Айзек Азимов
Кровь: река жизни. От древних легенд до научных открытий
Научно-популярная библиотека Айзека Азимова –
Айзек Азимов
Кровь: река жизни
От древних легенд до научных открытий
Посвящается доктору миссис Дж. Франклин Йегер в благодарность за гостеприимство из чувства долга и не только
Глава 1
Частица океана
Любое одноклеточное существо, живущее в море, настолько крошечное, что его можно разглядеть только под микроскопом, имеет запас крови, в миллиарды раз превосходящий человеческий.
Поначалу это может показаться невозможным, но, когда вы поймете, что для одноклеточного существа кровью является целый океан, все станет на свои места. Это создание поглощает из воды пищу и кислород так же, как наши ткани получают их из крови. Отходы жизнедеятельности одноклеточного организма тоже поступают в океан, как и человеческие в кровь.
Вероятно, именно так и зародилась жизнь: в виде микроскопического сгустка живой субстанции, лениво пожирающей съедобные вещества, которыми буквально кишит океан и которые, в свою очередь, образовались из более простых молекул под действием ультрафиолетовых лучей солнца. Когда формы жизни приумножились, а запасы пищи уменьшились, стали предпочтительны более эффективные способы сосуществования. Примитивная жизнь была выброшена из своего Эдема, что вынудило ее бороться за выживание.
Одним из результативных способов борьбы стало группирование клеток в кооперативные сообщества, подобно объединению первобытных людей в племена или поселения. Клетки стали выбирать себе определенный вид деятельности: одни специализировались на том, чтобы удерживать организм на камнях, другие на усвоении пищи и так далее.
Но даже у самых сложных морских растений, водорослей, эта специализация не заходила слишком далеко. Хотя и некоторые водоросли достигли значительных размеров, все они состоят из тонких ответвлений, клетки каждого из которых омываются океаном или, что встречается гораздо реже, отделяются от воды очень тонким слоем других клеток. В итоге в каждую клетку водоросли могут поступать питательные вещества и кислород.
Даже в наши дни морские растения ведут неподвижный образ жизни, при наличии солнечного света, двуокиси углерода и различных минералов они сами производят пищу для себя. Им не нужно двигаться, все необходимое само поступает в их ткани. Солнечного света бывает достаточно, если только растения находятся в верхних слоях океана, а двуокись углерода и минералы растворены в воде. Для растений жизнь не является, как для нас, борьбой.
Более сложные наземные растения, живущие на суше, должны иметь больше разных клеток по сравнению с морскими. У наземных растений есть стебли, листья, цветы, корни и тому подобное, каждые из которых состоят из различных клеток. Но жизнь наземных растений тоже нельзя назвать борьбой. Необходимую им двуокись углерода они усваивают из воздуха, а их листья поглощают солнечный свет. На суше вода не так доступна, как в океане, но растения обеспечивают себя водой с помощью корневой системы, пронизывающей землю вширь и вглубь. Корни, как промокательная бумага, впитывают воду, и она медленно поступает в наземные части растения по особым клеточным системам, неся с собой из почвы растворимые минералы.
Растения – простые, неподвижные формы жизни на земле и на суше, и с нашей точки зрения они платят за свое существование небывалую цену. Растения независимы, так как не должны искать пищу, но они всю жизнь остаются неподвижными и поэтому почти всегда беззащитны. У некоторых из них появились колючки или яд, но даже эти формы защиты весьма пассивны. Можно сказать, что растения не живут, а существуют.
Но есть и другая группа живых организмов – царство животных, которая пожертвовала способностью получать пищу из простых веществ при помощи энергии солнечного света. Это царство разбойников, поглощающих запасы пищи, так медленно и с таким трудом накопленные растениями. За несколько дней животное может безжалостно уничтожить то, что растения создавало месяцами.
Питаясь концентрированной пищей, животное может использовать и использует энергию намного шире, чем растения. Оно имеет свои недостатки. Животное чаще сталкивается с неудачей, чем растение. Животное может быстрее погибнуть от временной нехватки пищи, воды или воздуха.
Однако у организмов с высоким уровнем энергетических затрат есть и преимущества. У животного достаточно энергии, чтобы свободно двигаться, наращивать мышечную силу и вырабатывать способы нападения.
Для более эффективного выполнения этих задач клетки животного, соединившиеся в сложном организме, должны обладать более широким спектром специализации, чем растительные. Одни клетки становятся мышечными, способными сокращаться и расслабляться. Другие превращаются в нервные клетки, улавливающие изменения в окружающей среде и отвечающие на них стимуляцией других клеток, чтобы те приспособились к этим изменениям. Есть клетки, вырабатывающие особые вещества, используемые всем организмом, а есть и такие, которые защищают поверхность организма.
По мере того как животных становилось все больше и они заполняли океан, усиливалась борьба между видами. Во многих случаях эта борьба закончилась тем, что один вид животных научился поедать другой, получая запасы чужой энергии, в свою очередь похищенной у растений. Выжили те животные, которые научились наиболее эффективно использовать условия окружающей среды. Увеличивающиеся размеры организмов и специализация их клеток были не единственным путем к достижению результата, в конце концов и сегодня процветает множество видов одноклеточных организмов. Но тем не менее это был один из путей, и по прошествии миллионов лет размеры животных все увеличивались, а вместе с ними росли и их отличительные особенности.
Но увеличение размера живых организмов повлекло за собой трудности. Огромным массам клеток стал исключен доступ к океану. Они были заблокированы в центральных органах тела животного, и от воды их отделяли слои других клеток. Как получать пищу? Кислород? Как им избавляться от продуктов распада?
Это было похоже на то, как если бы стол, за которым могли расположиться всего пять человек, накрыли на сто. Пятеро счастливцев могли наесться досыта. Стоящие за ними десять – двадцать человек способны поесть, но им нужно дотянуться до пищи. Но остальные, те, кто находится дальше расстояния вытянутой руки, умрут с голода, сколько бы пищи ни было на столе, если не смогут до нее добраться. Этот предел был быстро достигнут, животные достигли таких размеров, что им стали необходимы какие‑то особые способы получения пищи.
К счастью, решение было найдено. Разрастающиеся клетки вместо плотной массы превращались в трубку, полую в центре. Внутрь трубки попадала вода, омывавшая животный организм изнутри, в то время как сам океан омывал его снаружи.
Клетки, расположенные близко к внешней поверхности тела животного, питались непосредственно из океана, поэтому тут проблем не возникало. Клетки, выстилающие внутреннюю поверхность организма, получали питание из постоянно заглатываемой животным воды. И наконец, те жизненно важные клетки, которые были расположены далеко от внешней и внутренней поверхности, омывались частицами морской воды, захваченной самими тканями животного, можно сказать, внутренним «океаном», так что и эта проблема была тоже решена.
Конечно, все было не так уж просто. Животному приходилось придумывать способы добывания пищи и кислорода для этих частиц океана, чтобы омываемые им внутренние клетки могли постоянно подпитываться. Более того, продукты жизнедеятельности этих клеток также попадали во внутреннюю океанскую среду, заключенную в тканях, и животному нужно было выводить их непосредственно в океан. Поэтому происходила дальнейшая более узкая специализация: появление новых типов клеток для формирования почек и жабер.
По мере увеличения размеров животных небольшого внутреннего запаса морской воды уже не хватало. Чтобы вода могла добраться до всех клеток, полость трубки все больше и больше разветвлялась, пронизывая все ткани сложной сетью, в итоге каждая клетка могла получить порцию воды из океана или хотя бы приблизиться к ней.
Однако любое решение одних проблем влечет возникновение новых. Предположим, пища и кислород из внешней среды поступали во внутренний «океан», наполняя сложную систему разветвлений. Можно ли быть уверенным, что они проникнут в каждую щелочку и уголок? Могут ли они проникнуть достаточно быстро в каждую мельчайшую внутреннюю извилинку и изгиб, чтобы снабдить пищей нетерпеливые клетки?
Ответ будет отрицательным. За исключением очень маленьких животных, никто не может рассчитывать на тщательное проникновение. Для этого внутренний океан должен стать рекой. Жидкость должна постоянно циркулировать, жизненно необходимые вещества должны разноситься ко всем клеткам, а не медленно плыть к ним.
Значит, в организме должен появиться насос, поддерживающий постоянное течение внутренней реки.
Когда это произошло, было налажено столь обильное жизнеобеспечение клеток, что животные могли достигать любого размера. Эффективность внутренней реки стала так велика, что многие животные могли выходить из океана, являвшегося непосредственным источником пищи и местом для выброса продуктов распада. Животные начали превращать в средство защиты внешнюю поверхность, утолщая ее, покрываясь чешуей, раковиной или костяными пластинками.
Дальнейшее увеличение размера организмов и их силы означало, что у некоторых животных должен был появиться внутренний каркас для поддержания массы клеток в устойчивом положении и придания опоры мышцам во время сокращения. Так появились сначала хрящи, а потом кости.
И наконец, как только животные стали независимы от океана, некоторые покинули его и переселились сначала в пресноводные реки и озера, а потом и на сушу. Но даже на земле внутренняя река морской воды осталась с животными, они по‑прежнему жили будто в океане, как бы далеко он от них ни находился, но в океане, который могли сами контролировать.
Предприимчивые сухопутные животные научились многим хитроумным уловкам. У них появились легкие вместо жабер, чтобы получать из воздуха кислород, и более сложный насос для полноценного его использования.
Все это время река морской воды в организме животных усложнялась все больше и больше. Она наполнялась особыми клетками, которые не имели отношения к остальному организму и жили только в этой реке. Животные начинали вырабатывать особые сложные вещества, которые растворялись в реке, выполнявшей теперь сотни задач, недоступных прежнему океану.
Морская вода превратилась теперь в нечто большее. Это была живая река крови. Русла, по которым она течет, называются кровеносными сосудами. Насос, способствующий ее циркуляции, – сердце.
Без этой живой реки невозможна любая форма жизни, более сложная, чем растение или крошечное примитивное животное, состоящее всего из горстки клеток.
Человечество всегда понимало, что именно кровь делает жизнь возможной. Задолго до появления современной науки и медицины было замечено, что продолжительное кровотечение приводило к ослаблению организма и смерти не только у человека, но и любого животного. Как будто вместе с кровью вытекала жизнь.
Даже когда причиной смерти было инфекционное заболевание или удар, не вызывающий кровотечения, или когда человек внезапно загадочно умирал, присутствовал один общий симптом – сердце больше не билось. Другим признаком, отличающим смерть от сна, потери сознания или оцепенения, было прекращение дыхания. Но это было не самое страшное. В конце концов, дыхание можно было произвольно задержать на несколько минут, в то время как сердце не могло по воле человека перестать биться хотя бы на минуту.
Человек, не знавший науки, переоценивал значение сердца и крови. Он считал, что в сердце сосредоточены все чувства, возможно, потому, что в зависимости от эмоций оно бьется то чаще, то реже, а древние люди часто считали кровь синонимом жизни. Так, в частности, полагали древние евреи, и это ясно отразилось в Библии. В Книге Бытия (1: 29–30) на шестой день творения Бог обращается к человеку: «Вот, Я дал вам всякую траву, сеющую семя, какая есть на всей земле, и всякое дерево, у которого плод древесный, сеющий семя; вам сие будет в пищу; и всем зверям земным, и всем птицам небесным, и всякому гаду, пресмыкающемуся по земле, в котором душа живая, дал Я всю зелень травную в пищу».
В этом отрывке растительный мир отличается от неживого неорганического лишь тем, что растения дают семена и обладают способностью к воспроизведению. Однако описание этого не идет дальше «травы, сеющей семя, дерева, у которого плод древесный…». Только к миру животных применяется слово «жизнь»: «…и всем зверям земным, и всем птицам небесным, и всякому гаду, пресмыкающемуся по земле, в котором душа живая…»
С библейской точки зрения жизнь – дар Бога и никто, кроме него, не может отнять ее у живого существа. Поэтому первоначально в пищу человеку и животным предназначались лишь растения. Они были бескровны, то есть их нельзя было назвать живыми в полном смысле этого слова.
Даже после изгнания из Эдема человеку было заповедано оставаться вегетарианцем, и эта заповедь носила более жесткий характер. Одним из наказаний Адама и Евы за неповиновение было дальнейшее сужение их рациона. Бог сказал (Бытие, 3: 17–18): «…проклята земля за тебя; со скорбью будешь питаться от нее во все дни жизни твоей; терния и волчцы произрастит она тебе; и будешь питаться полевою травою…»
Сначала «…всякая трава… и всякое дерево… вам сие будет в пищу». Теперь же впервые земля будет давать плоды не добровольно, а после тяжкого труда, но даже и тогда на ней будут произрастать «тернии и волчцы». Но, несмотря на уменьшение количества съедобных растений, ясным оставался приказ: «будешь питаться полевою травою».
Только после Потопа рацион человека был расширен. В Книге Бытия (9: 2–3) Господь обращается к Ною: «Да страшатся и да трепещут вас все звери земные, и весь скот земной, и все птицы небесные, все, что движется на земле, и все рыбы морские: в ваши руки отданы они; все движущееся, что живет, будет вам в пищу; как зелень травную даю вам все».
Другими словами, человек мог превратиться в хищника. Возможно, расширение его диеты было нужно из‑за уничтожения запасов пищи Потопом и необходимости быстрого размножения выживших, но в Библии об этом не говорится.
Зато подчеркивается тот факт, что новый завет не посягает на святость жизни. Жизнь по‑прежнему дарована Богом, и никто не может ее отнять. В следующих строках (Бытие, 9: 4) Господь говорит: «Только плоти с душою ее, с кровью ее, не ешьте».
Древние евреи верили, что жизнь была в крови животного, и как только кровь уходила, тело становилось бездыханным, как любое бескровное растение, и теперь его можно безнаказанно употреблять в пищу.
Эта уверенность высказана еще более ясно в Левите, где даются подробные наставления еврейским священникам, как следует приносить жертвы. Каждый раз, когда в жертву приносится животное, особое внимание уделяется удалению крови. Первое и главное наставление всегда касается именно крови. Господь говорит: «И заколет тельца пред Господом; сыны же Аароновы, священники, принесут кровь и покропят кровью со всех сторон на жертвенник…» (Левит, 1: 5).
Другими словами, жизнь животного в виде крови отдается Богу на жертвеннике сразу же после смерти животного. После этого безжизненное тело можно обмыть, сжечь и съесть, согласно предписаниям.
До сегодняшнего дня ортодоксальные евреи перед приготовлением мяса стараются удалить всю кровь.
Кое‑что от этого таинственного отношения к крови сохранилось и у современных европейцев, не придерживающихся законов Моисея. Например, до недавнего времени многие верили, что договор с дьяволом подписывается кровью. Что может быть сильнее, чем скрепленная собственной жизнью бумага, после того как отдана душа? В «Фаусте» Гете Мефистофель говорит: «Кровь, надо знать, совсем особый сок». Это и на самом деле так, хотя и по другим причинам.
Мало кто из нас сейчас всерьез верит в эти предрассудки. Мы можем наслаждаться бифштексом с кровью и подписывать важные бумаги чернилами, но все равно в устойчивых выражениях сохранилось признание особого предназначения крови.
О здоровом сильном человеке говорят «кровь с молоком», об аристократе можно сказать, что у него «голубая кровь». О смелом человеке говорят, что у него «верное сердце», тогда как у труса оно «робкое». К крови относятся так, словно это она определяет характер человека, отсюда выражения «благородная кровь» и «дурная кровь». Про потомков одного и того же человека говорят, что у них в жилах течет «одна кровь», и мы говорим о «кровных родственниках», противопоставляя их «родственникам по мужу или жене».
Такое отношение к крови не распространяется только на метафоры. Некоторые люди по‑прежнему думают, что кровь намного больше связана с жизнью, чем другие ткани и органы, и что переливанием крови можно передать качества одного человека другому. Во время Второй мировой войны из‑за глупых предрассудков в США были попытки помешать представителям Красного Креста смешивать кровь американских негров с кровью их светлокожих сограждан. В действительности между кровью негров и белых разница не больше, чем между кровью двух разных белых людей.
Хотя чувства не скрываются в сердце, хотя кровь не значит жизнь и не определяет характер человека, истинные свойства крови намного замечательнее, чем выдуманные человеком мифы, и даже вызывают священный трепет.
Глава 2
Вода – основа жизни
Жизнь возникла благодаря воде. Химические реакции, происходящие в живых тканях, требуют участия молекул, плавающих в воде или находящихся на поверхности мембран, которые омываются водой. Эти реакции часто и происходят с участием самих молекул воды.
Этому не надо удивляться. Жизнь зародилась в океане и никогда не покидала его. Внутри нас по‑прежнему океан.
Единственными тканями в нашем организме, в которых содержание воды относительно невелико, являются жировая и костная (скелет). В них содержится всего около 25 % воды. И жировая, и костная ткани довольно пассивны. Нельзя сказать, что они не живые и в них не происходит никаких процессов. Просто процессы эти замедленны по сравнению с другими тканями. В бурном круговороте химических веществ в организме жировая и костная ткани могут сравниться с тихими улочками посреди оживленных проспектов.
С кровью дело обстоит совсем иначе. Поскольку это жидкость, то можно предположить, что она содержит воды больше, чем другие ткани. Но это не совсем справедливо.
В целом в тканях организма, если не принимать во внимание жировую и костную, содержится от 70 до 85 % воды. В этом отношении кровь представляет собой нечто среднее. Она на 80 % состоит из воды. Сердце и почки также состоят из воды на 80 %, хотя они и не жидкие, как кровь. Больше всего воды содержится в сером веществе головного мозга – 85 %.
И тем не менее серое вещество плотное, а кровь жидкая. Несмотря на высокое содержание воды, серое вещество состоит из соединенных между собой неподвижных клеток. В крови также есть клетки, но они не соединены и находятся в движении. Они циркулируют в жидкости независимо друг от друга. Кровь движется и переносит клетки.
Если бы единственной функцией крови было перемещение кровяных клеток с места на место, то для этой цели сгодилась бы любая жидкость. Если бы жизнь зародилась в океане, состоящем не из воды, а из другой жидкости, эта жидкость выполняла бы ту же функцию, что и вода.
Однако у крови много и других функций, и по многим причинам ни одна другая жидкость не может заменить воду.
Например, из всех известных веществ только вода является лучшим растворителем, то есть она может растворять многие вещества, не повреждая при этом их молекулы. По своему опыту мы все знаем, что столовая соль, двууглекислый натрий, сахар и алкоголь – самые обычные вещества, растворимые в воде. Существуют еще тысячи веществ, которые растворяются в воде столь же легко, а также тысячи других, растворяющихся не полностью.
В результате жидкая часть крови переносит не только клетки, но и все растворимые вещества. Ни одна другая жидкость на это не способна, ни в одной жидкости не может происходить так много разных реакции, и ни одна жидкость не в состоянии обеспечить живые ткани столь большим разнообразием химических веществ.
Есть и вторая причина, по которой вода является самой совершенной жидкостью для нашей реки жизни. Но эта причина требует более сложного объяснения, поэтому я подойду к ней постепенно, начав с истории эволюции.
Когда животные в первый раз решились выбраться из воды на сушу, оказалось, что окружающая среда намного суровее, чем среда в океане, к которой животные успели приспособиться за миллионы лет.
Прежде всего температура воздуха изменялась каждый день и в каждое время года. В отдельные дни температура утром и после полудня могла различаться на 20 или 30°. Разница между зимой и летом могла составлять 100° или более. С другой стороны, в океане, за исключением тонкого слоя на поверхности тропических морей, температура оставалась постоянной каждый день, не меняясь ни зимой, ни летом. Эта постоянная температура была близка к точке замерзания воды, но это не являлось преградой для развития жизни. Газы растворяются в холодной воде быстрее, чем в теплой, поэтому в холодной воде было больше кислорода и она могла поддерживать жизнедеятельность более крупных животных.
Самые древние формы наземной жизни, включая беспозвоночных, таких, как улитки и насекомые, и позвоночных, таких, как амфибии и рептилии, сумели приспособиться к температурным изменениям новой среды обитания. Они остались холоднокровными.
Это не значит, что кровь этих животных была заморожена. Просто их тела принимали температуру воздуха окружающей среды. Поскольку температура воздуха поднималась выше 37 °C (температура человеческого тела) всего на несколько дней в году, а в остальное время всего на несколько часов в день, температура тела холоднокровных животных всегда была ниже температуры тела человека. Эти животные обладали холодной по сравнению с нашей кровью.
Но у этой особенности были свои недостатки. Если температура воздуха опускается ниже точки замерзания воды, снижается и температура тела холоднокровного животного. Если вода в его организме замерзнет, оно умрет. Единственным способом для вида выжить в суровую зиму было, прежде чем погибнуть, отложить яйца до весны, или временно вернуться в воду (под слой льда), или мигрировать в более теплые края, или впасть в спячку в каком‑либо защищенном от холода месте. Океан, кроме верхнего слоя в полярных областях, никогда не замерзает, поэтому у морских животных такой проблемы никогда не возникает.
С повышением температуры химические реакции протекают быстрее, а с понижением их скорость замедляется. Поэтому температуру в комнате можно определить по тому, как стрекочет сверчок. Эти звуки вызываются трением ножек насекомого о крылья. Частота стрекота зависит от частоты сокращения мышц, а та, в свою очередь, от скорости химических реакций в мышечных клетках и, следовательно, от температуры этих клеток и, наконец, температуры воздуха в помещении, где находится сверчок.
Химические реакции в организме холоднокровного животного проистекают с нормальной скоростью при теплой погоде. Когда температура падает, животное становится вялым.
Животное, выработавшее способ сохранять постоянную температуру тела, несмотря на атмосферные изменения, приобретает огромное преимущество над своими холоднокровными собратьями. Оно может спокойно обитать в тех областях, где слишком холодно для животных с холодной кровью. В прохладный день оно может двигаться и реагировать быстрее, чем холоднокровное животное. Оно может легко избежать поимки крупным холоднокровным существом и само поймать и съесть более мелкое.
Несомненно, что теплокровность стала ключом к более оптимальному выживанию, поэтому самые высокоразвитые современные млекопитающие и птицы являются теплокровными.
Источник тепла не представляет собой проблему. Химические реакции, происходящие в организме, способны производить тепловую энергию в изобилии. Единственная сложность – как удержать тепло в организме и не дать ему уйти через кожу слишком быстро.
Одним из способов сохранения тепла является увеличение размера тела. Чем животное больше, тем меньше площадь поверхности его тела по сравнению с его массой. Если массу мыши увеличить в сто раз, оставив без изменений форму ее тела, она станет вырабатывать в сто раз больше тепла. Однако площадь соприкосновения мыши с окружающей средой, ее шкурка, увеличится только в десять раз, поэтому животное станет терять тепло только в десять раз быстрее.
Приведенные расчеты позволяют сделать вывод, что большим животным легче сохранять тепло, чем мелким. Это может быть одной из причин, по которой некоторые холоднокровные динозавры и родственные им рептилии достигали таких огромных размеров. Также это может объяснять большие размеры некоторых теплокровных животных, обитающих в арктических зонах: китов, моржей и белых медведей.
Кроме увеличения массы тела, существует еще один способ сократить потерю тепла. Воздух является очень плохим проводником тепла. Если слой воздуха вокруг тела животного будет сохраняться в неподвижности, то даже в холодные дни потеря тепла будет идти медленнее. Но проблема в том, что воздух не может удерживаться на месте. Даже если бы не было ветра, движения животного будут производить колебания воздуха. А именно движущийся воздух приводит к потере тепла.
Как же животному удержать воздух вокруг своего тела в неподвижности? Две различные группы животных решили эту задачу по‑разному. У предков млекопитающих появилась шерсть, а у предков птиц – перья. И шерсть, и перья постепенно сформировались из чешуи. Шерсть и перья задерживают у поверхности кожи слой «мертвого» воздуха, чем уменьшают потерю тепла; при этом перья действуют намного эффективнее шерсти. Когда потеря тепла уменьшается, естественное тепло, образующееся в организме в ходе химических реакций, согревает млекопитающих и птиц даже в холодные дни.
Человек, который потерял почти все покрывающие тело волосы, стал заменять естественный покров искусственным в виде одежды в холодный день и одеяла ночью. У китов, также потерявших волосяной покров, но тем не менее вернувшихся в ледяной океан, сформировался толстый слой подкожного жира, который также хорошо препятствует потере тепла.
Когда решена проблема потери тепла, возникает трудность иного рода. В теплые дни в организме может накапливаться слишком много тепла. Во время повышенной активности скорость химических реакции увеличивается и, следовательно, производится большее количество тепла. Получается, что теплокровные животные, научившись сохранять тепло, должны научиться избавляться от него, когда возникает такая необходимость.
У нас, например, есть потовые железы, постоянно выводящие избыток жидкости на поверхность кожи. Там она испаряется, превращаясь в газ. Водяные пары обладают большей энергией, чем жидкость при той же температуре. Следовательно, чтобы жидкость превратилась в пар, нужно тепло, самая простая форма энергии. Необходимое тепло поступает из наиболее доступного источника: из кожи, с которой тесно связано потоотделение.
Другими словами, испарение потовых выделений охлаждает кожу. В прохладные дни потовые железы работают менее активно, поэтому охлаждение замедляется. В теплые дни или в периоды повышенной активности потоотделение становится более обильным, и кожа охлаждается.
Поэтому потоотделение является естественной системой охлаждения. Способность потеть позволяет человеку выживать при высокой температуре, при которой может даже закипеть вода. Если раскаленный воздух абсолютно сухой, усиливается потоотделение, и испаряющаяся с поверхности тела жидкость охлаждает кожу быстрее, чем тепло успевает образоваться в организме.
Ценность системы охлаждения становится особенно понятной в тех случаях, когда она работает с перегрузками. Иногда мы так активно двигаемся, что вырабатываем тепла больше, чем может вывестись на поверхность кожи с потом. Потоотделение происходит очень быстро, пот не успевает испариться, и его капельки собираются на коже. В жаркий и влажный день испарение настолько замедляется, что капельки пота образуются на коже, даже если мы находимся в неподвижном состоянии. В любом случае отказ системы охлаждения приводит к неприятным последствиям.
Другой способ регуляции температуры тела происходит с участием крови. В самой химически активной части тела температура будет выше, чем в остальных органах. В тех органах, которые расположены ближе к более холодной окружающей среде, температура будет ниже.
Кровь уравнивает эти разницы температур во время циркуляции. Она поглощает тепло, проходя через активные органы, например печень, затем, проникая в более холодные ткани, такие, как кожа, кровь отдает им тепло. Таким образом она охлаждает печень и согревает кожу.
В жаркие дни тело медленно отдает тепло окружающему нагретому воздуху. В качестве компенсации в организме происходит расширение мелких кровяных сосудов. Это происходит из‑за расслабления крошечных мышечных клеток в стенках кровеносных сосудов. Расширенные сосуды пропускают больше крови, поэтому в окружающую среду выводится больше тепла. Это компенсирует его более медленную потерю. Поэтому лицо человека краснеет в жаркий день, или после напряженной работы, или физических упражнений, когда производимое мышцами количество тепла превосходит обычное.