Гомойотермия - это не только теплокровность

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

Самое интересное, что впервые способность мышц производить тепло была зафиксирована на изолированных мышцах лягушки, типичного хладнокровного животного, и собственно до сих пор количественные соотношения между слагаемыми теплопродукции известны только для мышц земноводных. И хотя неясно, насколько они приложимы к мышцам теплокровных животных, в большинстве работ по физиологии терморегуляции подразумевается универсальность этих отношений. Соответственно, после того, как в 1949 году английский физиолог Арчибальд Вивиен Хилл (удостоенный в 1922 году Нобелевской премии «за открытия в области теплообразования в мышце») нашел, что теплопродукция одиночного сокращения портняжной мышцы лягушки составляет 3 мкал/г (3 ·10^-3 кал/г), именно эта величина в научной литературе стала фигурировать как энергетическая константа одиночного мышечного сокращения, свойственная всем остальным животным, включая человека.

Однако способность мышц лягушки рассеивать энергию в виде тепла (диссипация) никоим образом не делает лягушку теплокровным животным. Большинство летающих насекомых также способны продуцировать достаточное количество тепла за счет сокращений летательных мышц. К примеру, шмель первым среди медоносов отправляется на сбор нектара, поскольку его известная мохнатость позволяет лучше сохранять вырабатываемое летательными мышцами тепло. А бабочка ванесса, размахивая крыльями, даже в прохладную погоду, при температуре всего лишь в 10⁰С, за несколько минут умудряется согреться до 35⁰С, а во время полета ее температура достигает 37⁰С, совсем как у теплокровных. Но это опять-таки не делает их всех истинными теплокровными, способным поддерживать постоянную температуру тела – то, что и называется гомойотермией.

Собственно суть гомойотермии состоит не в том, что мышцы теплокровных животных производят тепла больше, чем мышцы лягушки, но в принципиально иной схеме реагирования на изменения температуры окружающей среды. У холоднокровных животных при повышении температуры окружающей среды обмен веществ возрастает за счет ускорения химических реакций. При понижении температуры среды обмен веществ падает, и активность животного уменьшается, вплоть до полного анабиоза. Именно поэтому Вы можете безбоязненно засунуть свою голову в пасть крокодилу при условии, что предварительно его (крокодила) часа три продержат в холодильнике. Но стоит только крокодилу отогреться, и он без колебаний оторвет Вам голову.

Совсем иная реакция метаболизма у теплокровных животных и человека: при повышении температуры среды обмен веществ у них должен снижаться, а при понижении температуры окружающей среды обмен веществ, наоборот, увеличивается для соответственно бóльшей выработки тепла и поддержания требуемого постоянства теплосодержания «ядра» тела. Вопрос только в источнике этого дополнительного тепла, который в большинстве работ по физиологии терморегуляции принято связывать с мышечным термогенезом, как сократительным, так и несократительным (так называемая неощущаемая дрожь).

Но тогда в очередной раз получается, что именно периферия («оболочка») вносит основной вклад в согревание «ядра», и кровь, притекающая к мышцам из «ядра», должна иметь более низкую температуру, чем в мышцах, для того, чтобы там согреваться. После чего, нагретая в мышцах кровь, опять-таки не отдавая тепло в окружающее пространство, "бережно" понесет мышечное тепло внутрь «ядра» тела. Последнее просто противоречит Второму началу термодинамики как одному из фундаментальных законов природы. Иными словами, этого не может быть, потому что этого не может быть никогда. Мышечная и соединительнотканная оболочки в условиях холода принципиально не могут согревать ядро и в лучшем случае исполняют роль теплоизолятора. Для этого и предусмотрены сосудодвигательные реакции холодовой адаптации, резко снижающие периферийное кровоснабжение, что и в самом деле значительно снижает теплоотдачу. Но для нашего случая, то есть для обнаженного человека, выставленного на мороз с пронизывающим ветром, «голая оболочка» – явно плохой теплоизолятор.

Тогда, если что и может согреть ядро тела человека, то этот источник может находиться только глубоко внутри тела. В качестве возможных органов внутренней теплопродукции довольно часто называют печень, кишечник, бурый жир. Однако прикидочные расчеты доказывают: их недостаточно для покрытия теплопотерь обнаженного человека в условиях пронизывающего холода.

Так мало бурого жира

За последние 50 лет появилось большое число сообщений, так или иначе касающихся чрезвычайно высокой терморегуляторной активности бурой жировой ткани. И действительно, бурый жир в заметных количествах встречается только у млекопитающих и представляет собой разбросанные по организму скопления жировых клеток бурого цвета. В отличие от обычного белого жира, который окисляется в печени, бурый жир окисляет свои составные части (жирные кислоты и глицерин) в собственной клетке, причем практически вся энергия окисления идет на образование тепла. Бурый цвет он имеет на разрезе из-за обилия митохондрий, в которых и происходит интенсивное окисление жиров с выделением большого количества тепла. Именно бурый жир позволяет плавать животным в холодных морях, а так же выживать в условиях зимней спячки. Более того, довольно большие скопления бурого жира спасают детенышей млекопитающих от переохлаждения вследствие резкой смены температур при рождении. Этот же механизм недрожательного термогенеза в бурой жировой ткани найден и у человеческих новорожденных. К сожалению, у взрослого человека относительная масса бурой жировой ткани составляет едва ли 1% от массы тела, и точный расчет максимально возможного вклада теплообразования из бурого жира доказывает, что диффузия тепла от имеющегося бурого жира сможет повысить температуру всего тела едва ли на 0.05⁰С (при условии предельно допустимой внутриклеточной температуры в 42⁰С). Очевидно, для организма человека бурый жир не может рассматриваться как эффективный источник тепла для защиты от холода.

Однако запомним эту замечательную способность жиров служить потенциальным субстратом для прямой теплопродукции у млекопитающих, поскольку мы уже подошли к кульминации нашего повествования.

Для полноты изложения рассмотрим еще печень, которой также концептуально приписывают значительный вклад в общую теплопродукцию. Однако ее относительная массовая доля не намного превосходит количество бурого жира в организме человека: средняя масса печени в 1.5 кг составляет едва ли 2% от массы среднестатистического человека весом в 70 кг. И хотя температура в печени действительно на два-три градуса больше, но этим же и ограничивается тепловой напор, необходимый для нагревания ядра тела. Иными словами, слишком мала разница температур внутри и вне печени, и слишком мала объемная скорость кровотока через нее. То же можно сказать и о теплопродукции в кишечнике. Приблизительные расчеты доказывают, что тепловыделение из одной только брюшной полости явно недостаточно для поддержания гомойотермии, особенно при -60⁰С…

Дата добавления: 2021-01-20; просмотров: 29; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!