Регуляция обмена веществ

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.