Терморегуляция может осуществляться двумя способами:
за счет изменения скорости производства тепла (теплообразования)
за счет изменения скорости отдачи тепла (теплоотдачи)
Процессы образования и отдачи тепла осуществляются под контролем нервной системы и желез внутренней секреции.
Образование тепла в организме.
Обмен тепловой энергии между организмом и окружающей средой называется теплообменом.
Для протекания процессов жизнедеятельности в организме необходима энергия. Она образуется в результате распада химических веществ (в основном, углеводов и жиров), которые мы потребляем с пищей. Энергия, которая до этого находилась в них в скрытом состоянии, освобождается, расходуется и, в конечном счете, отдается организмом в виде тепла. Наибольшая часть тепла образуется в мышцах.
На периферии (кожа, внутренние органы) имеют холодовые и тепловые рецепторы, которые воспринимают температурные колебания внешней среды. Так при понижении температуры окружающей среды раздражаются кожные рецепторы, в них возникает возбуждение, которое идет в ЦНС и оттуда к мышцам, вызывая их сокращения. Таким образом, дрожь и озноб, которые мы испытываем в холодное время года или в холодном помещении, являются рефлекторными актами, способствующими усилению обмена веществ, следовательно, увеличению образования тепла. Этот процесс идет даже тогда, когда человек находится в полном покое, температура мышечной ткани в состоянии покоя и работы может колебаться в пределах 7° С. При мышечной работе образование тепла увеличивается в 4-5 раз. Температура внутренних органов: головного мозга, сердца, желёз внутренней секреции, желудка, кишечника, печени, почек и других органах зависит от интенсивности обменных процессов. Самым «горячим» органом тела является печень: температура в тканях печени равна 38-38,5° С. Температура в прямой кишке составляет 37-37,7° С. Однако она может колебаться в зависимости от наличия в ней каловых масс, кровенаполнения ее слизистой и других причин. Наиболее низкая температура кожи отмечается на кистях и стопах 24-28° С. Относительно равномерное распределение тепла в организме обеспечивается кровью. Проходя по головному мозгу, сердцу, печени, и другим «теплым» органам, кровь нагревается, одновременно охлаждая их. А, проходя по поверхностным мышцам, коже и другим «холодным» органам, кровь охлаждается, одновременно согревая их. Тем не менее, температура поверхности тела остается несколько ниже температуры внутри тела. Образование тепла в организме сопровождается его отдачей. Организм теряет столько тепла, сколько в нем образуется, в противном случае человек погиб в течение нескольких часов. Если бы отсутствовали механизмы теплоотдачи, температура организма взрослого человека в покое повышалась бы каждый час на 1,24° С.
Постоянство температуры тела называется изотермией. Для поддержания постоянной температуры тела 36,6°С человеку нужно затратить 200 ккал в сутки. Снижение температуры тела даже на 0,1° ведет к снижению иммунитета.
Химическая терморегуляция - процесс образования тепла в организме, обусловлена увеличением интенсивности метаболических процессов в тканях, её контролируют задние отделы гипоталамуса.
Физическая терморегуляция контролируется передними отделами гипоталамуса, и являются центром отдачи тепла из организма во внешнюю среду путем конвекции (теплопроведения), радиации (теплоизлучения) и испарения воды.
Конвекция - обеспечивает отдачу тепла прилегающему к телу воздуху или жидкости. Отдача тепла тем интенсивнее, чем больше разница температур между поверхностью тела и окружающим воздухом.
Теплоотдача увеличивается при движении воздуха, например при ветре. Интенсивность отдачи тепла во многом зависит от теплопроводности окружающей среды. В воде отдача тепла происходит быстрее, чем на воздухе. Одежда уменьшает или даже прекращает теплопроведение.
Радиация - выделение тепла из организма происходит путем инфракрасного излучения с поверхности тела. За счет этого организм теряет основную массу тепла. Интенсивность теплопроведения и теплоизлучения во многом определяется температурой кожи. Теплоотдачу регулирует рефлекторное изменение просвета кожных сосудов. При повышении температуры окружающей среды происходит расширение артериол и капилляров, кожа становится теплой и красной. Это увеличивает процессы теплопроведения и теплоизлучения. При понижении температуры воздуха артериолы и капилляры кожи суживаются. Кожа становится бледной, количество протекающей через ее сосуды крови уменьшается. Это приводит к понижению ее температуры, теплоотдача уменьшается, и организм сохраняет тепло.
Испарение воды с поверхности тела (2/3 влаги), а в процессе дыхания (1/3 влаги). Испарение воды с поверхности тела происходит при выделении пота. Даже при полном отсутствии видимого потоотделения через кожу испаряется в сутки до 0,5 л воды - невидимое потоотделение. В среднем человек теряет за сутки около 0,8 л пота, а с ним 500 ккал тепла. В жарких странах, в горячих цехах человек теряет большое количество жидкости с потом. При t° до 50°С человек теряет в сутки до 12 л пота. При этом появляется чувство жажды, которое не утоляется приемом воды. Это связано с тем, что с потом теряется большое количество минеральных солей. С этой целью к питьевой воде добавляют 0,5 % поваренной соли. Она утоляет жажду и улучшает самочувствие.
Отдаче тепла препятствует подкожный жир. Чем толще слой жира, тем хуже она осуществляется. Поэтому люди с толстым жировым слоем в подкожной клетчатке легче переносят холод, чем худые. Испарение 1 л пота у человека с массой тела 75 кг может понизить температуру тела на 10° С.
В состоянии относительного покоя взрослый человек выделяет во внешнюю среду 15% тепла путем теплопроведения, около 66% посредством теплоизлучения и 19% за счет испарения воды.
Лихорадка (febris), или горячка - общая реакция организма на какое-либо раздражение, характеризующаяся повышением температуры тела свыше 37°С, вследствие нарушения теплорегуляции. При лихорадке теплообразование преобладает над теплоотдачей. Одной из причин лихорадки является инфекция. Бактерии или их токсины, циркулируя в крови, вызывают нарушение теплорегуляции.