Животная теплота

В теле всякого животного во время жизни развиваются большие или меньшие количества тепла, имеющие источником своим всю сумму тех химических превращений, которым подвергаются элементы тела и пищи во время жизни; оставляя в стороне побочные, неважные источники этой энергии, можно сказать, что моментом, доставляющим Ж. теплоту, является окисление белковых веществ тканей и пищи с превращением их в мочевину и угольную кислоту, окисление жиров с превращением их в углекислоту и воду и окисление углеводов до степени углекислоты. Энергия этих процессов конечно не одинакова у различного рода животных, и сообразно с этим различают холоднокровных животных с переменной температурой, которые, благодаря слабой степени окислительных процессов, отдают окружающей среде почти всю развиваемую ими теплоту, удерживаясь на t°, превышающей лишь на 1-2° Ц. температуру окружающей среды, и теплокровных животных с постоянной более высокой температурой, превосходящей t° среды более чем на 20-25° Ц.; эта более возвышенная t° зависит, конечно, от более деятельного обмена веществ в теле, а постоянство, т. е. независимость от окружающей среды, — от саморегулирования процессов развития и отдачи тепла организмом. И между теплокровными животными следует отличать млекопитающих с нормальной постоянной t° в 37,5° и до 40° Ц., куда может быть отнесен и человек, от птиц с постоянной t° от 41° до 44° Ц. У этих последних обмен веществ представляется сравнительно с другими классами животных наиболее высоким. Зависимость между теплообразованием и высотой обмена веществ в теле и в особенности окислительных процессов так ясна, что на основании ее легко высчитать всю суточную прибыль тепла во взрослом, например, организме человека. Стоит для этого, руководясь хотя бы таблицей Франкланда, указывающей в грамм-градусах Ц. единицы тепла и в килограммометрах — единицы силы, развиваемой прямым окислением 1 грамма сухого пищевого вещества, высчитать весь приход тепла, обусловленный сгоранием в теле всего суточного приема органических веществ пищи и определимый по продуктам окисления, выводимым из тела вон; тогда в общей сумме получится от сгорания всех этих продуктов в теле 2281580 грамм-градусов, соответствующих 966780 килограммометрам, т. е. количества тепла, эквивалентные при переводе в механическую работу приблизительно одному миллиону килограммометров. Притом этот огромный запас Ж. теплоты идет не только на согревание всех элементов и соков тела, на поддержание в нем постоянной t°, к коей приспособлены все физико-химические жизненные процессы, но и на производство механической работы и других функций тела по принципу эквивалентного перехода сил из одной формы в другую. Так как по приблизительному расчету, основанному на наблюдении, хорошая ежедневная работа взрослого человека может быть определена в 150000 килограммометров, а весь приход тепла в теле соответствует около миллиону килограммометров, то ясно, что организм затрачивает на механическую работу от ¹/₅ до ¹/₆ всего прихода, тогда как остальные ⁴/₅ или ⁵/₆ оставляют тело в форме тепла. Сказанное, конечно, условно: оно верно в том случае, если теплота не превращается в теле, кроме механической работы, ни в какие другие формы энергии — нервную, электрическую и т. д. Но об этой стороне дела мы не имеем никакого понятия. Во всяком случае, если подобный переход сил и имеет место в теле, то лишь в очень ограниченных пределах, и главная затрата Ж. теплоты идет на механическую работу тела. Затрата эта совершается притом в человеческом теле несравненно экономнее, нежели в любой искусственной машине, которая в лучшем случае способна утилизировать в форме продуктивной механической работы лишь ¹/₂₀-¹/₂₅ доставляемой ей живой силы тепла. Эти величины, касающиеся теплопроизводства в теле и вычисленные косвенным путем, т. е. по данным обмена веществ в теле, подтверждаются в общих чертах и методом непосредственным — калориметрического определения теплоты, теряемой взрослым человеком в течение суток. Близость чисел теплопотерь, полученных прямым и косвенным путем, доказывает верность того основного положения, что теплообразование в теле в главной основе своей имеет источником своим обмен веществ в теле и что теплота затрачивается главным образом на производство механической работы тела и в гораздо меньшей степени на другие энергии, развиваемые телом. Обыкновенно величины теплоотдачи, определяемые калориметром, бывают выше тех, которые вычисляются косвенно по обмену, и это обстоятельство могло бы навести на высказывавшуюся уже мысль, что источником развития тепловой энергии в теле может и не быть исключительно только обмен в нем веществ, но что животное тело утилизирует с этой целью в известной степени и готовые энергии, т. е. другие живые силы природы, переводя их в тепловое движение. Прямых доказательств этого положения пока, однако, не существует, и потому в настоящее время господствует то мнение, что источником развития всего тепла является обмен веществ в теле и если вычисления теплопроизводства в теле, основанные на обмене веществ, дают показания несколько более низкие, чем прямые калориметрические определения, то причиной тому служит, вероятно, неполное знание всей серии тех химических превращений вещества, полем которых служит животное тело.

О калориметрических способах исследования см. Калориметры. Стоя на той же точке зрения зависимости теплообразования от обмена веществ в теле и основываясь на вышеуказанных данных Франкланда, легко видеть, что из всех пищевых веществ наиболее теплообразовательным является жир, в особенности говяжий, за ним мясо и уже в конце крахмалы и сахар.

После всего сказанного должно быть ясно, что необходимым условием постоянства t° животных и человека является равновесие между потерями, затратами тепла телом и теплообразованием за то же время. Что касается потерь, то они, по Гельмгольцу, определяются: в 77,5% лучеиспусканием и испарением с поверхности кожи, в 14,7% испарением воды при дыхании, в 5,2% — согреванием выдыхаемого воздуха, в 2,6% — согреванием каловых масс и мочи, а также и воспринимаемых пищевых веществ. Ж. также развивается не вследствие окисления какого-нибудь одного вещества, а всех тканей вообще. Все превращения клеточной протоплазмы ведут к развитию тепла. Если при росте, восстановлении ткани, при превращении безжизненного пищевого вещества в живую ткань тепло поглощается и приводится в скрытое состояние, затрачиваясь как бы на построение тканевых элементов, то все же не подлежит сомнению, что все это тепло вместе с тем, которое хранится в потенциальной форме в тканях, утрачивается ими во время жизненного разрушения их, т. е. ими освобождается. Таким образом, каждая ткань, каждый орган во время жизни служит гнездом теплообразования. На первом месте в этом отношении стоит мышечная система. Мышцы (в особенности теплокровных) при сокращении сильно согреваются иногда на несколько градусов, что легко уловить термометрами, термоэлектрическими иглами или батареями. При той массе мышечной ткани, которая встречается в животном теле, а именно около 42% веса всего тела, легко представить, каким огромным источником развития тепла служит мышечная система. Легко понять, почему при холоде прибегают к усиленным мышечным движениям, почему избегают их во время жары и, наконец, что при параличе мышц, вызванном, например, кураре, с сохранением дыхательных движений, t° даже птиц легко может понизиться с 42° Ц. до 22° Ц. (Вартанов) и животное вновь может придти в нормальное состояние по выведении кураре из тела. Интересно, что на животных с парализованной мышечной системой (например, через кураре) трудно бывает вызвать лихорадочное повышение t° после введения средств, которые на нормальных животных не дают в этом отношении осечки. Деятельное состояние мышц обуславливает согревание вытекающей из них крови более чем на 1° Ц. сравнительно c артериальной. Второе место после мышц в теплообразовательном отношении занимают различные железы. Температура подчелюстной слюнной железы повышается при деятельности более чем на 1° Ц. сравнительно с t° притекающей крови (Людвиг и Шпис). Клод Бернар и Гейденгайн нашли, что печень служит энергичным гнездом теплообразования, вследствие чего t° венозной крови, вытекающей из печени, равняется, например, 40,8°Ц., в то время как в нижней полой вене t° крови равна всего 38,4° Ц., а в правом сердце 37,7° Ц. Самым горячим местом во всей кровеносной системе и является таким образом кровь печеночных вен. С другими железами происходит, вероятно, нечто аналогичное. И нервная система центральная, в особенности головной мозг, служит местом теплообразования, так как t° мозга оказывается выше t° притекающей к нему артериальной крови. Это повышение t° мозга легко уловить при возбуждениях животных, их органов чувств (Шифф) и даже уловлено профессором Моссо в очень резкой форме на мозге женщины, у которой он (мозг) согревался при аффектах, мышлении и т. д. и охлаждался при засыпании. Кровь, сравнительно индифферентные ткани — кости, хрящи, соединительная ткань развивают относительно малые количества тепла, и если жир и участвует в теплообразовании, то поступая во власть тканей, нуждающихся в нем и более активных. Мышцы, железы и мозг являются, следовательно, по преимуществу теплообразовательными органами.

Указав на расход тепла и на источники его образования, остается выяснить, каким образом регулируют животные теплокровные постоянство t°, попадая в различные в этом отношении среды. Регулировать t° тела можно или ослаблением или увеличением теплопотерь, с одной стороны, и теплообразования — с другой. Например, если бы организму нужно было бороться против согревания тела и противостоять повышению t° тела, то он бы мог прибегнуть с этой целью как к уменьшению теплообразования, так и к усиленно потерь тепла; и, наоборот, если бы нужно было бороться против охлаждения тела, то организм должен был бы понизить теплопотери и усилить теплообразование. Легко доказать, что все это творится на самом деле. Когда организм попадает на холод, грозящий ему охлаждением, то уменьшение теплопотерь обусловливается: 1) сокращением кожных сосудов и обеднением кожи кровью, вследствие чего теплая кровь может лишь меньше терять тепла в окружающее пространство; 2) уменьшением как кожной, так и легочной испарины, уносящей, как известно, массу тепла. С другой стороны, холод увеличивает теплообразование, что доказывается прямо увеличением количества поглощаемого кислорода и выдыхаемой углекислоты, т. е. газового обмена; очевидно, что при наружном холоде организм начинает усиленно "топиться" и принимает меры предосторожности против лишних потерь тепла. В тепле происходит как раз обратное — потери тепла усиливаются благодаря расширению кожных сосудов, ускорению кровообращения и дыхания, ведущим также к усилению кожной и легочной испарины, а теплообразование падает, что выражается падением газообмена. Таким образом игра, путем которой организм стремится сохранить свой термический status quo, вполне ясна, и не подлежит сомнению, что механизм этой тепловой регуляции — чисто нервной натуры. Это уже прямо доказывается тем, что животные с парализованной при помощи кураре двигательной нервной системой или с отделенным спинным мозгом от продолговатого, уже не способны отстаивать постоянство t° своего тела, подвергаясь влиянию резкого холода или жара, и ведут себя как животные с переменной t°, т. е. охлаждаются на холоде и согреваются в тепле (Пфлюгер). Наконец, дознано (Броди), что известные повреждения спинного мозга вызывают увеличение теплообразования, что перерезка спинного мозга ведет к падению t° тела, тогда как наблюдалось резкое повышение t° при перерезке между продолговатым мозгом и Варольевым мостом (Чечихин). Последний факт объясняли себе тем, что при этом исключалось задерживающее влияние более высоко лежащих частей головного мозга на теплорегулирующие центры, лежащие ниже. Что такие вышележащие центры могут существовать, оправдывается, по-видимому, тем фактом, найденным Шарлем Рише и Аронсоном, что повреждение известных частей полушарий мозга у кроликов вызывает очень быстро повышение t° их тела на несколько градусов. Все эти факты ясно говорят в пользу существования нервного регулирующего теплоту механизма, но о точной локализации его и ближайшей природе его нам ничего пока не известно. Никто не сомневается, однако, в том, что при болезненных состояниях t° тела, например во время лихорадочного повышения t°, последнее зависит от нарушения нормальной функции регулирующего теплоту центра, поддерживающего нормальное равновесие между теплообразованием и теплопотерей. И на деле оказывается, что лихорадка в большинстве случаев обуславливается перевесом теплообразования над теплоотдачей, что сказывается усилением общего обмена веществ в теле. Если лихорадочная t° превосходит 42,5° Ц., то вскоре вслед за параличом сердца и нервной системы наступает смерть. Расстройство тепловой регуляции может привести и к противоположному эффекту — понижению t° до 33° Ц., что ведет также обыкновенно к смертельному коллапсу. Отсюда ясно, как важно следить при болезнях за t° тела при помощи точно выверенного термометра с десятыми долями градуса. Температуру можно измерять в подмышечной ямке и в прямой кишке, где она на несколько десятых долей градуса выше. Но делая эти измерения, не следует забывать, что t° человеческого тела представляет суточные колебания в таком роде: в час пополуночи или около этого t° тела здорового человека самая низкая от 36,3 до 36,8° Ц. В предобеденное время она устанавливается между 37,0° и 37,4° Ц. и в первые часы после обеда может достигнуть до 37,6° Ц. В среднем принимается для здорового человека в подмышечной впадине t° в 37,3° Ц. У стариков и детей она на несколько десятых долей выше.

И. Тарханов.