A fűtő test
Valamennyi élettani folyamatunk alapját olyan biokémiai, enzimek által irányított és katalizált reakciók határozzák meg, amelyek csak egy adott hőmérsékleten tudnak megfelelő sebességgel és hatásfokkal lezajlani. Általában fűtenünk kell, a környező hőmérséklet ugyanis hűvösebb annál, mint amire sejtjeinknek szüksége van a működéshez.
A hőtermelés drága mulatság. Csak jó minőségű és nagy energiatartalmú táplálékkal érjük be, cserébe viszont nem vagyunk kiszolgáltatva a minket körülvevő környezet szélsőséges körülményeinek. Ahogy például egyes állatok kénytelenek életfolyamataikat extrém hidegben vagy melegben szüneteltetni. Fűtő- és hőszabályozó berendezésünkben minden elem megtalálható, amit a gépészmérnököknek is meg kell tervezniük, amikor egy ház kellemes hőmérsékletének biztosításáról kell gondoskodniuk: kazán, központi kapcsoló, hőérzékelő és szigetelés, mégha olykor nem is ennyire könnyű a beazonosításuk. A szigetelést viszonylag könnyű megfeleltetni, hiszen hajunk, gyér szőrzetünk, bőrünk és az alatta fekvő zsírpárnák védelmét naponta érezzük.
A hőérzékelők parányi idegsejtek szerte a testben. A bensőnkben lévő termoreceptorok és a bőr, valamint a nyálkahártyák hideg- és melegreceptorai - például a Ruffini-testek - szállítják az aktuális információkat a hipotalamuszban rejtőző központi kapcsolónak, a hűtő- és fütőközpontnak. Ezen kívül a központi idegrendszer közvetlenül is érzékeli az átáramló vér hőmérsékletét. Információk érkeznek a harántcsíkolt törzsizmok működéséről és az agykéregből is. A központ pedig utasításokat ad a hormonháztartást befolyásoló hipofízisnek, az erek tágasságát befolyásoló központoknak, a szívnek, mellékvesének, a harántcsíkolt izmoknak. Mindezek összehangolt működése szükséges a hatékony szabályozáshoz.
Hol lakik a testhőmérséklet?
Az ember melegvérű, állandó testhőmérsékletű, akár a többi emlős. Szaknyelven úgy mondják; homoioterm. Az állandóság azonban csak viszonylagos, hiszen szó sincs változatlanságról. Viszont megszabott határok között finoman szabályozott, a lehető legpontosabban működő termosztáttal rendelkezünk. Bonyolultsága mindjárt szembetűnik, ha elkezdjük keresni, hol van benne a hőmérő. A test különböző részein nagyon különböző hőmérsékleteket mérhetünk. A hőérzékelő receptorok is nagyon különböző jeleket adhatnak le a központnak. A bőr felszíne egészen hűvös, a lábak és kezek bőre 28-31 C fokos, a test legbelsejében majdnem 10 C-kal melegebb van, 37 C. Valójában csak ez az úgynevezett maghőmérséklet állandó. Ha orvosi célból a legállandóbb hőmérsékletre vagyunk kíváncsiak, és a lehető legpontosabban akarjuk mérni, akkor azt a végbélben kell megtennünk.
A test felszínéhez közel a hőmérséklet a külső hőmérséklettől és az izmok munkájától függ. A szervezet termosztátja ennek megfelelően nem egyetlen hőmérővel dolgozik. A test külső burkának hőmérséklete nem csak kisebb, sokkal változékonyabb is. Az itt áramló vér mennyiségének és az izommunka intenzitásának változtatásával azon fáradozunk, hogy a maghőmérséklet egyenletes maradhasson. Nem maradt más hátra, minthogy nyomára akadjunk a fűtőtesteknek is, majd pedig megnézzük, hogyan lehet a test maghőmérsékletét állandóan tartani.
5.-es biológiakvíz: hány veséje van egy embernek? – 10 kérdés az emberi testről
Miért forrna az agyvizünk? - avagy a hőtermelésről
Energiatermelés exoterm kémiai reakciók formájában, valamennyi sejtünkben folyik, mégis talán belső szerveink sejtjei ebben a legszorgalmasabbak. Természetesen nem forr az agyvizünk, de némi igazságtartalma azért van a mondásnak. A testtömeg mindössze 8 százalékát kitevő, létfontosságú belső szervek adják a test energiaforgalmának és -termelésének több mint 70 százalékát: a vese, a máj, a szív, és bizony az agy is ide tartozik. További hőtermelők a bőr és az izmok, amik azonban már sokkal kisebb hányadát, nyugalomban mindössze 18 százalékát adják az összes hőtermelésnek. Természetesen az aktív izommunka mindjárt más, ilyenkor sok hő keletkezik, akár több is képződhet, mint amit a belső szervek termelni képesek.
Kutya hidegben libabőr és oroszlánsörény
Nem elég megtermelni a fűtéshez szükséges hőt, meg is kell tartanunk. Erre szolgál a már említett szigetelőrendszer, amelynek működésével érdemes tüzetesebben megismerkedni. A szőrzet nem pusztán állandó vastagságú bundát képezhet. Az apró szőrmozgató izmok segítségével minden egyes haj- vagy szőrszálat fel lehet állítani. Így a szőrszálak között sokkal vastagabb hőszigetelő légréteg burkol be minket. A gyér szőrzetű embernél ezt pusztán a hőszigetelésre egyáltalán nem alkalmas libabőr jelzi. Mindenesetre a bőr apró kiemelkedései a felállított szőrtüszők dombocskái.
Nem véletlen az sem, hogy mely pontokon maradt meg testünkön a szőrzet. A fejen például azért, mert ahogy említettük, egyik legnagyobb hőtermelő szervünk a koponyában megbújó agy, és a fejbőrt is dúsan behálózzák az erek, így hőleadása az összes testfelület nem kevesebb, mint 30 százalékát adja. Hidegben tehát jól jön a természetes sapka, ami nem kevés hőt tud visszatartani. A szőrzet hőleadó szerepe sem elhanyagolható, de erről majd a hűtés kapcsán ejtünk szót.
Ha a normál termelés és a szigetelés nem elég, további hőtermelő egységeket is üzembe állít a szervezet. Az egyik lehetőség a didergésként és vacogásként ismert jelenség, amikor az izmok kifejezetten azért kezdenek működésbe, hogy hőt termeljenek. Igaz, a hatásfok kicsi, alig 11 százalék, hiszen ilyenkor a viszonylag felszínen elhelyezkedő, remegő izmok vérellátása nagy hőveszteséggel jár. Vészhelyzetben azonban nincs sok választás. A másik szükségmegoldás a csekély mennyiségű barna zsírszövet zsírjának elégetése. Ez azonban inkább csak a csecsemőknek áll rendelkezésére, felnőttekben csekély a mennyisége.
Spórolás elmés áramlással
A szervezetben a hőt közvetítő véráramlásnak kell a lehető leghatékonyabban működnie ahhoz, hogy szállítás közben ne vesszen el a meleg. Az ellenáramlás elvének megfelelően a szív felé áramló, valamelyest kihűlt, vénás vér a test belsejéből érkező artériás vértől közvetve, a szöveteken keresztül hőt vesz fel, így az biztosan nem vész el a testfelszínhez közel és a végtagokhoz áramolva. Nem véletlenül maradnak tehát hidegben hidegek a végtagok is. Nem éri meg őket fölfűteni. Ha az erek falában lévő simaizmok összehúzódnak, kevesebb vért továbbítanak. Így, ha a testfelszínhez közeli erek el vannak zárva, és a vér a test belsejében húzódó erekben áramlik, akkor kevésbé hűl ki.
Az erek tágassága legalább háromféle szabályzástól függ. A bőr helyi melegítése tágítja az ereket, fokozva a hőleadást, és fordítva, a helyi hűtés csökkenti a vérellátást. Gerincvelői reflexek is szabályozhatják az erek tágasságát. Ha a szervezet hideg- és melegreceptorainak jelentéséből, valamint a maghőmérséklet adatainak összegzéséből a test hűlésére lehet következtetni, akkor a hipotalamusz felől a teljes keringést hőspórolásra átállító parancsnak megfelelően alakul az erek nyitottsága. A test igyekszik minél kevesebb vért a felszínre juttatni, és a test belsejében melegen tartva, továbbítja az életfontosságú szervekhez.
Izzasztó feladat
Ha a szervezet nagyon felmelegszik, a test minden lehetséges módon megpróbál hőt leadni a környezetének. A végtagok, főként azok ujjai viszonylag kis tömegükkel és nagy felületükkel jó hőleadó felületnek számítanak. Ki gondolná, hogy nagy hőségben az ujjakon átáramló vérmennyiség akár a hatvanszorosára is nőhet.
Hőségben a bőr erei az egész testfelületen kitágulnak, s hogy legyen elegendő vér, ami ki is tölti ezt a hatalmas értérfogatot, a szív fokozza teljesítményét, megnövekszik a perctérfogat. A többlethő így a testfelszínre vezetődik, ahonnan közvetlen hősugárzással és a környező levegő felmelegítésével, illetve izzadtság elpárologtatásával megszabadul meg tőle szervezet. Ez történik egyébként lázkor is.
A test egy liter folyadék közvetlenül a bőrről történő elpárologtatással 625 Watt hőenergiát ad le, ami 18 fokos levegőhőmérséklet mellett az összhőleadás csaknem háromnegyedéért felelős. A lecsöpögő izzadság nem hűt, ezért fontos, hogy megfelelő helyen lévő szőrzetünkön eloszlatva a test közelében maradva párologjon el és hűtsön. A szőrzet lényegében a párolgási felszín növelésével járul hozzá a test hatékonyabb hűtéséhez.
30 °C-os levegőhőmérséklet mellett, a test már nem tud hősugárzással hőt leadni, ekkor jóformán egyetlen esélye az izzadás. A párologtatás pedig 60 százalékos relatív páratartalom fölött válik igen nehézzé. Nem véletlenül találták föl a sziesztát. A hőségben végzett munka, izommunka hőtermeléssel is jár, márpedig szélsőséges melegben a szervezet örülhet, ha sikerül alapjárati hőtermelése mellett a környezettől átadódó hő leadásával egyensúlyba kerülni, nemhogy még plusz hőt kelljen a testnek kipumpálnia a forró környezetbe. A kánikulában jelentős izommunkát végzők, például sportolók testhőmérséklete akár 39 °C-ra is emelkedhet, ami jócskán a láz tartományába esik.
Pusztán izzadással óránként 1-2 liter folyadék és vele só távozhat, amit bizony pótolni kell, akár pusztán forró időjárásról, akár lázról van szó. Hiányában a hőség okozta leggyakoribb zavarok az izomgörcs, a kimerülés, nyáron a hőguta. A szervezet a gyulladás és egyéb okokból kialakuló lázra ugyanúgy fokozott hőleadással reagál, mintha a külső levegőhőmérséklet miatt kerülne sor a test túlmelegedésére. Az ok ugyanis majdnem mindegy. A "hőközpontot" csak az állandóság fenntartása érdekli. A túl magas hőmérséklet mindenképp veszélyezteti az anyagcserét, a keringés stabilitását. Az első károsodások az idegrendszer működését fenyegetik.
Viselkedj rendesen!
Az anya joggal mérges kisfiára, ha az hidegben minduntalan lerántja a fejéről a sapkát. Ilyenkor a legfőbb baj talán nem is az, hogy nem fogad szót. Azért nem viselkedik rendesen, mert pont ellentétesen cselekszik, mint ahogy a testének szüksége lenne rá. Márpedig ezt meg kell tanulni. Az állatok is segítik viselkedésükkel hőháztartásuk egyensúlyát. A hőségben árnyékba bújnak, hidegben védett barlangba húzódnak. Hasonlóképpen az embernek is el kell lesnie testének trükkjeit, miként próbálja megőrizni az ideális maghőmérsékletet.
Ez is érdekelhet
A helyes öltözködéssel, a megfelelő lázcsillapítással és folyadékfogyasztással nem teszünk mást, csak segítjük azt, amit szervezetünk oly tökéletesre fejlesztett. De legalább ne nehezítsük a dolgát!
