Zemāka par apkārtējās vides temperatūru. Paaugstināta apkārtējās vides temperatūra

Faktori, kas ietekmē datoru veiktspēju un

Sistēma

Elektroniskie datori un sistēmas parasti tiek darbināti dažādos apstākļos ar atšķirīgu fizikālo un ķīmisko vidi un raksturu. Darbības apstākļi ir ļoti atšķirīgi.

Apsveriet faktorus, kas ietekmē datora veiktspēju. Tie ir sadalīti šādos veidos: klimatiskie, mehānisks Un starojums.

Klimatiskie faktori ir:

Temperatūras un mitruma izmaiņas vidi;

Saules dūriens;

Atmosfēras spiediena palielināšanās vai samazināšanās;

Vēja vai kustīgas putekļu, smilšu straumes klātbūtne;

Aktīvo vielu klātbūtne apkārtējā atmosfērā;

Saules starojuma klātbūtne;

Sēnīšu veidojumu (pelējuma), mikroorganismu klātbūtne;

Kukaiņu un grauzēju klātbūtne;

Sprādzienbīstamas un uzliesmojošas atmosfēras klātbūtne;

Lietus, aerosols;

Ozona klātbūtne vidē.

Mehāniskie faktori ir:

Vibrācijas, trieciena ietekme;

Lineārā paātrinājuma ietekme;

Akustiskā ietekme;

Bezsvara stāvokļa klātbūtne.

Radiācijas faktori ir:

kosmiskais starojums;

Kodolstarojums no reaktoriem, kodoldzinējiem;

Apstarošana ar gamma-fotonu plūsmu;

Apstarošana ar ātrajiem neitroniem, beta daļiņām, alfa daļiņām, protoniem, deuteroniem.

Daži no šiem faktoriem izpaužas neatkarīgi no citiem, bet daži faktori - kopīgā darbībā ar citiem konkrētas grupas faktoriem. Piemēram, kustīgu smilšu plūsmu klātbūtne neizbēgami izraisīs datora vibrāciju.

klimatiskie faktori

Apkārtējās vides temperatūra

Datoru un tā sastāvdaļu apkārtējās vides temperatūras paaugstināšanās ir saistīta, no vienas puses, ar atmosfēras temperatūras paaugstināšanos un, no otras puses, ar siltuma izdalīšanos mikroelektronisko komponentu darbības laikā.

Parasti datora iekšienē ir augstāka temperatūra nekā ārpusē, un tas ir jāņem vērā, izstrādājot tā dizainu, jo temperatūras pazemināšanās ir saistīta tikai ar atmosfēras temperatūras izmaiņām.

Lai dators darbotos, ir jānosaka pieļaujamais temperatūras diapazons. Šajā gadījumā datoram jāpaliek darbspējīgam ieslēgtā, tas ir, darba stāvoklī.

Lai izslēgtu datora kļūmes iespēju uzglabāšanas un transportēšanas laikā (nedarba stāvoklī), tā konstrukcija ir izgatavota tā, lai tā varētu izturēt temperatūru, kas ir nedaudz augstāka par pieļaujamo diapazonu. Šādas temperatūras sauc par ierobežojošām temperatūrām, tās raksturo datora dizaina siltuma un aukstuma pretestību.

Apkārtējās atmosfēras temperatūras augšējā un apakšējā vērtība datora darbības laikā, kā arī gaisa vai citu gāzu temperatūra tās uzglabāšanas un transportēšanas laikā ir sadalīta pēc cietības pakāpēm, 1. tabula:

1. tabula

Saules dūriens

Gaisa temperatūra ir viena no tās īpašībām, kas izteikta atbilstošās skalas iedalījumu skaitā. Šī īpašība ir balstīta uz atmosfēras gaisa molekulu ātrumu. Jo lielāks ātrums, jo augstāka temperatūra.

Lai izmērītu šo parametru, tiek izmantoti dažādi svari, kas ir aptuveni 12 veidi. Bet visizplatītākās ir trīs skalas:

Celsija (°C), kas kļuva par daļu no metriskās mērījumu sistēmas (SI). Nulle (0 °C) grādi ir ledus kušanas temperatūra. Un ūdens viršanas temperatūra kalpo kā simts (100 ° C) grādu atzīme. Viena simtdaļa (1/100) no starpības starp šīm temperatūrām ir vienāda ar vienu (1 °C) grādu pēc Celsija.
Fārenheita (°F) skala tiek plaši izmantota ASV un dažās citās valstīs. Viens (1°F) grāds ir aptuveni vienāds ar 1/180 no temperatūras starpības starp kūstošu ledu (+32°F) un verdošu ūdeni (+212°F).
Kelvina grādi (°K), ko parasti izmanto meteoroloģijā. Temperatūra šajā skalā tiek uzskatīta par nulli. absolūtā nulle kad molekulu kustība apstājas (-273,15 ° C). Tāpēc visas temperatūras ir pozitīvas.

Papildus šīm skalām ir arī citi, piemēram, Rēmera, Rankina, Delisla vai Huka grādi. Tomēr šie svari ir novecojuši vai tiem ir īpašs mērķis, tāpēc tie netiek plaši izmantoti.

Kā gaisa temperatūra ietekmē laikapstākļus

Laikapstākļi veidojas daudzu faktoru ietekmē. Gaisa temperatūra ietekmē spiediena izmaiņas augstumā. Tas ir, siltā gaisā spiediena izmaiņas augstumā ir mazāk izteiktas, tas krīt lēnāk. Tādējādi siltā gaisa zonas ir zonas ar augstu atmosfēras spiedienu, un otrādi - aukstās zonas raksturo zems atmosfēras spiediens.

Pamatojoties uz iepriekš minēto, gaisa temperatūra netieši ietekmē vēja veidošanos, jo vējš ir gaisa masu kustība starp apgabaliem ar dažādu spiedienu. Turklāt daži nokrišņi ir atkarīgi arī no gaisa temperatūras. Zemā temperatūrā lietus līst sniega veidā.

Apkārtējā gaisa temperatūra kopā ar nokrišņu biežumu un daudzumu darbojas kā viens no faktoriem, kas ietekmē gaisa relatīvo mitrumu. Jo augstāka temperatūra, jo augstāks ir mitrums. Un pastāvīgu un spēcīgu nokrišņu klātbūtne vēl vairāk palielina mitruma saturu gaisā augstā temperatūrā. Šīs parādības piemērs ir tropiskās klimatiskās zonas.

Kāda gaisa temperatūra tiek uzskatīta par ērtu

Vieglā apģērbā ģērbtam cilvēkam ērta gaisa temperatūra ir aptuveni 20 - 22 °C. Šāds stāvoklis ir izskaidrojams ar siltuma pārneses īpatnībām cilvēka ķermenis un vidi. Organisms miera stāvoklī zaudē siltumenerģiju trīs veidos:

Radiācija vai tiešais termiskais starojums (69% no visa siltuma pārneses);
Apsildāmā gaisa konvekcija vai aizstāšana ap ķermeni ar aukstu gaisu no apkārtējās vides (apmēram 15%);
Ūdens iztvaikošana (19%).

Apkārtējās vides temperatūrai ir vislielākā ietekme uz konvekcijas ātrumu. Tātad, jo zemāka gaisa temperatūra, jo ilgāk gaiss ap ķermeni sasilst un ātrāk sasildītais gaiss tiek aizstāts ar aukstu gaisu un otrādi. Pateicoties konvekcijas palēninājumam, drēbes saglabā siltumu.

Laika faktori, kas izraisa gaisa temperatūras svārstības

Apkārtējā gaisa temperatūrai ir tendence mainīties atkarībā no dažādu atmosfēras faktoru ietekmes. Šeit ir svarīgi saprast, ka atmosfēras gaisa sildīšana notiek siltuma dēļ, ko izdala zemes virsma.

Tādējādi mākoņainībai ir vislielākā ietekme uz gaisa temperatūru. Blīvs mākoņu slānis novērš augsnes sasilšanu un līdz ar to arī gaisa sasilšanu. Skaidrās dienās saule spēcīgāk sasilda zemes virsmu, un tas, savukārt, sasilda gaisu.

Gandrīz 75% ķermeņa siltuma tiek tērēti apkārtējās vides starojumam un tiek pārnesti ar kustīgu gaisu. Apmēram 22% iet uz iztvaikošanu un tiek zaudēti ar izdalījumiem. Un tikai aptuveni 2-3% tiek tērēti patērētās pārtikas un gaisa sildīšanai.

Zemā apkārtējās vides temperatūrā ķermenis palielina siltuma ražošanu un samazina siltuma pārnesi. Tas notiek, izmantojot šādus mehānismus. Pēc ādas receptoru kairinājuma pēc centrālās nervu sistēmas signāla notiek ādas, zemādas audu un gļotādu vazokonstrikcija. Atcerieties, kā izskatās cilvēks, kurš ir atdzisis aukstumā. Viņa lūpas ir zilas, seja bāla, uz ķermeņa “zosāda” – viņas muskuļu piespiedu kontrakcijas pazīme. Bet, tiklīdz iesildies, vaigi un lūpas kļūst sārtas – notiek kapilāru paplašināšanās.

Sakarā ar kapilāru kontrakciju aukstumā palēninās asins plūsma ķermeņa virsmas audos un samazinās ķermeņa apjoms. Tas noved pie radiācijas samazināšanās - vissvarīgākā siltuma patēriņa raksta. Tikai pateicoties asins piegādes regulēšanai ādas un gļotādu traukiem, ir iespējams samazināt (vai palielināt) ķermeņa siltuma zudumus par 70%.

Slimiem un nerūdītiem cilvēkiem siltuma regulēšanas sistēmas var netikt galā ar saviem uzdevumiem. Tāpēc novājinātiem un netrenētiem cilvēkiem (īpaši bērniem) pat neliela atdzišana izraisa pašsajūtas pasliktināšanos, saaukstēšanos un hroniskas slimības. Jā, un veseliem cilvēkiem strauja atdzišana, īpaši ar paaugstinātu mitrumu un gaisa kustību (velkme), bieži beidzas ar iesnām vai pat nopietnākām slimībām (vai to komplikācijām).

Karstuma laikā ādas trauki refleksīvi paplašinās, elpošana un pulss kļūst biežāki, bieži pazeminās asinsspiediens. Ādas temperatūra paaugstinās, kas rada lielākus siltuma zudumus starojuma dēļ. Bet galvenais regulēšanas mehānisms pārkaršanas gadījumā ir svīšana. Dzesēšanas intensitāte ir atkarīga no sviedru apjoma un iztvaikošanas ātruma no ķermeņa virsmas. Tiek uzskatīts, ka karstās zonas iedzīvotājiem ādas tauku un sviedru dziedzeri ir attīstītāki nekā cilvēkiem, kas dzīvo ziemeļos. Arī tauku dziedzeru izdalītās taukvielas veicina ātrāku sviedru iztvaikošanu.

Pie augstām apkārtējās vides temperatūrām cilvēka pašsajūta krasi pasliktinās. Īpaši nelabvēlīga ir augsta temperatūras un augsta mitruma kombinācija. Piemēram, pie 40°C un 30% relatīvā mitruma jūs varat justies apmēram tāpat kā 30°C un 80% mitruma apstākļos. Ar paaugstinātām šo elementu vērtībām cilvēku labklājība, kā likums, ļoti cieš.

Cilvēka mitruma zudums karstā dienā vidēja smaguma fiziska darba laikā brīvā dabā svārstās no 2 līdz 4-6 litriem. Piemēram, rokot dārzu saulē, jūs zaudējat apmēram 2-4 litrus mitruma, un tūristi karstā dienā var “zaudēt” līdz 6 kg mitruma zuduma dēļ. Pie lielas fiziskās slodzes un karstā laikā īpaši jāievēro dzeršanas režīms un jāuzmanās no karstuma dūriena.

Pat normālā, ne pārāk saulainā laikā pludmalē kaut kur pie Rubļevskas vai Kļazmas ūdenskrātuves vai meža malā mitruma zudums var būt līdz 100-200 g stundā. Pie mērenas gaisa temperatūras – aptuveni 15°C – un miera stāvoklī cilvēks 1 minūtē izdala vidēji 1 g sviedru.

Kad temperatūra paaugstinās līdz 30 ° C, svīšana palielinās 4-5 reizes. Tāda pati ietekme tiek novērota, kad cilvēks sāk strādāt vai sāk kustēties. Tātad, pat ejot pa atklātu šoseju, svīšana palielinās 2-3 reizes, bet skrienot - 4-6 reizes, salīdzinot ar mierīgu stāvokli.

Ar enerģijas izmaksām un mitruma zudumiem jārēķinās, organizējot fizisko darbu, pārgājienos, dozējot slodzi sporta spēļu laikā, kā arī ikdienā. Īpaši tas attiecas uz slimiem un veciem cilvēkiem.

IN vidējā josla Mūsu valsts Eiropas daļā, jo īpaši Maskavas reģionā, ķermeņa siltuma daudzums ir mazāks nekā tā patēriņš. Tāpēc, lai saglabātu iekšējās vides noturību, mēs uzvelkam vienu vai otru apģērbu un uzturam savās mājās noteiktu temperatūru. Apģērba temperatūru regulējošās īpašības tiek vērtētas īpašās vienībās - "klo" (no angļu valodas apģērbs - drēbes).

Tātad temperatūras ietekmes formas un pakāpe uz cilvēku ir atšķirīgas dažādos gadalaikos, ar dažādiem sadzīves un rūpnieciskajiem apstākļiem.

Šī ietekme ir atkarīga no faktiski novēroto meteoroloģisko faktoru vērtību noviržu lieluma un zīmes, no kādas optimālas to kombinācijas, ko parasti sauc par "ērtu". Fakts ir tāds, ka siltuma sajūtu ietekmē ne tikai siltuma ienākšana, bet arī mitrums un gaisa kustības intensitāte. Līdz ar to komforta zonu, tas ir, tādus vides parametrus, pie kuriem cilvēks jūtas vislabāk (neizjūtot karstumu, smaku, aukstumu, drēgnumu utt.), nosaka vairāki apstākļi – ne tikai laikapstākļi, bet arī citi blakus faktori. no cilvēka dzīves.

Aukstuma vai karstuma sajūta, cita starpā, ir atkarīga no nervu sistēmas rakstura, ķermeņa izmēra un svara, vispārējais stāvoklis veselība un, protams, cilvēka rūdījums. Tas, kā salnos laikapstākļos viegli ģērbušies cilvēki mūs pārsteidz. Un viņi jūtas ne sliktāk kā mēs, ietīti kažokos un šallēs, liecina termometrs. Daudz ko nosaka arī cilvēku dzīvesveids, ikdienas tradīcijas. Piemēram, izcilā māksliniece I.E. Repins visu gadu gulēja ar atvērtiem logiem, vēl stingrākus noteikumus ievēroja slavenie polārie ceļotāji (Nansens, Amundsens, Piri).

Par komfortablu Maskavas apstākļiem tiek uzskatīta gaisa temperatūra aptuveni 23 ° C, polārajos reģionos - 17 ° C un valsts dienvidos - 25 ° C. Temperatūras novērtējums ir atkarīgs ne tikai no vietas, bet arī no novērojumu veikšanas laika. Tātad Maskavas reģionā temperatūra plus 4-6 ° C martā tiek uzskatīta par siltu, bet jau maija vidū mēs to uzskatīsim par aukstu.

Kūrorta pludmalēs var atrast tablo, kas sniedz vispusīgu cilvēka siltuma sajūtu novērtējumu, vienlaikus iedarbojoties vairākiem faktoriem – temperatūrai un mitrumam, atmosfēras spiedienam un vējam, kā arī saules starojumam. Tā ir ekvivalentā efektīvā temperatūra (EET) vai radiācijas ekvivalentā efektīvā temperatūra (REET). Pēdējais, papildus temperatūras un mitruma kopējai iedarbībai, raksturo arī saules starojuma ietekmi.

Atkarībā no meteoroloģisko elementu vērtībām katrs no tiem var vājināt vai pastiprināt otra ietekmi uz dzīvo organismu. Tādējādi augsts mitrums pastiprina gan augstas, gan zemas temperatūras ietekmi uz ķermeni. Spēcīgs vējš kopā ar augstu vai zemu temperatūru dažos gadījumos veicina pārkaršanu, bet citos - hipotermiju. Mērens vējš karstā laikā ir labvēlīgs faktors cīņā pret pārkaršanu. Vislabvēlīgākā ir apkārtējās vides temperatūra 18–20 ° C robežās ar relatīvo mitrumu 40–60% un vieglu vēju.

10.4. Termoregulācija. Ķermeņa temperatūra un izometrija

Ķermeņa temperatūra cilvēkiem un augstākiem dzīvniekiem tiek uzturēta relatīvi nemainīgā līmenī, neskatoties uz apkārtējās vides temperatūras svārstībām. Šo pastāvīgo ķermeņa temperatūru sauc izotermas. Izotermija ontoģenēzes procesā attīstās pakāpeniski. Jaundzimušajam spēja uzturēt nemainīgu ķermeņa temperatūru nav ideāla. IN kā rezultātā var rasties ķermeņa atdzišana vai pārkaršana apkārtējās vides temperatūrā, kas neietekmē pieaugušo. Pat neliels muskuļu darbs, kas saistīts ar ilgstošu bērna raudāšanu, var paaugstināt ķermeņa temperatūru.

orgānu un audu temperatūra, tāpat kā viss organisms, ir atkarīgs no siltuma veidošanās intensitātes un siltuma zudumiem. Siltuma ražošana rodas nepārtraukti notiekošu eksotermisku reakciju rezultātā. Audos un orgānos, kas veic aktīvu darbu (muskuļaudos, aknās, nierēs), izdalās vairāk siltuma nekā mazāk aktīvos (saistaudos, kaulos, skrimšļos).

Orgānu un audu siltuma zudumi ir atkarīgi no atrašanās vietas: virspusēji izvietotie orgāni (āda, skeleta muskuļi) izdala vairāk siltuma un atdziest spēcīgāk nekā iekšējie orgāni, kas ir vairāk pasargāti no atdzišanas. Aknām, kas atrodas dziļi ķermeņa iekšienē un nodrošina lielāku siltuma ražošanu, cilvēkiem ir augstāka un nemainīga temperatūra (37,8 - 38 ° C), ādas temperatūra ir vairāk atkarīga no apkārtējās vides.

Cilvēka ķermeņa temperatūru nosaka, pamatojoties uz mērījumiem padusē. Šeit temperatūra veselam cilvēkam ir 36,5–36,9 ° C. Ķermeņa temperatūra nepaliek nemainīga, bet svārstās no 0,5 līdz 0,7 ° C. Atpūta un miegs pazemina temperatūru, muskuļu aktivitāte to paaugstina. Maksimālā ķermeņa temperatūra tiek novērota plkst.16-18, minimālā - plkst.3-4.

Cilvēka ķermeņa temperatūras noturību var uzturēt, ja visa organisma siltuma ražošana un siltuma zudumi ir vienādi. Tas tiek panākts, izmantojot termoregulācijas fizioloģiskos mehānismus. Termoregulācija parasti tiek sadalīta ķīmiski un fizikāli.

Ķīmiskā termoregulācija veic, mainot siltuma ražošanas līmeni, t.i. vielmaiņas intensitātes palielināšanās vai samazināšanās ķermeņa šūnās.

Ķīmiskā termoregulācija noved pie siltuma veidošanās palielināšanās vai samazināšanās organismā. Kopējā siltuma ražošana organismā sastāv no primārais siltums, izdalās vielmaiņas reakciju gaitā, kas pastāvīgi notiek visos audos; Un sekundārais siltums, veidojas, ja noteikta darba veikšanai tiek izmantota augstas enerģijas savienojumu enerģija. Metabolisma procesu intensitāte dažādos orgānos un audos nav vienāda, tāpēc to ieguldījums kopējā siltuma ražošanā nav līdzvērtīgs. Siltuma veidošanos muskuļos sasprindzinājuma un kontrakcijas laikā sauc kontraktilā termoģenēze. Kontrakcijas termoģenēze ir galvenais papildu siltuma ražošanas mehānisms pieaugušam cilvēkam. Jaundzimušajam ir paātrinātas siltuma veidošanās mehānisms, jo palielinās brūno tauku taukskābju oksidācijas ātrums, kas atrodas starplāpstiņu rajonā, gar lielajiem krūškurvja un vēdera dobuma traukiem, pakauša rajonā. kakls. Nokrāsa brūns nodrošina daudzus simpātisko nervu šķiedru un mitohondriju galus, kas atrodas šo audu šūnās. Brūno taukaudu masa pieaugušajam sasniedz 0,1% no ķermeņa svara. Bērniem ir vairāk brūno tauku nekā pieaugušajiem. Brūnie taukaudi rada ievērojami vairāk siltuma nekā baltie taukaudi. Šo termiskās veidošanās mehānismu sauc termoģenēze bez drebuļiem.

Fiziskā termoregulācija veic, mainot siltuma pārneses intensitāti.

Fiziskā termoregulācija ir fizioloģisko procesu kopums, kas izraisa siltuma pārneses līmeņa izmaiņas.

Radiācija- tā ir siltuma izdalīšanās infrasarkanā diapazona elektromagnētisko viļņu veidā. Siltuma daudzums, ko ķermenis izkliedē vidē ar starojumu, ir proporcionāls starojuma virsmas laukumam (to ķermeņa daļu virsmas laukumam, kas saskaras ar gaisu) un starpībai starp vidējo temperatūru ādu un vidi. Pie 20°C apkārtējās vides temperatūras un 40-60% relatīvā gaisa mitruma pieauguša cilvēka ķermenis ar starojumu izkliedē aptuveni 40-50% no kopējā izdalītā siltuma.

Ķermeņa virsmas starojums palielinās, palielinoties ādas temperatūrai, un samazinās līdz ar tās pazemināšanos. Ja apkārtējās vides temperatūra paaugstina ādas temperatūru, cilvēka ķermenis sasilst, absorbējot apkārtējās vides izstarotos infrasarkanos starus.

Siltuma vadīšana (vadītspēja) - siltuma izdalīšanās tiešā ķermeņa saskarē ar citu fizisku objektu. Sausais gaiss un taukaudi ir siltumizolatori. Mitram, ar ūdeni piesātinātam gaisam un ūdenim ir augsta siltumvadītspēja. Tāpēc, uzturoties zemā temperatūrā ar augstu mitruma līmeni, palielinās ķermeņa siltuma zudumi.

Konvekcija - siltuma pārnese, ko veic, pārnesot siltumu, pārvietojot gaisa (ūdens) daļiņas. Lai izkliedētu siltumu konvekcijas ceļā, ir nepieciešama gaisa plūsma ar zemāku temperatūru ap ķermeņa virsmu. Pie gaisa temperatūras 20 ° C, relatīvais mitrums - 40 - 60%, pieauguša cilvēka ķermenis ar siltuma vadīšanu un konvekciju izkliedē vidē aptuveni 25 - 30% siltuma.

Iztvaikošana - tā ir siltuma izdalīšanās, ko izraisa sviedru vai mitruma iztvaikošana no ādas virsmas un elpceļu gļotādām. 20°C temperatūrā iztvaikošana ir aptuveni 36 g/h. Iztvaikojot, ķermenis izdala apmēram 20% siltuma. Iztvaikošana iespējama, kamēr gaisa mitrums ir mazāks par 100%. Ar intensīvu svīšanu, augstu mitruma līmeni un zemu gaisa ātrumu, sviedru pilieni, kuriem nav laika iztvaikot, izplūst no ķermeņa virsmas, siltuma pārnese iztvaikojot kļūst mazāk efektīva. Svīšana patērē enerģijas izmaksas. Dažiem dzīvniekiem nav svīšanas mehānisma – tie ir dzīvnieki, kas nesvīst. Tie aizstāj svīšanu ar karstuma elpas trūkumu (polipnoju). Termisks elpas trūkums rodas ļoti ātras, bet virspusējas elpošanas veidā. Šāda veida elpošana palielina ūdens iztvaikošanu no augšējo elpceļu, mutes un mēles virsmas.

Termoregulācija ir vērsta uz ķermeņa termiskā līdzsvara traucējumu novēršanu vai tā atjaunošanu. Informācija par temperatūru nāk no perifērajiem un centrālajiem termoreceptoriem caur aferentiem nerviem uz termoregulācijas centru hipotalāmā. Šis centrs apstrādā informāciju un nosūta komandas efektoriem, t.i. aktivizē dažādus mehānismus, kas nodrošina siltuma ražošanas un siltuma pārneses izmaiņas.

Termoreceptoru funkcijas veic specializētas šūnas, kurām ir īpaši augsta jutība pret temperatūras ietekmi. Tie atrodas dažādās ķermeņa daļās (ādā, skeleta muskuļos, asinsvados, kuņģī, zarnās, dzemdē, urīnpūslī), elpceļos, muguras smadzenēs, retikulārā veidojumā, vidussmadzenēs, hipotalāmā, smadzeņu garozā.

Ir trīs termoreceptoru grupas:

1) eksteroreceptori atrodas ādā;

2) interoreceptori, kas atrodas uz iekšējiem orgāniem un asinsvadiem;

3) centrālie termoreceptori atrodas centrālajā nervu sistēmā.

Visvairāk pētīti ādas termoreceptori. Lielākā daļa no tām atrodas uz sejas un kakla ādas. Ādas termoreceptori tiek iedalīti 1) aukstumā un 2) karstumā. Uz ķermeņa virsmas kvantitatīvi dominē aukstuma jutīgie termoreceptori. Aukstuma receptori atrodas 0,17 mm dziļumā no ādas virsmas, to ir ap 250 tūkst.. Siltuma receptori atrodas dziļāk un atrodas 0,3 mm dziļumā no virsmas, to ir ap 30 tūkst. .

Termisko receptoru izlādes tiek novērotas temperatūras diapazonā no 20 līdz 50 °C, bet aukstumā - no 10 līdz 41 °C. Temperatūrā, kas zemāka par 10 ° C, tiek bloķēti aukstuma receptori un nervu šķiedras. Temperatūrā virs 45 °C aukstuma receptori var atkal aktivizēties, kas izskaidro paradoksālās aukstuma sajūtas fenomenu, kas novērots spēcīgas karsēšanas laikā. 47–48 ° C temperatūrā arī sāpju receptori sāk satraukties. Tas izskaidro paradoksālās aukstuma sajūtas neparasto asumu.

Receptoru ierosme ir atkarīga no ādas temperatūras absolūtajām vērtībām kairinājuma vietā un no tās izmaiņu ātruma un pakāpes.

Termoregulācijas centri . Ir vispāratzīts, ka galvenais centrālais termoregulācijas mehānisms ( termoregulācijas centrs) lokalizēts hipotalāmā. Hipotalāma termoregulācijas mehānisms ir šāds. Signalizācija no perifērajiem termoreceptoriem, pārslēgšanās muguras smadzeņu aizmugurējo ragu struktūrās, ir vērsta uz mugurkaula līmeņa segmentālajiem somatiskajiem un autonomajiem mehānismiem, A arī nokļūst pa muguras smadzeņu augšupejošajiem ceļiem uz smadzenēm. Galvenie temperatūras jutīguma vadītāji smadzenēs ir spinotalāmiskie un spinoretikulārie trakti.

Signāli no perifērajiem termoreceptoriem tiek adresēti uz priekšējo hipotalāmu (mediālo preoptisko zonu), kur šos signālus salīdzina ar centrālo termosensoru aktivitātes līmeni (tie atspoguļo smadzeņu temperatūras stāvokli). Centrālo un perifēro ķermeņa temperatūru raksturojošo signālu integrācija nodrošina impulsu veidošanos aizmugures hipotalāma struktūrās, kas kontrolē ķīmisko un fizisko termoregulāciju.

Ērtos apstākļos termiskais līdzsvars, kas nodrošina ķermeņa temperatūras uzturēšanu normālā līmenī, nav jākoriģē ar īpašiem termoregulācijas mehānismiem.

Smadzeņu garoza, piedaloties temperatūras informācijas apstrādē, nodrošina siltuma ražošanas un siltuma pārneses kondicionētu refleksu regulēšanu. Spēcīgas termoregulācijas reakcijas izraisa dabiskus kondicionētus stimulus (sniega, ledus, spožas saules un citus veidus). Smadzeņu garoza un limbiskā sistēma nodrošina subjektīvas temperatūras sajūtas (auksts, vēss, silts, karsts), motivējošus ierosinājumus un uzvedību, kas vērsta uz ērtākas vides atrašanu. Hipotalāmā ir neironi, kas kontrolē siltuma pārneses un siltuma ražošanas procesus. Termojutīgs nervu šūnas spēj atšķirt smadzenēs plūstošo asiņu temperatūras atšķirību 0,01 ° C.

Ir pierādījumi, ka nātrija un kalcija jonu koncentrācijas attiecība hipotalāmā nosaka temperatūras līmeni. Šo jonu koncentrācijas izmaiņas izraisa ķermeņa temperatūras līmeņa izmaiņas.

Termoregulācijā piedalās arī humorālie faktori. Tiroksīns pastiprina oksidatīvos procesus, ko papildina siltuma veidošanās palielināšanās. Adrenalīns sašaurina perifēros asinsvadus, kas izraisa siltuma pārneses samazināšanos.

Temperatūras pielāgošana . Ilgstoša pārkaršanas vai zemas dzesēšanas mikroklimata apstākļu iedarbība palielina aizsardzības mehānismu pret pārkaršanu vai hipotermiju efektivitāti. termiskais adaptācija tiek samazināta līdz svīšanas mehānisma efektivitātes paaugstināšanai, kas tiek panākta, palielinot slāpju sajūtu ar nelieliem ūdens zudumiem un pazeminot svīšanas slieksni pārkaršanai. Auksts adaptācija sastāv no ādas siltumizolācijas īpašību palielināšanas un zemādas tauku uzkrāšanās, kā arī audu enerģijas apmaiņas fona palielināšanās, palielinoties audu β-adrenerģisko receptoru skaitam.

Apkārtējās vides temperatūra, kas ir zemāka par komfortablu, izraisa auksto perifēro termoreceptoru aktivitātes palielināšanos. Šī informācija paaugstina aizmugurējā hipotalāma eferento struktūru tonusu, kā rezultātā paaugstinās ādas un zemādas asinsvadu tonuss, aktivizējoties simpātiskajai nervu sistēmai. Asins plūsmas samazināšanās, kas saistīta ar asinsvadu tonusa palielināšanos, palielina ķermeņa siltumizolāciju un siltuma saglabāšanu siltuma pārneses samazināšanās dēļ. Paralēli siltuma saglabāšanas reakcijas sākumam aizmugures hipotalāma eferentās struktūras aktivizē termoregulācijas tonusa parādīšanos un trīci. Sasilšana samazina aukstuma perifēro termoreceptoru aktivitāti, izraisot hipotalāma eferento struktūru tonusa samazināšanos. Rezultātā samazinās simpātiskā ietekme uz ādu un zemādas asinsvadiem, kā arī samazinās enerģijas apmaiņas adrenerģiskā un vairogdziedzera aktivācija. Termoregulācijas centra efektīvās ietekmes samazināšanās izraisa muskuļu tonusa samazināšanos.

Temperatūra ir svarīgs un bieži vien ierobežojošs vides faktors. Izplatīšanās dažāda veida un populāciju skaits būtiski ir atkarīgs no temperatūras. Ar ko tas ir saistīts un kādi ir šādas atkarības iemesli?

Temperatūras diapazons, kas reģistrēts Visumā, ir vienāds ar tūkstoš grādiem, bet dzīvo būtņu dzīvotņu robežas uz Zemes ir daudz šaurākas: visbiežāk no -200 ° С līdz + 100 ° С. Lielākajai daļai organismu ir daudz šaurāks temperatūras diapazons, un vislielākais diapazons ir vismazāk organizētajiem mikroorganismiem, jo īpaši baktērijām. Baktērijām ir spēja dzīvot apstākļos, kur iet bojā citi organismi. Tātad tie ir sastopami karstajos avotos aptuveni 90 ° C un pat 250 ° C temperatūrā, savukārt izturīgākie kukaiņi mirst, ja apkārtējās vides temperatūra pārsniedz 50 ° C. Baktēriju eksistenci plašā temperatūras diapazonā nodrošina to spēja pārveidoties tādās formās kā sporas, kurām ir spēcīgas šūnu sienas, kas spēj izturēt nelabvēlīgus vides apstākļus.

Tolerances diapazons sauszemes dzīvniekiem parasti ir lielāks nekā ūdensdzīvniekiem (izņemot mikroorganismus). Temperatūras mainīgums gan laikā, gan telpiski ir spēcīgs vides faktors. Dzīvie organismi pielāgojas dažādiem temperatūras apstākļiem; daži var dzīvot nemainīgā vai relatīvi nemainīgā temperatūrā, citi ir labāk pielāgoti temperatūras svārstībām.

Ietekme temperatūras koeficients uz organismiem ir samazināta līdz tā ietekmei uz vielmaiņas ātrumu. Pamatojoties uz van't Hoff likumu ķīmiskajām reakcijām, jāsecina, ka temperatūras paaugstināšanās izraisīs proporcionālu bioķīmisko vielmaiņas procesu ātruma palielināšanos. Taču dzīvos organismos reakciju ātrums ir atkarīgs no enzīmu aktivitātes, kuriem ir savi temperatūras optimi. Enzīmu reakciju ātrums ir nelineāri atkarīgs no temperatūras. Ņemot vērā visu enzīmu reakciju daudzveidību dzīvās būtnēs, jāsecina, ka situācija dzīvās sistēmās būtiski atšķiras no salīdzinoši vienkāršām ķīmiskām reakcijām (kas notiek nedzīvās sistēmās).

Analizējot saistību starp organismiem un apkārtējās vides temperatūru, visus organismus iedala divos veidos: homoiotermisks un poikilotermisks. Šis iedalījums attiecas uz dzīvnieku valsti; dažreiz dzīvniekus iedala siltasiņu un aukstasiņu.

Homeotermiskajiem organismiem ir nemainīga temperatūra un tie saglabā to, neskatoties uz temperatūras izmaiņām vidē. Turpretim poikilotermiskie organismi netērē enerģiju, lai uzturētu nemainīgu ķermeņa temperatūru, un tā mainās atkarībā no apkārtējās vides temperatūras.

Šis dalījums ir nedaudz patvaļīgs, jo daudzi organismi nav absolūti poikilotermiski vai homoiotermiski. Daudzi rāpuļi, zivis un kukaiņi (bites, tauriņi, spāres) noteiktu laiku var regulēt ķermeņa temperatūru, un zīdītāji neparasti zemā temperatūrā vājina vai aptur ķermeņa temperatūras endotermisko regulēšanu. Tātad pat tādos "klasiskos" homoiotermiskos dzīvniekos kā zīdītāji ziemas guļas laikā ķermeņa temperatūra pazeminās.

Neskatoties uz labi zināmo vienošanos par visu uz Zemes dzīvojošo organismu sadalīšanu šajās divās lielajās grupās, tas parāda, ka ir divas stratēģiskas iespējas, kā pielāgoties vides temperatūras apstākļiem. Tie ir attīstījušies evolūcijas gaitā un būtiski atšķiras pēc vairākām fundamentālām īpašībām: ķermeņa temperatūras līmenī un stabilitātē, siltumenerģijas avotos un termoregulācijas mehānismos.

Poikilotermiskie dzīvnieki ir ektotermiski, tiem ir salīdzinoši zems vielmaiņas ātrums. Ķermeņa temperatūra, fizioloģisko un bioķīmisko procesu ātrums un kopējā aktivitāte ir tieši atkarīga no apkārtējās vides temperatūras. Adaptācijas (kompensācijas) poikilotermiskajos organismos notiek vielmaiņas procesu līmenī: enzīmu optimālā aktivitāte atbilst temperatūras režīmam.

Poikilotermijas stratēģija ir tāda, ka organismi netērē enerģiju aktīvai termoregulācijai un nodrošina stabilitāti vidējo temperatūru diapazonā, kas saglabājas diezgan ilgu laiku. Kad temperatūras parametri pārsniedz noteiktas robežas, organismi pārtrauc savu darbību. Šo dzīvnieku pielāgošanās mainīgajām temperatūrām ir īpaša rakstura.

Homeotermiskajiem organismiem ir virkne pielāgojumu mainīgajiem vides temperatūras apstākļiem. Temperatūras pielāgošana ir saistīta ar nemainīga ķermeņa temperatūras līmeņa uzturēšanu un. Nonāk līdz enerģijas iegūšanai, lai nodrošinātu augstu vielmaiņas līmeni. Pēdējās intensitāte ir par 1–2 kārtām augstāka nekā poikilotermām. To fizioloģiskie un bioķīmiskie procesi notiek optimālos temperatūras apstākļos. Siltuma bilance ir balstīta uz pašu saražotā siltuma izmantošanu, tāpēc tie tiek klasificēti kā endotermiski organismi. Nervu sistēmai ir regulējoša loma nemainīgas ķermeņa temperatūras uzturēšanā.

Homeotermiskā stratēģija ir saistīta ar augstām enerģijas izmaksām, lai uzturētu nemainīgu ķermeņa temperatūru. Homeotermija ir raksturīga augstākiem organismiem. Tajos ietilpst divas augstāko mugurkaulnieku klases: putni un zīdītāji. Šo grupu evolūcija bija vērsta uz atkarības no ārējās vides faktoriem vājināšanu, palielinot centrālo regulējošo mehānismu, īpaši nervu sistēmas, lomu. Lielākā daļa dzīvo organismu sugu ir poikilotermiskas. Tie ir plaši izplatīti uz Zemes un aizņem dažādas ekoloģiskas nišas.

Konkrētas sugas reakcija uz temperatūru nav nemainīga un var mainīties atkarībā no apkārtējās vides temperatūras iedarbības laika un vairākiem citiem apstākļiem. Citiem vārdiem sakot, ķermenis var pielāgoties pārmaiņām temperatūras režīms. Ja šāda iekārta ir reģistrēta laboratorijā, tad process parasti tiek saukts aklimatizācija ja dabīgā aklimatizācija. Taču atšķirība starp šiem terminiem slēpjas nevis reakcijas reģistrācijas vietā, bet gan tās būtībā: pirmajā gadījumā runa ir par tā saukto fenotipisko, bet otrajā – genotipisko adaptāciju, t.i., adaptāciju plkst. ģenētiskais līmenis. Gadījumā, ja ķermenis nevar pielāgoties temperatūras izmaiņām, tas nomirst. Ķermeņa nāves iemesls augstā temperatūrā ir homeostāzes un vielmaiņas ātruma pārkāpums, olbaltumvielu denaturācija un enzīmu inaktivācija, dehidratācija. Neatgriezeniski proteīnu struktūras bojājumi rodas aptuveni 60°C temperatūrā. Tas ir tieši "termiskās nāves" slieksnis vairākiem vienšūņiem un dažiem zemākiem daudzšūnu organismiem. Pielāgošanās temperatūras izmaiņām tajās izpaužas tādu eksistences formu veidošanā kā cistas, sporas, sēklas. Dzīvniekiem "karstuma nāve" iestājas pirms olbaltumvielu denaturācijas nervu sistēmas un citu regulējošo mehānismu darbības traucējumu dēļ.

Zemā temperatūrā vielmaiņa palēninās vai pat apstājas, šūnu iekšienē veidojas ledus kristāli, kas izraisa to iznīcināšanu, intracelulāro sāļu koncentrācijas palielināšanos, osmotisko nelīdzsvarotību un olbaltumvielu denaturāciju. Salizturīgi augi iztur pilnīgu ziemas sasalšanu ultrastrukturālo pārkārtojumu dēļ, kuru mērķis ir šūnu dehidratācija. Sēklas iztur temperatūru tuvu absolūtajai nullei.