Занимательная физиология - Сергеев Борис Федорович (книги полные версии бесплатно без регистрации txt) 📗
Почему оттекающая от легких кровь в жаркую погоду оказывается охлажденной, понятно: тепло расходуется на испарение. Каким образом она в холодную погоду подогревается, удалось понять сравнительно недавно. О том, что воздух, проходя через дыхательные пути, еще в носовых пазухах, гортани, трахее и бронхах частично подогревается и смешивается с имеющимся в них теплым воздухом, благодаря чему происходит значительное сглаживание разности температур, знали давно. И все-таки приходящий зимой в легкие воздух даже после этого остается значительно холоднее крови и должен ее охлаждать. Наблюдающийся же в действительности подогрев объясняется тем, что легкие у человека и теплокровных животных выполняют функцию теплопродукции, являясь одним из основных источников тепла в организме. В легочной ткани много высококалорийных жиров. В холодную погоду (только в холодную!) они «сгорают», выделяя большое количество тепла, и создают защитный тепловой барьер, препятствующий охлаждению организма. Таким образом, и эта прореха организма надежно прикрыта.
Человек охлаждается, испаряя воду в легких и с кожи. Многим животным охлаждаться сложнее. У грызунов нет потовых желез. Когда жарко, грызуны начинают учащенно дышать, все больше и больше испаряя из легких воды. Аналогичным образом охлаждают себя собаки и коровы.
Если учащение дыхания не спасает грызунов от перегревания, они начинают увлажнять свою шерстку слюной. Так же поступают опоссумы и австралийские сумчатые – жители жарких пустынь.
Пчелы используют и испарение и вентиляцию. Когда температура в улье угрожающе поднимается, одни из них разбрызгивают по сотам воду. В это время другие, выстроившись рядами у летка, усиленно машут крыльями, устраивая ураган внутри своего дома и ускоряя испарение.
Не легко охлаждаться водным животным. Хотя вода в 20–27 раз теплопроводнее воздуха, тело китов и тюленей одето в такое толстое одеяло из жира, что практически не охлаждается. Если бы не было специальных приспособлений, кит мог бы, видимо, закипеть, ведь при движении со скоростью 36 километров в час в его теле вырабатывается столько тепла, что каждые 5 минут температура должна была бы возрастать на 1 градус. Охлаждаются киты и тюлени благодаря сосудистым сплетениям кожи. Пока киту холодно, артерии, проходящие к коже через слой жира, сжаты и сплетения запустевают. Во время движения температура тела повышается, тогда горячая кровь выносится в кожу для охлаждения.
Существует и второй механизм. Усиленная работа мышц всегда приводит к повышению кровяного давления. Естественно, что при этом артерии, идущие в ласты, расширяются и пережимают тесно оплетающие их вены. Кровь из ласт начинает оттекать по ранее не функционировавшим венам, тем самым работа теплообменника нарушается и тепло через ласты отдается окружающей воде.
У китов есть еще один способ снизить температуру тела. Когда им жарко, они начинают прополаскивать рот и носовую полость холодной водой и выпускать подогретую в виде мощных фонтанов.
Если все-таки энергичное противодействие организма не дало необходимого эффекта и температура тела продолжает повышаться, может наступить шок, который возникает вследствие теплового повреждения мозга. Интересно, что при согревании извне переносимая температура значительно ниже, чем при эндогенном (возникшем вследствие собственных процессов жизнедеятельности) повышении температуры тела. Человек теряет сознание, когда его температура под влиянием лучей солнца или теплого воздуха повышается всего лишь до 38,6 градуса, в то время как при очень интенсивной работе она без всяких вредных последствий может достигать 40, а при лихорадке, вызванной болезнетворными микроорганизмами, даже 42 градусов.
Строгое постоянство температуры тела, видимо, не всегда удобно. Во всяком случае, обитатели пустынь, то есть областей типично континентального климата, с резкими перепадами дневных и ночных температур, отступили от ортодоксальной теплокровности.
«Корабль пустыни» – верблюд, лучше других крупных теплокровных животных приспособившийся к жизни в песках, без всякого вреда переносит ежедневные колебания температуры тела, размах которых может достигать 5,5 градуса. Ночью, когда в пустыне холодно, его температура падает до 35 градусов. Это выгодно, он не расходует энергетические ресурсы на то, чтобы поднять ее выше. Днем повышается до 40,5. Верблюд не стремится ее снизить. Зато, если воздух хотя бы на полградуса-градус прохладнее (а так чаще всего и бывает), верблюд легко отдает наружу избыток тепла, возникающий во время работы.
Чтобы точно поддерживать температуру тела, нужно иметь специальные приборы, а то может случиться беда. У примитивных организмов, которые еще не обзавелись термометрами, нередко происходят несчастные случаи.
Теплолюбивые микроорганизмы, обитающие в кучах торфа, совершенно не умеют соблюдать правила пожарной безопасности. Нередко они выделяют чрезмерно много тепла и так нагревают торф, что происходит его самовозгорание. Их собратья, поселяющиеся во влажных трюмах судов на кипах хлопка, льна или пеньки, такие же ротозеи, как и торфяные теплолюбы. Если их разведется слишком много, в море может возникнуть пожар.
У теплокровных животных за температурой крови (а значит, и за температурой тела) внимательно следит тепловой центр мозга и терморецепторы кожи. Природа редко бросает на полпути интересные находки. Тепловая рецепция у некоторых животных получила такое развитие, что стала важнейшим приспособлением для изыскания пищевых объектов.
Особенно виртуозно пользуются терморецепцией хладнокровные животные. Им это легче, чем теплокровным, у которых высокая температура тела маскирует и мешает улавливать слабые тепловые воздействия, идущие издалека. Чувствительные терморецепторы есть у многих насекомых: пчел, комаров, клопов, сверчков, клещей, а также у гадюк, удавов, гремучих змей и у других рептилий. У насекомых они чаще располагаются в антеннах для восприятия температурных сигналов, идущих издалека, или в лапках – для определения температуры почвы. Благодаря тому, что антенн две, насекомые могут очень точно определять источник тепла. Получив тепловой сигнал о присутствии жертвы, комар будет до тех пор изменять положение тела, пока обе крохотные трехмиллиметровые антенны не станут получать одинаковое количество тепла.
Наведение на цель очень точное и чувствительное. Инженеры-конструкторы ракет-перехватчиков, самонаводящихся на теплые объекты, ракеты или работающие моторы самолетов, пока не могут соперничать с насекомыми в чувствительности своих приборов.
Крупные кровососущие клопы легко обнаруживают источник тепла даже с помощью одной антенны. Повертев ею в разные стороны, клоп без труда замечает, что, когда она вытянута, например, вправо, то нагревается быстрее, так как оказывается ближе к источнику тепла, и уверенно ползет вправо.
Температура кожи у различных людей далеко не одинакова, поэтому одни из нас больше привлекают кровососущих насекомых, другие меньше. Кому приходилось прогуливаться вблизи водоемов теплыми комариными вечерами, когда тучи ненасытных кровопийц не дают и шагу шагнуть, вероятно, не раз случалось удивляться стойкости рыболовов-любителей, способных простоять на берегу всю ночь.
А дело не только в стойкости. Кожа человека, разгоряченного ходьбой и интенсивной борьбой с комарами, значительно теплее, чем у спокойно стоящего на берегу человека, и привлекает комаров значительно больше. Поэтому-то рыболовов комары «едят» значительно меньше, чем прогуливающихся.
У рептилий парные органы для восприятия тепла располагаются на морде, немного ниже глаз, иногда на нижней губе. Устройство их не сложно. В глубине ямки находится тонюсенькая мембрана всего в 15 микрон толщиной со множеством свободных нервных окончаний, а под мембраной – воздушная полость, которая препятствует потерям и без того ничтожного количества тепла на нагревание окружающих тканей. Мембрана может улавливать изменения температуры в 0,002 градуса, которые создаются при расходе всего 0,000 000 005 калории в секунду.
