Биология в 3 томах. Tом 2 - Тейлор Д.
ISBN 5-03-003686-5
Скачать (прямая ссылка):
414 Глава 19
имеют очень простое строение и состоят из свободных нервных окончаний, тогда как другие, например тельца Пачини (рис. 17.32), устроены довольно сложно.
19.5.2. Источники тепла (теплопродукция)
У эндотермных животных основным источником тепла служат экзотермические (идущие с высвобождением тепла) биохимические реакции, протекающие в живых клетках. Тепловая энергия выделяется главным образом при расщеплении углеводов и жиров, поступающих в организм с пищей. Большая часть метаболической энергии, выделяющейся в виде тепла, поступает из таких активных тканей, как печень и скелетные мышцы. Количество тепла, образующегося в организме натощак в состоянии покоя называют уровнем основного обмена. Этот показатель используют как точку отсчета при сравнении энергозатрат во время различных видов активности у разных организмов (см. разд. 9.5.8). У мужчины средних роста и массы суточная потребность в энергии для поддержания основного обмена составляет примерно 8000 кДж. Этот параметр широко варьирует в зависимости от массы, возраста и пола индивидуума, и у мужчин несколько выше, чем у женщин.
Теплопродукция регулируется рядом различных факторов, в частности температурой окружающей среды и гормонами. Так, тироксин, выделяемый щитовидной железой, увеличивает интенсивность метаболизма и, следовательно, выработку тепла. Этот эффект долговременный, тогда как эффекты адреналина кратковременны. Другие источники тепла включаются под действием нервных импульсов. Повторяющаяся стимуляция скелетной мускулатуры мотонейронами вызывает дрожь, которая может увеличить теплопродукцию почти в пять раз по сравнению с уровнем основного обмена. При дрожи различные группы мышечных волокон одной и той же мышцы сокращаются и расслабляются не одновременно, и суммарным результатом оказываются некоординированные движения. Тепловой эффект можно усилить за счет мышечной активности другого рода, например потирання рук, притоптывания и легких физических упражнений. У многих млекопитающих вокруг кровеносных сосудов грудной полости имеются участки, богатые бурой жировой тканью. Клетки этой ткани содержат многочисленные жировые ка-
пельки, которые быстро метаболизируются при стимуляции симпатическими нервами. Для животных, впадающих на зиму в спячку, выработка тепла митохондриями этих клеток имеет особенно важное значение, так как позволяет быстро повысить температуру тела во время пробуждения от спячки. Большая часть описанных выше механизмов теплопродукции регулируется гипоталамусом. Его роль будет более подробно рассмотрена в разд. 19.5.4.
19.5.3. Теплоотдача
У эндотермных животных существует четыре механизма теплоотдачи, описанных в разд. 19.3.6, а именно теплопроводность, конвекция, излучение и испарение. Во всех случаях скорость теплоотдачи определяется разностью температур между внутренними областями тела и его поверхностью и между кожей и окружающей средой. Теплоотдача может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от интенсивности теплопродукции и внешней температуры.
Существуют три фактора, ограничивающих теплоотдачу, которые мы и рассмотрим ниже.
Скорость кровотока между внутренними областями тела и кожей
Потеря тепла через кожу путем излучения, конвекции и проведения зависит от количества крови, протекающей через этот орган в единицу времени. При слабом кровотоке температура кожи приближается к температуре окружающей среды, а при сильном — к температуре внутренних областей тела. Кожа эндотермных животных обильно снабжена кровеносными сосудами, и кровь может протекать через нее любым из двух путей: 1) через капиллярные сети в дерме; 2) через артериовенозные (артериоловенулярные) анастомозы в более глубоких ее слоях.
Мышечные стенки артериол могут сокращаться или расслабляться, изменяя диаметр сосудов и скорость кровотока через них. Степень сокращения регулируется симпатическими сосуд одвигательными нервами, идущими от вазомоторного центра в продолговатом мозге, а этот центр в свою очередь получает импульсы от терморегуляторного центра, находящегося в гипоталамусе. У человека скорость кровотока в коже (в пересчете на 100 г) варьирует от 1 мл/мин и менее на холоде до 100 мл/мин при высокой
БОТАНИКА
ММА им. И.М. Сеченова
Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. БИОЛОГИЯ, т. 2
Гомеостаз
415
температуре среды, благодаря чему теплоотдача может увеличиваться в 5—6 раз. При сужении артериол кровь выталкивается в обладающие малым сопротивлением соединяющие артерии с венами анастомозы, и основная часть крови минует капилляры (рис. 19.12). Это типичная реакция, уменьшающая теплоотдачу. При расширении артериол ток крови в основном направляется в капиллярное русло. В результате кровоток в коже увеличивается и отдача тепла возрастает.
Потоотделение и испарение через кожу
Пот — это водянистая жидкость, содержащая 0,1—0,4% хлорида натрия, лактата (соль молочной кислоты) натрия и мочевины. Он менее концентрированный, чем плазма крови и образуется из тканевой жидкости в результате деятельности потовых желез, регулируемой симпатическими нейронами. В свою очередь потовые железы получают соответствующие сигналы из гипоталамуса. У человека потоотделение начинается всякий раз, когда температура тела поднимается выше среднего нормального уровня, равного 36,7 °С. В условиях умеренного климата человек выделяет ежедневно примерно 900 мл пота, но при очень сильной жаре и достаточном снабжении водой и солями эта величина может возрастидо 12 л.
