El hombre, como sabéis, pertenece a los organismos homoiotérmicos o de sangre caliente. ¿Significa esto que la temperatura de su cuerpo es constante, es decir, el cuerpo no responde a los cambios de temperatura ambiente? Reacciona, e incluso con mucha sensibilidad. permanencia temperatura corporal- esto, de hecho, es el resultado de reacciones que ocurren continuamente en el cuerpo que mantienen su equilibrio térmico sin cambios.

Desde el punto de vista de los procesos metabólicos, la generación de calor es efecto secundario reacciones químicas de oxidación biológica, durante las cuales ingresan al cuerpo nutrientes- grasas, proteínas, carbohidratos - sufren transformaciones, terminando con la formación de agua y dióxido de carbono. Las mismas reacciones con la liberación de energía térmica también ocurren en los organismos de los animales poiquilotérmicos o de sangre fría, pero debido a su intensidad significativamente menor, la temperatura corporal de los animales poiquilotérmicos solo supera ligeramente la temperatura ambiente y cambia de acuerdo con la último.

Todas las reacciones químicas que ocurren en un organismo vivo dependen de la temperatura. Y en los animales poiquilotérmicos, la intensidad de los procesos de conversión de energía, según la regla de van't Hoff*, aumenta en proporción a la temperatura exterior. En los animales homeotermos, esta dependencia queda enmascarada por otros efectos. Si un organismo homoiotérmico se enfría por debajo de una temperatura ambiente confortable, aumenta la intensidad de los procesos metabólicos y, en consecuencia, la producción de calor en él, impidiendo una disminución de la temperatura corporal. Si la termorregulación está bloqueada en estos animales (por ejemplo, durante la anestesia o daño en ciertas partes del sistema nervioso central), la curva de producción de calor versus temperatura será la misma que para los organismos poiquilotérmicos. Pero incluso en este caso, quedan diferencias cuantitativas significativas entre los procesos metabólicos en animales poiquilotérmicos y homeotérmicos: a una temperatura corporal determinada, la intensidad del intercambio de energía por unidad de peso corporal en organismos homoiotérmicos es al menos 3 veces mayor que la intensidad del metabolismo en animales poiquilotérmicos. organismos

Muchos animales que no son mamíferos ni aves pueden alterar su temperatura corporal hasta cierto punto a través de la "termorregulación del comportamiento" (por ejemplo, los peces pueden nadar en aguas más cálidas, los lagartos y las serpientes pueden "tomar el sol"). Los organismos verdaderamente homoiotérmicos son capaces de utilizar métodos de termorregulación autónomos y de comportamiento, en particular, pueden producir calor adicional si es necesario debido a la activación del metabolismo, mientras que otros organismos se ven obligados a concentrarse en fuentes de calor externas.

Producción de calor y tamaño corporal.

La temperatura de la mayoría de los mamíferos de sangre caliente se encuentra en el rango de 36 a 40 °C, a pesar de las diferencias significativas en el tamaño corporal. Al mismo tiempo, la intensidad del metabolismo (M) depende del peso corporal (m) como su función exponencial: M = k x m 0,75, es decir el valor de M/m 0,75 es el mismo para el ratón y para el elefante, aunque la tasa metabólica por 1 kg de peso corporal en el ratón es mucho mayor que la del elefante. Esta llamada ley de disminución de la intensidad del metabolismo en función del peso corporal refleja el hecho de que la producción de calor corresponde a la intensidad de la transferencia de calor al espacio circundante. Para una diferencia de temperatura dada entre el ambiente interno del cuerpo y el ambiente, la pérdida de calor por unidad de masa corporal es mayor cuanto mayor es la relación entre la superficie y el volumen del cuerpo, y esta última relación disminuye al aumentar el tamaño del cuerpo. .

Temperatura corporal y balance de calor.

Cuando se requiere calor adicional para mantener una temperatura corporal constante, puede generarse mediante:

1) actividad motora voluntaria;
2) actividad muscular rítmica involuntaria (temblor causado por el frío);
3) aceleración de procesos metabólicos no asociados con la contracción muscular.

En los adultos, los escalofríos son el mecanismo involuntario más importante de la termogénesis. La "termogénesis sin escalofríos" ocurre en animales recién nacidos y niños, así como en animales pequeños adaptados al frío y animales en hibernación. La principal fuente de "termogénesis sin escalofríos" es la llamada grasa parda, un tejido caracterizado por un exceso de mitocondrias y una distribución "multilacular" de grasa (numerosas gotitas de grasa rodeadas de mitocondrias). Este tejido se encuentra entre los omóplatos, en las axilas y en algunos otros lugares.

Para que la temperatura corporal no cambie, la producción de calor debe ser igual a la pérdida de calor. De acuerdo con la ley de enfriamiento de Newton, el calor emitido por el cuerpo (menos las pérdidas asociadas con la evaporación) es proporcional a la diferencia de temperatura entre el interior del cuerpo y el espacio circundante. En los humanos, la transferencia de calor es nula a una temperatura ambiente de 37 °C, y cuando la temperatura desciende, aumenta. La transferencia de calor también depende de la conducción del calor dentro del cuerpo y del flujo sanguíneo periférico.

La termogénesis asociada con el metabolismo en reposo (Fig. 1) se equilibra mediante procesos de transferencia de calor en la zona de temperatura ambiente T 2 -T 3 si el flujo sanguíneo cutáneo disminuye gradualmente a medida que la temperatura desciende de T 3 a T 2 . A temperaturas por debajo de T 2 la constancia de la temperatura corporal sólo puede mantenerse aumentando la termogénesis en proporción a la pérdida de calor. La mayor producción de calor proporcionada por estos mecanismos en humanos corresponde a un nivel metabólico de 3 a 5 veces mayor que la intensidad del metabolismo basal y caracteriza el límite inferior del rango de termorregulación T 1 . Si se excede este límite, se desarrolla hipotermia, que puede conducir a la muerte por hipotermia.

A una temperatura ambiente superior a T 3 el equilibrio de la temperatura podría mantenerse debilitando la intensidad de los procesos metabólicos. De hecho, el equilibrio de temperatura se establece debido a un mecanismo adicional de transferencia de calor: la evaporación del sudor liberado. Temperatura T 4 corresponde al límite superior del rango de termorregulación, que está determinado por la intensidad máxima de la sudoración. A temperatura media por encima de T 4 se produce hipertermia, que puede provocar la muerte por sobrecalentamiento. Rango de temperatura T 2 -T 3 , dentro del cual la temperatura corporal puede mantenerse a un nivel constante sin la participación de mecanismos adicionales de producción de calor o sudoración, se denomina zona termoneutral. En este rango, la intensidad del metabolismo y la producción de calor son, por definición, mínimas.

temperatura del cuerpo humano

El calor producido por el cuerpo en la norma (es decir, en condiciones de equilibrio) se emite al espacio circundante por la superficie del cuerpo, por lo que la temperatura de las partes del cuerpo cerca de su superficie debe ser menor que la temperatura de sus partes centrales. Debido a la irregularidad de las formas geométricas del cuerpo, la distribución de temperatura en él se describe mediante una función compleja. Por ejemplo, cuando un adulto vestido con ropa ligera está en una habitación con temperatura del aire 20 °C, la temperatura de la parte profunda del músculo del muslo es de 35 °C, capas profundas músculo de la pantorrilla 33 °C, en el centro del pie la temperatura es de solo 27-28 °C, y la temperatura rectal es de aproximadamente 37 °C. Las fluctuaciones en la temperatura corporal causadas por cambios en la temperatura externa son más pronunciadas cerca de la superficie del cuerpo y en los extremos de las extremidades (Fig. 2).

Arroz. 2. La temperatura de diferentes áreas del cuerpo humano en condiciones de frío (A) y calor (B)

La temperatura interna del propio cuerpo no es constante ni en el espacio ni en el tiempo. En condiciones termoneutrales, las diferencias de temperatura en las regiones internas del cuerpo son de 0,2 a 1,2 °C; incluso en el cerebro, la diferencia de temperatura entre las partes central y exterior alcanza más de 1 °C. La temperatura más alta se nota en el recto, y no en el hígado, como se pensaba anteriormente. En la práctica, los cambios de temperatura a lo largo del tiempo suelen ser de interés, por lo que se mide en un área específica.

Para fines clínicos, es preferible medir la temperatura rectal (el termómetro se inserta a través del ano en el recto hasta una profundidad estándar de 10 a 15 cm). La temperatura oral, más precisamente sublingual, suele ser de 0,2 a 0,5 ° C más baja que la rectal. Está influenciado por la temperatura del aire inhalado, la comida y la bebida.

En la investigación de medicina deportiva, a menudo se mide la temperatura esofágica (por encima de la entrada al estómago), que se registra mediante sensores térmicos flexibles. Tales mediciones reflejan cambios en la temperatura corporal más rápido que registrar la temperatura rectal.

La temperatura axilar también puede servir como indicador de la temperatura corporal central, porque cuando el brazo se presiona con fuerza contra el pecho, los gradientes de temperatura cambian de modo que el límite de la capa interna llega a la axila. Sin embargo, esto lleva algún tiempo. Especialmente después de estar en el frío, cuando los tejidos superficiales se enfriaron y se produjo una vasoconstricción en ellos (esto es especialmente común con un resfriado). En este caso, para establecer el equilibrio térmico en estos tejidos, debe pasar alrededor de media hora.

En algunos casos, la temperatura central se mide en el conducto auditivo externo. Esto se hace usando un sensor flexible, que se coloca cerca del tímpano y se protege de las influencias de la temperatura externa con un bastoncillo de algodón.

Por lo general, la temperatura de la piel se mide para determinar la temperatura de la capa superficial del cuerpo. En este caso, la medición en un punto da un resultado inadecuado. Por lo tanto, en la práctica, la temperatura media de la piel suele medirse en la frente, el pecho, el abdomen, el hombro, el antebrazo, el dorso de la mano, el muslo, la parte inferior de la pierna y la superficie dorsal del pie. Al calcular, se tiene en cuenta el área de la superficie corporal correspondiente. La “temperatura media de la piel” encontrada de esta manera a una temperatura ambiente agradable es de aproximadamente 33–34 °C.

Fluctuaciones periódicas de la temperatura media

La temperatura del cuerpo humano fluctúa durante el día: es mínima en las primeras horas de la mañana y máxima (a menudo con dos picos) durante el día (Fig. 3). La amplitud de las fluctuaciones diurnas es de aproximadamente 1 °C. En animales activos durante la noche, la temperatura máxima se observa durante la noche. Sería más fácil explicar estos hechos diciendo que el aumento de la temperatura se produce como consecuencia del aumento de la actividad física, pero esta explicación resulta ser incorrecta.

Las fluctuaciones de temperatura son uno de los muchos ritmos diarios. Incluso si excluimos todas las señales externas de orientación (luz, cambios de temperatura, horarios de las comidas), la temperatura corporal

continúa fluctuando rítmicamente, pero el período de oscilación en este caso es de 24 a 25 horas, por lo que las fluctuaciones diarias de la temperatura corporal se basan en un ritmo endógeno ("reloj biológico"), generalmente sincronizado con señales externas, en particular con el rotación de la Tierra. Durante los viajes relacionados con el cruce de los meridianos de la tierra, el ritmo de la temperatura suele tardar entre 1 y 2 semanas en adaptarse al estilo de vida determinado por la nueva hora local del cuerpo.

Al ritmo de los cambios de temperatura diarios se superponen ritmos con períodos más largos, por ejemplo, un ritmo de temperatura sincronizado con el ciclo menstrual.

Cambio de temperatura durante el ejercicio.

Al caminar, por ejemplo, la producción de calor es 3-4 veces mayor, y durante el trabajo físico extenuante incluso 7-10 veces mayor que en reposo. También aumenta en las primeras horas después de comer (alrededor de un 10-20%). La temperatura rectal durante una carrera de maratón puede alcanzar los 39-40 °C y, en algunos casos, casi los 41 °C. Sin embargo, la temperatura promedio de la piel se reduce por la transpiración y la evaporación inducidas por el ejercicio. Durante el trabajo submáximo, siempre que haya transpiración, el aumento de la temperatura central es casi independiente de temperatura ambiente en el rango de 15–35 °С. La deshidratación del cuerpo conduce a un aumento de la temperatura interna y reduce significativamente el rendimiento.

Disipación de calor

¿Cómo lo deja el calor que ha surgido en las entrañas del cuerpo? Parcialmente con secreciones y con aire exhalado, pero el papel del enfriador principal lo desempeña la sangre. Debido a su alta capacidad calorífica, la sangre es muy adecuada para este propósito. Toma calor de las células de los tejidos y órganos lavados por él y lo lleva a través de los vasos sanguíneos a la piel y las membranas mucosas. Aquí es donde se produce la transferencia de calor. Por lo tanto, la sangre que sale de la piel es aproximadamente 3 °C más fría que la sangre que entra. Si el cuerpo se ve privado de la capacidad de eliminar el calor, en solo 2 horas su temperatura aumenta 4 ° C, y un aumento de temperatura de 43-44 ° C es, por regla general, incompatible con la vida.

La transferencia de calor en las extremidades está determinada en cierta medida por el hecho de que aquí el flujo de sangre se produce según el principio de contracorriente. Los grandes vasos profundos de las extremidades están dispuestos en paralelo, por lo que la sangre que sigue las arterias hacia la periferia cede su calor a las venas cercanas. Así, los capilares ubicados en los extremos de las extremidades reciben sangre preenfriada, por lo que los dedos de manos y pies son más sensibles a las bajas temperaturas.

Los términos de la transferencia de calor son: conducción de calor H PAG, convección H A, radiación H izl y evaporación H Español. El flujo de calor total está determinado por la suma de estos componentes:

H litera= H PAG+ H A+ H izl+ H Español .

La transferencia de calor por conducción ocurre cuando el cuerpo está en contacto (ya sea de pie, sentado o acostado) con un sustrato denso. La magnitud del flujo de calor está determinada por la temperatura y la conductividad térmica del sustrato adyacente.

Si la piel está más caliente que el aire que la rodea, la capa de aire adyacente a ella se calienta, asciende y es reemplazada por aire más frío y denso. La fuerza impulsora de este flujo convectivo es la diferencia entre las temperaturas del cuerpo y el ambiente cercano a él. Cuantos más movimientos se producen en el aire exterior, más fina se vuelve la capa límite (espesor máximo 8 mm).

Para el rango de temperaturas biológicas, la transferencia de calor debido a la radiación H rad se puede describir con suficiente precisión utilizando la ecuación:

H izl= h izl x (T piel- T izl) x A,

donde T piel– temperatura media de la piel, T izl– temperatura media de radiación (temperatura de las superficies circundantes, p. paredes de la habitación),
A es el área de superficie efectiva del cuerpo y
h izl es el coeficiente de transferencia de calor debido a la radiación.
coeficiente h izl tiene en cuenta la emisividad de la piel, que para la radiación infrarroja de onda larga es de aproximadamente 1 independientemente de la pigmentación, es decir la piel irradia casi tanta energía como un cuerpo completamente negro.

Alrededor del 20% de la transferencia de calor del cuerpo humano en condiciones de temperatura neutra se debe a la evaporación del agua de la superficie de la piel o de las membranas mucosas de las vías respiratorias. La transferencia de calor por evaporación ocurre incluso al 100% de humedad relativa del aire ambiente. Esto sucede siempre que la temperatura de la piel sea más alta que la temperatura ambiente y la piel esté completamente hidratada debido a la transpiración suficiente.

Cuando la temperatura ambiente supera la temperatura corporal, la transferencia de calor sólo puede realizarse por evaporación. La eficiencia del enfriamiento por sudoración es muy alta: con la evaporación de 1 litro de agua, el cuerpo humano puede desprender un tercio del calor total generado en condiciones de reposo durante todo el día.

influencia de la ropa

La eficacia de la ropa como aislante térmico se debe a los volúmenes más pequeños de aire en la estructura de la tela tejida o en la pila, en la que no surgen corrientes convectivas notables. En este caso, el calor se transfiere solo por conducción y el aire es un mal conductor del calor.

Factores ambientales y confort térmico

La influencia del medio ambiente en el régimen térmico del cuerpo humano está determinada por al menos cuatro factores físicos: temperatura del aire, humedad, temperatura de radiación y velocidad del aire (viento). Depende de estos factores si el sujeto siente “confort térmico”, si hace calor o frío. La condición de comodidad es que el cuerpo no necesita el trabajo de los mecanismos de termorregulación, es decir. no necesitaría temblar ni sudar, y el flujo de sangre en los órganos periféricos podría mantener una velocidad intermedia. Esta condición corresponde a la zona termoneutral mencionada anteriormente.

estos cuatro factores físicos algo intercambiable en términos de comodidad y necesidad de termorregulación. En otras palabras, la sensación de frío provocada por una baja temperatura del aire puede ser atenuada por un aumento correspondiente de la temperatura de radiación. Si el ambiente se siente sofocante, la sensación se puede aliviar bajando la humedad o la temperatura del aire. Si la temperatura de radiación es baja (paredes frías), se requiere un aumento de la temperatura del aire para lograr el confort.

Según estudios recientes, el valor de una temperatura confortable para un sujeto sentado con ropa ligera (camisa, calzoncillos, pantalones largos de algodón) es de aproximadamente 25-26 °C con una humedad del aire del 50 % y la misma temperatura del aire y de la pared. El valor correspondiente para un sujeto desnudo es de 28 °C. La temperatura media de la piel es de aproximadamente 34°C. Durante el trabajo físico, a medida que el sujeto realiza cada vez más esfuerzo físico, la temperatura de confort disminuye. Por ejemplo, para trabajos ligeros de oficina, la temperatura del aire preferida es de aproximadamente 22 °C. Por extraño que parezca, durante el trabajo físico duro temperatura ambiente, en el que no se produce sudoración, se siente demasiado bajo.

El diagrama de la fig. 4 muestra cómo se correlacionan los valores de temperatura de confort, humedad y temperatura del aire ambiente durante el trabajo físico ligero. Cada grado de incomodidad se puede asociar con un valor de temperatura: la temperatura efectiva (ET). El valor numérico de ET se obtiene proyectando sobre el eje X el punto en el que la línea de malestar intersecta la curva correspondiente al 50% de humedad relativa. Por ejemplo, todas las combinaciones de valores de temperatura y humedad en el área gris oscuro (30 °C al 100 % de HR o 45 °C al 20 % de HR, etc.) corresponden a una temperatura efectiva de 37 °C, que a su vez corresponde a un cierto grado de malestar. En el rango de temperaturas más bajas, el efecto de la humedad es menor (la pendiente de las líneas de malestar es más pronunciada), ya que en este caso la contribución de la evaporación a la transferencia de calor total es insignificante. La incomodidad aumenta con un aumento en la temperatura promedio y el contenido de humedad de la piel. Cuando se superan los valores de los parámetros que determinan la humedad máxima de la piel (100 %), ya no se puede mantener el equilibrio térmico. Por lo tanto, una persona puede soportar condiciones fuera de este límite solo por un corto tiempo; el sudor al mismo tiempo fluye en corrientes, ya que se libera más de lo que puede evaporarse. Las líneas de incomodidad cambian, por supuesto, según el aislamiento térmico proporcionado por la ropa, la velocidad del viento y la naturaleza del ejercicio.

Temperaturas confortables del agua

El agua tiene una conductividad térmica y una capacidad calorífica mucho más altas que el aire. Cuando el agua está en movimiento, el flujo turbulento resultante cerca de la superficie del cuerpo se lleva el calor tan rápidamente que a una temperatura del agua de 10 ° C, incluso un fuerte estrés físico no permite mantener el equilibrio térmico y se produce hipotermia. Si el cuerpo está en completo reposo, para lograr el confort térmico, la temperatura del agua debe ser de 35-36 °C. Dependiendo del grosor del tejido adiposo aislante, la temperatura máxima de confort inferior en el agua oscila entre 31 y 36 °C.

Continuará

* De acuerdo con la regla de van't Hoff, cuando la temperatura cambia en 10 °C (en el rango de 20 a 40 °C), el consumo de oxígeno por los tejidos cambia en la misma dirección de 2 a 3 veces.

Diferencias latitudinales y estacionales. - Diferencias de altitud y clima continental. - Microclima. - Profundidad.
Habiendo descrito la influencia de las diferentes temperaturas en los organismos, es apropiado discutir la cuestión de la diversidad de temperaturas que se encuentran en la naturaleza. Las diferencias de temperatura correspondientes, junto con sus consecuencias, determinan el papel que puede desempeñar la temperatura en la determinación de la distribución y abundancia de organismos. Las diferencias de temperatura se pueden dividir en siete grupos principales: latitudinales, altitudinales, relacionadas con el clima continental, estacionales, diurnas, microclimáticas y profundas. Gran parte de la información básica sobre estas diferencias es, por supuesto, bien conocida.

Arroz. 2.11. A. La posición de la Tierra el 22 de junio: el verano comienza en el hemisferio norte y el invierno comienza en el sur. Los días son largos en latitudes altas y cortos en latitudes bajas. Lugares donde caen los rayos del sol superficie de la Tierra en el ángulo mayor, se encuentran al norte del ecuador. B. La posición de la Tierra el 22 de diciembre: se observa un patrón,
opuesto en comparación con A. V. La posición de la Tierra el 21 de marzo y el 23 de septiembre: la primavera comienza en un hemisferio, el otoño en el otro. La duración del día en todas las latitudes es de 12 horas. El lugar de la caída pura de los rayos del sol cae exactamente en el ecuador.
Las diferencias estacionales y latitudinales son, de hecho, inseparables. Como se muestra en la fig. 2.11, el ángulo de inclinación del eje terrestre con respecto al plano de la órbita circunsolar de la Tierra cambia durante el ciclo anual. Por esta razón, solo las zonas de temperatura "generalizadas" muy aproximadas, que se muestran en la Fig. 2.12; además, debe recordarse que las temperaturas más altas no se observan en el ecuador, sino en las latitudes medias: por ejemplo, en los Estados Unidos, apenas hay un lugar donde la marca de 38 0C nunca haya permanecido muy por debajo; al mismo tiempo, ni en Colón (Panamá) ni casi en el mismísimo ecuador de Belém (Brasil) la temperatura superó los 35°C (MacArthur, 1972).
A estas regularidades geográficas a gran escala se superponen la influencia de la altitud y la “continentalidad” del clima. En aire seco, con una subida cada 100 m, la temperatura desciende 10C, y en aire húmedo, 0,6°C. El descenso de la temperatura es consecuencia de la expansión "adiabática" del aire que se produce con la disminución de la presión atmosférica asociada a la escalada. Las manifestaciones de la continentalidad se explican principalmente por las diferencias entre las tasas de calentamiento y enfriamiento de la tierra, por un lado, y el agua

Arroz. 2.12. Un diagrama simplificado de la división de la superficie de la Tierra en cinco principales zonas climáticas. (La cruz en negrita marca las Islas Canarias; véase el texto, pág. 85.)

masas por el otro. La reflectividad del agua es mayor que la de la tierra, por lo que la tierra se calienta más rápido; pero también se enfría más rápido. Por ello, el mar ejerce una influencia suavizante, “marina”, en el régimen térmico de las regiones costeras y especialmente de las islas: las oscilaciones térmicas tanto diarias como estacionales en estos lugares son mucho menos notorias que en otros situados a la misma latitud, pero a gran profundidad. el continente (Fig. 2.13). Algo similar se observa también en el interior de las masas terrestres: las zonas áridas y desnudas (por ejemplo, los desiertos) sufren fluctuaciones de temperatura diarias y estacionales más pronunciadas que las zonas más húmedas ( Por ejemplo, bosques).
Por lo tanto, detrás del mapa del mundo con las zonas de temperatura representadas en él (Fig. 2.12), se ocultan muchas diferencias de naturaleza puramente local. Sin embargo, existe otra circunstancia, mucho menos reconocida, a saber, que puede haber una serie de diferencias de escala aún más pequeña: las microclimáticas. Aquí hay solo algunos

Arroz. 2.13. Dinámica estacional de la amplitud térmica media diaria en diversas zonas costeras y del interior. A medida que se aleja de la costa y el efecto suavizante del mar se debilita, aumenta el rango de fluctuaciones de la temperatura del aire. Helgoland es una isla. Alguna vez, Oldenburg y Leningen se eliminan de la costa occidental del Mar del Norte. Alemania, respectivamente, a los 11, 30 y 80 km. (Según Roth, 1981.)

ejemplos (Geiger, 1955): por la noche, el hundimiento de aire frío denso en el fondo de un valle de montaña puede hacer que sea 310C más frío que en el borde del valle sólo 100 m más alto; en un día helado de invierno, los rayos del sol pueden calentar el lado sur del tronco de un árbol (y al mismo tiempo las hendiduras y grietas habitadas por alguien en él) hasta 30 ° C; en un sitio cubierto de vegetación, las temperaturas del aire en puntos separados por una distancia vertical de r 2,6 m (en la superficie del suelo y directamente sobre el nivel superior del follaje) pueden diferir en 10 ° C. Por lo tanto, para obtener datos sobre el efecto de la temperatura en la distribución y abundancia de los seres vivos, no debe limitarse en absoluto a considerar patrones que se manifiestan a escala global o geográfica.
Esto se hace evidente cuando se estudia la dependencia de la temperatura con la profundidad (por debajo de la superficie del suelo o del agua). Esta dependencia se expresa de dos maneras: en primer lugar, las fluctuaciones de temperatura que se producen en la superficie se debilitan en profundidad (“amortiguadas”, amortiguadas) y, en segundo lugar, se desfasan; este cambio es más notable cuanto más fuerte es la amortiguación. El grado de manifestación de ambos fenómenos aumenta tanto con el aumento de la profundidad como con la disminución de la conductividad térmica del medio (es muy baja en el suelo y algo más alta en el agua). Aproximadamente a un metro de profundidad por debajo de la superficie del suelo, las fluctuaciones diarias de temperatura con una amplitud de varias decenas de grados son prácticamente imperceptibles, e incluso las fluctuaciones anuales desaparecen a una profundidad de varios metros.

El cuerpo como medio de vida

Tema 4. Organismo y factores ambientales. Fundamentos de la autoecología

El concepto de factores ambientales.

Tema 5. Características y clasificación de los factores ambientales

El concepto de factores limitantes. Ley del Mínimo de Liebig

Ley de la Tolerancia

Tema 6. Factores ambientales abióticos y su impacto en los organismos vivos

Principales factores ambientales. Radiación solar

Temperatura ambiente

Humedad.

Salinidad

Reacción ambiental (pH)

Composición gaseosa del hábitat.

Tema 7. Factores ambientales bióticos, sus tipos e impacto en los organismos vivos Elementos biogénicos y factores limitantes de la producción

Nichos ecológicos

Relaciones interespecíficas e intraespecíficas en un ecosistema

Otras clasificaciones ecológicas y grupos de organismos

Nichos ecológicos

Tema 8. Factor antropogénico como conjunto de factores ambientales resultantes de la actividad humana. Sus características e influencia en los sistemas vivos.

Tema 9. La población como unidad elemental del estudio de los ecosistemas. Fundamentos de dedemecología (ecología de poblaciones)

Organización a nivel de la población

Propiedades del grupo de población

Tasa potencial de crecimiento natural de la población

Fluctuaciones demográficas.

Mecanismos de cambio de población

Regulación de la población

Tipos de interacción entre poblaciones de diferentes especies.

Interacciones negativas

Interacciones positivas

Tema 10. Biocenosis como sistema ecológico Biocenosis

Biocenología

Estructura trófica de las biocenosis

Estructura espacial de las biocenosis

Nichos ecológicos

Las principales formas de relaciones interespecíficas en los ecosistemas

Tema 11. Fundamentos de la doctrina de los ecosistemas (biogeocenología) El concepto y estructura de la biogeocenosis. Estructura trófica y productividad de los ecosistemas

Metabolismo de la materia y la energía en los ecosistemas. Redes eléctricas.

Desarrollo y evolución de los ecosistemas. Sucesión y clímax.

Sucesiones alogénicas (exógenas) y autógenas (endógenas). Otras clasificaciones de sucesiones

modificaciones ambientales.

Tema 12. Fundamentos de ecología global (biosferología) Evolución de la biosfera

Ideas modernas sobre la biosfera.

Dinámica de la biosfera

Ciclos globales del carbono y del agua

ciclo del nitrógeno

Ciclo del fósforo

ciclo del azufre

Ciclo de elementos menores y pesticidas

Cuantificación de ciclos bioquímicos

Tema 13. La noosfera como etapa de desarrollo de la biosfera. Fundamentos del concepto de noosfera

Tema 14. Ecología y sus áreas de aplicación Protección y uso racional de los recursos naturales del planeta

Protección y uso racional de los recursos naturales

protección del medio ambiente

Protección del suelo.

Protección de los recursos hídricos

Protección atmosférica

Protección de especies y ecosistemas

Bases ecológicas de introducción

Métodos biológicos de control de plagas.

Fitomejoración

Diagnóstico ambiental

Control de especies económicamente importantes

Recuperación de terrenos industriales

Tema 15. Aspectos sociales de las ciencias ambientales. Socioecología La sociedad como componente del ecosistema global. El impacto de las actividades humanas en el medio ambiente

Demografía de la especie humana

Situación demográfica mundial

Problemas demográficos de Ucrania

Tema 16. Tecnogénesis y problemas ambientales. Tecnoecología. Ecología industrial. Urboecología

Tecnosfera. Sistemas natural-industriales y patrones de su funcionamiento.

Problemas ambientales de las ciudades.

Tema 17. Ecología humana. El impacto de la calidad del medio natural en la salud humana El impacto del medio natural en la salud de la población

Medicina ecológica, valeología, ecopatología. Normalización higiénica y control del contenido de productos químicos. Indicadores sanitarios e higiénicos de objetos ambientales.

Tema 18. Métodos de investigación en ciencias ambientales. Logros modernos en ciencias ambientales, principales áreas de investigación Observaciones de campo

Metodos experimentales

Modelado en ecología

Problemas y direcciones principales de la investigación ambiental.

Temperatura ambiente

La temperatura es un factor ambiental importante y, a menudo, limitante. La distribución de varias especies y el número de poblaciones dependen significativamente de la temperatura. ¿Con qué está conectado y cuáles son las razones de tal dependencia?

El rango de temperaturas que se registran en el Universo es igual a mil grados, pero los límites del hábitat de los seres vivos en la Tierra son mucho más estrechos: la mayoría de las veces de - 200 ° С a + 100 ° С. La mayoría de los organismos tienen un rango de temperaturas mucho más estrecho, y los microorganismos de las criaturas menos organizadas, en particular las bacterias, tienen el rango más amplio. Las bacterias tienen la capacidad de vivir en condiciones en las que otros organismos perecen. Así, se encuentran en aguas termales a una temperatura de unos 90 °C e incluso 250 °C, mientras que los insectos más resistentes mueren si la temperatura ambiente supera los 50 °C. La existencia de bacterias en un amplio rango de temperatura está asegurada por su capacidad para transformarse en formas tales como esporas, que tienen paredes celulares fuertes que pueden soportar condiciones ambientales adversas.

El rango de tolerancia en los animales terrestres es generalmente mayor que en los animales acuáticos (excluidos los microorganismos). La variabilidad de la temperatura, tanto temporal como espacial, es un poderoso factor ambiental. Los organismos vivos se adaptan a diferentes condiciones de temperatura; algunos pueden vivir a una temperatura constante o relativamente constante, otros se adaptan mejor a las fluctuaciones de temperatura.

El impacto del factor temperatura sobre los organismos se reduce a su efecto sobre la tasa metabólica. Con base en la regla de van't Hoff para reacciones químicas, se debe concluir que un aumento en la temperatura provocará un aumento proporcional en la tasa de procesos metabólicos bioquímicos. Sin embargo, en los organismos vivos, la velocidad de las reacciones depende de la actividad de las enzimas, que tienen su propia temperatura óptima. La velocidad de las reacciones enzimáticas depende de la temperatura de forma no lineal. Teniendo en cuenta toda la variedad de reacciones enzimáticas en los seres vivos, se debe concluir que la situación en los sistemas vivos difiere significativamente de las reacciones químicas relativamente simples (que ocurren en los sistemas no vivos).

Al analizar la relación entre los organismos y la temperatura ambiente, todos los organismos se dividen en dos tipos: homoiotermicos y poiquilotermicos. Esta división se aplica al mundo animal; A veces los animales se dividen en de sangre caliente y de sangre fría.

Los organismos homeotérmicos tienen una temperatura constante y la mantienen a pesar de los cambios de temperatura en el ambiente. Por el contrario, los organismos poiquilotérmicos no gastan energía para mantener una temperatura corporal constante, y ésta cambia dependiendo de la temperatura ambiente.

Esta división es algo arbitraria, ya que muchos organismos no son absolutamente poiquilotérmicos u homoiotérmicos. Muchos reptiles, peces e insectos (abejas, mariposas, libélulas) pueden regular la temperatura corporal durante un tiempo determinado, y los mamíferos a temperaturas inusualmente bajas debilitan o suspenden la regulación endotérmica de la temperatura corporal. Entonces, incluso en animales homoiotérmicos "clásicos" como los mamíferos, durante la hibernación, la temperatura corporal desciende.

A pesar de la conocida convención de dividir todos los organismos que viven en la Tierra en estos dos grandes grupos, muestra que existen dos opciones estratégicas para adaptarse a las condiciones ambientales de temperatura. Se han desarrollado en el curso de la evolución y difieren significativamente en una serie de propiedades fundamentales: en el nivel y la estabilidad de la temperatura corporal, en las fuentes de energía térmica y en los mecanismos de termorregulación.

Los animales poiquilotérmicos son ectotérmicos, tienen una tasa metabólica relativamente baja. La temperatura corporal, la velocidad de los procesos fisiológicos y bioquímicos y la actividad general dependen directamente de la temperatura del medio ambiente. Las adaptaciones (compensaciones) en los organismos poiquilotérmicos ocurren a nivel de los procesos metabólicos: la actividad óptima de las enzimas corresponde al régimen de temperatura.

La estrategia de la poiquilotermia radica en que los organismos no gastan energía en la termorregulación activa y proporcionan estabilidad en el rango de temperaturas medias que persisten durante bastante tiempo. Cuando los parámetros de temperatura superan ciertos límites, los organismos detienen su actividad. Las adaptaciones a los cambios de temperatura en estos animales son de una naturaleza particular.

Los organismos homeotérmicos tienen un conjunto de adaptaciones a las condiciones cambiantes de temperatura ambiental. Las adaptaciones de temperatura están asociadas con el mantenimiento de un nivel constante de temperatura corporal y. se reducen a obtener energía para asegurar un alto nivel de metabolismo. La intensidad de estos últimos es de 1 a 2 órdenes de magnitud mayor que la de los poiquilotermos. Sus procesos fisiológicos y bioquímicos se desarrollan en condiciones óptimas de temperatura. El balance de calor se basa en el aprovechamiento de su propia producción de calor, por lo que se clasifican como organismos endotérmicos. El sistema nervioso juega un papel regulador en el mantenimiento de una temperatura corporal constante.

La estrategia homeotérmica está asociada con altos costos de energía para mantener una temperatura corporal constante. La homeotermia es característica de los organismos superiores. Incluyen dos clases de vertebrados superiores: aves y mamíferos. La evolución de estos grupos tuvo como objetivo debilitar la dependencia de factores ambientales externos aumentando el papel de los mecanismos reguladores centrales, en particular, el sistema nervioso. La mayoría de las especies de organismos vivos son poiquilotérmicos. Están ampliamente distribuidos en la Tierra y ocupan diversos nichos ecológicos.

La reacción de una especie particular a la temperatura no es constante y puede variar según el tiempo de exposición a la temperatura ambiente y otras condiciones. En otras palabras, el cuerpo puede adaptarse a los cambios de temperatura. Si dicho dispositivo está registrado en el laboratorio, el proceso generalmente se llama aclimatación si en natural aclimatación. Sin embargo, la diferencia entre estos términos no radica en el lugar de registro de la reacción, sino en su esencia: en el primer caso, estamos hablando de la llamada adaptación fenotípica, y en el segundo, adaptación genotípica, es decir, adaptación en el nivel genético. En el caso de que el cuerpo no pueda adaptarse a un cambio de temperatura, muere. El motivo de la muerte del cuerpo a altas temperaturas es una violación de la homeostasis y la tasa metabólica, la desnaturalización de las proteínas y la inactivación de las enzimas, la deshidratación. El daño irreversible a la estructura de las proteínas ocurre a una temperatura de alrededor de 60°C. Este es precisamente el umbral de la "muerte térmica" en varios protozoos y algunos organismos multicelulares inferiores. Las adaptaciones a los cambios de temperatura se expresan en ellos en la formación de formas de existencia tales como quistes, esporas, semillas. En los animales, la "muerte por calor" ocurre antes de que ocurra la desnaturalización de la proteína debido a alteraciones en la actividad del sistema nervioso y otros mecanismos reguladores.

A bajas temperaturas, el metabolismo se ralentiza o incluso se detiene, se forman cristales de hielo en el interior de las células, lo que provoca su destrucción, un aumento de la concentración intracelular de sales, un desequilibrio osmótico y una desnaturalización de las proteínas. Las plantas resistentes a las heladas soportan la congelación invernal completa debido a los reordenamientos ultraestructurales destinados a la deshidratación celular. Las semillas soportan temperaturas cercanas al cero absoluto.

La temperatura es un factor ambiental importante y, a menudo, limitante. Extensión varios tipos depender significativamente de la temperatura. ¿Con qué está conectado y cuáles son las razones de tal dependencia?

El papel principal en la formación de la temperatura pertenece a la energía del balance de radiación, es decir, la parte que se destina a calentar el ecosistema (H).

El segundo factor es temperatura en el límite superior de la atmósfera, que determina la intrusión de masas de aire caliente o frío.

El rango de temperaturas que se registran en el Universo es igual a mil grados, pero los límites del hábitat de los seres vivos en la Tierra son mucho más estrechos: la mayoría de las veces de - 200 ° С a + 100 ° С.

En los estudios ambientales, los indicadores más utilizados son: Temperatura media, mínima y máxima para un período determinado.

También debe considerar los indicadores contraste, variabilidad y previsibilidad del curso de las temperaturas.

El mayor efecto sobre los organismos tiene variación diurna de la temperatura.

· Variabilidad muestra la distribución de temperatura dentro del máximo y mínimo. El indicador de variabilidad es la desviación estándar de todas las temperaturas mensuales del promedio a largo plazo.

· Baja previsibilidad – cuando el curso a largo plazo se expresa débilmente, pero la variabilidad en años individuales es alta.

· Alta previsibilidad – el régimen de temperatura más uniforme. En este caso, toda la variación ya está contenida en el curso promedio a largo plazo de las temperaturas, y las temperaturas mensuales casi no difieren de los promedios a largo plazo.

· El bosque tropical se caracteriza por el menor contraste, la variabilidad y la mayor previsibilidad.

· El mayor contraste, variabilidad y baja previsibilidad es el régimen de temperatura de la tundra.

La adaptación a los contrastes de temperatura diarios requiere de mecanismos fisiológicos, y también determina el ritmo de la actividad diaria de los animales.

Los protoplasmas de las células de todos los organismos vivos son capaces de vivir solo a temperaturas entre 0° y 50 0 .

Los animales son menos resistentes. Según la tolerancia de los organismos a régimen de temperatura se dividen en euritérmico y estenotérmico , es decir. capaz de soportar fluctuaciones de temperatura amplias o estrechas.

Según la forma en que los organismos se adaptan al régimen de temperatura, se dividen en dos grupos ecológicos:

· criofilas- organismos adaptados al frío, a las bajas temperaturas;

· termófilos- o amante del calor.

El rango de tolerancia en los animales terrestres es generalmente mayor que en los animales acuáticos (excluidos los microorganismos). La variabilidad de la temperatura, tanto temporal como espacial, es un poderoso factor ambiental. Los organismos vivos se adaptan a diferentes condiciones de temperatura; algunos pueden vivir a una temperatura constante o relativamente constante, otros se adaptan mejor a las fluctuaciones de temperatura.

El impacto del factor temperatura sobre los organismos se reduce a su efecto sobre la tasa metabólica. Con base en la regla de van't Hoff para reacciones químicas, se debe concluir que un aumento en la temperatura provocará un aumento proporcional en la tasa de procesos metabólicos bioquímicos.

Al analizar la relación entre los organismos y la temperatura ambiente, todos los organismos se dividen en dos tipos: homoiotermicos y poiquilotermicos . Esta división se aplica al reino animal; A veces los animales se dividen en de sangre caliente y de sangre fría (ver conferencia anterior)

1. El motivo de la muerte del cuerpo a altas temperaturas es una violación de la homeostasis y la tasa metabólica, la desnaturalización de proteínas y la inactivación de enzimas, la deshidratación.

2. El daño irreversible a la estructura de las proteínas ocurre a una temperatura de alrededor de 60°C. Este es precisamente el umbral de la "muerte térmica" en varios protozoos y algunos organismos multicelulares inferiores.

3. Las adaptaciones a los cambios de temperatura se expresan en ellos en la formación de formas de existencia tales como quistes, esporas, semillas. En los animales, la "muerte por calor" ocurre antes de que ocurra la desnaturalización de la proteína debido a alteraciones en la actividad del sistema nervioso y otros mecanismos reguladores.

4. A bajas temperaturas, el metabolismo se ralentiza o incluso se detiene, se forman cristales de hielo dentro de las células, lo que provoca su destrucción, un aumento de la concentración de sal intracelular, la alteración del equilibrio osmótico y la desnaturalización de las proteínas.

5. Las plantas resistentes a las heladas soportan la congelación invernal completa debido a los reordenamientos ultraestructurales destinados a la deshidratación celular. Las semillas soportan temperaturas cercanas al cero absoluto.

En general, la temperatura puede tener dos efectos en el cuerpo:

1. Efecto directo: un aumento en la tasa de procesos metabólicos (en animales poiquilotérmicos). Esto determina el color de los insectos (los del norte son más oscuros).

2. Efecto indirecto - percibido por los receptores. Al mismo tiempo, el animal encuentra una zona más cómoda (el movimiento de los pulgones del algodón durante el día a través del algodón).

3. La temperatura determina el tipo de actividad animal (por ejemplo, gatear y diferentes tipos vuelo).

Mecanismos que previenen la muerte por frío en insectos:

1. Deshidratación del cuerpo en un 20-30% del original.

2. Unión del agua por calloides.

3. Aumento del contenido de grasa.

4. Aumento de glucógeno, que es un coloide hidrofílico.

5. Aumentar la concentración de sustancias disueltas (1 mol por 1 litro baja el punto de congelación en 2º C).

6. Aumentar la concentración de glicerol (luego convertido en glucógeno).

Mecanismos que previenen la muerte por calor de los insectos:

1. Evitar las zonas calentadas por la acción de los termorreceptores).

2. Evaporación de la humedad de la superficie (funciona solo con baja humedad).

3. Untar gotas de líquido sobre el cuerpo.

Factores que afectan el rendimiento de las computadoras y

Sistema

Las computadoras y los sistemas electrónicos generalmente funcionan en diversas condiciones con diferentes entornos y naturalezas físicas y químicas. Las condiciones de funcionamiento varían ampliamente.

Considere los factores que afectan el rendimiento de una computadora. Se dividen en los siguientes: climático, mecánico Y radiación.

Los factores climáticos son:

Cambios en la temperatura ambiente y la humedad;

Golpe de calor;

Aumento o disminución de la presión atmosférica;

La presencia de viento o una corriente de polvo en movimiento, arena;

La presencia de sustancias activas en la atmósfera circundante;

La presencia de radiación solar;

La presencia de formaciones fúngicas (moho), microorganismos;

Presencia de insectos y roedores;

La presencia de una atmósfera explosiva e inflamable;

Lluvia, rocío;

La presencia de ozono en el medio ambiente.

Los factores mecánicos son:

Impacto de vibración, choque;

Impacto de la aceleración lineal;

Impacto acústico;

La presencia de la ingravidez.

Los factores de radiación son:

radiación cósmica;

Radiación nuclear de reactores, motores nucleares;

Irradiación con flujo de fotones gamma;

Irradiación con neutrones rápidos, partículas beta, partículas alfa, protones, deuterones.

Algunos de estos factores se manifiestan independientemente de los demás, y algunos factores, en acción conjunta con otros factores de un grupo en particular. Por ejemplo, la presencia de corrientes de arena en movimiento provocará inevitablemente vibraciones en la computadora.

factores climáticos

Temperatura ambiente

Un aumento de la temperatura del entorno que rodea al ordenador y sus componentes está asociado, por un lado, con un aumento de la temperatura de la atmósfera, y por otro lado, con la liberación de calor durante el funcionamiento de los componentes microelectrónicos.

Por regla general, la temperatura en el interior de la computadora es más alta que en el exterior, y esto debe tenerse en cuenta al desarrollar su diseño, porque la disminución de la temperatura está asociada solo con un cambio en la temperatura de la atmósfera.

Para que la computadora esté operativa, es necesario determinar el rango de temperatura permisible. En este caso, la computadora debe permanecer operable en el encendido, es decir, en condiciones de trabajo.

Para excluir la opción de una falla de la computadora durante el almacenamiento y el transporte (en un estado no operativo), su diseño está diseñado para que pueda soportar temperaturas ligeramente superiores a su rango permitido. Tales temperaturas se denominan temperaturas límite, caracterizan la resistencia al calor y al frío del diseño de la computadora.

Los valores superior e inferior de la temperatura de la atmósfera ambiente durante el funcionamiento de la computadora, así como la temperatura del aire u otro gas durante su almacenamiento y transporte, se dividen según los grados de dureza, Tabla 1:

tabla 1

Golpe de calor