Очерки адаптации и биологии и технике - Лабутин В.К.
Скачать (прямая ссылка):
6. Гомеостаз т
Ввиду'глубокой взаимообусловленности всех функций целостного организма о гомеостазе следовало бы говорить как о совокупном процессе функционирования большого числа систем, направленном на стабилизацию внутренней среды организма. Однако такой подход к теории гомеостаза — дело будущего. Усилия исследователей пока что сосредоточены на изучении частных гомеостатических систем, ведающих стабилизацией отдельных существенных физиологических переменных.
В качестве примера одной из таких систем мы рассмотрим аппарат стабилизации температурного режима тела человека. Функциональная схема этого аппарата, предложенная Г. Ханзс-лем, изображена на рис. 3.
Температура тела зависит от баланса процессов теплопродукции и теплоотдачи. Теплопродукция в живом организме обусловлена окислительными процессами, происходящими во внутренних органах и мышцах, причем мышечные сокращения сопровождаются также вторичным выделением тепла за счет энергии механического' движения. Теплоотдача в сильной мере зависит от состояния окружающей человека среды (температуры и влажности воздуха, скорости ветра и т. д.), а также от позы тела (с этим связана величина теплоотдающей поверхности), положения волос (в большей мере у животных), процессов потоотделения, дыхання и кровотока в коже.
Для поддержания нормальной температуры тела прежде всего необходим ее контроль. Контроль осуществляется разветвленной сетью нервных окончаний, расположенных в коже и реагирующих на повышенную (тепловые рецепторы) или пониженную (холодовые рецепторы) температуру. На рис. 3 показано только два таких рецептора — датчика температуры кожи. Их сигналы поступают по так называемым афферентным нервам в мозг, в район гипоталамуса, где, как предполагают, находится центр терморегуляции, который одновременно контролирует температуру крови и, следовательно, воспринимает информацию
о температуре омываемых ею внутренних органов, мышц. Если поступающие в центр терморегуляции данные свидетельствуют о нормальном температурном режиме организма, то никаких команд, направленных на изменение температуры тела, здесь не вырабатывается. Если же баланс между теплопродукцией и теплоотдачей нарушается, то возникающее вследствие этого отклонение температуры от нормальной вызывает усиление по-
Система двигательных нервов
Рис. 3. Схема механизма терморегуляции тела.
тока сигналов от тепловых или холодовых рецепторов в центр терморегуляции. Здесь принимается решение о необходимых защитных действиях организма, и соответствующие команды направляются к регулирующим органам и системам, влияющим на производство или отдачу тепла.
При нарушении теплового баланса, в первую очередь, включаются механизмы терморегуляции, управляемые вегетативной нервной системой. На холоде усиливаются окислительные процессы во внутренних органах, уменьшается приток крови к поверхности тела за счет сужения кровеносных сосудов в коже. Повышенная температура воздуха вызывает усиление кровотока в коже и потоотделение. Если этих мер оказывается недостаточно, то вступают в действие механизмы терморегуляции, управляемые системой двигательных нервов. На морозе напрягаются мышцы, появляется дрожь, у животных н птиц изменяется положение волос и перьев, голова и конечности прижи-
маются к туловищу. В сильную жару учащается дыхание, мышцы тела стремятся придать ему позу, при которой поверхность теплоотдачи максимальна.
Легко заметить, что все этн механизмы направлены на поддержание высокого постоянства температуры в «сердцевине» тела, где находятся жизненно важные органы и системы, причем комфорту «сердцевины» приносится в жертву температурный режим «оболочки» — кожи, поверхностных слоев тела. Действительно, сужение кровеносных сосудов в коже на холоде предупреждает переохлаждение крови ценой охлаждения «оболочки» тела. Характерно, однако, что центр терморегуляции имеет термодатчики, вынесенные на самую периферию тела. Этим достигается самое быстрое информирование системы терморегуляции о температурных изменениях в окружающей среде — еще до того, как они начинают влиять на температуру «сердцевины» тела. В результате этого перенастройка всей системы может осуществляться еще до изменения стабилизируемой величины, в ответ на предвестник такого изменения. Заблаговременное получение «пусковой» информации повышает эффективность приспособительной реакции.
Описанная модель иллюстрирует также, какое большое число несущественных переменных должно Изменяться (темп окислительных процессов, состояние мышц, ритм дыхания, кровоток и др.) ради стабилизации одной существенной переменной. Четко видна здесь и другая особенность гомеостатических механизмов: для обеспечения одного и того же конечного эффекта — стабилизации температуры — предусмотрен ряд регулирующих систем, действующих как одновременно, так и последовательно, в зависимости от глубины компенсируемого воздействия. Множественность регулирующих систем различной мощности — особенность биологических механизмов регулирования, придающая им высокую надежность и экономичность.
