Мобилизация организма. На что способно наше тело в экстремальных условиях

Напротив, при воздействии холода теплоотдача в этих участках тела снижается в результате сужения кровеносных сосудов. Почти каждый испытал это на себе: уши, кисти и стопы особенно быстро бледнеют и охлаждаются – именно потому, что там на холоде стремительно снижается кровообращение. С головой дело обстоит по-другому. Там сужения сосудов в ответ на воздействие холода не происходит, и зимой мы особенно сильно теряем много тепла именно через голову; поэтому зимой надо носить шапку и следить за тем, чтобы волосы были сухими. Влажные волосы и влажная одежда усиливают отведение тепла в двадцать два раза! Большая часть чувствительных к холоду рецепторов расположена на шее, и поэтому зимой мы любим носить свитера с воротом и шарфы. В конечностях располагаются особые сосудистые структуры, через которые глубокие кровеносные сосуды сообщаются с поверхностными – они называются анастомозами. Эти структуры весьма эффективно поддерживают терморегуляцию. Каждый специалист по хирургии кисти испытывает величайшее почтение к этим анатомическим образованиям, реконструкция которых после травм представляет собой весьма сложную задачу. Работу анастомозов можно представить следующим образом: под воздействием жары закручивается кран, соединяющий сосуды, идущие от внутренности тела к глубоким сосудам, и кровоток переключается на поверхностные сосуды. Здесь, вблизи от поверхности кожи, охлажденной в результате потоотделения, теплоотдача происходит легче и быстрее. Кровь, охлажденная таким способом на периферии, через открытые анастомозы перетекает в параллельно идущие вены и из предплечья и кисти возвращается к внутренним органам и структурам организма. При воздействии холода сосудистые анастомозы закрываются. Это делает возможной чрезвычайно высокую вариабельность кровотока в конечностях, ушах и кончике носа, что позволяет обеспечить регуляцию внутренних потоков тепла.

Помимо внутреннего транспорта тепла от органов тела к поверхности, существует и внешний транспорт, отдача тепла от покровов тела в окружающую среду. У раздетого человека он определяется, главным образом, метеорологическими условиями, такими как температура воздуха и солнечного излучения, относительная влажность воздуха и скорость ветра, а также физиологическими параметрами, такими как, например, температура кожи. Если человек одет, то в обмене тепла играет роль поверхность тела, оставшаяся доступной; одежда уменьшает эффективную поверхность теплообмена, и при воздействии холода это желательно. А при воздействии тепла люди снимают лишнюю одежду.

С физической точки зрения теплообмен осуществляется четырьмя способами: это конвекция, теплопередача, испарение (испарение пота) и излучение. Конвекционный теплообмен происходит главным образом в слое воздуха толщиной несколько миллиметров (пограничном слое), окружающем кожу. Существуют две формы конвекции – естественная и принудительная. Если человек находится в прохладной среде – возьмем для наглядности воздух или воду, то вдоль поверхности тела происходит перемещение масс снизу вверх, так как холодный воздух тяжелее теплого. Восходящий поток воздуха забирает при этом тепло путем конвекции. Этот конвекционный транспорт на поверхности тела раздетого человека составляет приблизительно 600 литров в минуту. Тепло, отведенное таким способом, относительно легко рассчитать. Надо только знать поверхность, доступную для теплообмена, в квадратных метрах и сколько ватт переносится с 1 м² в окружающую среду при разнице температур поверхности кожи и окружающего воздуха в 1 °C. Площадь поверхности тела у молодого здорового человека составляет около 2 м². Когда человек голый, ее можно принять за 2 м². Сейчас мы знаем, основываясь на измерениях потока тепла, что 1 м² отдает в окружающую среду при разнице температур в 1 °C три джоуля в секунду или, что то же самое, три ватта. Так как в норме разница температур составляет от 13 °C – средняя температура поверхности тела составляет 33 °C, а температуру окружающей среды мы примем за 20 °C, – можно легко посчитать, что организм отдает с 1 м² поверхности тела 39 ватт. При температуре окружающей среды 20 °C, средней температуре кожи 33 °C и эффективной площади поверхности тела 2 м² производительность конвекционной теплоотдачи составляет около 80 ватт или 80 джоулей в секунду. Это приблизительно равно мощности потолочной электрической лампочки. Примерно ту же энергию мы ежесекундно теряем в покое, и она же образуется в организме за счет питания; это количество должно быть равно, чтобы обеспечивать энергетический баланс. Каждая дополнительная физическая работа, снижение температуры окружающей среды или усиление воздушного потока повышают потребность в энергии и требуют дополнительной ее продукции.