RTS Découverte - Питання квітки (19 років) - Навколишнє середовище
Як розширення судин викликає втрати тепла?
Питання від квітки (19 років)
Відповідь Бенгта Кайзера
Інститут спортивних наук
Лозанський університет
З цим питанням може бути пов'язане друге запитання: чому звуження судин спричиняє збереження тепла? Але, по-перше, що таке розширення судин?
Це розтин судин, які зрошують орган, в даному випадку в даному випадку (головним чином) шкіри; звуження судин - це якраз навпаки: закриття. Це можливо завдяки наявності так званих гладком'язових волокон, присутніх у стінках цих судин і які реагують на команди вегетативної нервової системи. Тож як різний ступінь перфузії шкіри шляхом крові впливає на терморегуляцію?
Наше тіло виробляє тепло безперервно, навіть у спокої, і це еквівалентно приблизно 100 Вт. Це тепло повинно розсіюватися в навколишньому середовищі, щоб запобігти нагріванню тіла, і тому ми постійно втрачаємо 100 Вт тепла через дихальні шляхи (повітря, що видихається, нагрівається), випромінюючи (ми опромінюємо інфрачервоне світло), конвекцією (повітря або вода, що проходить над нами, нагрівається), а за допомогою провідності (коли ми торкаємося більш холодної за нас поверхні, ми нагріваємо предмет своїм теплом). Всі ці шляхи можуть також нагрівати нас, коли температура на вулиці вища за нашу. Наприклад, коли сонце опромінює нас інфрачервоним діапазоном і нагріває, коли ми занурюємося в гарячу воду або коли сідаємо на скелю, нагріту сонцем.
Для того, щоб модулювати все це так, щоб чиста втрата завжди була еквівалентна теплу, що виробляється в результаті нашого метаболізму, ми можемо грати на декілька фронтів, включаючи перфузію шкіри. Приклад: літо, погода гарна, і ми гуляємо посеред гір. Ми відчуваємо, що воно нагрівається! Ми вже докладаємо зусиль, і це збільшує виробництво тепла в нашому тілі. За помірних зусиль це може швидко піднятися до декількох сотень ват. Крім того, сонце б’є, а також гріє нас. Як я можу уникнути перегріву? Перша реакція - поведінкова: шари видаляються, щоб полегшити втрату тепла. Також відбувається розширення судин шкіри, щоб принести більше тепла на поверхню тіла, щоб полегшити його обмін з нашим оточенням, в даному випадку повітрям. Додатковий фізіологічний механізм все ще допомагає нам полегшити цей обмін: ми починаємо потіти. Вода на поверхні шкіри змінить фазу, перетворюючись на водяну пару, яка розсіюється в повітрі навколо нас, і для цього потрібна енергія у вигляді тепла. Це тепло надходить з поверхні шкіри, а отже, також допомагає нам позбутися тепла, яке виробляє тіло.
Але чому тіло виробляє тепло? Оскільки енергія, яка дозволяє нам жити і докладати зусиль, походить від нашого метаболізму, який ефективно на 25%. Коли ми спалюємо з раціону цукри та жири, 75% енергії, що виділяється при їх згорянні та перетворенні у воду, а СО2 виділяється у вигляді тепла. Це тепло дозволяє нам завдяки терморегуляції завжди залишатися на рівні близько 36,9 градусів, оптимального для нашого функціонування.
Коротка відповідь на питання: оскільки це дозволяє крові переносити тепло, що виробляється метаболізмом, на поверхню нашого тіла, що полегшує його обмін з навколишнім середовищем.