Мобилизация организма. На что способно наше тело в экстремальных условиях

Под испарением в узком смысле понимают физическое испарение телесной жидкости, иначе говоря, пота. При этом организм избавляется от определенного количества тепла, так как для перехода веществ из жидкого в газообразное состояние, то есть в данном случае в водяной пар, требуется энергия; в физике подобные процессы называются эндотермическими. Наряду с активной потерей воды через потовые железы (экзокринные железы) существует и пассивная, «незаметная или неощущаемая» потеря воды через кожу за счет диффузии. Эта потеря тепла происходит, потому что организм постоянно и непрерывно, путем диффузии, теряет воду через кожу и слизистые оболочки дыхательных путей – это не зависит от величины потерь воды через потовые железы. При тяжелой физической работе или при внешнем тепловом воздействии (например, в сауне) испарение становится основным механизмом отвода тепла. Решающим фактором адекватного функционирования этого механизма, помимо достаточного потребления жидкости, становится то, что давление водяного пара, создаваемое потовыми железами, выше, чем в окружающей среде. Чем выше давление пара снаружи (душное помещение, тропики), тем труднее отдавать воду за счет испарения. Если же относительная влажность воздуха низкая (в сухом пустынном климате), то человек может в течение непродолжительного времени переносить чрезвычайно высокую температуру воздуха и поступление тепла извне, так как очень велик градиент давления водяного пара между кожей и окружающей средой.

Для обеспечения испарения воды человек располагает в среднем 2 млн потовых желез, хотя и здесь есть существенные различия: у айнов, автохтонного населения Японии, только 1,5 млн потовых желез, а у женственных белых дам Северной Америки – около 3 млн. Плотность расположения потовых желез на поверхности кожи также значительно варьируется: от 55 на см² кожи спины до 751 на см² подмышечной впадины. При нейтральной температуре окружающей среды около 27 °C температура кожи у легко одетого человека составляет 32–33 °C. Если температура повышается до 34° (всего на один градус!), то активируются потовые железы. При длительном пребывании в тропиках, где суточная потеря воды с потом у взрослого человека достигает 7–10 л, необходим дополнительный прием электролитов и таких микроэлементов, как цинк, железо и фосфор, которые теряются с потом. Это еще в большей степени касается бегунов, ультрамарафонцев, о которых мы говорили в предыдущих главах. Если на экстремальные нагрузки накладываются еще и экстремальные условия окружающей среды, как, например, на соревнованиях «Айронмен» на Гавайях или на франкфуртском марафоне 2015 года, то к организму участников предъявляются особенно высокие требования; в частности к таким системам, как автономная нервная система, состоящая из симпатического и парасимпатического отделов, а также контролирующего их гипоталамуса. Именно автономная нервная система отвечает за поддержание водно-солевого баланса, энергетического обмена и терморегуляцию.

Но как все это работает? Где сенсоры этой системы? Что они регулируют и каким образом? Где находятся регуляторные центры организма? Эти важные вопросы мы сейчас проясним, чтобы понять, что происходит в экстремальных условиях. Центр управления температурой тела располагается в гипоталамусе. Эволюционно это очень древний отдел головного мозга, и, кроме того, он входит в состав лимбической системы. В отличие от большого мозга с его когнитивными функциями, гипоталамус – центр автономной нервной системы; он управляет основным эмоциональным состоянием и контролирует такие естественные потребности, как голод, жажду, половое поведение и температуру тела. Задача всей этой системы заключается в том, чтобы поддерживать температуру тела в очень узком диапазоне. Если этот контролирующий центр выйдет из строя, то весь организм окажется в непосредственной смертельной опасности. Он должен надежно обеспечивать поддержание равновесия между реальным поступлением тепла в организм извне и изнутри в результате протекания процессов обмена веществ, с одной стороны, и отдачей тепла вовне – с другой. Только при условии этого равновесия может быть гарантировано постоянство температуры тела и обеспечена полноценная работа других важных систем, например сердечно-сосудистой. Мы редко осознанно ощущаем, как функционируют эти механизмы, так как всю незаметную, но важнейшую работу по контролю деятельности органов берет на себя гипоталамус. Примечательно, что человек, в отличие от других животных, может игнорировать возможности этих контролирующих и страховочных систем терморегуляции, руководствуясь определенными мотивациями, религиозными (паломничество в Саудовскую Аравию) побуждениями или стремлением участвовать в соревнованиях, что порой заканчивается смертью. В животном царстве мы, наоборот, наблюдаем, что организмы доходят до температурных ограничений, а если переступают их на короткое время, то не допускают дальнейших термических нагрузок, чтобы избежать перегревания тела.