С обменом веществ тесно связан обмен энергии в организме. Эта взаимо связь обусловливается регулирую щей деятельностью центральной нерв ной системы. Ведущая роль в регуляции обмена энергии принадлежит коре больших полушарий. Кроме то го, в этом принимают участие центры вегетативной нервной системы, рас положенные в промежуточном мозге. Большое значение в регуляции уровня энергетического обмена имеют рефлексы, возникающие при раздражении различных интеро- и экстеро- рецепторов. На интенсивность энергетического обмена оказывает влияние гипоталамус. Важную функцию в регуляции биоэнергетики выполняют гормоны. Из желез внутренней секреции, оказывающих влияние на обмен энергии, наиболее изучены гипофиз, щитовидная, поджелудочная железы и надпочечники.
ТЕПЛООБМЕН И РЕГУЛЯЦИЯ ТЕМПЕРАТУРЫТЕЛА Постоянство температуры тела животного — необходимое условие для обмена веществ и ведущий фактор, обеспечивающий нормальный уровень тканевых процессов в целом организме. В то же время уровень обмена веществ и энергии определяет постоянство температуры животного. Тепловой баланс находится в прямой зависимости от равновесия между продукцией энергии, образующейся в результате жизнедеятельности организма, и отдачей ее в окружающую среду. Поддержание термического гомеостаза в организме высших животных осуществляется благодаря деятельности сложного физиологического механизма, регулирующего теплопродукцию и тепло отдачу. Теплопродукция — процесс химический, а теплоотдача — физический. По температуре тела животных делят на две большие группы. К одной принадлежа т так называемые пойкилотермные (холоднокровные) животные. Температура их тела пассивно изменяется вслед за колебаниями температуры внешней среды. К ним относятся рептилии, земноводные, насекомые и некоторые другие. Другую группу составляют гомойотермные (теплокровные) животные — птицы и млекопитающие. Они способны поддерживать стабильную температуру внутренних частей тела на определенном уровне. Такое постоянство температуры тела называют изотермией. Д л я каждого вида гомойотермного животного характерна определенная температурная граница (табл. 17). Низка я температура тела вызывает в организме ряд очень важных физиологических изменений. Самое существенное из них — это уменьшение потребности в кислороде. Данным обстоятельством пользуются хирурги при труднейших операциях на сердце, мозге и других важных органах в условиях, приближающихся к искусственно.
Если температура тела у разных видов животных относительно постоянна, то температура поверхности тела (кожи) подвержена значительным колебаниям. Это зависит как от величины нагревания кожи притекающей кровью, так и от охлаждения ее окружающей средой. Поэтому организм теплокровных животных делят на две части: внутреннюю, или сердцевину (внутренние органы, скелетная мускулатура), и поверхностную оболочку тела (кожа, конечности). Примерно 50—60 % химической энергии корма, освобождаемой в организме, переходит в химические связи особых органических соединений — макроэргов. Остальная энергия в процессе этих превращений выделяется в виде тепла, которое рассеивается в тканях и нагревает их. Температурный гомеостаз в основном поддерживается за счет сердцевины тела. Постоянство темпера туры тела животного, с одной стороны, осуществляется химической, с другой — физической терморегуляцией.
Химическая терморегуляция. Под химической терморегуляцией пони мают совокупность физиологических процессов, обеспечивающих обмен веществ и образование тепла в организме животных при воздействии различных температур и других факторов внешней среды. Она является сложным рефлекторным актом, имеющим довольно постоянный видовой признак, характеризующий отношение разных животных к условиям внешней среды. Как известно, тепло образуется при окислительных процессах в митохондриях клеток. Мышцы и железы, составляя большую часть живых тканей, служа т основными участками теплопродукции. Более 80 % тепла организма образуется в скелетных мышцах во время работы. Второе место по выработке тепла занимает печень. Поэтому ведущая роль в осуществлении химической терморегуляции принадлежит скелетным мышцам и печени. На обмен веществ и энергии влияет температура окружающей среды. При понижении внешней темпера туры обмен веществ повышается, и наоборот, при повышении — понижается, чтобы не допустить перегревания организма. Температура среды, при которой теплоудерживающие механизмы не могут больше поддерживать постоянную температуру тела и теплопродукция должна возрастать, называют критической. При чем для разных видов животных эта температура различна. Среди сельскохозяйственных животных крупный рогатый скот и овцы имеют самую низкую критическую температуру и поэтому могут лучше противостоять холоду. У упитанного скота она ниже, чем у неупитанного, поэтому первые лучше переносят низ кие внешние температуры. Физическая терморегуляция.
Под физической терморегуляцией пони мают совокупность физиологических процессов, регулирующих отдачу тепла из организма и тем самым обеспечивающих постоянство темпера туры тела животного. Организм выводит тепловую энергию следующими способами: 1) радиацией и конвекцией; 2) с испаряющейся водой через кожу и дыхательные пути; 3) с калом и мочой. Первые два способа более важны для выделения тепла по сравнению с третьим. Эффективность данных способов во многом зависит от до статочного запас а воды в организме. Количество тепла, потерянного те лом при испарении 1 г воды, составляет примерно 2,4 кДж. Кожа играет важную роль в терморегуляции, так как около 60 % об щей потери тепла при испарении про исходит через нее. Этому способствуют потовые железы. Хорошо раз виты потовые железы у лошадей, крупного рогатого скота и овец. В зависимости от уровня химической терморегуляции, выполнения мышечной работы и температуры окружающей среды выделяется различное количество пота. У собак из-за слабого раз вития потовых желез вода испаряется в основном через дыхательные пути. Благодаря совместному действию механизмов, регулирующих интенсивность обмена веществ и энергии (химическая терморегуляция), и механизмов, регулирующих кровоснабжение кожи и потоотделение, то есть теплоотдачу (физическая терморегуляция), температура тела животного всегда находится на постоянном уровне, но имеет суточную ритмику. Утром она обычно ниже, чем вече ром (циркадианный ритм).
Регуляция температуры
Основной центр, регулирующий температуру тела животного,— это гипоталамус. В его передней части рас положен центр теплоотдачи, а в зад ней — центр теплообразования. Благодаря наличию в коже тепловых и Холодовых рецепторов сигналы об изменениях температуры поступают в центр терморегуляции, который передает соответствующие импульсы сосудистым, дыхательным, двигательным и другим центрам, участвующим в терморегуляции. Центральный механизм терморегуляции приводится в действие двумя путями. Первый определяется температурой циркулирующей крови, омывающей гипоталамус. В зависимости от ее температуры возбуждается соответствующий центр, влияющий на теплопродукцию или теплоотдачу. Второй путь — рефлекторный и условно- рефлекторный. В осуществлении условнорефлекторных механизмов, поддерживающих постоянство температуры тела, огромное значение имеет кора больших полушарий, координирующая функцию гипоталамуса, гипофиза и других желе з внутренней секреции: надпочечников, щитовидной железы. Таким образом, регуляция темпера туры тела животных осуществляется подкорковыми центрами под общим регулирующим влиянием коры больших полушарий головного мозга. Процессы терморегуляции у разных животных имеют свою специфику. Поэтому у них и различна я степень приспособленности к условиям внешней среды.