часть-твплоотдача путем излучения, средняя часть твппоотдача путем конеекции, верхняя часть — теплоотдачв путем испарения (без учета твппоотдачк за счет проведения) (по (ЗЗН 26.3. Таплоотдача В стационарных условиях покоя, характеризующихся постоянством средней температуры гела, интенсивность метаболизма (М) должна быть равна скорости переноса тепла от внутренней области тела к поверхностному слою-.внутре»ищй ноток тепко (Н )-и скорости переноса тепла от поверхности тела в окружающее пространство — ниружный поток тепко (Н ): (3) м = н,„= н„,„.

Внутренний ноток тепла Менее половины всего тепла, выработанного внутри тела, распространжтся к понерхностн благодаря его проведению через ткани; большая часть вырабатываемого тепла переносится путем конвенции в кровоток. Благодаря своей высокой тепло- емкости кровь очень хорошо подходит для переноса тепла и в силу этого для поддержания теплового баланса в организме.

Внутренний поток тепла Н как показывает уравнение 4, пропорционален разности между внутренней температурой Т и средней кожной температурой Т.,; ои определяется также теплоироводиостью С, величина которой зависит от скорости кронотока в коже и конечностях: Н,„= С. (Т, — Т,). А, где А -это Плошадь поверхности тела. У взрослого человека теплопроводность может меняться со скоростью кровотока в 4-7 раэ в зависимости от толщины поверхностного слоя тела и от подкожной жировой прослойки [4, 5). Величина, обратная С, 17С = Еп называется термосоиротивлеиием, или тепловой изоляцией. Вариабельность теплопроволности до некоторой степени определяется тем, что кровоток в конечностях происходит по принципу противотвкв.

Глубокис крупные сосуды конечностей располагаются параллельно, благодаря чему кровь, следующая по артериям на периферию, отдает свое тепло близлежащим иенам. Таким образом акральные сосуды получают предварительно охлажденную кровь и осевой гпемпературный градненгл в конечностях егпановитея круче. В теплой-среде поверхностные вены расширяются и пропускают больше возвращающейся крови, так что эффект короткого замыкания ослабевает. В результате осевой температурный градиент уменьшается и теплоотлача усиливается.

Наружный ноток тепла Для того чтобы количественно оценить наружный тепловой поток, а также влияние. которое оказывают на него внешние факторы, необходимо отдельно рассмотреть его компоненты (5, ) 41. .этими компонентами служат слагаемые теплоотдачи: проведение тепла Н„, конвекция Н„излучение Н„,» и испарение Н„,„. Общий поток тепла опрелелжтся суммой этих компонентов: н„„= н„+ н„+ н„,„. (5) Вклад каждого компонента в общую сумму. выраженный в процентах, в условиях покоя и при физической нагрузке указан на рис.

25.7. Перенос тепла путем проведения происходит, когда тело соприкасается (в положении стоя, сидя или лежа) с плотным субстратом. Величина потока проводимого тепла определяется температурой и теплопроводностыо прилежащего субстрата. Из тех частей поверхности тела, которые соприкасаются с воздухом„перенос тепла осушесталжтся путем излучения, конвскции и испарения. 672 ЧАСТЬ Ч11. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС, РАБОТА И ВЛИЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Перевес тепла путем конвенция.

Если кожа теплее окружающего воздуха. прилегакяций к ней слой воздуха нагревается, поднимается и замещается более холодным и плотным воздухом. В процессе этой естественной конвенции тепло уносится ламинарным потоком воздуха у поверхности кожи. Движущей силой этого потока служит разница между температурами тела и окружающей среды вблизи него.

Чем больше движений возникает во внешнем вожухе, тем тоньше становится тот пограничный слой, поток в котором является ламинарным; максимальная толщина такого слоя достигает 4 — 8 мм. Вблизи от кожи поток воздуха становится турбулентным. Форсированная конвенция значительно усиливает интенсивность теплоотдачи. Перенос тепла (в заттах) путем конзе кцни опиаявается уравнением (6). Определяющими факторами этого процесса служат разность между средней температурой кожи Т „и температурой окружающего воздуха Т„„эффективная площадь поверхности А (которая оказывается меньше геометрической плошади поверхности тела, поскольку некоторые поверхности соприкасаются между собой) и коэффициент конвективнего переноса тепла и„ величина которого пропорциональна квадратному корню из скорости обдувающего воздуха: Н„= Ь„'(Т~акн Тц®в)'А.

Величина 1, = 1/Ь, называется термосопротивлением или изоляцией ивграяячиого слоя. Перенос тепла путем излучения. Теплоотдача в виде ллинноволнового инфракрасного излучения, испускаемого кожей (в нем не принимает участия проводжцая среда), точно описывается уряяиеяяем Стефана — Больпмана (см. учебники физики), т.е. излучение является функцией четвертой степени от абсолютной температуры. Для небольшого диапазона температур, представляюшего интерес в биологии, перенос тепла за счет излучения Н может быть описан с достаточной точностью при помощи линейного уравнения Н =Ь .(Т вЂ” Т ) А, (7) где Т„-средняя температура кожи, Т, -средняя температура излучения (температура окружающих поверхностей, например стен комнаты), А — эффективная площадь поверхности 'тела и й — кезффипяеят переноса тепла за счет излучения.

Значение температуры окружающих поверхностей можно проиллюстрировать с помощью ладони, поднесенной близко к лицу; у испытуемого сразу возникает ощущение тепла в области лица в результате ослабления теплоотдачи, происходящей путем излучения. Коэффициент Ь учитывает излучающую способности кожи я, которая для длинноволнового инфракрасного излучения равна примерно 1 независимо от пигментации, т.е. кожа излучает почти столько же энергии, сколько и «полный излучатель», нли абсолютно черное тело. Испускаюшая способность окружающих стен должна учитываться только в том случае, если онн располагаются очень близко к телу. Излучаемое тепло поглощается телом в помешениях, содержащвх излучатели тепла или освещенных солнечным светом, когда средняя температура излучения Т' (уравнение 7) превышает Т .