§ 23. Терморегуляція

Особливості теплообміну організму людини. Перебіг реакцій метаболізму в організмі людини відповідає нормі при температурі 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 підтримує 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, щоб 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 при високій температурі 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.

Мал. 23.1. У тепловізорі більш розігріті ділянки тіла людини виглядають червоними, менш розігріті — зеленими

Джерелом тепла в організмі є реакції розщеплення жирів і вуглеводів, що відбуваються із виділенням теплової енергії. Вони відбуваються в усіх органах тіла людини, але їхня 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.

Мал. 23.2. Виділення поту з потових залоз: 1 — пора потової залози; 2 — крапельки поту

Як реагує організм на загрозу перегріву, що виникає під час спеки? Щоб 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 кровоплину 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 блідне, 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?

ЛЮДИНА ТА ЇЇ ЗДОРОВ’Я

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 сечівник 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 коліка), біль під час сечовипускання, домішки крові в сечі.

Гломерулонефрит — це інфекційно-алергічне захворювання нирок, що вражає клубочки нефронів. Через їх ушкоджену стінку виводяться еритроцити та білки. У хворих виникають набряки, підвищується артеріальний тиск, розвивається анемія. Із часом нефрони гинуть і заміщуються сполучною тканиною: кінцеві продукти метаболізму затримуються в крові, спричиняючи самоотруєння організму. Хворий непритомніє і впадає в кому. Цей 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, що супроводжується свербінням, на підошвах утворюються тріщини, які погано заживають. Щоб 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).

Мал. 1. Гемодіаліз: 1 — насос; 2 — трубочки з проникними мембранами; 3 — фізіологічний розчин; 4 — розчин, що містить відходи метаболізму

Головною складовою цього приладу є спеціальна мембрана. Вона має дуже дрібні пори і здатна пропускати невеликі молекули, що містяться в плазмі, та 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 — меланоцитах, 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 та 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 темношкірих 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 сечівник. 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.

Працюємо разом

1. Виготовте модель нефрону. Обговоріть із товаришем, які матеріали краще використати, щоб показати, із чого складається нирковий клубочок, ниркова капсула, канальці. Придумайте, з якого матеріалу можна зробити модель капілярів, що обплітають нефрон. Презентуйте свою модель, проведіть конкурс на найкращу роботу.

2. Проведіть ярмарок досліджень за напрямком «Шкіра й волосся — краса та здоров’я». Об’єднайте учнів у 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».

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

 

Даний матеріал відноситься до підручника "Біологія 8 клас Базанова, Павіченко, Кузнецова", створено завдяки МІНІСТЕРСТУ ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ (МОН)