如第一節所述,機體內營養物質代謝釋放出來的化學能,其中50%以上以熱能的形式用于維持體溫,其余不足50%的化學能則載荷于ATP,經過能量轉化與利用,最終也變成熱能,并與維持體溫的熱量一起,由循環血液傳導到機體表層并散發于體外。因此,機體在體溫調節機制的調控下,使產熱過程和散熱過程處于平衡,即體熱平衡,維持正常的體溫。如果機體的產熱量大于散熱量,體溫就會升高;散熱量大于產熱量則體溫就會下降,直到產熱量與散熱量重新取得平衡時才會使體溫穩定在新的水平。
(一)產熱過程
機體的總產熱量主要包括基礎代謝,食物特殊動力作用和肌肉活動所產生的熱量。基礎代謝是機體產熱的基礎。基礎代謝高產熱量多;基礎代謝低,產熱量少。正常成年男子的基礎代謝率約為170kJ/m2·h。成年女子約155kJ/m2·h在安靜狀態下,機體產熱量一般比基礎代謝率增高25%,這是由于維持姿勢時肌肉收縮所造成的。食物特殊動力作用可使機體進食后額外產生熱量。骨骼肌的產熱量則變化很大,在安靜時產熱量很小。運動時則產熱量很大;輕度運動如平行時,其產熱量可比安靜時增加3-5倍,劇烈運動時,可增加10-20倍。
人在寒冷環境中主要依靠寒戰來增加產熱量。寒戰是骨骼肌發生不隨意的節律性收縮的表現,其節律為9-11次/分。發生寒戰的肌肉在肌電圖上表現出一簇一簇的高波幅群放電,這是不同肌纖維的動作電位同步化的結果。寒戰的特點是屈肌和伸肌同時收縮,所以基本上不做功,但產熱量很高,發生寒戰時,代謝率可增加4-5倍。機體受寒冷刺激時,通常在發生寒戰之前,首先出現溫度刺激性肌緊張(thermalmuscle tone)或稱寒戰前肌緊張(pre-shivering tone),此時代謝率就有所增加。以后由于寒冷刺激的持續作用,便在溫度刺激性肌緊張的基礎上出現肌肉寒戰,產熱量大大增加,這樣就維持了在寒冷環境中的體熱平衡。內分泌激素也可影響產熱,腎上腺素和去甲腎上腺素可使產熱量迅速增加,但維持時間短;甲狀腺激素則使產熱緩慢增加,但維持時間長。機體在寒冷環境中度過幾周后,甲狀腺激素分泌可增加2倍能上能下,代謝率可增加20-30%。
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