Обмен энергии. ОСНОВНОЙ обмен.Это минимальный уровень энерготрат, кото­рый необходим для поддержания жизненных функций организма в условиях полного физического и

ОСНОВНОЙ обмен. Это минимальный уровень энерготрат, кото­рый необходим для поддержания жизненных функций организма в условиях полного физического и эмоционального покоя. Таким образом, данный показатель характеризует количество энергии, необходимой только для функционирования внутренних органов (сердца, легких, почек, печени и др.) и поддержания необходи­мой температуры тела. Измеряется он в утренние часы с помощью специальных приборов - калориметров. Испытуемый должен на­ходится в лежачем положении. Измерение проводят натощак, при максимальном расслаблении мышц, при этом внешняя темпера­тура поддерживается на уровне 22⁰с. Приборы фиксируют выде­ляемое организмом тепло. Это так называемый метод прямой ка­лориметрии. Было установлено, что величина основного обмена для взрослого мужчины составляет примерно 4,2 кДж на 1 кг мас­сы тела в час, т. е. 7200 кДж в сутки (для человека массой 72 кг). Величина основного обмена у женщин несколько ниже. Этот по­казатель уменьшается с возрастом.

На практике чаше используют метод непрямой калориметрии.

Определяют объем легочной вентиляции, а затем количество по­глощенного кислорода и выделенного углекислого газа. Отноше­ние объема выделенного углекислого газа к объему поглощенного кислорода называют дыхательным коэффициентом. По величине последнего можно судить о характере окислительных процессов в организме.

Рассчитать основной обмен можно по таблицам. В этом случае определяют среднестатистический уровень основного обмена. Для вычисления необходимо знать рост, массу тела, возраст (прил. 2). Затем по формуле Рида вычисляют процент отклонения величины основного обмена от нормы. для применения формулы необходи­мо знать артериальное давление и частоту пульса:

О = 0,75(Ч_п + 0,75Дп) - 72,

где О - отклонение, %; Ч_П - частота пульса; дп - пульсовое давление (разница между величиной систолического и диастоли­ческого АД).

для упрощения расчетов по формуле Рида можно использо­вать специальную номограмму. Соединив линейкой зна­чения частоты пульса и пульсового давления, в средней колонке находим величину процентного отклонения основного обмена от нормы. Затем, исходя из данных таблицы, проводят перерасчет уровня основного обмена на величину полученного процентного отклонения.

Интенсивность обменных процессов резко возрастает при физи­ческой нагрузке. При этом люди, занятые легким физическим трудом, тратят 9200 кДж в сутки, средней степени - 12000- ]5 000 кдж в сутки, а тяжелым - 16 000 - 18 000 кДж в сутки. Следовательно, питание человека должно соответствовать энер­готратам и полностью компенсировать их.

Обмен энергии между организмом и окружающей средой. Чело­век относится к гомойотермным (теплокровным) животным, Т. е. он характеризуется поддержанием постоянной температуры тела с допустимыми небольшими ее колебаниями. Уровень обмена ве­ществ теплокровных существ значительно выше холоднокровных. Поддержание постоянной температуры тела происходит за счет строгого баланса процессов образования тепла организмом чело­века (теплопродукция) и его обмена с внешней средой (теплоот­дача). При этом образование тепла происходит в так называемом «ядре» человеческого организма, к которому относят внутренние органы и мышцы. Теплообмен обеспечивает «оболочка», которая включает кожу, слизистую оболочку полости рта и глотки, глаз­ного яблока и дыхательных путей. Температура тела человека не­равномерна в разных его участках. Так, в температурном «ядре» (внутренние органы) она, как правило, выше чем на поверхно­сти кожи. Нормальной температурой в подмышечной впадине счи­таются значения 36,1- 37,1 ос. Особая роль принадлежит внутрен­ним средам организма, обеспечивающим теплообмен между яд­ром и оболочкой. Таким образом, терморегуляция обеспечивается следующими процессами: теплопродукцией (в «ядре»), теплообме­ном между «ядром» и «оболочкой» (обеспечивается преимущественно кровью и лимфой) и теплоотдачей во внешнюю среду.

Теплопродукция осуществляется, в основном, в результате ре­акций распада и окисления органических веществ. Примерно 50 % образующейся при этом энергии переходит в тепло без образова­ния АТФ. Значительная часть образовавшегося АТФ также использу­ется для поддержания установленной температуры тела. Большое количество тепла образуется в мышцах при совершении челове­ком физической работы. По образному выражению И. П. Павлова, мышцы выполняют роль «печки», согревающей организм. У ново­рожденных активная теплопродукция наблюдается также в бурой жировой ткани. Тепло образуется и в результате сокращений глад­ких мышц внутренних органов.

Отдача тепла во внешнюю среду осуществляется несколькими способами: теплопроведение, конвекция, излучение и испарение. Излучение - способ отдачи тепла в окружающую среду поверхно­стью тела посредством инфракрасных волн. Глаз человека не мо­жет уловить этот вид электромагнитных волн. Однако существуют живые организмы, способные их различать (например, некото­рые змеи). При температуре 20 ос и относительной влажности воз­духа 50 % излучение может составить 40 - 50 % всего отдаваемого тепла. Конвекция - способ отдачи тепла при контакте тела с дви­жущимися потоками воздуха. Теплопроведение - способ отдачи тепла через непосредственное соприкосновение тела человека с другими физическими телами (например, одеждой).

Первые три механизма теплоотдачи становятся неэффектив­ными при выравнивании температуры тела и температуры окру­жающей среды. В этих условиях основным способом отдачи тепла является испарение пота с поверхности кожи и влаги с поверхно­сти слизистых оболочек. Количество испаряемой воды в условиях тяжелой физической работы и высокой температуры может дохо­дить до 2 л/ч.

Основную роль в теплоотдаче играет кожа. При высоких темпе­ратурах внешней среды сосуды кожи расширяются, кровь посту­пает в нее в значительно больших количествах, чем в условиях температурного комфорта (25 - 26 ОС). Усиление кровотока через кожу увеличивает потоотделение и потерю организмом тепла. При понижении температуры внешней среды идет перераспределение кровотока во внутренние органы. При этом сосуды кожи сужива­ются, кровоток в коже и соответственно испарение уменьшаются. Следовательно, уменьшается и выделение тепла из организма.

При охлаждении происходит сокращение гладких мышечных клеток, образующих мышцу, поднимающую волос. Стержень во­лоса приподнимается, и происходит выделение тепла. В то же вре­мя эта мышца вызывает некоторое сжатие кожи и лежащих в ее верхних слоях кровеносных сосудов. Возникает «гусиная кожа». Эти процессы сопровождаются снижением теплоотдачи.

Терморегуляция. Центр терморегуляции находится в гипотала­мусе (промежуточном мозге). По проводящим путям К нему по­ступают импульсы от терморецепторов - специализированных нервных окончаний, способных воспринимать изменения темпе­ратуры различных участков тела человека. Термочувствительные клетки этого центра способны различать разницу температуры в 0,01 Ос. Регуляция теплообмена осуществляется центром посред­ством воздействия на эндокринную и вегетативную системы. Уве­личение теплопродукции наблюдается в результате возрастания окислительных процессов (активируются катаболические процес­сы) и повышения мышечной активности. Это происходит через возбуждение соматических нервных волокон. Под влиянием гор­монов и нервных импульсов изменяется деятельность сердца и сосудов, что приводит К адекватным изменениям в теплообмене между «ядром» И «оболочкой», а также в теплообмене с внешней средой. Аналогичным способом регулируются процессы удаления тепла из «оболочки» во внешнюю среду путем конвекции, излу­чения, теплопроведения и испарения.