A A A

Usuwanie nadmiaru ciepła

Pewna ilość ciepła zostaje usunięta w drodze promieniowania, co zależy od wielkości powierzchni ciała, z jednej strony, i od różnicy temperatury między ciałem a jego otoczeniem — z drugiej. Jak z tego wynika, w gorącym klimacie afrykańskim, gdzie temperatura otaczającego powietrza często bywa wyższa niż temperatura ciała, promieniowanie jest stosunkowo niewielkie lub też brak go zupełnie. W naszym natomiast klimacie w tej drodze organizm traci około 60% zbędnej energii cieplnej, a wartość ta nieco wzrasta, gdy temperatura ciała staje się wyższa, np. w czasie wykonywania intensywnej pracy mięśniowej. Przewodzenie i konwekcja są drugim sposobem utraty ciepła zachodzącym na powierzchni skóry. Przepływająca w skórze krew przekazuje jej pobraną w pracujących narządach energię cieplną. Cząstki powietrza stykające się z ogrzaną powierzchnią skóry odbierają od niej część energii, dzięki czemu poruszają się szybciej i łatwo mogą się oddalić, a na ich miejsce przybywają nowe cząstki, aby zabrać następną porcję energii. Jak widzimy, proces oddawania energii cieplnej na powierzchni skóry drogą konwekcji zależy od dwu czynników. Z jednej strony, od przepływu krwi, z drugiej zaś, od przepływu cząstek powietrza. Dlatego też w miejscach osłoniętych ubraniem proces ten szybko przestaje spełniać swe zadanie. Gdy bowiem wszystkie cząstki zawarte między powierzchnią skóry a ubraniem otrzymają swoją porcję energii, wytwarza się warstwa ogrzanego powietrza nie przewodząca już i stanowiąca coś na kształt warstwy izolującej. Im więcej warstw ubrania, tym więcej takich warstw izolujących i tym mniejsza utrata energii w drodze przewodzenia. Dlatego w zimne dni wkładamy kilka sztuk odzieży, a polarnicy dobrze wiedzą, że od zmarznięcia lepiej chroni kilka warstw cienkiej bielizny niż jedna, nawet bardzo gruba. Na odsłoniętej skórze twarzy i rąk, gdzie cząstki, które pobrały energię z powierzchni, mają pełną swobodę ruchu, nie wytwarza się wspomniana warstwa izolująca. W miejsce cząstek ogrzanych stale napływają cząstki powietrza zimnego. Nadmiernej utracie energii, zwłaszcza w mroźny dzień, zapobiega z kolei mechanizm regulujący ilość przepływającej w skórze krwi, która jak powiedzieliśmy, jest dostawcą energii zabieranej przez konwekcję. W skórze bowiem znajdują się specjalne twory, zwane termoreceptorami, które pod wpływom temperatury wysyłają do centralnego systemu nerwowego impulsy docierające do ośrodka regulującego szerokość naczyń w skórze. Gdy temperatura otoczenia jest niska, od termoreceptorów płyną impulsy, na które ośrodki nerwowe odpowiadają wysyłaniem impulsów kurczących naczynia w skórze. Przez wąskie światło naczyń przepływa stosunkowo niewiele krwi i ilość oddawanego przez nią ciepła znacznie się zmniejsza. Wyrazem tego jest bledniecie twarzy na zimnie. Gdy zaś temperatura otoczenia wzrasta, pod wpływem impulsów i termoreceptorów następuje rozszerzenie naczyń w skórze i zwiększa się ilość przepływającej przez nie krwi, co pociąga za sobą zwiększone oddawanie energii. Wspomniane ośrodki w centralnym systemie nerwowym reagują nie tylko na impulsy płynące z receptorów skórnych, ale także na temperaturę krwi przepływającej przez ośrodki. Dzięki temu, gdy w narządach — mięśniach — następuje zwiększone wytwarzanie energii cieplnej, ogrzana w nich krew pobudza ośrodki, które z kolei rozszerzają naczynia skórne, ułatwiając oddawanie nadmiaru energii cieplnej. Każdy z nas wie, że człowiek z wysoką gorączką wywołaną procesem chorobowym ma żywo zaczerwienioną, pałającą twarz; objaw ten jest wynikiem wysiłku organizmu, aby zwiększyć ilość ciepła oddawanego do otoczenia. Wreszcie ostatnim sposobem pozbywania się ciepła wytworzonego w organizmie wskutek procesów przemiany materii jest parowanie. Jak wiemy z fizyki, aby zamienić 1 mg wody o temperaturze ok. 30° C w parę wodną, trzeba dostarczyć 0,58 cal i ta energia nosi nazwę ciepła parowania. Parowaniu ulega zarówno woda, która znalazła się na powierzchni skóry wskutek przewiewu niewidocznego, jak i woda wydalona w postaci potu. Łatwo wyliczyć, znając ciepło parowania wody oraz ilość wody wydalanej przez przewiew, że w ten sposób organizm może pozbyć się 350—340 cal, co w pewnych warunkach mogłoby okazać się ilością niewystarczającą, zwłaszcza gdy utrata ciepła w drodze konwekcji jest zmniejszona. Aby zapobiec przegrzaniu, organizm uruchamia mechanizmy dostarczające dodatkowej ilości wody, która parując odbiera nadmiar energii cieplnej. Tę nową porcję wody stanowi pot wydzielany przez znajdujące się na całej powierzchni skóry małe gruczoły potowe. Pod mikroskopem przedstawiają się one jako cieniutkie cewki drążące w głąb skóry i ślimakowato zwinięte na swym końcu. Dlatego też na preparatach mikroskopowych zamiast jednego przewodu widzimy kilka przekrojów tego samego kanalika. Komórki tworzące ściany gruczołu potowego mają kształt sześcianów lub walców i przylegają ściśle jedna do drugiej, a na zewnątrz od nich znajdują się wydłużone wrzecionowate komórki, noszące nazwę komórek mięśniowo-nabłonkowych. Komórki te kurcząc się przesuwają wydzielany pot w kierunku ujścia gruczołu potowego, znajdującego się na powierzchni skóry. Ślimakowate zakończenia gruczołów potowych oplecione są licznymi drobnymi naczyńkami krwionośnymi dostarczającymi komórkom gruczołowym wody potrzebnej do produkcji potu. Wydzielony pot dostaje się na powierzchnię skóry, gdzie parując pobiera potrzebną do tego procesu energię w postaci ciepła parowania. Oczywiście, jeżeli pot nie paruje, gdyż zostaje wytarty lub też spływa strugami, jak to bywa, gdy człowiek ubrany jest w nylonową koszulę, która wytwarza warstwę powietrza nasyconego parą wodną między ciałem a tkaniną, wydzielanie potu staje się bezużyteczne, a czasem wręcz szkodliwe. Wydzielanie bowiem potu wiąże się również z utratą jonów Na+, co może przy równoczesnym piciu dużej ilości wody wy- wołać opisany poprzednio stan zatrucia wodnego. Parowanie potu staje się niemożliwe, gdy otaczające powietrze nasycone jest parą wodną w 100%, utrata ciepła w tej drodze nie może więc wtedy zachodzić. Dlatego też w tropikalnej puszczy, gdzie powietrze ma znaczną wilgotność, dochodzi do tzw. udaru cieplnego, częściej niż na gorących, ale suchych stepach czy pustyni. Podobnie jak konwekcja, a ściślej warunkujący ją przepływ krwi w skórze, wydzielanie potu uzależnione jest od układu nerwowego. Pod wpływem impulsów płynących z termoreceptorów lub też podrażnienia ośrodków nerwowych przepływającą przez nie krwią zostają wysłane impulsy wzmagające lub hamujące wydzielanie potu. Impulsy te z jednej strony pobudzają same komórki wydzielnicze, z drugiej zaś strony, zwężają lub rozszerzają światło naczyń krwionośnych w otoczeniu gruczołów, wpływając pośrednio na czynność tych ostatnich. Najlepiej pozwoli nam to zrozumieć załączony schemat. Poznawszy rolę gruczołów potowych i mechanizmy kierujące ich czynnością, łatwo możemy sobie udzielić odpowiedzi na postawione na wstępie pytanie — dlaczego organizm nie wydala całej wody poprzez nerki. Jak widzimy, część wody zostaje wydalona w taki sposób, aby umożliwić pozbycie się nadmiaru energii cieplnej. Wydzielając pot, gruczoły równocześnie usuwają z ustroju nie tylko pewną ilość jonów Na+, ale i inne substancje, wśród nich mocznik. To usprawiedliwia użytą poprzednio nazwę pomocników nerek. Naturalnie gruczoły potowe nie są w stanie wydalić takiej ilości mocznika i w takim stężeniu, jak to czynią nerki, niemniej jednak, jeżeli popatrzymy na załączoną tabelkę, stwierdzimy, że przy maksymalnym wydzielaniu potu gruczoły potowe są w stanie wydalić dość znaczne ilości mocznika.