а) Термическая среда.

а) Термическая среда.

Физиология разделяют животных на два класса; одни сохраняют свою температуру неизменной, как бы ни изменялись условия окружающей среды: это теплокровные животные; другие, напротив следуют точно за измерениями температуры внешней среды: это холоднокровные животные.

Понятно, что мы займемся только теплокровными животными (млекопитающие и птицы), потому, что только они обладают известным средством самозащиты против тепловых перемен среды; для других оно не нужно.

Сначала мы займемся борьбой с холодом. Чаще всего приходится защищаться от холода, потому что, кроме редких исключений, температура среды ниже нашей собственной; приходится, следовательно, почти всегда приучаться к холоду больше, нежели к теплу.

Реакция против холода становится понятной, если допустить, что мы представляем химические приборы, производящие и теряющие теплоту: отсюда двойной путь к приспособлению, по отношению к образованию и к потере теплоты.

Это регулирование можно сравнить с тем равновесием в делах, которое старается поддержать коммерсант то увеличивая получку, то уменьшая свои расходы.

Мы имеем расходующий аппарат – тепловое лучеиспускание, и вырабатывающий прибор – образование теплоты внутри организма. Посмотрим сначала, каковы те процессы, посредством которых регулируется изменение лучеиспускания.

В нормальном состоянии мы теряем посредством лучеиспускания известное количество теплоты; в этом можно убедиться, помещая животное в калориметр – это наша тепловая потеря; чем лучеиспускание больше, тем больше мы тратим теплоты.

Многочисленными опытами доказано, что лучеиспускание усиливается при повышении температуры. Если измерять количество теплоты, теряемой кроликом при температуре от 0-150, то увидим что при 0° оно очень мало, при 15° гораздо больше, вследствие этого и происходит уравновешивание с внешней температурой; как будто бы он создан именно таким образом, чтобы терять больше тепла, когда жарко, и как будто он понимает что ему необходимо сохранять всю свою теплоту, когда температура понижается, и растрачивает ее с большею смелостью, когда она поднимается.

Это регулирование в большинстве случаев происходит вследствие изменений кровообращения на поверхности кожи. Чем больше протекает крови по кожной периферии, тем больше лучеиспускание. Когда существует прилив и краснота кожи, тогда увеличено лучеиспускание, когда капиллярное кровообращение уменьшается, тотчас же понижается и отдача теплоты.

Это доказывается самым простым наблюдением. Когда внешняя температура повышается, кожа краснеет к лицу приливает кровь, температура конечностей повышается, и организм может терять больше теплоты, потому что снаружи тепло, Наоборот если внешняя температура понижается, кожа бледнеет, обесцвечивается, конечности становятся холодными, анемичными, кровообращение в коже доходит до минимума, чтобы не терять драгоценного тепла, столь необходимого для внутренних органов.

Если предположить, что величина лучеиспускания при 0°=1000, то при 5° она=1600, 10°=2000, 14°=2600 (это для кролика).

Весьма важно остановить на этом факте наше внимание, потому, что он устанавливает довольно определенное различие между живым существом и инертным предметом. Последний теряет тем больше теплоты, чем ниже температура среды. Ньютон прекрасно доказал, что при одинаковой поверхности лучеиспускание вполне пропорционально разнице между температурой тела и среды. Поэтому, для того, чтобы не подчиниться закону Ньютона и относиться совершенно обратно, живое существо должно обладать активным регулятором, который и заключается в изменении кожного кровообращения.

Довольно трудно в калориметрических и опытах отделить часть теплоты, происходящую вследствие лучеиспускания, от образующейся вследствие усиленной продукции ее. Но вообще, определяя сумму тепла, выделяемого кроликом мы узнаем только ту часть, которая происходит вследствие лучеиспускания. Если, однако, измерение продолжается долго, то понятно, что только в случае постоянного сохранения одинаковой температуры, вся сумма отделяемого тепла происходит путем лучеиспускания. Было бы лучше для правильного определения образования тепла измерять химические процессы, т. е. потребление кислорода, потому, что последнее всегда сопровождается образованием тепла, и оба процесса идут параллельно.

Посмотрим, как влияет внешняя температура на потребление кислорода.

Результат очень ясен. По мере понижения внешней температуры, оно повышается; вот превосходный регулятор благодаря которому животное может долго противостоять внешнему холоду.

Очевидно, такое регулирование может происходить только посредством нервной системы, и притом различно для разных существ, потому что различные ткани, мышцы, железы, слизистые оболочки почти одинаковы у больших и малых существ но нервная система их реагирует совершенно различно.

У малых, где необходимо много теплоты, она усиливает горение, у больших, у которых потеря тепла меньше, она ослабляет силу горения.

Следующий опыт подтверждает это положение. Если взять двух собак различного роста, то мы найдем что величина окисления обратно пропорциональна росту. Собаки особенно удобны для таких экспериментов; потому, что именно они бывают самого и различного веса.

Эта разница в силе горения у больших и малых собак зависит от нервной системы. Если, в самом деле, дать животным хлорал то различие исчезает: большие и малые животные отделяют одинаковое количество тепла на единицу веса, это явное доказательство значения нервной системы для регулирования интенсивности горения, потому что при ее параличе оно пропорционально массе, а не поверхности лучеиспускания.

Есть другой способ произвести этот опыт без калориметра; надо дать одновременно хлорал двум собакам – большой и маленькой; предоставленные влиянию холода, обе замерзают, но маленькое животное несравненно раньше.

Все эти факты приводят нас к тому главному выводу, что только благодаря нервной системе возможно сохранение постоянной температуры животного; она уравновешивает химические процессии горения – источника животной теплоты – с лучеиспусканием в окружающую среду, которое зависит в свою очередь, от окружающей температуры и величины поверхности лучеиспускания.

Все ткани организма участвуют в горении, но главная роль принадлежит действительно мышцам прежде всего потому, что они по весу составляют 50 % всего тела, затем оттого, что в них окисление происходит более интенсивно, нежели в других тканях настолько, что оно составляет 75 % всего окисления. Вследствие этого, против холода главным образом борются мышцы, и их сокращение является главным источником тепла. Спящий человек следовательно неподвижный, умрет от холода, если не будет одет теплее; лучшим средством согреться, когда в распоряжении нет другого источника теплоты, является энергичное движение.

К этому нас приводит инстинкт, и не нужно вовсе быть физиологом чтобы знать, что ходьбой и мышечной работой можно поддержать постоянство своей температуры даже при очень сильном холоде.

Но кроме инстинкта есть еще и специальные рефлексы: дрожь, рефлекторное движение, стремящееся согреть тело посредством сокращения различных мышц.

Подвергаясь влиянию холода, мы начинаем дрожать, и все наши мускулы приходят в непроизвольное сокращение; последнее ритмично охватывает все мышцы, прерываясь через определенные промежутки времени. Очевидно, оно происходит вследствие раздражения кожи ощущением холода, т. е. рефлекторного происхождения. У хлорализованного животного при раздражении кожи холодом дрожь не появляется.

Теперь вы понимаете, какими средствами мы активно боремся против влияния холода. Эта борьба, заметьте, абсолютно действительна. Когда мы здоровы, температура нашего тела, несмотря на резкие колебания ее в окружающей среде, постоянно нормальна.

При лихорадке и отравлениях регуляция глубоко нарушена. Так как самый механизм лихорадки нас здесь мало интересует то мы допустим, и это почти вероятно, что она происходит вследствие нарушения механизма нашего теплового регулятора.

Сопротивление по отношению к теплу так же обеспечено, как и к холоду, но механизм его совершенно иной.

Если тело производит известное количество тепла, то необходимо определенное лучеиспускание, чтобы оно не скоплялось в организме и не произвело опасных симптомов. Если, например внешняя температура поднимется до 30°-32°, то этого будет достаточно для того, чтобы температура нашего организма, если не явится условий для охлажденья, поднялась выше нормальной, единственно вследствие ее накопления от внутреннего горения при недостаточном охлаждении снаружи.

Для охлаждения организм обладает единственным всеобщим способом – испарением воды.

У людей и многих животных охлаждение зависит от отделения пота. Трудно даже предположить, чтобы пот имел другое значение, потому, что это очень жидкое отделение, почти не содержащее плотных веществ и потому имеющее только ничтожное выделительное значение. Иначе говоря, значение пота чисто физическое (испарение и охлаждение); химическая же его роль, по видимому, совершенно отрицательна. Но физическое значение зато весьма важно. Дело идет о предохранении организма от избытка тепла. Каждый раз как один грамм пота, появляясь на поверхности кожи, испаряется, исчезая в атмосфере, кожа и, потому, кровь охлаждается на 575 микрокалорий (единиц теплоты), что совершенно достаточно для самой точной регуляции тепла.

Кожное испарение подчинено рефлекторным влияниям. Действительно, было доказано, что потовые железы подчинены нервным влияниям: подобно тому, как при раздражении chordae tympani получается обильное отделение слюны, так усиливается потоотделение при раздражении потовых нервов.

Итак, отделение пота – рефлекторного характера. Когда кожа согревается, то кожные нервы передают центрам возбуждение, обусловливающее отделение пота. Это весьма важное явление может быть легко демонстрировано. Достаточно войти в помещение с температурой в 35°, чтобы тотчас же на коже появились маленькие капельки пота, который быстро испаряется и производит охлаждение.

Только благодаря такому охлаждению кожи можно долгое время выдерживать значительно повышенную температуру окружающей среды. В Сенегале, напр., или Адене температура в тени иногда достигает 45°-50°. В помещении для топки больших судов, особенно в некоторых местах например в Красном море температура повышается до 65°. Правда, европейцы с трудом переносят такую температуру, но некоторые негры и арабы могут пробыть там около часа. В конце прошлого столетия английские физиологи показали, что несколько минут можно оставаться в камере при 100°, если воздух сухой. Как только входят, является обильное отделение пота и испарение этого пота настолько понижает температуру тела, что она не поднимается выше нормы.

Изучая ближе явления кожного потовыступления, мы находим все тот же двойной процесс защиты, как и при дрожи. Мы можем наблюдать отделение пота рефлекторного и центрального происхождения.

Рефлекторный пот мы наблюдаем, например тогда, когда входим в нагретую камеру. Прежде, нежели изменяется температура тела, возбуждение кожных нервов вызывает рефлекторным путем отделения пота. Нервная система, уведомленная кожной чувствительностью, посылает потовым железам импульс, отделяется пот, который немедленно испаряется и производит охлаждение.

Но такое образование пота происходит и при том согревании тела, когда температура внешней среды не изменяется. Субъект совершающий большую мышечную работу, обильно потеет чтобы охладиться. Понятно, что такое отделение пота не рефлекторного происхожденья, так как температура внешней среды не изменилась; но он потеет потому что нервные центры, будучи согреты, возбуждаются таким образом что вызывают отделение пота.

Итак, дрожь и пот представляют примеры двойного механизма рефлекторного и центрального, как процесса самозащиты организма.

Многие млекопитающие животные и птицы не отделяют заметного количества жидкости на своей поверхности. Человек и лошадь потеют больше всех других животных. Природа создала для тех другой аппарат для испарения. Охлаждение достигается постоянно, посредством того же физического явления, т. е. испарения известного количества воды; но этой функцией обладают весьма различные аппараты.

Когда собакам жарко, вследствие ли пребывания на солнце, или быстрого бега, то они всегда дышат очень скоро, задыхаясь и запыхавшись с высунутым языком; механизмом и целю такого ускоренного дыхания интересовались мало. Я в нескольких словах укажу на природу этой важной функции.

Для простоты мы назовем это ускоренное дыхание отдышкой. Если летом подвергнуть собаку влиянию солнечных лучей, то чрез несколько минут ритм дыхания ускоряется и остается таким все время, пока собака на солнце. Конечно, в том случае раздражение рефлекторно, потому что, с одной стороны, ее собственная температура не изменяется, с другой стороны, если парализовать центральную нервную систему, то отдышка не появляется. Опыт бывает весьма нагляден если действию солнечных лучей подвергнуть двух собак из которых одна хлорализована. Последняя будет дышать с прежним ртом и температура ее сильно повысится. Напротив нормальное животное начнет дышать с большей скоростью и, охлаждаясь посредством легочного испарения воды, сохранит свою температуру нормальной.

Вообще анестезия посредством хлорала прекрасно демонстрирует роль нервной системы, как регулятора тепла и защитника организма против чрезмерного нагревания и охлаждения. Когда нервная система парализована, то невозможна никакая регуляция. Но такая отдышка бывает и центрального происхождения, как это мы видели по отношению к центральной дрожи и такому же отделению пота. Если, в самом деле, вместо перемены во внешней среде мы каким-либо образом нагреем кровь, напр. усиленным бегом то мы увидим что когда температура повысится, (у собак весьма точно до 41,7°) то появится отдышка; последняя не зависит от периферических нервов потому, что среда осталась той же. Очевидно, согретая кровь возбуждает нервные центры и вызывает отдышку.

Природа, кажется, поставила еще один аппарат, чтобы помочь первому, когда он становится недостаточным. Чаще всего, при обычных условиях существования, рефлекторная одышка является достаточной; но, если, несмотря на этот способ охлаждения, организм согревается и доходит до опасного состояния, тогда начинают действовать нервные центры и производят еще большее ускорение дыхания. Есть два способа действия на нервные центры: во 1-х раздражении чувствительных нервов и во 2-х изменение температуры самой крови.

Ускоренное дыхание производит охлаждение потому, что каждое дыхание содержит известное количество воды в парообразном состоянии. Эта вода, испаряясь, понижает температуру, и кровь, приносимая легочными венами в левое сердце, заметно охлаждена. Каждое выдыхание охлаждает пропорционально тому количеству воды, которое оно содержит. Это количество, благодаря устройству легкого, имеющего такую обширную поверхность для испарения, почти равно тому количеству, которое насыщает воздух при 35°.

Поэтому количество воды пропорционально количеству выдохнутого воздуха; и, если допустить, что все дыхания равны, то придем к абсолютно точному выводу, что охлаждение тела пропорционально ритму дыхания. Я мог бы цитировать много опытов, но ограничусь только двумя.

Если поместить согретое и быстро дышащее животное на чувствительные весы, то оказывается, что вес его быстро уменьшается, и этот потерянный вес может быть отнесен исключительно на количество воды, выделенное легкими. Посредством взвешивания можно определить количество тепла, теряемого вследствие такого выделения воды. Другой эксперимент заключается в том, что собаке закрывают рот и выставляют ее на солнце. Таким образом она не может быстро дышать, так как для этого воздухоносные пути должны быть совершенно свободны. Такая собака с закутанным ртом (если внешняя температура повышена), через 1/2 часа погибает от чрезмерного нагревания, потому что она не могла охладиться посредством испарения воды.

Итак, мы можем теперь составить себе общее представление о защите организма против холода и тепла, которою обладают только животные теплокровные, и которая заключается в поддержке внутренней температуры неизменной.

Прежде всего, есть пассивная защита посредством кожи, плохо проводящей тепло, особенно, если она покрыта густой шерстью, или имеет толстый подкожный жировой и слой.

Затем животное может по произволу увеличивать, или уменьшать лучеиспускание.

Так как последнее есть функция поверхности, то животные с большею поверхностью (относительно своего веса) должны производить больше теплоты, чего они и достигают благодаря своей возбудимой нервной системе, управляющей этими переменами.

Против холода животное борется посредством дрожи, т. е. непроизвольной мышечной работы.

Против тепла оно борется испарением воды, которое, смотря по анатомическому устройству, происходит на поверхности кожи или легких; появляются рефлекторная или центральная отдышка, рефлекторное или центральное отделение пота. Так удивительно защищено теплокровное животное, и регулирование настолько совершенно, что наши лучшие физические аппараты только с трудом могут сравниваться с ними. (Извлеч. в сокращ. из кн. Шарля Ришэ: «Самозащита организма», Спб 1895 года, стр. 18-35).