При снижении температуры окружающей среды и увеличении разницы между внешней температуры и температуры тела увеличиваются потери тепла организмом через теплоотдачу проведением, конвенцией и радиацией.
· Радиация - в состоянии покоя радиация — основной процесс передачи телом избыточного количества тепла. При нормальной комнатной температуре (21 —25°С) тело обнаженного человека передает около 60 % "лишнего" тепла посредством радиации. Тепло передается в форме инфракрасных лучей, представляющих собой тип электромагнитной волны.
· Конвенция - передача тепла через движущийся поток воздуха или жидкости
· Проведение тепла представляет собой передачу тепла от одного объекта к другому вследствие прямого молекулярного контакта. Например, тепло, образующееся в глубине тела, может передаваться через соседние ткани до тех пор, пока не достигнет поверхности тела. Затем оно может передаваться одежде или окружающему воздуху. Если же температура воздуха выше, чем температура поверхности кожи, тепло воздуха передается поверхности кожи, повышая ее температуру.
В борьбе с потерями тепла участвуют гипоталамические центры терморегуляции.
Чувствительные нервные окончания — терморецепторы — выявляют изменения температуры тела и передают эту информацию в термостат организма —гипоталамус. В ответ на изменение импульсации рецепторов гипоталамус активирует механизмы, регулирующие согревание или охлаждение тела. Подобно термостату гипоталамус имеет исходный (установочный) температурный уровень, который он пытается сохранить. Это — нормальная температура тела. Малейшее отклонение от этого уровня приводит к поступлению сигнала в терморегуляторный центр, находящийся в гипоталамусе, о необходимости коррекции.
Изменение температуры тела воспринимают два типа терморецепторов —центральные и периферические. Центральные рецепторы находятся в гипоталамусе и контролируют температуру крови, омывающей мозг. Они очень чувствительны к малейшим изменениям температуры крови. Изменение температуры крови, проходящей через гипоталамус, приводит в действие рефлексы, которые в зависимости от потребности либо сохраняют, либо отдают тепло.
Периферические рецепторы, локализованные по всей поверхности кожи, осуществляют контроль за окружающей температурой. Они направляют информацию в гипоталамус, а также в кору головного мозга, обеспечивая сознательное восприятие температуры.
При повышении разности температур симпатическая система вызывает сужение сосудов, тем самым ограничивается перенос тепла из ядра тела к поверхности. Так же сужение сосудов способствет увеличению теплоизоляционных свойств оболочки. Значительно снижается кровоток в конечностях (в 100 и более раз), что может привести к охлаждению.
Сосуды головы значительно в меньшей степени реагируют на снижение внешней температуры
Основные способы предотвращения чрезмерного переохлаждения нашего тела включают:
• дрожь;
• несократительный термогенез;
• сужение периферических сосудов. Поскольку эти механизмы не всегда обеспечивают образование достаточного количества и сохранение тепла, нам приходится полагаться на теплую одежду и подкожный жир, чтобы изолировать глубокие ткани организма от окружающей среды.
Дрожь — неконтролируемые сокращения мышц) может увеличить интенсивность образования тепла в состоянии покоя в 4 — 5 раз.) Несократительный термогенез включает стимуляцию метаболизма симпатической нервной системы. Повышение интенсивности метаболизма ведет к увеличению метаболического образования тепла.
Сужение периферических сосудов происходит в результате стимулирования симпатической нервной системой гладкой мышцы, составляющей мышечную стенку артериол кожи. Это стимулирование вызывает сокращение мышцы, которое приводит к сужению артериол и сокращению кровоснабжения оболочки тела и в конечном итоге, благодаря повышению теплоизоляционных свойств оболочки предотвращает ненужные потери тепла. Интенсивность метаболизма клеток кожи также снижается при падении температуры кожи, поэтому ее потребность в кислороде уменьшается.
Теплопотери зависят от соотношения поверхности тела к его массе. Чем крупнее человек, тем меньше отношение и легче бороться с гипотермией.
У маленьких детей это отношение большое, следовательно теплопотери будут значительно больше. У мужчин и женщин при равных условиях физической подготовленности и массы тела (при одинаковом составе) толерантность к пониженной температуре практически одинакова.
Во время выполнения мышечной работы средней интенсивности в гипотермических условиях повышено потребление кислорода за счёт холодной дрожи. Однако с увеличением интенсивности эта зависимость исчезает в связи с более высокой теплопродукцией и прекращением холодной дрожи. Повышение интенсивности обмена, при высокой интенсивности мышечной работы, больше в 20-25 раз, а при холодной дрожи в 4-5 раз.
В некоторых случаях выполнение мышечной нагрузки при пониженной температуре считается более предпочтительным, по сравнению с жаркими условиями, однако при слишком низких температурных условиях теплоотдача превышает теплопродукцию в теле спортсмена, значительное охлаждение работающих мышц снижает их скоростные и сократительные свойства. Это приводит к более быстрому утомлению и снижению работоспособности.
Поддержание оптимального тепла за счет одежды позволяет работать на оптимальном уровне до развития утомления, затем возникает порочный круг: при нарастающем утомлении происходит снижение интенсивности, а за ним снижение интенсивности метаболизма и образования тепла, снижается температура мышц. Снижение температуры мышц приводит к еще более сильному утомлению и дальнейшему снижению их температуры. продолжительные физические нагрузки ведут к повышенному использованию и окислению свободных жирных кислот. Повышенный метаболизм липидов обусловлен, главным образом, выделением катехоламинов (адреналина и норадреналина) в сосудистую систему. В условиях пониженной температуры окружающей среды секреция этих катехоламинов заметно увеличивается, тогда как уровни свободных жирных кислот повышаются значительно меньше по сравнению с таковыми при выполнении продолжительной физической нагрузки в условиях более высокой температуры окружающей среды. Низкая температура окружающей среды вызывает сужение кровеносных сосудов кожи и подкожных тканей. Сужение сосудов приводит к ограниченному кровоснабжению участков, из которых мобилизуются свободные жирные кислоты, вследствие чего уровни свободных жирных кислот повышаются не столь значительно.
Глюкоза крови играет важную роль в развитии толерантности к условиям низкой температуры, а также поддержании уровня выносливости при выполнении физической нагрузки. Гипогликемия подавляет дрожь и ведет к понижению ректальной температуры, однако, чем обусловлен этот процесс пока не известно. Так же описано, что при низкой температуре содержание глюкозы в крови остается на достаточно высоком уровне.