§ 23. Терморегуляція

Особливості теплообміну організму людини. Перебіг реакцій метаболізму в організмі людини відповідає нормі за температури його тіла в межах 36-37 °С. Саме її наш організм підтримує без будь-яких

додаткових зусиль, якщо повітря, яке нас оточує, нагріте до 20 °С. Невипадково таку температуру повітря називають комфортною — ми навіть не відчуваємо її.

Проте температура середовища змінюється в широких межах. У спеку ми мали б «зваритися у власному соку», а зниження температури на 10-15 С мало б призвести до переохолодження організму й уповільнення в ньому реакцій метаболізму. Але навіть під час значних коливань температури середовища наш організм протягом певного часу утримує власну температуру сталою. Як це йому вдається?

Організм людини, як і всі фізичні тіла, обмінюється із середовищем тепловою енергією. Якщо температура середовища нижча за температуру фізичного тіла, тіло віддає тепло, тобто охолоджується. Якщо температура середовища вища, будь-яке тіло отримує тепло й має нагріватися. Так, камінь буде охолоджуватися або нагріватися, поки його температура не зрівняється з температурою повітря навколо нього. Інша річ — організм людини: щойно він оцінить зміни температури середовища як загрозливі для себе, його теплообмін змінюється. Так, аби запобігти перегріванню, організм збільшує тепловіддачу, а зі зниженням температури середовища — зменшує.

Для підтримання сталості власної температури організм регулює й продукцію тепла. Він зменшує її, щоб марно не підігрівати себе за високої температури повітря, а під час її зниження збільшує теплопродукцію. У які способи організм зберігає оптимальне співвідношення між тепловіддачею і продукуванням тепла?

Теплообмін і теплопродукція. Теплообмін між організмом і середовищем здійснюється в кілька способів.

Організм втрачає тепло, випромінюючи інфрачервоні електромагнітні хвилі (мал. 23.1), а під їхнім впливом нагрівається. Теплова енергія втрачається організмом і надходить до нього й унаслідок теплопровідності. Такий теплообмін відбувається за умов контакту з менш або більш нагрітими тілами, зокрема повітрям. Збільшує тепловіддачу рух повітря, що оточує організм, а також утрата тепла внаслідок випаровування води з поверхні шкіри.

Джерелом тепла в організмі є реакції розщеплення жирів і вуглеводів, що перебігають із виділенням теплової енергії. Вони відбуваються в усіх органах тіла людини, але їх інтенсивність залежить від функції органа. «Найгарячішими» серед внутрішніх органів є печінка й товста кишка. Постачальниками тепла є скелетні м’язи, але тільки під час інтенсивної роботи. Найменше тепла продукується в кистях рук і стопах ніг — недарма вони холодніші за інші частини тіла.

Основним переносником тепла в організмі є кров, що має високу теплоємність. Циркулюючи кровоносною системою, вона нагрівається в «гарячих» органах і переносить тепло до тих, що розігріті менше.

Терморегуляція. Що відбувається, коли зміни температури середовища загрожують сталості температури самого організму?

У мороз втрати тепла через відкриті ділянки шкіри й дихальні шляхи дуже великі. Ви ризикуєте змерзнути, і організм підсилює теплопродукцію та знижує тепловіддачу. Терморецептори шкіри (нейрони, що здатні сприймати зміни температури) реєструють її небезпечне зниження й надсилають сигнали до головного мозку, у центр теплорегуляції. У ньому інформація обробляється: виникають нервові імпульси, які прямують до скелетних м’язів і спричиняють їх швидке безладне скорочення і розслаблення. Тремтіння м’язів у кілька разів збільшує теплопродукцію. Підсилюють теплопродукцію й рухи: притупування, підскакування тощо.

Щоб збільшення теплопродукції не було марним, організм одночасно зменшує тепловіддачу. Він обмежує надходження теплоносія (крові) до дерми, через яку відбувається теплообмін. Судини шкіри звужуються, і кількість крові в них зменшується. Це покращує теплоізоляційні властивості шкіри і, як наслідок, зменшує тепловіддачу.

Як реагує організм на загрозу перегріву, що виникає під час спеки? Аби зменшити теплопродукцію, він вдається до пригнічення активності — пригадайте, як вам важко рухатися і навіть думати в спеку. Збільшення тепловіддачі відбувається насамперед за рахунок випаровування поту з поверхні шкіри. Нейрони, чутливі до змін температури, сигналізують головному мозку про небезпеку перегріву, й він спрямовує імпульси до потових залоз (мал. 23.2). Виділення поту збільшується, його кількість може сягати 10 л на добу. За рахунок випаровування поту організм за годину

може віддати тепла стільки, скільки віддає за день, перебуваючи в комфортних умовах. Значно збільшується тепловіддача і внаслідок посилення кровотоку в шкірі: що більше крові надходить до поверхні тіла, то більше тепла віддається.

1. Виділіть у тексті вже відому вам інформацію й ту, що виявилася для вас новою. Які знання з курсу фізики вам знадобляться, щоб засвоїти матеріал параграфа?

2. Проаналізуйте текст параграфа й поясніть товаришеві, яким є теплообмін у разі перегріву організму людини, у разі охолодження.

3. Сформулюйте п'ять запитань, на які можна знайти відповідь у частині тексту «Терморегуляція». Поставте їх товаришеві.

1. Розкажіть про участь нервової системи в терморегуляції. 2. Які реакції організму підвищують теплопродукцію, які — зменшують? 3. Чому в очікуванні трамвая взимку краще ходити, ніж стояти? 4. Чому людина в сильний холод бліднішає, а під час спеки червоніє? 5*. Чому важка фізична робота в спекотний день є небезпечною? 6*. Чому в людини температура стопи нижча, ніж у пахві?

Захворювання сечовидільної системи

Усі органи сечовидільної системи чутливі до інфекцій, до температури середовища, а нирки — ще й до дії шкідливих речовин, що можуть утворюватися в процесах метаболізму або надходити ззовні.

Інфекція крізь сечовипускальний канал потрапляє до сечового міхура й спричиняє запалення слизової оболонки — цистит. Його симптомами є часті болісні позиви до сечовипускання. До циститу призводять і недотримання правил особистої гігієни, переохолодження, споживання гострої й копченої їжі. Він розвивається й на тлі карієсу зубів, ангіни тощо. У разі циститу інфекція висхідним шляхом може потрапити в ниркові миски і спричинити пієлонефрит — запалення тканин, що супроводжується високою температурою, болем у попереку, болісним сечовипусканням.

Запалення сечовидільної системи й уживання солоної їжі є причиною сечокам’яної хвороби: розчинні солі, які в нормі містяться в сечі, випадають в осад і утворюють камені. Вони відкладаються в нирках, сечоводах, сечовому міхурі й перешкоджають виведенню

сечі. Симптоми цієї хвороби — різкий біль у попереку (ниркова ко-ліка), біль під час сечовипускання, домішки крові в сечі.

Гломерулонефрит — це інфекційно-алергічне захворювання нирок, що уражає клубочки нефронів. Через їх ушкоджену стінку виводяться еритроцити та білки. У хворих виникають набряки, підвищується артеріальний тиск, розвивається анемія. З часом нефрони гинуть і заміщуються сполучною тканиною: кінцеві продукти метаболізму затримуються в крові, спричиняючи самоотруєння організму. Хворий непритомніє і впадає в кому. Такий стан називають нирковою недостатністю. Такому хворому може допомогти лише штучне очищення крові (гемодіаліз) і пересадка нирки.

Профілактикою хвороб нирок є дотримання правил особистої гігієни, запобігання застудам, переохолодженням, підтримання здоров’я зубів. Пам’ятайте: тривала довільна затримка сечі шкідлива. Вона спричиняє підвищення тиску в кровоносній системі нирок.

Профілактика шкірних хвороб

Через ушкоджену шкіру хвороботворні бактерії та грибки проникають в організм і можуть призвести до гнійних запалень (наривів), мікозів тощо. Заразною хворобою, яку спричиняє коростяний кліщ, є короста. Вона передається під час тісного контакту з хворою людиною й через спільні побутові предмети, одяг, постільну білизну. Симптомами корости є дуже сильне свербіння й висипи на шкірі, частіше — на тильному боці долонь і між пальцями. Щоб попередити зараження коростою, необхідно дотримуватися правил особистої гігієни. Виявивши на тілі висип, потрібно негайно звернутися до лікаря.

Мікози — це велика група шкірних захворювань, що спричинені хвороботворними грибами. Найпоширеніші з них — грибкові ураження стоп і нігтів. Нігті стають тьмяними й нерівними, починають кришитися, у складочках між пальцями з’являється почервоніння й свербіння, на підошвах утворюються тріщини, які погано заживають. Аби захиститися від мікозу, не ходіть босоніж у роздягальнях спортзалів, басейнів, лазень тощо, користуйтеся тільки власним взуттям. Улітку носіть відкрите взуття, щоб ноги «дихали».

Умовою збереження здоров’я людини є чиста шкіра, тому необхідно щодня приймати гарячий душ або ванну. Пам’ятайте: вода, мило й мочалка допоможуть вам зберегти шкіру чистою та здоровою! Нігті й волосся також потребують ретельного догляду. Волосся, залежно від його типу, потрібно мити не рідше одного разу на тиждень. Необхідно щотижня стригти нігті на руках і ногах, тому що

під довгими нігтями накопичується бруд і швидко розмножуються хвороботворні мікроби.

Наша лабораторія

Гемодіаліз

Гемодіалізом називають спосіб лікування ниркової недостатності: кров з організму хворого очищують від токсичних продуктів за допомогою штучної нирки (мал. 1).

Головною складовою цього приладу є спеціальна мембрана. Вона має дуже дрібні пори, здатна пропускати невеликі молекули, що містяться в плазмі, і затримувати великі молекули, наприклад білки, а також формені елементи крові. Кров хворого надходить до штучної нирки і рухається в системі з 12—14 тисяч мембранних капілярних трубок, між якими тече фізіологічний розчин натрій хлориду. До нього через мембрану дифундують із крові токсичні продукти обміну. За 4—6 год гемодіалізу можна відновити в крові нормальну концентрацію сечовини, йонів калію, натрію тощо, видалити з неї до 4-6 л води (у разі набряків).

Проте цей вид лікування не вирішує всіх проблем, що виникають унаслідок порушення гомеостатичної функції нирок. Тому в тяжких випадках застосовують інший метод лікування — пересадку нирки від донора.

Від чого залежить колір шкіри?

Колір шкіри людини залежить від кількості й розміру пігментних гранул в особливих клітинах шкіри — мела-ноцитах, а також від кольору пігменту меланіну, що міститься в цих гранулах.

Меланін (грец. мелас — чорний), незважаючи на походження його назви, буває різних кольорів: чорного, коричневого, жовтого. Він визначає колір не лише шкіри, але й волосся і райдужної оболонки очей.

Меланін оберігає нас від надмірного ультрафіолетового випромінювання.

Його кількість у шкірі залежить від інтенсивності сонячного випромінювання. У світлошкірих народів Європи в нижньому шарі епідермісу містяться

поодинокі гранули меланіну, а в чорношкірих мешканців Африки, австралійських аборигенів їх безліч. Звідси й вроджені відмінності в кольорі шкіри між жителями півночі й тропіків.

Збільшити кількість меланіну в шкірі можуть і ті, кому в спадок його дісталося небагато — для цього потрібно засмагнути. Проте любителі засмаги мають пам’ятати, що тривала дія ультрафіолету надзвичайно небезпечна й може призвести до ракових захворювань шкіри.

Є люди, в організмах яких не синтезується меланін — їх називають альбіносами. Шкіра альбіносів має блідо-рожевий відтінок, а волосяний покрив у них білий. Така особливість властива не лише людям, але й тваринам (наприклад, відомі білий щур, білий слон, білий тигр тощо).

Підсумки

— Функцію виділення в організмі людини здійснюють нирки, легені, шлунково-кишковий тракт і деякі травні залози та шкіра.

— Органами сечовидільної системи є нирки, сечоводи, сечовий міхур і сечовипускальний канал. У нирках завдяки роботі нефронів у процесах фільтрації, реабсорбції й секреції утворюється сеча, а кров, що відтікає від нирок, позбавляється понаднормового вмісту кінцевих продуктів метаболізму.

— Утворення сечі відбувається безперервно, а видалення — періодично. Сеча накопичується в сечовому міхурі й довільно виводиться з організму людини. Утворення сечі регулюється нервовою й ендокринною системами.

— Шкіра захищає внутрішнє середовище організму від висихання, проникнення мікроорганізмів і різних ушкоджень, через шкіру виділяються деякі шкідливі продукти метаболізму. Вона складається з кількох шарів: епідермісу, дерми й підшкірної жирової клітковини. У дермі розташовані судини, сальні й потові залози, з неї ростуть волосся та нігті.

— Підтримання температури тіла (терморегуляція) забезпечується врівноваженням двох процесів — теплопродукції й тепловіддачі, що регулюються нервовою системою. Важливу роль у терморегуляції відіграють кровоносні судини шкіри й потові залози.

.1 Працюємо разом

1. Виготовте модель нефрону. Обговоріть із товаришем, які матеріали краще використати, щоб показати, з чого складається нир-

ковий клубочок, ниркова капсула, канальці. Придумайте, з якого матеріалу можна зробити модель капілярів, що обплітають нефрон. Презентуйте свою модель, проведіть конкурс на кращу модель.

2. Проведіть ярмарок досліджень за напрямком «Шкіра й волосся — краса та здоров’я». Поділіть клас на групи, знайдіть у додатковій літературі та Інтернеті матеріали, що відповідають темі, підготуйте повідомлення, наприклад: «Як впливає фарбування волосся на його стан?», «Автозасмага: за і проти» тощо. Презентуйте на ярмарку результати своєї роботи.

3. Чи дізналися ви про нові речовини вашого організму, вивчаючи тему 5? Певно, так. Тоді запишіть інформацію про них до таблиці «Речовини в моєму організмі».

Це матеріал з підручника Біологія 8 клас Базанова