Мы не замерзаем зимой и не перегреваемся летом, потому что природа снабдила нас совершенными механизмами терморегуляции. С их помощью температура тела здорового человека в любые сезоны года колеблется в пределах 36—37 градусов.
Впрочем, 36—37 градусов—это только в определенных зонах: в подмышечной впадине, в полости рта, в прямой кишке. В то же время на коже лица температура равна 20—22 градусам, на ноге или руке—25, а на животе—около 34 градусов. Неодинакова температура и внутренних органов. Так что последовательно измерив ее на разных участках и глубинах тела, мы получим некое подобие географической карты с изотермами—линиями, соединяющими точки с одинаковыми температурами.
Дело в том, что в процессе всякой химической реакции выделяется тепло—тем больше (конечно, до определенной степени), чем реакция интенсивнее. Активность обмена веществ—суммы множества химических реакций—в разных органах неодинакова. Как правило, она выше в жизненно важных органах—печени, почках, в мозге и сердце, а в костной и хрящевой тканях—ниже. Потенциально большое количество тепла могут продуцировать мышцы, что они и делают либо во время физической работы, либо на холоде. С помощью выделяемого мышцами тепла организм «обогревает» прежде всего жизненно важные органы.
Но им-то—печени, сердцу, мозгу, почкам—зачем дополнительные градусы? У них тепла и без того достаточно, сами могли бы помочь соседям. Правильно, если бы тепло было только побочным продуктом химических реакций, от которого необходимо избавиться. Но нельзя забывать, что тепловая энергия требуется для запуска и поддержания на должном уровне реакций обмена веществ, процессов жизнедеятельности. Вот почему организм, заинтересованный в бесперебойной работе всех органов и систем, прежде всего заботится о температурном комфорте органов наиважнейших. От них в первую очередь зависит его благополучие. Этим и объясняется, что температура сердца, печени, мозга, почек поддерживается на сравнительно высоком уровне—выше 37 градусов. И потому все остальные органы, включая кожу, «жертвуют» своим теплом ради поддержания комфорта в «сердцевине» тела.
Каким образом поддерживается этот комфорт? В сущности, так же, как и всех других констант: либо за счет заблаговременно принятых мер, либо за счет восприятия отклонений температуры в каких-либо участках тела с последующим восстановлением нормы.
Примером таких заблаговременных перестроек служат осознанные формы поведения. Прежде чем выйти на улицу, мы смотрим на градусник за окном и одеваемся по погоде. Если нам предстоит работать на Севере, мы заблаговременно начинаем закаливающие процедуры. Поведенческий способ поддержания температурного гомеостаза возник в эволюции последним, зато он—самый совершенный: предупредить всегда целесообразнее, чем исправить.
Если температурные сдвиги в организме произошли, то первыми их воспринимают многочисленные терморецепторы. На коже, в частности, «работает» около 250 тысяч Холодовых и около 30 тысяч тепловых рецепторов (на вкладке от них начинается процесс саморегуляции, цепь которой обозначена стрелками). Уловив сдвиг, рецепторы посылают сигналы в соответствующие участки мозга.
На первых порах—в ретикулярную формацию. Отсюда исходят ответные команды к вегетативным нервным центрам. Они руководят возвратом к температурной норме без участия нашего сознания. Скажем, под жарким солнцем расширяются сосуды и усиливается потоотделение (розовая половина вкладки); на морозе сосуды сжимаются, начинается непроизвольное дрожание мышц (голубая половина вкладки).
Если же такие меры не помогают и температура тела достигает критических цифр, включается экстренная, «пожарная» регуляция. Сигналы от рецепторов поступают уже в гипоталамическую область мозга, которая в содружестве с корковыми центрами заставляет человека менять поведение: уйти под тент, чтобы не «сгореть», или попрыгать, помахать руками, чтобы не замерзнуть.
Все эти цепи саморегуляции—от сдвига константы до возврата ее к норме—опираются на два разнонаправленных процесса: теплопродукцию и теплоотдачу. Когда нам холодно, функциональные системы организма стремятся усилить интенсивность обмена веществ и уменьшить отдачу тепла. В жару, наоборот, клеточный метаболизм понижается, а отдача тепла резко увеличивается.
Количество отдаваемого вовне тепла прямо пропорционально поверхности тела и зависит также от просвета кровеносных сосудов кожи.
Чем больше крови протекает через них, тем выше теплоотдача: большие количества крови повышают температуру кожи, поэтому, согласно законам физики, теплоотдача увеличивается. При этом также по законам физики увеличивается и «неощущаемое испарение» жидкости (так называемая неощущаемая перспирация)—больше всего с тех частей тела, которые не закрыты одеждой. И, наконец, третий, наиболее известный способ регуляции теплоотдачи: посредством потоотделения. С литром пота человек может отдать вовне такое количество тепла, которое, останься оно в организме, повысило бы его температуру на десять градусов.
Вклад теплоотдачи в поддержание постоянной температуры тела неодинаков. При понижении температуры окружающей среды зимой или при комбинированном изменении влажности, температуры и давления воздуха в межсезонье теплоотдача уменьшается. Однако для удержания нормальной температуры нашего тела этого явно недостаточно. Поэтому нам приходится надевать много одежды, создавая между ее «пластами» дополнительные защитные слои воздуха. Зато в жару усиление потоотделения и кровотока в коже (чем и регулируется теплоотдача) играет решающую роль в поддержании постоянства температуры тела.
И последнее, о чем стоит сказать: наш организм способен успешнее защищаться от холода, чем от перегрева. Тем не менее, настойчиво проводя закаливающие процедуры, мы раздвигаем температурные рамки нашего существования в обе стороны, приспосабливаясь легче переносить не только холод, но и жару.