tisdag 19 april 2011

Liv

Utifrån området Liv har jag sammanställt fakta som berör vårt fenomen värme och varför värme har en viktig betydelse i människans och djurens liv.

Värme är en av förutsättningarna för liv. Både människan och jämnvarma djur behöver hålla en jämn kroppstemperatur för att leva och hålla kroppens funktioner igång (Sand, Sjaastad & Haug, 2002). I jämförelse med växelvarma djur som går i dvala då kroppens funktioner är på sparlåga. (Eriksson & Wallentinus, 1985; www.ne.se)

Människan
Normal kroppstemperatur
Människor likt övriga däggdjur utnyttjar värmen från kemiska reaktioner i kroppen för att hålla sin kroppstemperatur. Vi håller en jämn temperatur och är därmed oberoende av omgivningen jämfört med växelvarma djur.

Alla molekyler och joner är i ständig rörelse, deras energi av egenrörelse kallas värmeenergi eller oftast bara värme, denna ökar med stigande temperatur. Vi har olika temperatur i olika delar av kroppen, inre kärnan, består av organen i bröst och bukhåla, centrala nervsystemet och delar av armar och ben har ungefär samma temperatur. Den är nästan konstant och kallas djup kroppstemperatur eller kärntemperatur. Genomsnittstemperaturen är 37 C, varierar med 0,5-1,0 C. Det yttre skalet består av huden och underhudsfettet. Här förekommer variationer i temperatur, hudtemperaturen. Det är med hjälp av hudtemperaturen som den djupa kroppstemperaturen kan hällan ganska konstant. Kroppen hat lägst temperatur sent på natten och tidigt på morgonen, högst är temperaturer på eftermiddagen och kvällen.
Kroppstemperatur över 42 C är livshotande, vissa enzymer förstörs av värmen, nedkylning tål kroppen bättre än upphettning. Vid nedkylning minskar kroppens ämnesomsättning, detta används bland annat vid hjärtoperationer. Livsfara uppstår om temperaturen i kroppen understiger 25 C för då kan andning och blodcirkulation svikta.

Balansen mellan värmeproduktion och värmeavgivning
Hos människan och andra homeoterma arter är värmeenergin relativt konstant eftersom kroppen har mekanismer som ser till att värmeproduktion och värmeavgivning följer varandra noga. Det är de temperaturkänsliga sinnescellerna i huden och kroppens inre organ som registrerar dessa förändringar sker för att normalisera kroppstemperaturen. Förhållandet mellan kroppens yt areal och volym påverkar förhållandet mellan värmeproduktion och värmeavgivning.

Värmeproduktion – energiomsättning
Sker i kroppens organ vid vila, sker i muskler vid arbete. Brunt fett hos bebisar, har en högre energikapacitet än vanligt underhudsfett hos vuxna, därför fryser de inte på en gång trots sin lilla kroppshydda.

Värmeavgivning
Värme transporteras ut med blodet, kroppsytan värma upp. Huden och underhudsfett (leder värme dåligt)är isolerande detta är bra och är grunden för en stabil värmeproduktion i vila. Blodflödet styrs av sympatiska nervsystemet, stimulerar glatta muskelceller i hudens arterioler, vidgas de ökar blodtillförseln.

Människokroppen ideal omgivnings temperatur kallas den termoneutrala zonen (27-32), kroppens energiomsättning ändras inte. Musklerna kan öka sin aktivitet 30-40 gånger, mycket effektivt för att hindra att bli nedkyld. Vid låg luftfuktighet kan vi vara i varmare omgivning, vi kan avge värme även där. Kroppens metoder att avge värme, (de fysiska termodynamiska lagarna gäller)

Strålning – avges infraröd strålning, värmestrålning, sker genom huden
Värmeledning – värmeenergi överförs direkt mellan molekyler, luft leder inte bra men det gör vatten.
Värmeströmning (konvektion) – gasers rörelse, vinden som blåser tar bort värme från kroppen
Avdunstning – kräver energi, kyler kroppen, förlorar 06-1 liter vatten/dygn = obligatorisk vattenförlust

Svettningsprocessen, variera värmeavgivning, det är inte svetten som kyler kroppen utan avdunstningen, torkar vi bort svetten är vi ändå lika varma. Avdunstningen bestäms till mycket av luftens fuktighet och rörelse. Normal svettmängd 0,7 l max 3 liter för en vuxen människa per dygn. Den kan ökas 20 gånger, viket ger en högre metabolism och människans maximala värmeproduktion. Detta kan leda till uttorkning (dehydration).

Effekten av kläder
Luft är en dålig värmeledare, detta utnyttjas vid klädtillverkning, stillastående luft kan kroppen värma upp till en behaglig temperatur, den termoneutrala zonen. Är människokroppen naken sker, värmeledning + värmeströmning, vilket upplevs som kyla. Kläder minska utbytet av luft nära kroppen, alltså värmeavgivningen, isoleringsmaterial, människan kan då bo utanför tropikerna. Kläders isoleringsförmåga minskar vid väta, vatten leder värme bättra än luft. Kläder skyddar mot överhettning, strålning och ledning, kläderna absorberar och det blir värme, vita kläder reflekterar synligt ljus. Effektiva kläder, luftiga, men avdunstning av svett måste få ske obehindrat.

Reglering av kroppstemperatur.
Sker reflektoriskt, en sensorisk del – nervceller, nervänds slut (finns i huden och kroppens inre)med termoreceptorer sänder signaler till en samordnande (integrerande) centrum i hypotalamus, avgör om kroppen är för varm eller kall. En motorisk del – nervceller påverkas av temperaturcentrer som sänder kommando signaler, påverka värmeproduktion i muskler, eller blodflödet eller svettkörtlarna.

Värmekramp, när vätskeförlust ersättas av bara vatten, cellernas saltinnehåll sjunker, cellerna tar upp vatten och sväller vilket kan ge kramper. Värmeutmattning och värmeutslag, sker när de värmereglerande mekanismerna sviktar symptomen är utmattning, blodmängden minskar och hjärtats minutvolym minskar. Värmeutslag visar sig i form av ökar temp oreglerat vid mer än 41 hypotalamus slutar fungera, svettproduktion avtar, hög temperatur skadar nervceller.

Regleringsprocesserna, termoreceptorer
Termoreceptorer i huden – reagerar på låga kontra höga temperaturer, köldreceptorer och värmereceptorer, känsliga för förändringar i lokala temperaturer, det finns fler köld än värme receptorer i huden. Det finns också termoreceptorer i kroppens inre – kroppens kärna vill ha en stabil temperatur, hypotalamus, ryggmärgen, vener, synapser. Impulsfrekvens ökar i köldreceptor när kroppstemp sjunker och tvärtom.

Temperaturcentrum i hypotalamus, kan liknas vid en termostat, sänka temp – minska motstånd i arterioler, mer värme ut till huden – svettning – minskning i värmeproduktion. Den termoneutrala zonen är olika hos olika djur – människan 27 polarräv -30 grader. Anpassning till värme sker genom ökad svettproduktion, saltförlusten minskar efter veckor av acklimatisering. Anpassning till kyla – ökad metabolism, ökad tyroxin, ökad hudens och underhudens isolerande förmåga.

Köldskador och hypotermi – frostskador eller frysskador, iskristaller förstör cellmembran.
Vid sänkning av den djupa kroppstemperaturen, hypertermi mellan 33-34, tempreglering mindre effektiv, 27-30, förlora medvetandet, kammarflimmer, överlevt 15C (plusgrader).
Kroppstemperatur och beteende – beteendemässig temperatur reglering, att röra på kroppen eller att musklerna rör sig inuti kroppen utan vårt medvetande.

Feber
Feberutveckling, sker när kroppen upplever 37 som kallt, värmeproduktion ökar, människan beter sig som vid kyla, när febern avtar vigas kärl i huden och svettproduktionen ökar. En substans som framkallar feber pyrogener, tillverkas ofta av bakterier.

Djur
Även djur strävar efter att hålla en viss temperatur men på olika sätt beroende på art, miljö och dess normala kroppstemperatur. Djuren förehåller sig till värme på två olika sätt, det ena genom att de är växelvarma eller jämnvarma. De växelvarma djuren (ektoterma) anpassar sig efter omgivningen och det är yttre värmekällor som främst värmer dem. Genom deras beteende påverkar de sin kroppstemperatur när de till exempel förflyttar sig mellan sol och skugga. De djur som kan uppnå en hög kroppstemperatur är kräldjur som kan utsätta sig för direkt eller indirekt solljus. Hos andra djur finns det områden i kroppen som har en förhöjd temperatur som beror på en metabolisk produktion av värme (vingmuskler hos insekter).

Jämnvarma djur (endoterma) däremot vill hålla sin temperatur konstant som ofta är högre än omgivningen. Exempel på jämnvarma djur är däggdjur och fåglar (homeoterma) som är varmblodiga och kan hålla sin temperatur även om omgivningens temperatur varierar. Till skillnad från de växelvarma djuren producerar de jämnvarma djuren mer metabolisk värme (ämnesomsättning), 8-10 gånger mer, och sedan förbrukar mer näring, syre och energi. Anledningen till skillnaden i ämnesomsättningen är att cellmembranet hos endoterma djur är mer permeabelt (genomsläppligt) för joner. Jonpumparna omsätter därför mer energi.
De har även ett temperaturcentrum i botten av hjärnan som samarbetar med centrumet för andning och cirkulation och tillsammans skapar de en balans mellan produktion och avgivande av värme. Här har kroppens värmeproduktion störst betydelse för djurens värmemängd.

Kroppstemperaturen hos däggdjuren är mellan 36-38°C, förutom hos näbbdjur och myrpiggsvin som har 30-33°C. Fåglar har en högre genomsnittlig temperatur på 38-41°C. Produktionen av värme pågår främst i musklerna men hos en del däggdjur finns en brun fettvävnad som värmer blodet när djuren vaknar ur vinterdvalan.

Med hjälp av päls, fjädrar eller späcklager skyddar sig jämnvarma djur mot värmeförlust. I vissa fall fungerar buntar av blodkärl som värmeväxlar som minskar värmeförlusten, till exempel i fåglarnas ben när de står på snö eller is. Under perioder där det råder kyla och näringsbrist kan en del jämnvarma djur hushålla med energin genom att deras kroppstemperatur sänks antingen dygnsmässigt eller i vinterdvala.

Referenser
Eriksson,S & H-G Wallentinus. 1985. Naturen om vintern.
Nationalencyklopedin. 2011. Tillgänglig: www.ne.se. Hämtad [2011-04-11].
Sand, O., Sjaastad, O V. & Haug, E. (2002). Människans fysiologi. Förlag? Stad?

Inga kommentarer:

Skicka en kommentar