Zależność wymiany ciepła między organizmem, a środowiskiem opisuje bilans cieplnybilans cieplnybilans cieplny, który jest zestawieniem ilości energii cieplnej pobieranej i traconej przez organizm.

Przebieg wszystkich reakcji fizjologicznych, mających na celu utrzymanie względnie stałej temperatury wewnętrznej organizmu, kontrolowany jest przez grupę komórek nerwowych zlokalizowanych w podwzgórzupodwzgórzepodwzgórzu, które tworzą tzw. ośrodek termoregulacji.

Neurony przedniej części podwzgórza stanową ośrodek eliminacji ciepła, czyli ośrodek regulujący jego utratę. Z kolei komórki tylnej części tej struktury tworzą ośrodek zachowania ciepła, który odpowiedzialny jest za zatrzymanie ciepła w organizmie i stymulację jego wytwarzania. Oceny aktualnego stanu termicznego organizmu dokonują, zlokalizowane głównie w skórze oraz w naczyniach krwionośnych i mózgu, termoreceptory.termoreceptorytermoreceptory. Nie zawsze jednak mechanizmy fizjologiczne, mające na celu utrzymanie stałej temperatury ciała, są w stanie podołać obciążeniom termicznym, na jakie narażony jest organizm ze strony środowiska. Konsekwencją takiego zjawiska jest nieuchronny wzrost temperatury wewnętrznej organizmu, podczas długotrwałego przebywania w środowisku o wysokiej temperaturze, lub jej spadek w czasie długotrwałej ekspozycji na niski zakres temperatur.

Między organizmem, a otoczeniem zachodzi nieustannie wymiana ciepła. Nadwyżka ciepła oddawana jest przez organizm na wiele sposobów:

• promieniowaniapromieniowanie cieplnepromieniowania, przewodzeniaprzewodnictwo cieplneprzewodzenia, konwekcjikonwekcjakonwekcji;

• odparowywania potu z powierzchni skóry;

• ogrzewania i nawilżania wydychanego powietrza;

• mikcjimikcjamikcji i defekacjidefekacjadefekacji.

Jednak, gdy temperatura otoczenia jest wyższa od temperatury ciała, organizm na skutek promieniowania nagrzewa się jeszcze bardziej. Także przewodzenie i konwekcjakonwekcjakonwekcja zaczynają działać na niekorzyść organizmu. W tej sytuacji ostatnią drogą oddania nadmiaru ciepła staje się parowanie.

Jeżeli temperatura otoczenia jest wyższa, niż temperatura ciała, to ciepło oddawane jest przez parowanie potu. Termoregulacyjne wydzielanie potu następuje wówczas, gdy temperatura otoczenia przekracza 28 st. C. Pot spełnia funkcję ochładzającą tylko wtedy, gdy warunki fizyczne środowiska atmosferycznego umożliwiają jego wyparowanie. W sytuacji wysokiej wilgotności, proces parowania jest osłabiony, ponieważ zgromadzony na powierzchni skóry pot nie jest w stanie w pełni odparować − proces oddawania ciepła jest mało efektywny.

Parowanie zachodzi nie tylko na powierzchni skóry, ale także w drogach oddechowych. Przy wzroście temperatury, lub zwiększonej produkcji ciepła, czynność oddechowa wzrasta, dzięki czemu zwiększa się utrata ciepła przez ogrzewanie wydychanego powietrza i wyparowywanie wody. W ten sposób człowiek traci około 1 l wody na dobę, nawet wtedy, gdy nie są widoczne u niego objawy pocenia się. W nieznacznym tylko stopniu nadwyżka ciepła oddawana jest wraz z wydalanym moczem, czy też kałem.

Obniżenie temperatury ciała uruchamia szereg reakcji fizjologicznych, będących przeciwieństwem opisanych powyżej procesów. Spadek temperatury poniżej dopuszczalnych fizjologicznie granic, pobudza ośrodek produkcji ciepła w podwzgórzu. Naczynia krwionośne ulegają zwężeniu, a przepływ krwi przez skórę zostaje ograniczony, co chroni organizm przed dalszą utratą ciepła. Mięśnie zaczynają się mimowolnie kurczyć i pojawia się drżenie mięśniowe (tzw. termogeneza drżeniowa)termogeneza drżeniowatermogeneza drżeniowa), które uzupełnia niedobory ciepła.

U niektórych ssaków i ptaków obserwowany jest także skurcz mięśni zlokalizowanych w skórze, co prowadzi do stroszenia włosów (piloerekcjapiloerekcjapiloerekcja) lub piór. W dalszej kolejności dochodzi do zmiany tempa przemiany materii, w celu zwiększenia ilości ciepła wytwarzanego przez organizm. Na tym etapie wytwarzanie ciepła odbywa się na drodze przemian biochemicznych, związanych z utlenianiem węglowodanów, tłuszczów i białek.

Słownik