Teplota okolia nie. Termoregulácia a tepelná rovnováha
Fyziológia ľudskej termoregulácie
Pre normálne fungovanie ľudského tela je teplota jeho vnútorných orgánov a krvi cca 37°C a kolísanie teploty by nemalo presiahnuť 1,5°C. Prevádzka termoregulačného systému do značnej miery závisí od práce termoreceptorov - nervových formácií, ktoré sú špecificky citlivé na zmeny teploty okolia.
Sú umiestnené ľudské termoreceptory hlavne v koži tela, slizniciach úst a horných dýchacích ciest. Sú prítomné aj v stenách saphenóznych žíl a na slizniciach vnútorných orgánov. Väčšina termoreceptorov je v pokožke tváre, menej na trupe a ešte menej na nohách. Existujú termoreceptory „tepla“ a „chladu“.
Uvažujme o prevádzke "tepelných" termoreceptorov. Ak je teplota okolia kompatibilná so životom organizmu, potom sú z termoreceptorov vysielané konštantné impulzy po vodivých cestách do centrálneho nervového systému, čo ovplyvňuje termoreguláciu. Pri zvýšení teploty okolia, priamom pôsobení tepelného žiarenia alebo zvýšenej tvorbe tepla tela (svalová práca) sa termoregulácia vykonáva pomocou reakcie na zmenu prenosu tepla. Jeho najdôležitejšou súčasťou je cievna regulácia, ktorá spočíva v zmene prekrvenia kože a rýchlosti objemového prietoku krvi kožou zmenou tonusu jej ciev. U ľudí maximálne rozšírenie kožných ciev zo stavu maximálneho stiahnutia znižuje celkovú tepelnú izoláciu kože v priemere 6-krát. Rôzne oblasti pokožky sa podieľajú na termoregulácii rôznymi spôsobmi. Napríklad až 60 % produkcie tepla bazálneho metabolizmu sa dá odobrať z rúk, hoci plocha rúk je len asi 6 % z celého povrchu kože. Keď sa svalová práca zvyšuje, oblasti kože nad pracujúcimi svalmi sú obzvlášť dôležité. Časť krvi z nich prúdi priamo do žíl zodpovedajúcich oblastí kože, čo značne uľahčuje prenos tepla zo svalov vedením.
Okrem cievnej zložky zohráva potenie dôležitú úlohu v systéme termoregulácie. Proces úniku vody cez epitel a jej následného odparovania sa nazýva tzv nepostrehnuteľné potenie a absorbuje približne 20 % produkcie tepla bazálneho metabolizmu. Necitlivé potenie nie je regulované a málo závisí od okolitej teploty. Pot je produkovaný potnými žľazami umiestnenými v koži. Keď hrozí prehriatie organizmu, sympatický nervový systém stimuluje potné žľazy, ktoré pri intenzívnej práci vylučujú až 1,5 litra potu za hodinu a viac.
Všetky reakcie na udržanie konštantnej telesnej teploty za rôznych podmienok sú riadené špeciálnymi nervovými centrami umiestnenými v mozgu. Tieto centrá dostávajú informácie pozdĺž dráh z termosenzitívnych neurónov umiestnených v rôznych častiach centrálneho nervového systému a z periférnych termoreceptorov.
Predpokladá sa, že termoregulačný systém reaguje na zmeny súčtu teplôt centrálnych a periférnych bodov tela a hlavným predmetom jeho regulácie je priemerná teplota, ktorá je udržiavaná s vysokou presnosťou. U človeka v zóne teplotného komfortu (28-30°C pre nahého človeka) sa cievna termoregulačná odpoveď rozvinie, keď sa priemerná telesná teplota zmení len o 0,1°C alebo menej. Okrem toho, akékoľvek podmienky, ktoré bránia prenosu tepla (vysoká vlhkosť a nehybný vzduch) alebo zvyšujú produkciu tepla (fyzický stres, zvýšená výživa), sú faktory, ktoré prispievajú k prehrievaniu.
Prehriatie organizmu (hypertermia) je stav charakterizovaný porušením tepelnej rovnováhy, zvýšením obsahu tepla v tele. Hlavnou cestou prenosu tepla pri hypertermii človeka je odparovanie vlhkosti z povrchu tela a cez dýchacie cesty. Treba poznamenať, že prehriatie nie je spojené s primárnou dysfunkciou termoregulácie.
Prehrievanie ľudského tela sa pozoruje v odvetviach s vysokou teplotou okolia alebo v podmienkach, ktoré bránia prenosu tepla z povrchu tela, ako aj v oblastiach s horúcou klímou. Pri vysokých teplotách okolia je prehriatie organizmu uľahčené zvýšenou tvorbou tepla, ku ktorému dochádza pri svalovej práci, najmä v odevoch nepriepustných pre vodné pary, vysokú vlhkosť a nehybný vzduch. V podmienkach sťaženého prenosu tepla sa ľahko prehrievajú malé deti, ktoré majú nedostatočne vyvinutý termoregulačný systém, ale aj dospelí s narušenou funkciou potenia.
Vykonané štúdie vplyvu vysokých teplôt na ľudský organizmus na základe povahy zmien výmeny tepla, kardiovaskulárneho a dýchacieho systému umožnili identifikovať štyri stupne prehriatia organizmu (podľa A.N. Azhaeva):
I stupeň (stabilné zariadenie)- okolitá teplota je cca 40°C. K prenosu tepla dochádza odparovaním vlhkosti z povrchu tela a z dýchacích ciest. Prenos tepla sa rovná tepelnej záťaži a telesná teplota sa nezvyšuje. Celkový stav je uspokojivý, sťažnosti sa znižujú na pocit tepla, často sa vyskytuje letargia a ospalosť, neochota pracovať a pohybovať sa.
II stupňa (čiastočná úprava)- teplota okolia je cca 50°C. Tepelná záťaž nie je kompenzovaná odparovaním vlhkosti a dochádza k akumulácii tepla v tele. Telesná teplota môže dosiahnuť 38,5 ° C. Systolický tlak sa zvyšuje o 5-15 mmHg. Art., a diastolický pokles o 10-20 mm Hg. čl. Zvyšuje sa minútový a systolický objem srdca, pľúcna ventilácia a množstvo absorbovaného kyslíka a uvoľneného oxidu uhličitého. Pulz sa zrýchli o 40-60 úderov za minútu. Existuje ostrá hyperémia kože a hojné potenie. Charakteristický je pocit tepla.
III stupňa (porucha zariadenia)- pri vystavení teplotám 60°C a vyšším. Telesná teplota môže dosiahnuť 39,5-40 °C. Systolický tlak sa zvyšuje o 20-30 mmHg. Art., a diastolický pokles o 30-40 mm Hg. Čl., môžete počuť efekt „nekonečného tónu“ (nulový diastolický tlak). Srdcová frekvencia sa zvyšuje na 160 úderov za minútu, ale systolický objem srdca klesá. Zvýšením pľúcnej ventilácie sa zvyšuje množstvo absorbovaného kyslíka a uvoľneného oxidu uhličitého. Koža je prudko hyperemická. Pot steká dole. Pacienti sa sťažujú na zhoršenie zdravotného stavu, pocit extrémneho tepla, búšenie srdca, tlak v spánkoch a bolesti hlavy. Môže sa objaviť vzrušenie a motorický nepokoj.
IV stupňa (chýbajúce zariadenie)- toto je v skutočnosti úpal, keď dôjde k hrubému narušeniu činnosti kardiovaskulárneho systému a centrálneho nervového systému.
Treba si uvedomiť, že závažnosť prehriatia organizmu nezávisí len od hodnoty teploty okolia, ale aj od dĺžky jeho pôsobenia na ľudský organizmus.
Pri vysokých teplotách okolia sa vyvinú štyri klinické syndrómy:
1) kŕče z tepla
2) vyčerpanie z tepla
3) poškodenie tepelným stresom
4) úpal
Každý z týchto stavov možno rozlíšiť na základe rôznych klinických prejavov, ale majú veľa spoločného a tieto stavy možno považovať za odrody syndrómov rovnakého pôvodu.
Symptómový komplex tepelného poškodenia vzniká pri vysokých teplotách (viac ako 32 °C) a vysokej relatívnej vlhkosti (viac ako 60 %).
Najzraniteľnejšie:
starí ľudia
osoby trpiace duševnými chorobami
osoby trpiace alkoholizmom
osoby užívajúce antipsychotiká, diuretiká, anticholinergiká
ľudí v priestoroch so slabým vetraním
Najmä mnohé syndrómy tepla sa vyvíjajú v prvých dňoch horúčav, predtým, než dôjde k aklimatizácii.
Aklimatizácia
Typická aklimatizácia trvá 4-7 dní.
1.Aklimatizácia nezvyšuje prah potenie, čo je najúčinnejší prirodzený spôsob boja proti tepelnému stresu a môže nastať s malými zmenami a niekedy aj bez zmien teploty stredných častí tela. Pokiaľ potenie pokračuje, človek dokáže vydržať výrazné zvýšenie teploty, čím sa zabezpečí, že telo obnoví vodu a chlorid sodný, najdôležitejšie fyziologické zložky potu. Hlavným mechanizmom zadržiavania soli v horúcom počasí je schopnosť vylučovať pot s veľmi nízkym obsahom chloridu sodného.
2. Ďalším spôsobom, ako sa telo prispôsobuje vysokým teplotám, je rozšírenie periférnych krvných ciev, ktorý pomáha odvádzať teplo.
Medzi ďalšie zmeny patria:
zníženie celkového objemu cirkulujúcej krvi
znížený prietok krvi obličkami
zvýšené hladiny antidiuretického hormónu (ADH) a aldosterónu
znížený obsah sodíka v moči
zvýšená frekvencia dýchania a srdcovej frekvencie
Hyperaldosteronizmus vedie k strate draslíka, ktorá sa môže zvýšiť pri nahrádzaní straty sodíka bez adekvátnej náhrady draslíka. Spočiatku sa zaznamená zvýšenie srdcového výdaja, ale keďže tepelné zaťaženie zostáva, žilový návrat sa znižuje, čo môže viesť k rozvoju srdcového zlyhania. Ak okolitá teplota dlhodobo prekračuje telesnú teplotu, potom sa teplo zadržiava a vzniká hyperpyrexia.
Kŕče z tepla
Kŕče, ktoré sa vyskytujú pri napätí svalov v podmienkach prehriatia, takzvané banícke kŕče alebo kŕče požiarnikov, sa považujú za najnezhubnejšie tepelné lézie.
Kŕče sú charakterizované bolestivými kŕčmi v dobrovoľne sa sťahujúcich svaloch, ktoré sa zvyčajne vyskytujú pri namáhavej práci. Tento syndróm sa spravidla rozvíja iba u vyškolených ľudí.
Teplota okolia nesmie prekročiť telesnú teplotu, rovnako ako nie je potrebné dlhodobé vystavovanie sa slnku. Telesná teplota nezvyšuje. Svalové kŕče sa zvyčajne vyskytujú po hojnom potení a môžu sa vyvinúť u netrénovaných ľudí, ktorí nosia tesné oblečenie pri zvýšenej fyzickej aktivite, dokonca aj pri nízkych teplotách okolia. Počas fyzickej práce padá hlavná záťaž na svaly končatín, takže sú náchylnejšie na rozvoj kŕčov. V interiktálnom období fyzikálne vyšetrenie neodhalí žiadne zmeny.
V krvných testoch Zvyčajne sa zaznamenáva zvýšenie koncentrácie vytvorených prvkov a zníženie obsahu chloridu sodného. Charakteristickým znakom je znížené vylučovanie sodíka močom.
Liečba uskutočnené chloridom sodným. Takmer okamžité zastavenie záchvatov po podaní chloridu sodného a vody naznačovalo, že príčinou záchvatov bolo zníženie obsahu týchto esenciálnych elektrolytov v tele.
Niekedy sa na kŕčoch podieľajú aj svaly brušnej steny, ktoré môžu pripomínať obraz akútneho brucha. Títo pacienti môžu omylom podstúpiť chirurgický zákrok, čo často vedie k mimoriadne nepriaznivým výsledkom. V takýchto prípadoch môže predbežné podanie fyziologického roztoku zabrániť zbytočnému chirurgickému zákroku.
Vyčerpanie z tepla
Tepelné vyčerpanie (tepelný šok, vyčerpanie) je stav, ktorý nastáva pri dlhšom (veľahodinovom) vystavení vysokým okolitým teplotám.
Vyčerpanie z tepla je jedným z najčastejších tepelných syndrómov. Tepelný šok rovnako rozvíja ako pri fyzickej aktivite, tak aj v pokoji. Štart zvyčajne náhle trvaniešok je krátky.
Vyskytuje sa v dôsledku nedostatočnej reakcie srdcových ciev na extrémne vysoké teploty a vyvíja sa najmä u starších ľudí užívajúcich diuretiká.
Vyčerpanosť z tepla môže byť spôsobená aj nadmernou stratou tekutín v dôsledku nadmerného potenia, čo následne vedie k únave, nízkemu krvnému tlaku a niekedy aj kolapsu. Vystavenie vysokým teplotám môže spôsobiť, že stratíte príliš veľa tekutín potením, najmä počas namáhavej fyzickej práce alebo cvičenia. S tekutinami sa strácajú aj soli (elektrolyty), čo zhoršuje narušenie krvného obehu a funkcie mozgu. V dôsledku toho sa môže vyvinúť vyčerpanie z tepla. Zároveň je stav človeka dôvodom na obavy, ale zriedka vedie k vážnym následkom.
Symptómy a diagnóza
Tepelné vyčerpanie (vyčerpanie) v dôsledku dehydratácie nastáva vtedy, keď telo stráca veľa tekutín (potom, vydychovaným vzduchom a pod.) bez adekvátnej náhrady.
Nedostatok vody presahujúci 2,5 % telesnej hmotnosti spôsobuje počiatočné poruchy
pri deficite vody 5,5-6,5% vznikajú ťažké poruchy
deficit vody 7-14% vedie k vážnemu stavu
deficit vody 15-25% vedie k smrti
Šok môže predchádzať:
slabosť
závraty
bolesť hlavy
anorexia
nevoľnosť, vracanie
nutkanie na defekáciu
mdloby
Pri vyčerpaní z tepla v dôsledku dehydratácie sa obeť stáva smädnou; tvár je bledosivá, pery zlepené, oči vpadnuté, pokožka a sliznice suché, koža stráca pružnosť a niekedy sa pokryje vyrážkou podobnou prosu. Telesná teplota je mierne zvýšená (do 37,5-38°C). Výdaj moču sa zníži alebo sa úplne zastaví. Chýba slinenie, je narušená artikulácia reči, neskôr je narušené aj prehĺtanie. Krvný tlak je znížený. V závažných prípadoch sa pozorujú závažné poruchy mozgových funkcií - bolesť hlavy, zvonenie v ušiach, poruchy koordinácie, kŕče jednotlivých svalových skupín, parestézia (strata citlivosti), úzkosť, halucinácie, strata vedomia. Únava z tepla (vyčerpanie) v dôsledku straty solí (sodík, draslík, vápnik atď.) sa vyvíja pri hojnom potení, zvracaní a tiež ak sa na uhasenie smädu používa neslaná voda. Prejavy pribúdajú postupne. Objavuje sa únava, slabosť, ospalosť, bolesti hlavy a závraty. Smäd nie je vyjadrený. Pokožka je bledá, vlhká, bez straty elasticity, vlhké sú aj sliznice. Prietok moču nie je narušený alebo mierne znížený. Často sa pozoruje nevoľnosť, vracanie je menej časté; Pitná voda je zle tolerovaná. Telesná teplota je normálna alebo mierne zvýšená. Charakterizovaný rýchlym pulzom, zníženým krvným tlakom a výraznými ortostatickými poruchami: pri pohybe do zvislej polohy, zdvihnutí hlavy, často dochádza k mdlobám alebo kolapsu. V závažných prípadoch sú možné kŕče a strata vedomia.
Vyčerpanie z tepla je ľahko diagnostikované na základe týchto príznakov.
Počas akút V štádiu, pokožka pacienta získa popolavo-šedú farbu, je studená a vlhká na dotyk a zreničky sú rozšírené. Krvný tlak môže byť nízky so zvýšeným pulzným tlakom. Keďže extrémna slabosť sa vyvíja veľmi rýchlo, telesná teplota zostáva normálna alebo dokonca mierne klesá. Trvanie tepelného zaťaženia a objem stratenej tekutiny potom určuje závažnosť hemokoncentrácie.
Liečba
Pacient sa prenesie do chladnej miestnosti a uloží sa do ležiacej polohy. Zvyčajne dochádza k spontánnemu obnoveniu vedomia.
Liečba spočíva hlavne v doplnení straty tekutín a solí. V prípade vyčerpania z tepla stratou tekutín sa vykonáva mierne ochladenie postihnutého (studené vody na hlave, zabalenie do vlhkej plachty, presun do klimatizovanej miestnosti a pod.). Tí, ktorí sú schopní piť, majú predpísané piť veľa tekutín - 1-2 litre počas 15 minút, potom dúšky. Za hodinu môže množstvo tekutiny (voda, ľadový čaj, ovocné šťavy) dosiahnuť 3-5 litrov za deň - 6-8 litrov. Ak obeť nemôže piť sama, potom sa intravenózne, subkutánne alebo v klystíre (1-1,5 l) podá tekutina (5% roztok glukózy). Po obnovení schopnosti piť sa nastaví režim voľnej vody a nútené podávanie tekutín sa musí zastaviť, pretože môže dôjsť k otrave vodou (nechuť k vode, bolesti brucha, ťažkosti s dýchaním a pod.).
Obeť s vyčerpaním z tepla v dôsledku straty solí by mala byť umiestnená so zdvihnutými nohami. Ak je človek schopný piť a nezvracia, podáva sa mu osolená voda alebo najlepšie roztok zloženia: 1,17 g chloridu sodného (jedlá soľ), 0,84 g hydrogénuhličitanu sodného (sóda bikarbóna) a 0,3 g chlorid draselný na 1 liter vody. Ak je pitie nemožné, potom sa podávajú soľné roztoky, ako je Ringer, Butler, laktasol atď.
Pri poklese krvného tlaku pri všetkých formách vyčerpania z tepla spolu s doplnením straty tekutín sa podávajú lieky stimulujúce cievny tonus, napr. sulfokamfokaín, mezaton a pod. Na elimináciu záchvatov sa používajú lieky ako sibazon, relanium a pod. Pacienti s ťažkými formami vyčerpania z tepla sú po asistencii liečení hospitalizáciou.
Tepelné poškodenie v dôsledku stresu
Tento syndróm sa vyskytuje pri výraznom fyzickom strese v podmienkach vysokej okolitej teploty (asi 26,7 ° C) s vysokou relatívnou vlhkosťou. Tento syndróm sa najčastejšie rozvinie u bežcov, ktorí súťažia bez primeranej aklimatizácie, v nevhodných podmienkach, alebo ktorí nie sú pred a počas pretekov dostatočne hydratovaní.
Predisponujúce faktory sú:
obezita
Vek
históriu úpalu
Na rozdiel od klasického úpalu, tepelné zranenie z námahy zahŕňa nadmerné potenie a nižšiu telesnú teplotu (39-40 °C v porovnaní s 41,4 °C a vyššími pri úpale).
Klinicky sa to prejavuje bolesť hlavy, piloerekcia („husia koža“) v oblasti hrudníka a horného ramenného pletenca, zimnica, zrýchlené dýchanie, nevoľnosť, vracanie, svalové kŕče, ataxia, nestabilná chôdza, nesúvislá reč, v niektorých prípadoch možná strata vedomia.
Pri vyšetrení detekovať tachykardiu, hypotenziu, zníženú periférnu rezistenciu.
Laboratórne údaje naznačujú hemokoncentráciu, hypernatriémiu, zmeny pečeňových a svalových enzýmov, hypokalciémiu, hypofosfatémiu a v niektorých prípadoch aj hypoglykémiu. Príležitostne sa vyskytuje trombocytopénia, hemolýza, diseminovaná intravaskulárna koagulácia, rabdomyolýza, myoglobinúria a akútna tubulárna nekróza.
Rozsiahle poškodenie cievneho endotelu alebo niektorého z vnútorných orgánov môže viesť k jeho zlyhaniu. Týmto závažným komplikáciám sa dá predísť predpísaním správnej liečby, ktorá spočíva v zabalení pacienta do chladnej vlhkej plachty, aby sa znížila teplota stredných častí tela na 38 °C, masážou končatín sa zlepší prietok krvi z centra do periférii, ako aj podávanie tekutín obsahujúcich hypotonický roztok glukózy a soľ. Pacienti by mali byť hospitalizovaní a sledovaní 36 hodín.
Tepelnému poškodeniu spôsobenému stresom možno predchádzať:
behať ráno (pred 8. hodinou), keď teplota a vlhkosť nie sú vysoké
zabezpečiť dostatočnú hydratáciu pretekára pred štartom pretekov, na čo by mal vypiť 300 ml vody 10 minút pred štartom a 250 ml každé 3-4 km (treba sa vyhýbať slaným či sladkým tekutinám)
organizovať body prvej pomoci každých 5 km trasy
varovať bežcov, aby nezvýšili tempo behu po tom, čo prejdú väčšinu trate
vyhýbajte sa pitiu alkoholu krátko pred pretekmi
Úpal
Tepelná hyperpyrexiaúpal alebo úpal sa najčastejšie vyskytuje u starších ľudí s chronickými ochoreniami, ako je ateroskleróza a kongestívne srdcové zlyhanie, najmä u pacientov užívajúcich diuretiká.
Ďalšími predisponujúcimi faktormi sú diabetes mellitus, alkoholizmus, užívanie anticholinergík, kožné lézie, ktoré bránia prenosu tepla, ako je ektodermálna dysplázia, vrodená absencia potných žliaz, ťažká sklerodermia.
Úpal sa často vyvíja u vojenských regrútov počas ich prvého tréningu a niekedy aj u bežcov na dlhé trate.
Mechanizmus vývojaúpal nie je známy. U väčšiny pacientov sa potenie zastaví, no u niektorých pretrváva. Vazokonstrikcia, ku ktorej dochádza počas úpalu, bráni ochladzovaniu strednej časti, nie je však jasné, či je to príčina alebo následok. Vystavenie slnku nie je predpokladom pre vznik úpalu.
Prodormálne obdobie sa môže prejaviť niekoľkými príznakmi. Niekedy je prvým príznakom strata vedomia. Okrem toho sa môžu vyskytnúť bolesti hlavy, závraty, mdloby, gastrointestinálne poruchy, zmätenosť a zvýšené dýchanie. V najťažších prípadoch sa môže vyvinúť delíriózny stav.
Pri vyšetrení Pozoruhodná je hyperémia a ťažká všeobecná slabosť. Rektálna teplota zvyčajne presahuje 41,1 °C a telesná teplota je 44,4 °C. Pokožka je na dotyk horúca a suchá, potenie vo väčšine prípadov chýba. Srdcová frekvencia je zvýšená, dýchanie je rýchle, plytké a krvný tlak je zvyčajne nízky. Svaly sú ochabnuté, šľachové reflexy môžu byť znížené. V závislosti od závažnosti stavu sa zaznamenáva ospalosť, stupor alebo kóma. Smrti predchádza šok.
Pri vyšetrení krvi a moču sa zisťujú rôzne zmeny:
Spravidla ide o hemokoncentráciu, leukocytózu, proteinúriu, cylindúriu a zvýšený dusík močoviny v krvi.
Zvyčajne sa zaznamenáva respiračná alkalóza, po ktorej nasleduje metabolická acidóza a laktátová acidóza.
Obsah draslíka v krvnej plazme je zvyčajne v normálnych medziach alebo mierne znížený a je tiež zaznamenaná hypokalcémia a hypofosfatémia.
Môže tiež existovať trombocytopénia, zvýšený protrombínový čas, čas zrážania a krvácania, afibrinogenémia a fibrinolýza, diseminovaná intravaskulárna koagulácia.
Všetky tieto faktory môžu viesť k difúznemu krvácaniu. Často je postihnutá pečeň. To sa zvyčajne vyskytuje v priebehu 24-36 hodín a prejavuje sa žltačkou, ako aj zmenami pečeňových enzýmov. Bežnou komplikáciou úpalu je zlyhanie obličiek.
S elektrokardiografiou zisťuje sa tachykardia, sínusová arytmia, sploštenie a následná inverzia T vlny a depresia ST segmentu. Literatúra popisuje difúznu nekrózu myokardu so známkami infarktu myokardu na EKG.
Smrť na úpal, ktorá je spôsobená zlyhaním obličiek a inými komplikáciami, môže nastať v priebehu niekoľkých hodín. Vo väčšine prípadov však pacienti zomierajú niekoľko týždňov po úpale v dôsledku infarktu myokardu, srdcového zlyhania, zlyhania obličiek, bronchopneumónie a bakteriémie.
Pri pitve nájdu rozsiahle poškodenie parenchýmu rôznych vnútorných orgánov, či už v dôsledku samotnej hyperpyrexie, alebo v dôsledku petechiálnych krvácaní do mozgu, srdca, obličiek alebo pečene.
Úpal vyžaduje okamžitú intenzívnu liečbu. Čas je tu veľmi podstatný.
Pacient by mal byť umiestnený na chladnom, dobre vetranom mieste
Odstráňte väčšinu oblečenia.
Keďže sa potenie zastaví, mali by sa použiť vonkajšie prostriedky na odvádzanie tepla.
Pacient by mal byť umiestnený vo vani s ľadovou vodou - to je najúčinnejší liek.
Ľadová voda neprispieva k vzniku šoku ani výraznému stiahnutiu kožných ciev.
Tento postup by sa mal vykonať čo najskôr.
Pacient musí byť neustále pod dohľadom lekára, je potrebné sledovať rektálnu teplotu.
Vodné procedúry sa zastavia, keď teplota klesne na 38,3 °C, ale opakujú sa, keď sa horúčka vráti.
Iná liečba je menej účinná, ak však nie je možné zabezpečiť kúpeľ, potom by mal byť pacient zabalený do studenej, mokrej plachty a miestnosť by mala byť dobre vetraná.
Po kúpeli by mal byť pacient umiestnený v chladnej, dobre vetranej miestnosti. Súčasne s ochladzovaním je potrebné masírovať pokožku, pretože sa tým stimuluje odtok krvi z povrchu tela k prehriatym vnútorným orgánom a mozgu a pomáha sa urýchliť prenos tepla.
Je indikovaná hydratácia hypotonickými kryštaloidnými roztokmi. Na zmiernenie zimnice sa môže použiť fenotiazín. Stimulanty ako epinefrín a narkotiká sú kontraindikované. Je potrebné zaviesť močový katéter a monitorovať výdaj moču.
Rýchle ochladenie v ľadovej vode, masáž končatín a silná hydratácia, zabezpečenie správnej ventilácie, zabránenie vdýchnutia, liečba kómy a záchvatov, prevencia arytmie - všetky tieto manipulácie vedú k tomu, že väčšina pacientov, najmä mladých a zdravých, prežije.
Bohužiaľ, u oslabených pacientov a starších ľudí, u ktorých je úpal diagnostikovaný spravidla po niekoľkých hodinách hyperpyrexie, je výsledok menej priaznivý.
Mali by ste si dávať pozor na dehydratáciu a rozvoj srdcového zlyhania. V prípade krvácania je potrebné podať transfúziu čerstvej krvi a v prípade diseminovanej intravaskulárnej koagulácie podať heparín (7500 U/h). Predĺžená oligúria je indikáciou na skoré začatie dialýzy.
Zabránenie úpalu
Určené v každom jednotlivom prípade konkrétnou situáciou. Napríklad dlhé túry počas horúcich období sa odporúča vykonávať v chladnejších hodinách dňa v ľahkom, pórovitom oblečení a odpočívať častejšie na tienistých, vetraných miestach. Je potrebné dodržiavať pravidlo pitného režimu, vďaka ktorému je možné cielene upraviť metabolizmus voda-soľ v tele. Namiesto vody môžete piť studený okyslený alebo osladený čaj, ryžový alebo čerešňový vývar alebo chlebový kvas. Odporúča sa širšia konzumácia sacharidov a mliečnych výrobkov s obmedzením potravín obsahujúcich kyslé radikály (kaše a pod.).
Vysoké teploty okolia nútia presunúť hlavné jedlo na večerné hodiny s konzumáciou na raňajky - 35, na obed - 25, na večeru - 40% dennej dávky.
V horúcich predajniach sa inštalujú zariadenia na chladenie vzduchu rozprašovaním vody, vo veľkej miere sa používajú vodné procedúry (sprchy, sprchy atď.), Zaviedli sa prestávky v práci a obmedzil sa príjem bielkovín a mastných jedál.
V prevencii úpalu je dôležitý predbežný tréning, pomocou ktorého možno dosiahnuť zvýšenú adaptáciu na pôsobenie tepelných faktorov.
Ľudia, ako je známe, patria k homeotermickým alebo teplokrvným organizmom. Znamená to, že jeho telesná teplota je stála, t.j. telo nereaguje na zmeny teploty okolia? Reaguje, a to dokonca veľmi citlivo. Stálosť telesnej teploty je v skutočnosti výsledkom neustále prebiehajúcich reakcií v tele, ktoré udržujú jeho tepelnú rovnováhu nezmenenú.
Z hľadiska metabolických procesov je tvorba tepla vedľajším efektom chemických reakcií biologickej oxidácie, pri ktorej živiny vstupujúce do tela - tuky, bielkoviny, sacharidy - prechádzajú premenami vedúcimi k tvorbe vody a oxidu uhličitého. Rovnaké reakcie s uvoľňovaním tepelnej energie prebiehajú aj v organizmoch poikilotermných, čiže studenokrvných živočíchov, avšak pre ich výrazne nižšiu intenzitu telesná teplota poikilotermných živočíchov len mierne prevyšuje teplotu okolia a mení sa v súlade s ňou. .
Všetky chemické reakcie prebiehajúce v živom organizme závisia od teploty. A u poikilotermných živočíchov sa intenzita procesov premeny energie podľa Van’t Hoffovho pravidla* zvyšuje úmerne s vonkajšou teplotou. U homeotermických zvierat je táto závislosť maskovaná inými vplyvmi. Ak je homeotermický organizmus ochladený pod príjemnú teplotu okolia, zvyšuje sa intenzita metabolických procesov a následne aj jeho tvorba tepla, čím sa bráni poklesu telesnej teploty. Ak je termoregulácia u týchto zvierat zablokovaná (napríklad v dôsledku anestézie alebo poškodenia niektorých oblastí centrálneho nervového systému), krivka produkcie tepla verzus teplota bude rovnaká ako u poikilotermných organizmov. Ale aj v tomto prípade zostávajú výrazné kvantitatívne rozdiely medzi metabolickými procesmi u poikilotermných a homeotermických živočíchov: pri danej telesnej teplote je intenzita energetického metabolizmu na jednotku telesnej hmotnosti u homeotermných organizmov minimálne 3-krát vyššia ako intenzita metabolizmu u poikilotermných živočíchov. organizmov.
Mnohé necicavce a iné zvieratá sú schopné do určitej miery zmeniť svoju telesnú teplotu prostredníctvom „behaviorálnej termoregulácie“ (napríklad ryby môžu plávať do teplejšej vody, jašterice a hady sa môžu „opaľovať“). Skutočne homeotermické organizmy sú schopné využívať behaviorálne aj autonómne metódy termoregulácie, najmä v prípade potreby dokážu produkovať dodatočné teplo v dôsledku aktivácie metabolizmu, zatiaľ čo iné organizmy sú nútené spoliehať sa na vonkajšie zdroje tepla.
Produkcia tepla a veľkosť telaTeplota väčšiny teplokrvných cicavcov sa napriek výrazným rozdielom vo veľkosti tela pohybuje od 36 do 40 °C. Rýchlosť metabolizmu (M) zároveň závisí od telesnej hmotnosti (m) ako jej exponenciálnej funkcie: M = k x m 0,75, t.j. hodnota M/m 0,75 je rovnaká pre myš aj slona, hoci u myši je rýchlosť metabolizmu na 1 kg telesnej hmotnosti výrazne vyššia ako u slona. Tento takzvaný zákon poklesu rýchlosti metabolizmu v závislosti od telesnej hmotnosti odráža skutočnosť, že produkcia tepla zodpovedá intenzite prenosu tepla do okolitého priestoru. Pre daný teplotný rozdiel medzi vnútorným prostredím tela a prostredím sa ukazuje, že tepelné straty na jednotku telesnej hmotnosti sú tým väčšie, čím väčší je pomer medzi povrchom a objemom telesa a tento pomer klesá s rastúcim telesom. veľkosť.
Telesná teplota a tepelná rovnováha
Keď je potrebné dodatočné teplo na udržanie konštantnej telesnej teploty, môže byť generované:
1) dobrovoľná motorická aktivita;
2) mimovoľná rytmická svalová aktivita (chvenie spôsobené chladom);
3) zrýchlenie metabolických procesov, ktoré nie sú spojené so svalovou kontrakciou.
U dospelých je triaška najdôležitejším mimovoľným mechanizmom termogenézy. „Nechvejúca sa termogenéza“ sa vyskytuje u novonarodených zvierat a detí, ako aj u malých zvierat adaptovaných na chlad a u zvierat v hibernácii. Hlavným zdrojom „netriasajúcej sa termogenézy“ je takzvaný hnedý tuk, tkanivo charakterizované nadbytkom mitochondrií a „mnohonásobným“ rozložením tuku (početné malé kvapôčky tuku obklopené mitochondriami). Toto tkanivo sa nachádza medzi lopatkami, v podpazuší a na niektorých iných miestach.
Aby sa telesná teplota nemenila, produkcia tepla sa musí rovnať prenosu tepla. Podľa Newtonovho zákona ochladzovania je teplo vydávané telesom (menšie straty v dôsledku vyparovania) úmerné teplotnému rozdielu medzi vnútrom telesa a okolitým priestorom. U človeka je prenos tepla pri teplote okolia 37 °C nulový a s poklesom teploty sa zvyšuje. Prenos tepla závisí aj od vedenia tepla v tele a periférneho prietoku krvi.
Termogenéza spojená s metabolizmom v pokojových podmienkach (obr. 1) je vyvážená procesmi prenosu tepla v zóne teploty okolia T 2 -T 3 , ak sa prietok krvi kožou postupne znižuje s poklesom teploty od T 3 do T 2 . Pri teplotách pod T 2 stálosť telesnej teploty sa dá udržať iba zvýšením termogenézy v pomere k tepelným stratám. Najväčšia produkcia tepla poskytovaná týmito mechanizmami u ľudí zodpovedá metabolickej úrovni, ktorá je 3-5 krát vyššia ako intenzita bazálneho metabolizmu a charakterizuje spodnú hranicu rozsahu termoregulácie T 1 . Pri prekročení tejto hranice vzniká podchladenie, ktoré môže viesť až k smrti z podchladenia.
Pri teplote okolia nad T 3 teplotná rovnováha by sa mohla udržať oslabením intenzity metabolických procesov. V skutočnosti je teplotná rovnováha vytvorená vďaka dodatočnému mechanizmu prenosu tepla - odparovaniu potu. Teplota T 4 zodpovedá hornej hranici rozsahu termoregulácie, ktorý je určený maximálnou intenzitou tvorby potu. Pri teplote okolia nad T 4 dochádza k hypertermii, ktorá môže viesť k smrti z prehriatia. Teplotný rozsah T 2 -T 3 , v rámci ktorej je možné udržiavať telesnú teplotu na konštantnej úrovni bez účasti ďalších mechanizmov tvorby tepla alebo potenia tzv. termoneutrálna zóna. V tomto rozsahu je rýchlosť metabolizmu a produkcia tepla podľa definície minimálna.
Teplota ľudského tela
Teplo generované telom normálne (t. j. za rovnovážnych podmienok) je odovzdávané do okolitého priestoru povrchom tela, preto by teplota častí tela v blízkosti jeho povrchu mala byť nižšia ako teplota jeho centrálnych častí. . V dôsledku nepravidelnosti geometrických tvarov telesa je rozloženie teplôt v ňom popísané zložitou funkciou. Napríklad, keď je sporo oblečený dospelý v miestnosti s teplotou vzduchu 20 ° C, teplota hlbokej svalovej časti stehna je 35 ° C, hlbokých vrstiev lýtkového svalu je 33 ° C, teplota v strede chodidla je len 27–28 °C a rektálna teplota sa rovná približne 37 °C. Kolísanie telesnej teploty spôsobené zmenami vonkajšej teploty sa najvýraznejšie prejavuje pri povrchu tela a na koncoch končatín (obr. 2).
Ryža. 2. Teplota rôznych oblastí ľudského tela v studených (A) a teplých (B) podmienkach
Samotná telesná teplota nie je konštantná, ani priestorovo, ani časovo. V termoneutrálnych podmienkach sú teplotné rozdiely vo vnútorných oblastiach tela 0,2–1,2 °C; aj v mozgu dosahuje teplotný rozdiel medzi centrálnou a vonkajšou časťou viac ako 1 °C. Najvyššia teplota sa pozoruje v konečníku a nie v pečeni, ako sa predtým myslelo. V praxi sú zvyčajne zaujímavé zmeny teploty v priebehu času, preto sa meria v jednej konkrétnej oblasti.
Pre klinické účely sa uprednostňuje meranie rektálnej teploty (teplomer sa zavádza cez konečník do konečníka do štandardnej hĺbky 10–15 cm). Orálna, alebo skôr sublingválna teplota je zvyčajne o 0,2–0,5 °C nižšia ako rektálna. Ovplyvňuje ju teplota vdychovaného vzduchu, jedla a nápojov.
V štúdiách športovej medicíny sa často meria teplota pažeráka (nad otvorom žalúdka), ktorá sa zaznamenáva pomocou flexibilných snímačov teploty. Takéto merania odrážajú zmeny telesnej teploty rýchlejšie ako zaznamenávanie rektálnej teploty.
Axilárna teplota môže slúžiť aj ako indikátor telesnej teploty, pretože keď je rameno pevne pritlačené k hrudníku, teplotné gradienty sa posunú tak, že hranica jadra dosiahne až do podpazušia. To však nejaký čas trvá. Najmä po pobyte v chlade, keď došlo k ochladeniu povrchových tkanív a v nich došlo k vazokonstrikcii (zvlášť často sa to stáva pri prechladnutí). V tomto prípade by malo uplynúť asi pol hodiny, aby sa v týchto tkanivách vytvorila tepelná rovnováha.
V niektorých prípadoch sa teplota jadra meria vo vonkajšom zvukovode. A to pomocou flexibilného senzora, ktorý je umiestnený v blízkosti ušného bubienka a chránený pred vonkajšími teplotnými vplyvmi pomocou vatovej tyčinky.
Na určenie teploty povrchovej vrstvy tela sa zvyčajne meria teplota kože. V tomto prípade meranie v jednom bode poskytuje neadekvátny výsledok. Preto sa v praxi priemerná teplota kože zvyčajne meria na čele, hrudníku, bruchu, ramene, predlaktí, chrbte ruky, stehne, dolnej časti nohy a chrbtovej ploche chodidla. Pri výpočte sa berie do úvahy plocha zodpovedajúceho povrchu tela. Takto zistená „priemerná teplota pokožky“ pri príjemnej teplote okolia je približne 33–34 °C.
Pravidelné výkyvy priemernej teplotyTeplota ľudského tela počas dňa kolíše: minimálna je pred úsvitom a maximálna (často s dvoma vrcholmi) cez deň (obr. 3). Amplitúda denných výkyvov je približne 1 °C. U zvierat, ktoré sú aktívne v noci, sa teplotné maximum pozoruje v noci. Najjednoduchšie by sa tieto skutočnosti dali vysvetliť tak, že k zvýšeniu teploty dochádza v dôsledku zvýšenej fyzickej aktivity, no toto vysvetlenie sa ukazuje ako nesprávne.
Teplotné výkyvy sú jedným z mnohých denných rytmov. Aj keď vylúčime všetky orientačné vonkajšie signály (svetlo, zmeny teploty, hodiny jedenia), telesnú teplotu
naďalej rytmicky osciluje, ale perióda oscilácie je v tomto prípade od 24 do 25 hodín.Denné výkyvy telesnej teploty sú teda založené na endogénnom rytme („biologické hodiny“), zvyčajne synchronizovanom s vonkajšími signálmi, najmä s rotácia Zeme. Počas cestovania spojeného s prechodom zemských poludníkov zvyčajne trvá 1–2 týždne, kým sa teplotný rytmus zosúladí so životným štýlom určeným miestnym časom novým pre telo.
Rytmus denných teplotných zmien prekrývajú rytmy s dlhšími periódami, napríklad teplotný rytmus synchronizovaný s menštruačným cyklom.
Zmena teploty počas fyzickej aktivityNapríklad pri chôdzi je produkcia tepla 3–4 krát vyššia a pri namáhavej fyzickej práci dokonca 7–10 krát vyššia ako v pokoji. Zvyšuje sa aj v prvých hodinách po jedle (asi o 10–20 %). Rektálne teploty počas maratónskeho behu môžu dosiahnuť 39 - 40 ° C av niektorých prípadoch takmer 41 ° C. Priemerná teplota pokožky však klesá v dôsledku potenia a odparovania vyvolaného cvičením. Pri submaximálnej práci, pri ktorej dochádza k poteniu, je zvýšenie teploty jadra takmer nezávislé od teploty okolia v rozmedzí 15–35 °C. Dehydratácia organizmu vedie k zvýšeniu teploty jadra a výrazne znižuje výkonnosť.
Odvod tepla
Ako z neho odchádza teplo, ktoré vzniklo v hĺbke tela? Čiastočne so sekrétmi a vydýchaným vzduchom, ale úlohu hlavného chladiča zohráva krv. Krv je pre svoju vysokú tepelnú kapacitu na tento účel veľmi vhodná. Odoberá teplo z buniek tkanív a orgánov, ktoré omýva, a prenáša ho cez cievy do kože a slizníc. Tu dochádza hlavne k prenosu tepla. Preto krv vytekajúca z kože je približne o 3 °C chladnejšia ako krv prúdiaca dovnútra. Ak je telo zbavené schopnosti odvádzať teplo, potom už za 2 hodiny stúpne jeho teplota o 4 ° C a zvýšenie teploty na 43–44 ° C je spravidla nezlučiteľné so životom.
Prenos tepla v končatinách je do určitej miery podmienený tým, že prietok krvi tu prebieha na protiprúdovom princípe. Hlboké veľké cievy končatín sú umiestnené paralelne, vďaka čomu krv prúdiaca cez tepny do periférie odovzdáva svoje teplo blízkym žilám. Kapiláry nachádzajúce sa na koncoch končatín teda prijímajú predchladenú krv, preto sú na nízke teploty najcitlivejšie prsty na rukách a nohách.
Zložky prenosu tepla sú: vedenie tepla H P, konvekcia H Komu, žiarenie H izl a odparovanie H isp. Celkový tepelný tok je určený súčtom týchto zložiek:
N nar= N P+ N Komu+ N izl+ N isp .
K prenosu tepla vedením dochádza pri kontakte tela (v stoji, v sede alebo v ľahu) s hustým substrátom. Množstvo tepelného toku je určené teplotou a tepelnou vodivosťou priľahlého substrátu.
Ak je pokožka teplejšia ako okolitý vzduch, priľahlá vrstva vzduchu sa zahrieva, stúpa a je nahradená chladnejším, hustejším vzduchom. Hnacou silou tohto konvekčného prúdenia je rozdiel medzi teplotami telesa a okolitého prostredia v jeho blízkosti. Čím väčší je pohyb vo vonkajšom vzduchu, tým tenšia je hraničná vrstva (maximálna hrúbka 8 mm).
Pre rozsah biologických teplôt možno prenos tepla v dôsledku žiarenia H s dostatočnou presnosťou opísať pomocou rovnice:
N izl= h izl x(T koža- T izl) x A,
kde T koža– priemerná teplota kože, T izl– priemerná teplota žiarenia (teplota okolitých povrchov, napríklad stien miestnosti),
A je účinná povrchová plocha tela a
h izl– koeficient prestupu tepla sálaním.
Koeficient h izl zohľadňuje emisivitu pokožky, ktorá je pre dlhovlnné infračervené žiarenie približne 1, bez ohľadu na pigmentáciu, t.j. pokožka vyžaruje takmer toľko energie ako úplne čierne telo.
Asi 20 % prenosu tepla z ľudského tela za neutrálnych teplotných podmienok sa deje v dôsledku odparovania vody z povrchu kože alebo slizníc dýchacích ciest. K prenosu tepla vyparovaním dochádza už pri 100% relatívnej vlhkosti okolitého vzduchu. K tomu dochádza, pokiaľ je teplota pokožky vyššia ako teplota okolia a pokožka je plne hydratovaná vďaka dostatočnej produkcii potu.
Keď okolitá teplota prekročí telesnú teplotu, k prenosu tepla môže dôjsť iba odparovaním. Účinnosť chladenia v dôsledku potenia je veľmi vysoká: pri odparení 1 litra vody môže ľudské telo odovzdať tretinu všetkého tepla vytvoreného v pokojových podmienkach za celý deň.
Vplyv oblečenia
Účinnosť odevu ako tepelného izolantu je daná najmenšími objemami vzduchu v štruktúre tkaniny alebo vo vlase, v ktorom nevznikajú žiadne badateľné konvekčné prúdy. V tomto prípade sa teplo prenáša iba vedením a vzduch je zlým vodičom tepla.
Faktory prostredia a tepelná pohoda
Vplyv prostredia na tepelný režim ľudského tela určujú minimálne štyri fyzikálne faktory: teplota vzduchu, vlhkosť, teplota žiarenia a rýchlosť vzduchu (vetra). Tieto faktory určujú, či subjekt cíti „tepelnú pohodu“, či je mu teplo alebo zima. Podmienkou komfortu je, aby telo nepotrebovalo fungovanie termoregulačných mechanizmov, t.j. nevyžadovalo by to triašku alebo potenie a prietok krvi v periférnych orgánoch by mohol udržiavať strednú rýchlosť. Tento stav zodpovedá vyššie uvedenej termoneutrálnej zóne.
Tieto štyri fyzikálne faktory sú do určitej miery zameniteľné s ohľadom na pocit pohodlia a potrebu termoregulácie. Inými slovami, pocit chladu spôsobený nízkou teplotou vzduchu môže byť oslabený zodpovedajúcim zvýšením teploty žiarenia. Ak sa zdá atmosféra dusná, pocit možno zmierniť znížením vlhkosti alebo teploty. Ak je teplota žiarenia nízka (studené steny), na dosiahnutie komfortu je potrebné zvýšiť teplotu vzduchu.
Podľa nedávnych štúdií je hodnota komfortnej teploty pre málo oblečeného (košeľa, šortky, dlhé bavlnené nohavice) sediaceho subjektu približne 25–26 °C pri vlhkosti vzduchu 50 % a rovnakej teplote vzduchu a stien. Zodpovedajúca hodnota pre nahú osobu je 28 °C. Priemerná teplota kože je približne 34 °C. Počas fyzickej práce, keď subjekt vynakladá viac a viac fyzickej námahy, príjemná teplota klesá. Napríklad pri ľahkej kancelárskej práci je preferovaná teplota vzduchu približne 22 °C. Napodiv, počas ťažkej fyzickej práce je izbová teplota, pri ktorej nedochádza k poteniu, príliš chladná.
Schéma na obr. Obrázok 4 ukazuje, ako korelujú hodnoty komfortnej teploty, vlhkosti a teploty okolitého vzduchu pri ľahkej fyzickej práci. Každý stupeň nepohodlia môže byť spojený s jednou hodnotou teploty – efektívnou teplotou (ET). Číselná hodnota ET sa zistí premietnutím bodu, v ktorom čiara nepohodlia pretína krivku zodpovedajúcu 50 % relatívnej vlhkosti, na os X. Napríklad všetky kombinácie hodnôt teploty a vlhkosti v tmavosivej oblasti (30 °C pri 100 % relatívnej vlhkosti alebo 45 °C pri 20 % relatívnej vlhkosti atď.) zodpovedajú efektívnej teplote 37 °C, ktorá zase zodpovedá určitému stupňu nepohodlia. V oblasti nižších teplôt je vplyv vlhkosti menší (sklon diskomfortných čiar je strmší), keďže v tomto prípade je podiel vyparovania na celkovom prestupe tepla nevýznamný. Nepohodlie sa zvyšuje s priemernou teplotou a vlhkosťou pokožky. Pri prekročení parametrov definujúcich maximálnu vlhkosť pokožky (100%) už nie je možné udržiavať tepelnú rovnováhu. Človek je teda schopný odolávať podmienkam za touto hranicou len krátkodobo; pot tečie prúdmi, pretože sa ho uvoľňuje viac, ako sa môže odpariť. Čiary nepohodlia sa samozrejme posúvajú v závislosti od tepelnej izolácie, ktorú poskytuje oblečenie, rýchlosti vetra a charakteru fyzickej aktivity.
Pohodlné hodnoty teploty vody
Voda má výrazne väčšiu tepelnú vodivosť a tepelnú kapacitu v porovnaní so vzduchom. Keď je voda v pohybe, výsledné turbulentné prúdenie pri povrchu tela odoberá teplo tak rýchlo, že pri teplote vody 10 °C ani silné fyzické zaťaženie neumožňuje udržať tepelnú rovnováhu a dochádza k podchladeniu. Ak je telo v úplnom pokoji, pre dosiahnutie tepelnej pohody by mala byť teplota vody 35–36 °C. Spodná hranica komfortnej teploty vo vode sa v závislosti od hrúbky izolačného tukového tkaniva pohybuje od 31 do 36 °C.
Pokračovanie nabudúce
* Podľa Van't Hoffovho pravidla sa pri zmene teploty o 10 °C (v rozmedzí od 20 do 40 °C) mení spotreba kyslíka tkanivami 2-3 krát v rovnakom smere.
Zemepisné a sezónne rozdiely. - Výškové rozdiely a kontinentálne podnebie. - Mikroklíma. - Hĺbka.
Po opísaní vplyvu rôznych teplôt na organizmy je vhodné diskutovať o problematike rôznorodosti teplôt vyskytujúcich sa v prírode. Zodpovedajúce teplotné rozdiely spolu s ich dôsledkami presne určujú úlohu, ktorú môže teplota zohrávať pri určovaní distribúcie a početnosti organizmov. Teplotné rozdiely možno rozdeliť do siedmich hlavných skupín: zemepisné, nadmorské, spojené s kontinentálnym podnebím, sezónne, denné, mikroklimatické a hlboké. Mnohé zo základných informácií o týchto rozdieloch sú, samozrejme, všeobecne známe.
Ryža. 2.11. A. Poloha Zeme 22. júna: na severnej pologuli začína leto a na južnej pologuli zima. Vo vysokých zemepisných šírkach je deň dlhý a v nízkych je deň krátky. Miesta, kde slnečné lúče dopadajú na zemský povrch pod najväčším uhlom, sa nachádzajú severne od rovníka. B. Poloha Zeme 22. decembra: pozoruje sa obrázok,
opak oproti A.V. Poloha Zeme 21. marca a 23. septembra: na jednej pologuli začína jar, na druhej jeseň. Dĺžka dňa vo všetkých zemepisných šírkach je 12 hodín. Miesto, kam slnečné lúče dopadajú kolmo, dopadá presne na rovník.
Sezónne a zemepisné rozdiely sú v skutočnosti neoddeliteľné. Ako ukazuje obr. 2.11 sa v priebehu ročného cyklu mení uhol sklonu zemskej osi voči rovine cirkumsolárnej obežnej dráhy Zeme. Z tohto dôvodu sú na obr. 2,12; Okrem toho treba pamätať na to, že najvyššie teploty sa nepozorujú na rovníku, ale v stredných zemepisných šírkach: napríklad v Spojených štátoch sotva existuje miesto, kde by značka 38 °C nikdy nezostala hlboko pod; zároveň ani v Colone (Panama), ani takmer na rovníku v Beleme (Brazília) teplota nikdy neprekročila 35 °C (MacArthur, 1972).
Tieto rozsiahle geografické vzorce sú ovplyvnené nadmorskou výškou a „kontinentálnym“ podnebím. V suchom vzduchu, s nárastom každých 100 m, teplota klesá o 10 ° C a vo vlhkom vzduchu - o 0,6 ° C. Pokles teploty je dôsledkom „adiabatickej“ expanzie vzduchu, ku ktorej dochádza pri poklese atmosférického tlaku spojeného so zvyšovaním nadmorskej výšky. Prejavy kontinentality sa vysvetľujú najmä rozdielmi medzi rýchlosťami ohrievania a ochladzovania pôdy na jednej strane a vody
Ryža. 2.12. Zjednodušený diagram rozdelenia zemského povrchu do piatich hlavných klimatických pásiem. (Kanárske ostrovy sú označené tučným krížikom; pozri text na str. 85.)
omše - na druhej. Odrazivosť vody je vyššia ako odrazivosť pevniny, takže sa krajina rýchlejšie zahrieva; ale aj rýchlejšie vychladne. Z tohto dôvodu má more zmäkčujúci, „morský“ vplyv na teplotný režim pobrežných oblastí a najmä ostrovov: denné aj sezónne teplotné výkyvy na takýchto miestach sú oveľa menej viditeľné ako na iných miestach v rovnakej zemepisnej šírke, ale v vnútro kontinentu (obr. 2.13). Niečo podobné sa pozoruje v rámci pevnín: suché a neúrodné oblasti (napríklad púšte) podliehajú prudším sezónnym a denným teplotným výkyvom ako vlhkejšie oblasti (napríklad lesy).
Za mapou sveta so znázornenými teplotnými zónami (obr. 2.12) sa teda skrýva mnoho rozdielov čisto lokálneho charakteru. Existuje však aj iná, oveľa menej uznávaná okolnosť, a to, že môže existovať celý rad rozdielov ešte menšieho rozsahu – mikroklimatických. Tu je len niekoľko 
Ryža. 2.13. Sezónna dynamika priemernej dennej amplitúdy teploty v rôznych pobrežných oblastiach a vo vnútrozemí. Keď sa vzďaľujete od pobrežia a zmierňujúci vplyv mora slabne, zvyšuje sa rozsah kolísania teploty vzduchu. Helgoland je ostrov. Oldenburg a Leningen sú vzdialené od západného pobrežia Severného mora. Nemecko na 11, 30 a 80 km. (Po Rothovi, 1981.)
príklady (Geiger, 1955): v noci môže pokles hustého studeného vzduchu na dno horskej doliny spôsobiť, že bude o 310 °C chladnejšia ako na okraji doliny len o 100 m vyššie; v mrazivom zimnom dni môžu slnečné lúče zohriať južnú stranu kmeňa stromu (a zároveň nikým obývané trhliny a praskliny na ňom) až na 30 °C; v oblasti pokrytej vegetáciou sa teploty vzduchu v bodoch oddelených zvislou vzdialenosťou 2,6 m (na povrchu pôdy a priamo nad vrchnou vrstvou olistenia) môžu líšiť o 10°C. Preto na získanie údajov o vplyve teploty na distribúciu a početnosť živých bytostí by sme sa vôbec nemali obmedzovať na úvahy o vzorcoch, ktoré sa prejavujú v globálnom alebo geografickom meradle.
To je zrejmé aj pri štúdiu závislosti teploty od hĺbky (pod povrchom pôdy alebo vody). Táto závislosť je vyjadrená dvoma spôsobmi: po prvé, kolísanie teploty, ktoré sa vyskytuje na povrchu, je v hĺbke oslabené („tlmené“, tlmené) a po druhé sa fázovo posúva späť; Tento posun je citeľnejší, čím je tlmenie silnejšie. Stupeň prejavu oboch týchto javov sa zvyšuje tak s nárastom samotnej hĺbky, ako aj s poklesom tepelnej vodivosti média (v pôde je veľmi nízka, vo vode o niečo vyššia). Približne v metrovej hĺbke pod povrchom pôdy sú denné teplotné výkyvy s amplitúdou niekoľkých desiatok stupňov prakticky nepostrehnuteľné a v hĺbke niekoľkých metrov miznú aj ročné výkyvy.
Faktory ovplyvňujúce výkon počítača a
Systém
Elektronické počítače a systémy sú zvyčajne prevádzkované v rôznych podmienkach, ktoré majú rôzne fyzikálne a chemické prostredie a povahu. Prevádzkové podmienky sa líšia vo veľmi širokých medziach.
Zoberme si faktory, ktoré ovplyvňujú výkon počítača. Delia sa na nasledujúce: klimatický, mechanický A žiarenia.
Medzi klimatické faktory patrí:
Zmeny okolitej teploty a vlhkosti;
Úpal;
Zvýšenie alebo zníženie atmosférického tlaku;
Prítomnosť vetra alebo pohybujúceho sa prúdu prachu, piesku;
Prítomnosť účinných látok v okolitej atmosfére;
Prítomnosť slnečného žiarenia;
Prítomnosť hubových útvarov (plesne), mikroorganizmy;
Prítomnosť hmyzu a hlodavcov;
Prítomnosť výbušnej a horľavej atmosféry;
Dážď, špliechanie;
Prítomnosť ozónu v životnom prostredí.
Mechanické faktory zahŕňajú:
Vystavenie vibráciám, nárazom;
Vplyv lineárneho zrýchlenia;
Akustický šok;
Prítomnosť beztiaže.
Radiačné faktory zahŕňajú:
Kozmické žiarenie;
Jadrové žiarenie z reaktorov, jadrových motorov;
Ožarovanie tokom gama fotónov;
Ožarovanie rýchlymi neutrónmi, beta časticami, alfa časticami, protónmi, deuterónmi.
Niektoré z týchto faktorov sa prejavujú nezávisle od ostatných a niektoré faktory pôsobia v zhode s inými faktormi určitej skupiny. Napríklad prítomnosť pohybujúcich sa prúdov piesku nevyhnutne povedie k vibráciám v počítači.
Klimatické faktory
Teplota okolia
Zvýšenie teploty prostredia obklopujúceho počítač a jeho komponenty je spojené na jednej strane so zvýšením teploty atmosféry a na druhej strane s uvoľňovaním tepla pri prevádzke mikroelektronických komponentov.
Teplota vo vnútri počítača je spravidla vyššia ako vonkajšia, a to je potrebné vziať do úvahy pri vývoji jeho konštrukcie, pretože pokles teploty je spojený iba so zmenou teploty atmosféry.
Aby bol počítač funkčný, je potrebné určiť prípustný teplotný rozsah. V tomto prípade musí počítač zostať funkčný, keď je zapnutý, to znamená v prevádzkovom stave.
Aby sa eliminovala možnosť zlyhania počítača počas skladovania a prepravy (v nefunkčnom stave), jeho konštrukcia je vyrobená tak, aby odolal teplotám mierne vyšším, ako je ich prípustný rozsah. Takéto teploty sa nazývajú hraničné teploty, charakterizujú tepelnú a chladovú odolnosť konštrukcie počítača.
Horné a spodné hodnoty teploty okolia počas prevádzky počítača, ako aj teploty vzduchu alebo iného plynu počas jeho skladovania a prepravy sú rozdelené podľa stupňov tvrdosti, tabuľka 1:
stôl 1
Úpal
Teplota je dôležitým a často obmedzujúcim faktorom životného prostredia. Distribúcia rôznych druhov a veľkosti populácie výrazne závisia od teploty. Čo je toho dôvodom a aké sú dôvody tejto závislosti?
Rozsah teplôt, ktoré sú zaznamenané vo vesmíre, sa rovná tisícom stupňov, ale hranice bývania živých tvorov na Zemi sú oveľa užšie: najčastejšie od - 200 ° C do + 100 ° C. Väčšina organizmov má oveľa užší teplotný rozsah, pričom najväčší rozsah sa nachádza u najslabšie organizovaných tvorov, mikroorganizmov, najmä baktérií. Baktérie majú schopnosť žiť v podmienkach, keď iné organizmy umierajú. Nachádzajú sa teda v horúcich prameňoch pri teplotách okolo 90°C až 250°C, pričom najodolnejší hmyz uhynie, ak teplota okolia presiahne 50°C. Existencia baktérií v širokom rozsahu teplôt je zabezpečená ich schopnosťou premeniť sa na formy ako sú spóry, ktoré majú pevné bunkové steny, ktoré dokážu odolávať nepriaznivým podmienkam prostredia.
Rozsah tolerancie u suchozemských živočíchov je vo všeobecnosti väčší ako u vodných živočíchov (nepočítajúc mikroorganizmy). Premenlivosť teplôt, časová a priestorová, je silným environmentálnym faktorom. Živé organizmy sa prispôsobujú rôznym teplotným podmienkam; Niektoré môžu žiť pri konštantných alebo relatívne stálych teplotách, zatiaľ čo iné sú lepšie prispôsobené teplotným výkyvom.
Vplyv teplotného faktora na organizmy spočíva v jeho účinku na rýchlosť metabolizmu. Ak vychádzame z Van't Hoffovho pravidla pre chemické reakcie, mali by sme dospieť k záveru, že zvýšenie teploty spôsobí proporcionálne zvýšenie rýchlosti biochemických metabolických procesov. V živých organizmoch však rýchlosť reakcií závisí od aktivity enzýmov, ktoré majú svoje teplotné optimum. Rýchlosť enzymatických reakcií závisí od teploty nelineárne. Vzhľadom na rôznorodosť enzymatických reakcií v živých organizmoch je potrebné konštatovať, že situácia v živých systémoch je výrazne odlišná od relatívne jednoduchých chemických reakcií (prebiehajúcich v neživých systémoch).
Pri analýze vzťahov medzi organizmami a teplotou prostredia sú všetky organizmy rozdelené do dvoch typov: homeotermický a poikilotermický. Toto rozdelenie platí pre svet zvierat; niekedy sa zvieratá delia na teplokrvný a chladnokrvný.
Homeotermné organizmy majú stálu teplotu a udržiavajú si ju aj napriek zmenám teploty v prostredí. Naproti tomu poikilotermné organizmy nevynakladajú energiu na udržanie konštantnej telesnej teploty a tá sa mení v závislosti od teploty okolia.
Toto rozdelenie je trochu svojvoľné, pretože mnohé organizmy nie sú absolútne poikilotermné alebo homeotermické. Mnoho plazov, rýb a hmyzu (včely, motýle, vážky) dokáže regulovať svoju telesnú teplotu v priebehu času a cicavce pri nezvyčajne nízkych teplotách oslabujú alebo prerušujú endotermickú reguláciu telesnej teploty. Teda aj u takých „klasických“ homeotermických živočíchov, akými sú cicavce, telesná teplota počas hibernácie klesá.
Napriek známej konvencii rozdeľovania všetkých organizmov žijúcich na Zemi do týchto dvoch veľkých skupín ukazuje, že existujú dve strategické možnosti prispôsobenia sa teplotným podmienkam prostredia. Vyvinuli sa počas evolúcie a výrazne sa líšia v množstve základných vlastností: v úrovni a stálosti telesnej teploty, v zdrojoch tepelnej energie, v termoregulačných mechanizmoch.
Poikilotermné zvieratá sú ektotermné a majú relatívne nízku rýchlosť metabolizmu. Telesná teplota, rýchlosť fyziologických a biochemických procesov a celková aktivita priamo závisia od teploty prostredia. Adaptácie (kompenzácie) v poikilotermných organizmoch prebiehajú na úrovni metabolických procesov: optimálna aktivita enzýmu zodpovedá teplotnému režimu.
Stratégia poikilotermie spočíva v tom, že organizmy neplytvajú energiou na aktívnu termoreguláciu a zabezpečujú stabilitu v rozsahu priemerných teplôt, ktoré pretrvávajú pomerne dlho. Keď teplotné parametre prekročia určité hranice, organizmy zastavia svoju činnosť. Adaptácie na meniace sa teploty u týchto zvierat sú špecifického charakteru.
Homeotermické organizmy majú komplex adaptácií na meniace sa teplotné podmienky prostredia. Tepelné adaptácie sú spojené s udržiavaním konštantnej úrovne telesnej teploty a. zredukovať na získavanie energie na zabezpečenie vysokej úrovne metabolizmu. Intenzita posledného je v nich o 1 - 2 rády vyššia ako v poikilotermách. Ich fyziologické a biochemické procesy prebiehajú za optimálnych teplotných podmienok. Tepelná bilancia je založená na využití vlastnej produkcie tepla, preto sa zaraďujú medzi endotermické organizmy. Nervový systém zohráva regulačnú úlohu pri udržiavaní konštantnej telesnej teploty.
Stratégia homeotermy je spojená s vysokými nákladmi na energiu na udržanie konštantnej telesnej teploty. Homeotermia je charakteristická pre vyššie organizmy. Patria sem dve triedy vyšších stavovcov: vtáky a cicavce. Vývoj týchto skupín bol zameraný na zníženie závislosti od vonkajších faktorov prostredia zvýšením úlohy centrálnych regulačných mechanizmov, najmä nervového systému. Väčšina druhov živých organizmov je poikilotermná. Sú široko rozšírené na Zemi a zaberajú rôzne ekologické výklenky.
Reakcia konkrétneho druhu na teplotu nie je konštantná a môže sa meniť v závislosti od času vystavenia teplote prostredia a mnohých ďalších podmienok. Inými slovami, telo sa dokáže prispôsobiť zmenám teploty. Ak je takéto zariadenie zaregistrované v laboratórnych podmienkach, proces sa zvyčajne nazýva aklimatizácia, ak je to prirodzené - aklimatizácia. Rozdiel medzi týmito pojmami však nespočíva v mieste registrácie reakcie, ale v jej podstate: v prvom prípade hovoríme o takzvanej fenotypovej a v druhom o genotypovej adaptácii, t.j. adaptácii na genetickej úrovni. úrovni. Ak sa telo nedokáže prispôsobiť zmenám teploty, zomrie. Príčinou smrti tela pri vysokých teplotách je porušenie homeostázy a rýchlosti metabolizmu, denaturácia bielkovín a inaktivácia enzýmov a dehydratácia. Nenávratné poškodenie proteínovej štruktúry nastáva pri teplotách okolo 60°C. Toto je presne prah „tepelnej smrti“ u mnohých prvokov a niektorých nižších mnohobunkových organizmov. Adaptácie na zmeny teploty sa prejavujú tvorbou takých foriem existencie, ako sú cysty, spóry a semená. U zvierat nastáva „tepelná smrť“ skôr, ako dôjde k denaturácii bielkovín v dôsledku porúch v činnosti nervového systému a iných regulačných mechanizmov.
Pri nízkych teplotách sa metabolizmus spomaľuje až zastavuje, vo vnútri buniek sa tvoria kryštáliky ľadu, čo vedie k ich deštrukcii, zvýšeniu koncentrácie intracelulárnych solí, narušeniu osmotickej rovnováhy a denaturácii bielkovín. Mrazuvzdorné rastliny vydržia úplné zimné zamrznutie vďaka ultraštrukturálnym prestavbám zameraným na dehydratáciu buniek. Semená vydržia teploty blízke absolútnej nule.
