Мобилизация организма. На что способно наше тело в экстремальных условиях - Ханнс-Кристиан Гунга

патруль предостерег остальных от продолжения путешествия, так как им предстояло проехать знойную впадину Катара, к тому же летом. Однако оставшиеся пятеро путешественников не вняли мудрому совету. 15 июня 1965 года спустя 12 дней все они были найдены мертвыми. Машины почти полностью занесло песком. Люди покинули автомобили и, разделившись, пошли пешком искать помощи; в течение нескольких дней они погибли от жажды. Еще и сегодня люди часто недооценивают смертельную опасность пребывания в пустыне. Совсем недавно, в 2015 году, одна супружеская пара из Франции погибла во время однодневной прогулки по солончаковой пустыне в национальном парке Уайт-Сэндс в штате Нью-Мексико. Они отправились в путь в полдень, при температуре 38°, взяв с собой всего 1 литр питьевой воды. Два часа спустя они уже были мертвы; в живых остался только их девятилетний сын, которому родители отдали всю воду. Его нашли спасатели.

Как видно, наша история тоже могла закончиться плачевно. Но как люди и животные умудряются не просто выживать, но и жить в таких условиях? Какие у них стратегии адаптации? С точки зрения физиологии это долго оставалось загадкой. Некоторые из этих загадок мы постараемся прояснить.

Мы узнаем, насколько тонка грань между температурой, при которой нам комфортно, и температурой, угрожающей нам смертью. Основной акцент мы сделаем на воздействии жары и на том, от чего нам целесообразно отказаться. В связи с изменением климата и волнами жара, которые все чаще захлестывают наши широты, эта тема, представлявшая до сих пор чисто академический интерес, приобрела важное значение и для нашего европейского общества.

В алжирской пустыне

Мы начнем с таких важнейших органов человеческого организма, как головной мозг, легкие, сердце, печень и почки. Эти органы оптимально функционируют в очень узком диапазоне температур от 36 до 37,5 °C. Если температура падает или поднимается хотя бы на один градус, то организму, чтобы не допустить повреждения жизненно важных функций, приходится прибегать к контрмерам. Но как работают механизмы поддержания теплового баланса и терморегуляции и насколько тесно связаны эти функции с содержанием воды в человеческом теле?

Человек, как и все млекопитающие и птицы, принадлежит к так называемым теплокровным организмам, температура тела которых отчетливо выше, чем температура окружающей среды обитания. Этот температурный градиент может поддерживаться только при условии равновесия между выделением и отдачей тепла. С одной стороны, это возможно только при интенсивном энергетическом обмене, так называемом тахиметаболизме. С другой стороны, чрезвычайно важную роль играют изоляционные слои покровов, предупреждающие избыточную потерю тепла, например жировая ткань; кроме того, кровообращение в коже и способность потеть обеспечивают отдачу тепла в случаях, когда температура тела повышается сверх нормы. Это позволяет теплокровным организмам поддерживать постоянство температуры тела в разных состояниях активности и условиях окружающей среды. Для раздетого взрослого человека в состоянии покоя термическая нейтральная зона, так называемая нейтральная температура окружающей среды, при которой человек не мерзнет и не потеет, находится в пределах 27–31° – при полном физическом бездействии, относительной влажности воздуха 50 % и отсутствии ветра. В таких условиях энергообмен минимален.

Мы уже видим, что условия окружающей среды и физическая активность, очевидно, играют большую роль. В термонейтральной зоне отдачу и образование тепла можно поддерживать в равновесии только за счет кровообращения в коже с помощью вазомоторных реакций. Изменения кровообращения в коже за счет активности гладкой мускулатуры сосудистых стенок практически не требует энергетических затрат. При воздействии холода происходит сужение кровеносных сосудов кожи, а при повышении температуры – их расширение. Регуляция активности сосудистой мускулатуры осуществляется преимущественно симпатическими нервами, воздействующими на так называемые альфа-адренергические рецепторы. За пределами термонейтральной зоны энергетический обмен быстро возрастает как при повышении, так и при понижении температуры окружающей среды. Этот тип терморегуляции при воздействии тепла, расширение кровеносных сосудов кожи, называют сухой отдачей тепла, в отличие от потоотделения, влажной отдачи тепла. Как и во всех химических реакциях, температура оказывает решающее воздействие на процессы обмена веществ в организме. Интуитивно можно предположить, что при дополнительной тепловой нагрузке выше термонейтральной зоны энергетический обмен снизится, но это не так. При повышении температуры тела организм должен запустить механизмы, препятствующие дальнейшему повышению температуры, а это имеет свою энергетическую цену. Эту задачу берут на себя, главным образом, система кровообращения и потовые железы.

Нагрузка на сердечно-сосудистую систему повышается, потому что производимое мышцами тепло – например, при тяжелой физической работе – для того, чтобы быть отданным, должно переместиться к поверхности тела. Это перемещение тепла от внутренних органов (головного мозга, легких, сердца, печени) к покровам тела (коже и мышцам) с помощью разветвленной сосудистой системы называют внутренним транспортом тепла. Если внутри тела в результате физической работы производится больше тепла или оно нагревается из-за повышения температуры окружающей среды, то изменяется соотношение между внутренностью тела и его покровами. При прохладной температуре окружающего воздуха (10 °C) доля объема тела, в которой температура тканей поддерживается на уровне 37 °C, составляет около 30 %, а доля периферических тканей, где температура ниже, составляет 70 %. При теплых условиях окружающей среды (30 °C) эта область внутри тела увеличивается, и одновременно расширяются кровеносные сосуды кожи.

Независимо от этой системной регуляции кровоснабжения включаются также местные механизмы регуляции просвета кровеносных сосудов. При тяжелой физической работе дополнительно расширяются кожные кровеносные сосуды грудной клетки. Эта реакция опосредуется действием гормона брадикинина – веществом-мессенджером, которое выделяется вместе с потом и действует подобно гистамину, известному из болезненного опыта при укусе осы. В последнем случае дело доходит до экстремального расширения сосудов, а вследствие повышения их проницаемости развивается болезненный отек на месте укуса. Помимо этого, усиливается теплоотдача в области головы и конечностей; на конечностях это кисти и стопы, а на голове уши. Все эти области обладают большой поверхностью относительно их объема, а это облегчает теплоотдачу в окружающую среду.

Напротив, при воздействии холода теплоотдача в этих участках тела снижается в результате сужения кровеносных сосудов. Почти каждый испытал это на себе: уши, кисти и стопы особенно быстро бледнеют и охлаждаются – именно потому, что там на холоде стремительно снижается кровообращение. С головой дело обстоит по-другому. Там сужения сосудов в ответ на воздействие холода не происходит, и зимой мы особенно сильно теряем много тепла именно через голову; поэтому зимой надо носить шапку и следить за тем, чтобы волосы были сухими. Влажные волосы и влажная одежда усиливают отведение тепла в двадцать два раза! Большая часть чувствительных к холоду рецепторов расположена на шее, и поэтому зимой мы любим носить свитера с воротом и шарфы. В конечностях располагаются особые сосудистые структуры, через которые глубокие кровеносные сосуды сообщаются с поверхностными