简单说科普 征文 单位 : 中国科学院动物研究所 姓名 : 薄亭贝 学号 :201528010351048
前言 : 我们如何维持体温 提到体温, 你或许会有一系列问题 夏天到了, 你会觉得热, 所以穿裙子或者短裤 ; 冬天你会冷的蜷缩起来或者瑟瑟发抖, 这是为什么? 跑步后会出汗, 吹空调会凉爽这是为什么? 生病了会发烧又是怎么回事? 为什么人类不冬眠也可以度过冬天? 要想回答这些问题, 我们就必须了解一下体温及其调节机制 一 人类的正常体温及生理变动范围每次生病了, 医生都会问你体温正常吗, 所以体温是我们健康的一个指标 人体各处体温一样吗? 所说的体温是指哪里的温度呢? 机体深部的体温较为恒定和均匀, 称深部体温 ; 而体表的温度称表层温度, 受多种因素影响, 变化和差异较大, 比如你在蒸桑拿和游泳时, 体表温度差距很大 所以我们通常所说的体温不是指皮肤表面的温度而是指身体内部的温度 人类正常体温不是一个具体的温度点, 而是一个温度范围 人体不同的部位 不同的时间温度各不相同 口腔舌下温度为 37 ( 范围 36.3-37.2 ), 直肠温度 37.5, 腋下温度为 36.5 ( 范围 36.0-37.0 ) 一天之中, 凌晨时体温最低, 下午傍晚时最高, 但一天之内温差应小于 0.8 另外, 女子体温一般较男子高 0.35 左右 我们一般以口腔 直肠和腋窝的体温为代表, 其中直肠体温最接近深部体温, 所以在医院, 护士为你量体温一般都以直肠温度为准 我们在健康状态时, 如饮食正常, 衣着适宜, 人体的 1
体温一般是比较恒定的, 即保持在 37 上下 ( 大致介于 36.2 ~ 37.2 ), 而不因外界环境温度的改变而变化 二 产热与散热对于人类来说, 体温并不是固定不变的, 可随性别 年龄 昼夜 运动和情绪的变化等因素而有所波动, 比如我们考试紧张可能会觉得热, 跑步后会觉得热, 但这种改变经常在正常范围内 人体时刻进行着新陈代谢会产热, 如果我们产热不散热的话, 我们体温每小时将会上升 1.2 这样的结果就是死亡, 所以体温的维持依赖于产热和散热过程的相对平衡 体温正常时产热量等于散热量, 环境变冷时, 为了维持体温就需要产热量大于散热量 冬天, 我们经常会觉得饿的时候就会冷, 吃饱了就暖和一些, 所谓的饥寒交迫的原理在哪? 在于食物, 我们一天当中所摄取的食物不同, 为我们提供的热量也不同, 这就是食物的特殊动力作用 食物在体内氧化产生的热量称为生物热价, 比如脂肪的热价为 38.91kJ, 糖和蛋白质的热价均为 17.15kJ 在我国经济最困难的时期, 北方人的冬天是很难熬的, 他们缺衣少食, 且都是一些热价低的食物比如玉米面 馒头野菜, 御寒能力不足, 需要穿很厚重的大衣保暖 对于物质极度丰富的现在, 我们饮食条件好, 摄取肉类蛋白质类等热价高的食物, 使得我们的御寒能力升高, 好多女孩子冬天还能穿裙子 对于想要穿的漂亮, 但也害怕寒冷的女性来说, 多吃一点肉吧 我们人类产热的来源是什么呢? 机体的物质与能量代谢是 2
在各个组织器官中进行的, 因此, 体热主要来自这些器官 机体内产热最多的器官为骨骼肌和肝脏, 其次是脑 心和肾 在安静状态下热量主要来源于肝脏, 在运动状态下热量来源于骨骼肌 产热的方式分为两种, 颤抖性产热和非颤抖性产热 前者是指肌肉收缩, 屈肌和伸肌同时收缩, 不作功, 根据能量守恒, 颤抖全部转化为热量 这个就是冬天你瑟瑟发抖的原因了 后者是非颤抖性产热, 也指代谢产热, 最重要的是褐色脂肪产热 褐色脂肪是一种十分特殊的脂肪, 婴幼儿期所占比例较高, 随着年龄的增长, 体内褐色脂肪量逐渐减少 普通的脂肪为白色或淡黄色, 广泛分布在体内皮下组织和内脏周围 ; 褐色脂肪为褐色, 它主要分布在人体的肩胛骨间 颈背部 腋窝 纵隔及肾脏周围 当人体受到寒冷刺激是它会大量产热 此外, 代谢产热受到激素的调节, 激素包括甲状腺激素和肾上腺素 散热主要分为四种 : 辐射散热, 传导散热, 对流散热, 蒸发散热 那么机体内部的产热怎么到达体表呢? 答案是血液循环 当血液流经皮肤血管时, 全部热量的 90% 由皮肤散出, 因此皮肤是人体散热的主要部位 还有一小部分热量, 通过肺 肾和消化道等途径, 随着呼吸 尿和粪便散出体外 传导散热是指机体的热量直接传给与之接触的温度较低物体的一种散热方式, 夏天去游泳, 把自己泡在温度较低的水中, 让水带走自己的热量就是这个道理 对流散热是指通过气体流动进行热量交换的一种散热方式, 吹电风扇的时候, 风速越大, 散热量就越多 辐射散热取 3
决于皮肤温度与接触物体之间的温度差, 当皮肤温度髙于环境温度时, 温度差越大, 散热量就越多 反之, 若环境温度高于皮肤温度, 则机体不仅不能散热, 反将吸收周围环境中的热量 前面三种都环境温度低于体温, 当环境温度高于体温时只能采用蒸发散热, 蒸发是一种十分有效的散热形式, 蒸发分为两种, 一种是不感蒸发, 体内的水分渗到体表, 并没有水珠, 我们没有察觉, 但是却在无时无刻不进行着 另一种是可感蒸发即人体出汗, 汗液蒸发带走热量 数据表明, 蒸发 100g 的水, 可以使一个 70kg 的人体体温下降 1 三 什么在调控我们的体温无论是人类还是其他动物, 我们都会有本能的避开不利环境的行为 体温也可以行为调控, 天气炎热, 你会去树荫下面乘凉, 或者去游泳, 小动物也会在热的时候去河里冲个凉 冬天, 动物们都会去阳光下晒太阳或者躲进自己温暖的小窝 这些是行为调控, 但是比行为调控更重要的是生理性体温调节 生理性体温调节, 是神经和体液共同控制的一种负反馈调节系统 什么是负反馈? 通俗来说就是上级领导下达命令, 下属执 4
行命令 ; 下属执行的情况又反馈给上级, 上级领导会重新作出部署和安排 如血糖降低会促进使胰岛 A 细胞分泌胰高血糖素, 在该激素作用下血糖恢复正常值以后又会抑制胰岛 A 细胞继续分泌胰高血糖素, 避免胰高血糖素持续分泌引起高血糖, 这就是负反馈调节 在体温调控系统中, 有三部分组成感受器 效应器 中枢 下丘脑是体温调节中枢负责指挥, 中枢的调节的作用如右图所示 : 温度感受器包括皮肤 黏膜等外部感受器和脊髓 延髓内的热敏神经元和冷敏神经元 效应器是下属执行者, 包括产热效应器和散热效应器 : 前者有肝脏 骨骼肌 褐色脂肪 ; 后者包括汗腺 皮肤血管 具体的调节过程是这样的 : 皮肤感受到环境的寒冷刺激, 信号通过神经传给下丘脑, 下丘脑做出指挥使得甲状腺激素和肾上腺激素分泌增加, 代谢水平提高, 增加产热 热刺激也是一样的道理 虽然人的体温可以调节, 但是也有极限 常常听新闻报道有人在雪地被冻死, 或者在全球变暖的大趋势下, 夏季酷暑高温天把人热死的情况 当体温低 5
于 28 时人会丧失意识, 高于 41 时会神志不清, 说胡话等 低于 22 或高于 43 人就会有生命危险甚至死亡 可见, 维持稳定的体温, 是机体新陈代谢等生命活动正常的保证 四 经典学说 体温调定点学说或许你会有疑问为什么人体温总是在 36.5 摄氏度左右徘徊, 高于这个指就会被认为是发烧 我们可以把自身设想成为一个恒温箱, 这个调定点温度就是一个预设温度 比如我们设为 37, 则当该恒温箱温度不到 37 时, 就会开启加热模式, 当超过 37 时就开启散热模式 这个类比, 可以让我们很好的理解体温的调节 对于人们来说, 调定点说 37 正常那么 37 就是正常温度, 只要体温低于这个值, 温度效应器就会告诉下丘脑你的体温低于调定点了, 下丘脑就发出指令使产热大于散热, 以此来增加体温 ; 相反当体温高于调定点温度时, 体内的散热就大于产热, 以此来降低体温 既然调节这么高级那人为什么会发烧呢? 这是由于人们感染了病毒活着细菌, 这些坏家伙对下丘脑造成了困扰, 为了对付他们下丘脑把预设调定点提高了, 或许 38 或更高 这时你的体温就低于了调定点温度, 温度感受器就告诉你的中枢你体温低于调定点了, 你就感到冷, 就必须大量产热, 像颤抖性产热 这也就解释了为什么发热初期病人会出现恶 6
寒 发冷和发抖的现象 但是发烧其实是你的身体在跟病菌做斗争呢, 可别小瞧了它的作用 在临床上, 服用退烧药后, 使得体温调定点由 39 又恢复到 37, 你的体温高于调定点就开始散热出汗, 逐渐退烧 结语 : 体温是人体健康的一项重要指标, 体温过高会导致蛋白质变性 细胞死亡, 体温过低使得新陈代谢水平下降, 脏器功能下降 人体每时每刻的新陈代谢会影响体温, 而新陈代谢的正常进行又依赖于体温 体温调节中枢调节产热和散热过程使体温稳定, 而稳定在什么水平则是调定点说了算 总之, 体温调节是动物在长期进化过程中获得的较高级的调节功能 7