Самоорганизация и неравновесные
процессы в физике, химии и биологии
 Мысли | Доклады | Самоорганизация 
  на первую страницу НОВОСТИ | ССЫЛКИ   

Почему у человека нормальная температура 36.787?
от 22.01.07
  
Мысли


Имеется один литр горячей воды с температурой t1 и один литр холодной с температурой t2. При помощи горячей воды нагревают холодную. Можно ли сделать так, чтобы окончательная температура литра нагреваемой воды стала выше окончательной температуры нагревающей воды?

Для успешной работы в области математики необходим определенный оптимум температуры - А.Н. Колмогоров
р.143
Рис.143. Процессы, происходящие при разделении нагреваемой воды
Пусть в термосе А (рис.143) находится горячая вода, в термосе Б - холодная. Нальем в сосуд В с тонкими теплопроводными стенками часть холодной воды и опустим сосуд В в горячую воду (термос А). Через некоторое время температура воды в А и В сравняется, причем установится некоторая промежуточная температура x, так что
t1 > x > t2.
Выльем нагретую до x воду из В в термос Г. Нальем в сосуд В оставшуюся холодную воду (с температурой t2) и опять погрузим В в А. Температура в А и В снова сравняется и станет равной y, причем x > y > t2.
Перельем воду из В в Г. Там в результате смешивания обеих частей нагреваемой воды, имеющих температуры x и y, получим некоторую среднюю температуру z:
x > z > y.
В воде же, которая была горячей, установится температура у, которая меньше z. Именно это и требовалось условиями задачи. Проследите еще раз за всеми рассуждениями, чтобы убедиться, что мы не нарушали законов термодинамики, а, наоборот, все время ими руководствовались.
Пример: если t1 = 95°C и t2 = 5°C, то, разделяя холодную воду на две равные части и применяя к ней изложенную выше процедуру, имеем
x = (2t1 + t1) / 3 = (2 · 95 + 5) / 3 = 65°C;
y = (2x + t2) / 3 = (2 · 65 + 5) / 3 = 45°C.
Это и будет окончательная температура горячей воды. А для холодной:
z = (x + y) / 2 = (65 + 45) / 2 = 55°C > 45°C.
Из-за неизбежных потерь тепла на нагрев посуды эта разница (а главным образом сами значения y и z) будет несколько меньше. Но знак неравенства сохранится.
То же самое произошло бы, если бы мы разделили пополам не холодную, а горячую воду.
Отметим, что, разделяя холодную воду не на две, а больше частей, можно получить окончательную ее температуру еще более высокой. Эта возможность в более совершенном воплощении используется в технике при теплопередаче от одного жидкого или газообразного тела к другому.
р.756
Рис.144. Процессы, происходящие в установке с разделением потоков воды: а) нагреваемая и нагревающая жидкости движутся попутно; б) жидкости движутся навстречу
Если нагреваемую и нагревающую жидкости пустить по внутренней Б и внешней А трубам попутно (рис.144, а), то на выходе температура обеих жидкостей будет приблизительно одинаковой. Если же пустить жидкости по трубам навстречу друг другу (рис.144, б), то при достаточно длинных трубах и правильно выбранных сечениях и скоростях жидкостей последние почти целиком обменяются температурой (не считая начальной и конечной порций воды, соответствующих переходным процессам включения и выключения установки).
На графиках по оси абсцисс отложено расстояние вдоль трубы, по оси ординат - температура. Стрелками в трубах показано направление движения жидкости, стрелками на кривых - ход температуры. Из рис.144, б видно, что z >> y, т.е. окончательная температура нагреваемой жидкости существенно выше окончательной температуры нагревающей.
В таком виде задача впервые была опубликована автором в журнале Физика в школе (1956(3)). В дальнейшем, при перепечатке в сборниках парадоксов, некоторые из авторов сделали к ней небольшое дополнение, к сожалению, ошибочное. О нем сейчас пойдет речь.
Вернемся от труб со встречными потоками жидкостей к двум неподвижным литрам и рассмотрим вопрос: что будет, если холодную (или горячую) воду разделить не на две, а на десять, сто, тысячу или более частей? Интуитивно чувствуется, что температура холодной воды будет все выше и выше. Что же будет при бесконечно мелких частях? Загипнотизированные случаем с трубами, все в один голос заявляют, что горячая и холодная вода полностью (или почти полностью) обменяются температурой!
То, что это неверно, легко показать без всяких вычислений. Только первая бесконечно малая порция холодной воды приобретет первоначальную температуру горячей. Последняя же порция приобретет температуру, равную окончательной температуре горячей. Значит, различные части холодной воды нагреются до разных температур, при их смешении температура окажется некоторой средней. А чтобы холодный литр приобрел первоначальную температуру горячего, нужно, чтобы эту температуру приобрели все его порции, что невозможно.
Теперь немного вычислений. Пусть t1 = 100°C и t2 = 0°C (с такими круглыми цифрами легче считать). Разделив холодную воду на десять равных частей, после первого теплообмена получаем температуру горячей воды
x1 = 10 / (10 + 1) t1,
после второго
x2 = (10/11) x1 = (10/11)^2 t1,
а после десятого
y = x10 = (10/11)^10 t1 ~ 100°C/2,59 ~ 38,5°C.
Окончательную температуру холодной воды можно найти смешивая все ее десять частей:
z = (x1 + x2 + ... + x10) / 10.
Но еще проще ее найти из того условия, что при равенстве масс и теплоемкостей холодная нагреется на столько, на сколько остынет горячая, т.е.
z = t2 + (t1 - y) = 0 + 100 - 38,5 = 61,5°C.
Любопытно, что дальнейшее дробление холодной воды уже мало что дает для ее нагрева: разделив на сто частей, мы получили бы
y = x100 = (100/[100 + 1])^100 t1 ~ 37,2°C; z ~ 62,8°C.
Это только на 1,3°C выше, чем при делении на 10 частей. В общем случае, деля воду на n равных частей, мы получаем
y = xn = (n / [n + 1])^n t1 = t1 / ([n + 1] / n)^n = t1 / (1 + [1/n])^n.
Студенты первого курса института уже знают (а школьники узнают, когда будут студентами), что знаменатель последнего выражения при неограниченном возрастании n не растет неограниченно, а стремится к вполне определенному числу. Это число для математики и физики не менее важно, чем знаменитое число pi, и, подобно pi, этому числу дано свое обозначение. Его называют основанием натуральных логарифмов и обозначают буквой e:
e = 2,71828...
Итак, окончательная температура горячего литра не может спуститься ниже
y = t1 / e = 100 / 2,71828... = 36,787...°C*,
а холодного - подняться выше z = 100 - 36,787 = 63,213°C, т.е. литры не обменялись температурами ни полностью, ни почти полностью. Отметим, что эти цифры получены в предположении, что теплоемкость воды не зависит от температуры, что не совсем верно.
В общем случае, когда температура холодной воды не 0°C, а t2, формула для окончательной температуры горячей воды имеет вид
y = (t1 - t2) / e + t2.
Мы рассмотрели случай, когда на части делится или холодная или горячая вода. Читатель В.Д. Шнайдер (Дубна) показал, что если на части делится и холодная и горячая вода, то теплообмен происходит глубже. Однако для этого нужно не только разделить оба литра на порции, но еще и делать теплообмен встречно: выстроить из горячих порций один поезд, а из холодных - другой, и пустить эти поезда навстречу друг другу по теплообменнику. Нетрудно видеть, что, мельча порции до бесконечно малых и двигая их навстречу друг другу, мы получаем теплообменник рис.144, б, работа которого уже описана и который действительно лучше в силу встречности потоков.
* То, что это число неплохо совпадает с такой важной константой, как нормальная температура человеческого тела, читателей, склонных к мистике может настроить на размышления о гармонии, ниспосланной свыше. Чтобы подлить масла в лампаду, отметим, что совпадение имеет место на всех шкалах температуры, в том числе Реомюра, Фаренгейта и Кельвина. Однако магическую силу этого числа в корне подрывает то обстоятельство, что у кур, например, нормальная температура 42°C. Правда, можно возразить, что венцом мироздания являются все-таки не куры, а человек. Но такое возражение в данном случае не имеет силы, так как оно сделано человеком. Вполне возможно, что куры об этом иного мнения. Впрочем, может быть, в формулу нужно подставлять температуру плавления и кипения не воды, а растворов солей, входящих в состав человеческой и соответственно куриной крови, - и мы получим физико-физиологический закон, которому подчиняются все теплокровные животные?
Пётр Маковецкий. Смотри в корень! Задача 96. Холодная вода теплее горячей. Москва, Наука, 1976
http://n-t.ru/ri/mk/sk.htm
...достаточно легко смешать литр холодной воды с литром горячей, чтобы получить два литра тепплой воды. Но попробуйте разделить эти два литра и получить литр горячей воды и литр холодной! У вас ничего не получится; смешивание холодной и горячей воды - процесс необратимый...Литр холодной воды обладает определенной энтропией, а литр горячей воды - другой энтропией. Эти энтропии можно вычислить из экспериментальных данных...Энтропия двух литров холодной воды равна дважды энтропии одного литра холодной воды, то же самое касается и горячей. Если вы помещаете рядом литр холодной воды и литр горячей, то сумма их энтропии имеет определенное значение. Но если вы их смешаете, то энтропия двух литров полученной теплой воды будет иметь большее значение. Смешивая холодную и горячую воду, вы увеличили энтропию вселенной - и это необратимо. Существует правило, известное как второй закон термодинамики1: в каждом физическом процессе энтропия остается постоянной или увеличивается, и если она увеличивается, то процесс необратим...Но что происходит при смешении холодной и горячей воды? Некоторым образом мы получаем теплую воду, однако детали того, как же это происходит, все еще остаются для ученых загадкой. Точно установлено одно: количество состояний двух литров теплой воды больше, чем количество состояний одного литра холодной воды и одного литра горячей воды. И не забывайте, что все состояния теплой воды неотличимы для невооруженного глаза: не существует способа различить те состояния, которые получаются при смешении холодной и горячей воды. Следовательно, энтропия увеличивается в результате смешивания (Будем искать Максима)  
Давид Рюэль. Случайность и хаос (2001) РХД (David Ruelle. Hаsard et Chaos (1991). Гл.9. Турбулентность: моды. Гл.17. Энтропия
http://padabum.com/d.php?id=5836 1.6Мб
***
Механизмы терморегуляции у холоднокровных (температура тела меняется в широких пределах в зависимости от температуры внешней среды) несовершенны, что объясняется пониженным уровнем обмена веществ, который примерно в 20-30 раз медленнее, чем у теплокровных (постоянная температура тела, независимо от температуры окружающей среды) животных, и особенностями их нервной системы. Температура тела обычно на 1-2 °C выше температуры окружающей среды или равна ей. Повышение температуры происходит в результате поглощения солнечного тепла, тепла нагретых поверхностей (поведенческая терморегуляция) или работы мышц. На выход температуры внешней среды за пределы предпочтительного диапазона (оптимума) холоднокровные реагируют вхождением в состояние анабиоза
***
Активность насекомых ограничена определенными температурными границами: верхним и нижним порогом развития. Большинство насекомых осенью впадают в оцепенение — анабиоз (замедление жизненных функций в результате охлаждения). При достижении некоторого нижнего температурного предела, критической точки (-12 °С), начинается процесс затвердевания соков насекомого, при котором происходит освобождение скрытой энергии, и температура тела насекомого быстро, скачкообразно повышается почти до 0 °С. Повышение температуры тела — это последняя защитная реакция организма, которая может спасти его от гибели. После этого начинается замерзание соков тела и при снижении температуры до уровня, при котором произошло освобождение скрытого тепла, наступает смерть насекомого. Температурную зону, лежащую между критической точкой (-12 °С) и точкой гибели насекомого, называют зоной анабиоза.
Верхний порог развития насекомых не превышает 40 °С. Выше этого предела насекомые также впадают в тепловое оцепенение (диапаузу), что является гарантийной адаптацией вида. Температура 52 °С является летальной, т.е. насекомое гибнет, так как коллоиды белков свертываются.
Активная жизнь насекомых протекает при температуре 10-35 °С. Наиболее благоприятна температура 26 °С, при которой скорость развития средняя, плодовитость максимальная, а смертность минимальная. Оптимальная температура непостоянна, зависит от комплекса действующих факторов в сочетании с температурой.
С повышением температуры ускоряются все процессы метаболизма. Например, божья коровка при температуре 27 °С развивается около 16 дней, а при температуре 22 °С — 30 дней.
Выявлены случаи оживления насекомых после полного замерзания их соков и, следовательно, почти полного прекращения обмена веществ. Например, гусениц лугового мотылька и древоточца пахучего помещали в температуру до минус 190 °С, после чего насекомых оживляли. Погибали только клетки жирового тела, а мышечные и трахейные клетки не нарушались.
Сохранить жизнь при замерзании можно только при постепенном замораживании, когда соки тела превращаются в стеклообразное аморфное вещество без образования кристалликов льда. Процесс образования некристаллического вещества называют витрификацией. При нем не происходит перестройки молекулярных рядов, поэтому возможно оживление. Это явление (витрификация) было изучено на яичном белке, протоплазме, простейших, желатине и других веществах.
***
Экспериментально подтверждено, что тараканы могут жить без головы несколько недель. Процесс кровообращения тараканов не управляется мозгом, дышат они через маленькие отверстия по всему телу, а на предварительно съеденных запасах пищи могут существовать долго. В отсутствие мозга основные функции нервной системы таракана берут на себя ганглиальные клетки, которые находятся в каждой доле тела.
***
Почему у человека 36.6?
Температура тела млекопитающих регулируется кровеносной системой. Кровь млекопитающих состоит из взвешенных в жидкости (плазме) клеток. Плазма составляет около 55 % объёма крови (остальные 45 % - клетки лейкоцитов, эритроцитов и тромбоцитов); это бледно-жёлтая жидкость, на 90 % состоящая из воды. В простой схеме теплообмена (А) внутреннее тепло (1) рассеивается в окружающую среду (2), но большинство млекопитающих имеет более сложную систему (В). Теплая кровь из артерий (1) поступает в капилляры, где тепло теряется через кожу (2). Охлажденная кровь возвращается через вены (3). Теплопотери могут быть минимизированы за счет направления теплой крови через поперечные кровеносные сосуды (4). Некоторые млекопитающие, такие как киты, которые живут в очень холодном климате, имеют противоточные системы теплообмена (С), которые уменьшают теплопотери. Холодная кровь, возвращаясь из вен (1), разделяется и окружает артерию (2). Артериальная кровь подогревает венозную кровь, уменьшая тем самым воздействие холодной крови на главные органы, и, в свою очередь, остывает так, чтобы меньшее количество тепла было потеряно на поверхности
***
Слон теряет тепло, размахивая ушами: благодаря этому протекающая в них кровь охлаждается воздухом
***
маленькая птица колибри для выработки необходимого количества теплоты вынуждена ежедневно съедать и переваривать большое количество пищи. Причем перерыв между приемами пищи не должен превышать нескольких часов, иначе она погибнет от голода. В периоды оцепенения понижение температуры тела позволяет сокращать теплоотдачу
***
Температура у лошади - 37,6°, у коровы - 38,3°, у кошки - 38,6°, у собаки - 38,9°, у барана - 39°, у свиньи - 39,1°, у кролика - 39,5°, у козы - 39,9°, у курицы - 41,5°
***
Организмы вырабатывают тепло в процессе метаболизма. У теплокровных животных (млекопитающие и птицы) метаболизм в организме идет с высокой скоростью, что обеспечивается увеличением концентрации кислорода, используемого в клеточном дыхании. Для быстрого обеспечения клеток кислородом у птиц и млекопитающих в процессе эволюции появились такие приспособления: увеличение дыхательной поверхности легких, большое количество эритроцитов, высокое кровяное давление, обеспечивающее поступление крови в мелкие капилляры и т.д.
Если организму недостаточно количества вырабатываемого тепла, то по сигналу центральной нервной системы происходят мышечные сокращения, и тело начинает дрожать от холода. Это, в свою очередь, повышает интенсивность метаболизма и выделение тепла.
При переохлаждении организма мозг посылает сигналы, вызывающие сужение кровеносных сосудов кожи. Это уменьшает приток крови к поверхности тела, и в окружающую среду выделяется меньше тепла. При повышении температуры тела выше нормы включаются различные физиологические механизмы, увеличивающие теплоотдачу. Это происходит в результате усиленного потоотделения, т.к. на испарение воды затрачивается большое количество тепла. В летнюю жару тело человека испаряет много влаги, что помогает сохранять постоянство температуры тела. В других случаях возрастает приток крови к коже, и в результате увеличивается теплоотдача путем излучения тепла.
Многие млекопитающие и птицы охлаждают тело посредством учащенного неглубокого дыхания. Например, у собаки в жаркую погоду происходит сильное испарение с поверхностей слизистой дыхательных путей и языка, т.к. у нее нет потовых желез.
***
У млекопитающих есть специальная ткань, ответственная за теплопродукцию, - бурый жир. В митохондриях клеток этой ткани при клеточном дыхании не синтезируется АТФ, а вся энергия рассеивается в виде тепла.
***
Степень развития мозга может быть оценена по соотношению массы спинного мозга к головному. Так, у кошек оно - 1:1, у собак - 1:3, у низших обезьян - 1:16, у человека - 1:50. У людей верхнего палеолита мозг был заметно (на 10-12 %) крупнее мозга современного человека
***
Десятилетиями считалось, что нормальная температура человеческого тела составляет 36,6 градусов. Однако последние медицинские исследования показали, что нормальная температура находится ближе к 36,8 градусам, в пределах от 36,2 до 37,5. Нормальная температура варьируется от одной человеческой группы к другой. К примеру, нормальная температура тела японцев составляет 36 градусов, а у австралийцев и американцев она равняется 37 градусам.
***
р.11.1
В течение суток температура тела у человека колеблется, что является отражением суточных ритмов: разница между температурой тела рано утром и вечером достигает 0,5-1,0°С. Выявлены температурные различия между внутренними органами (несколько десятых градуса); разница между температурой внутренних органов, мышц и кожи может составлять до 5-10°С.
У женщин температура меняется в зависимости от фазы менструального цикла, если обычно температура тела женщины 37°С, она понижается до 36,8°С в первые дни цикла, перед овуляцией падает до 36,6°С, затем, накануне следующей менструации, повышается до 37,2°С, а потом снова достигает 37°С. Кроме того, установлено, что у мужчин температура в области яичек на 1,5°С ниже, чем на остальной поверхности тела и температура некоторых частей тела отличается в зависимости от физических нагрузок и их положения.
Например, термометр, помещенный в рот, покажет температуру на 0,5°С ниже, чем у желудка, почек и других органов. Температура различных областей тела условного человека при температуре окружающей среды 20°С внутренние органы - 37°С подмышечная впадина - 36°С глубокая мышечная часть бедра - 35°С глубокие слои икроножной мышцы - 33°С область локтевого сгиба - 32°С кисть - 28°С центр стопы - 27-28°С
***
Каковы же рекорды температуры тела человека? Самая высокая температура тела была зарегистрирована 10 июля 1980г. в больнице в г. Атланте, США у 52-летнего Уилли Джонса, получившего тепловой удар. Температура его оказалась равна 46,5°С. Из больницы пациент был выписан через 24 дня. Самая низкая температура тела была зарегистрирована 23 февраля 1994г. в Канаде у 2-летней Карлы Козолофски. По случайности девочка провела 6 часов на 22-градусном морозе, ее температура была равна 14,2°С.
***
Между организмом человека и окружающей его средой происходит непрерывный процесс теплового обмена, состоящий в передаче вырабатываемого организмом тепла в окружающую среду. При комфортных метеорологических условиях основная часть тепла, вырабатываемого организмом, переходит в окружающую среду путем излучения с его поверхности (около 56%). Второе место в процессе теплопотери организма занимает отдача тепла путем испарения (примерно 29%). Третье место занимает перенос тепла движущейся средой (конвекция) и составляет примерно 15%
***
Инфракрасные лучи Солнца (до 60% общей энергии радиации) имеют длину волны от 760 до 3000 нм и легко проходят сквозь атмосферу Земли. Встречая на своем пути частицы различных веществ, эти электромагнитные волны усиливают их вращательные и колебательные движения, создавая тепловой эффект. Инфракрасное излучение легко проникает через одежду и поглощается кожей человека более чем на 50%. Наибольшим биологическим эффектом обладают короткие лучи длиной 760-1000 нм. Они повышают биолюминесценцию в организме, ускоряют биохимические, ферментативные и иммунные реакции, ускоряют рост клеток и регенерацию тканей, усиливают ток крови, увеличивают температуру крови и лимфы. Оказывая влияние на теплообмен, инфракрасное излучение воздействует на метаболизм. Понижается тонус гладких мышц и скелетной мускулатуры. Ослабевает нервное напряжение.
***
При напряженной умственной или психофизической деятельности человека кровоснабжение может возрастать приблизительно на 50% относительно кровоснабжения в состоянии покоя...около 20% кислорода, содержащегося в крови, расходуется в мозге...Кровоснабжение мозга при его нормальной работе в 10-20 раз больше, чем рук или ног, то есть там на единицу массы выделяется во много раз больше энергии, чем в других органах.
***
наиболее высокую температуру имеет печень (около 38°). Температура других внутренних органов, в том числе мозга, близка к температуре крови в аорте, определяющей среднюю температуру. В мозге у кроликов и некоторых других животных отмечена разница температуры коры головного мозга и гипоталамуса, достигающая 1°.
***
Механизм нарушения физиологических функций при постепенной гипотермии (переохлаждение). Существует мнение, что главным первичным механизмом в этом случае является недостаток кислорода. Действительно, резкий сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина (КДО) влево, замедление кровотока и ослабление дыхания при гипотермии дают веские основания для таких предположений. Однако резкое уменьшение потребностей в кислороде при понижении температуры тканей и явления ацидоза в крови в принципе могут компенсировать ухудшение транспорта кислорода. Решение этой проблемы давно имеет принципиальное значение как для теории, так и для практики неотложной медицины.
Непосредственно у жертв морских катастроф определить состояние кислородного баланса в мозге и в миокарде вплоть до остановки спонтанного дыхания практически невозможно. Недавно исследователи попытались решить эту проблему на животных с помощью измерения рО2 в коре мозга крыс с помощью кислородного ультрамикроэлектрода с диаметром 3–5 мкм, включая изоляцию. Такие электроды практически не повреждают ткани и позволяют измерять рО2 в точечных участках между микрососудами. Из-за сложности методики такие электроды редко применяются в научных исследованиях. Е.П. Вовенко (1993) произвел соответствующие измерения с помощью кислородных ультрамикроэлектродов и установил, что при охлаждении в воде белых крыс величина рo2 в коре головного мозга остается на исходном или даже повышенном уровне вплоть до момента полной остановки дыхания, которая происходит при температуре мозга около 17 °C. Н.А. Слепчук (1995) показала, что у охлаждаемых крыс после полной остановки дыхания при температуре мозга около 17 °C нагревание специальным миниатюрным термодом продолговатого мозга на 2–3 °C приводит к восстановлению дыхательных движений, хотя тело еще продолжает охлаждаться.
Эти опыты имеют важное значение, так как показывают, что выключение важнейших центров мозга при охлаждении организма происходит не в результате гипоксии, а в результате прямого действия на нервную ткань низкой температуры
***
С развитием и усовершенствованием техники искусственного кровообращения были получены важные факты с точки зрения биологии, физиологии и неотложной медицины. Оказалось, что при понижении температуры мозга человека до 10–12 °C и даже до 6 °C мозг определенное время сохраняет жизнеспособность и его функции в полном объеме могут быть восстановлены с помощью искусственного дыхания и кровообращения. Хотя мозг при температуре 12–15 °C нуждается в минимуме энергии и потребление кислорода им находится почти на уровне ошибки измерения, в нем все-таки происходит обмен веществ, соответствующий такой низкой температуре. Это можно назвать адаптивным типом обмена, так как он позволяет сохранять жизнеспособность. При этом, если полное прекращение кровообращения при 37 °C не лишает мозг жизнеспособности в течение 30 и даже 60 мин, можно предполагать, что при 5-10 °C особенности его обмена позволят сохранить жизнеспособность в течение многих часов и, может быть, даже суток.
***
Прописная истина гласит - «человек состоит из воды». Мозг взрослого человека состоит из воды на 74,5%, кровь - на 83%, в мышцах воды 75,8%, в костях - 22%. Человеческий зародыш - сплошная вода: в трехдневном эмбрионе ее 97%, в трехмесячном - 91%, а в восьмимесячном - 81%. Важность воды для человека трудно переоценить - если без пищи человек может прожить достаточно долго, а голодание и по сей день многие считают лучшей из диет, то дегидратация (потеря организмом воды) нарушает деятельность сердечно-сосудистой системы, клеточный метаболизм и терморегуляцию, причем быстро и надежно. Потеря всего 3% воды организмом лишает человека возможности бегать, 5% - лишает возможности переносить существенные физические нагрузки, а потеря организмом 10% воды представляет опасность для жизни
***
Главный фактор, который приближает предел адаптации к высокой температуре, – недостаток воды и дегидратация организма.
Уменьшение количества воды в теле человека на 10 % является пределом адаптации. В этом случае человек в условиях катастрофы, оставленный без помощи, погибает. Порог летальной температуры снижается.
***
клетки мозга человека, больше чем на 90% состоят из воды
***
Внутренняя температура регулируется своего рода термостатом, расположенным в гипоталамусе головного мозга
***
Гипоталамус находится в основании головного мозга человека и составляет стенки III мозгового желудочка. Стенки к основанию переходят в воронку, которая заканчивается гипофизом (нижней мозговой железой). Гипоталамус является центральной структурой лимбической системы мозга и выполняет многообразные функции. Часть этих функций относится к гормональным регуляциям, которые осуществляются через гипофиз. Другие функции связаны с регуляцией биологических мотиваций. К ним относят потребление пищи и поддержание массы тела, потребление воды и водно-солевой баланс в организме, регуляцию температуры в зависимости от температуры внешней среды, эмоциональных переживаний, мышечной работы и других факторов, функцию размножения. Она включает у женщин регулирование менструального цикла, вынашивание и рождение ребенка, кормление и многое другое. У мужчин – сперматогенез, половое поведение. Здесь перечислены только некоторые основные функции, которые будут рассмотрены в учебнике. Гипоталамус играет также центральную роль в реакции организма на стрессовые воздействия.
***
На уровне 36,6°C температура тела у человека поддерживается с очень большой точностью, до десятых долей градуса. У человека нормальное функционирование организма связано с поддержанием постоянной температуры тела. В организме имеются дополнительные механизмы, регулирующие интенсивность метаболических процессов и скорость обмена тепла тела и его окружения, чтобы поддерживать температуру в узком диапазоне, несмотря на значительные колебания температуры окружающей среды. Целый ряд структур ЦНС принимает участие в работе термостата организма. В переднем гипоталамусе имеются нейроны, активность которых чувствительна к изменению температуры этой области мозга. Если искусственно поднять температуру переднего гипоталамуса, то у животного наблюдаются увеличение частоты дыхания, расширение периферических кровеносных сосудов и увеличенный расход тепла. При охлаждении переднего гипоталамуса развиваются реакции, направленные на усиленную теплопродукцию и сохранение тепла: дрожь, пилоэрекция (поднятие волос), сужение периферических сосудов. Периферические тепловые и холодовые терморецепторы несут в гипоталамус информацию о температуре окружающей среды, и до изменения температуры головного мозга заблаговременно включаются соответствующие рефлекторные ответы. Поведенческие и эндокринные реакции, активируемые холодом, контролируются задним гипоталамусом, а те, что активируются теплом, – передним гипоталамусом. После удаления головного мозга впереди гипоталамуса животные остаются теплокровными, однако, точность температурной регуляции ухудшается. Разрушение у животных переднего гипоталамуса делает невозможным поддерживание температуры тела.
http://www.plam.ru/biolog/_osnovy_neirofiziologii/p2.php

  


СТАТИСТИКА