Текст книги "Я познаю мир. Тайны человека"

Автор книги: Б. Сергеев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 17 страниц)

Неженки и закаленные

Наша Земля, как и другие планеты Солнечной системы, имеет очень неоднородный климат. Есть у нас такие заветные местечки в Антарктиде, где температура воздуха падает до –88°С, зато кое–где в Африке она нередко поднимается до + 55°С, но это, конечно, крайности. Они наблюдаются в очень немногих районах Земного шара. А в основном климат более приветлив. Видимо, поэтому у большинства живых существ процессы жизнедеятельности возможны при температуре тела от О до 40°С. Достаточно широкий диапазон, казалось бы, вместительная ниша, пригодйая для жизни любых животных, и все–таки для многих из них в этой нише тесновато.

Есть водоросли, которые живут, размножаются и, по–видимому, прекрасно себя чувствуют в горячих источниках с температурой 70–90°С. Среди вечных полярных льдов тоже существует жизнь. Почему же, несмотря на большую тепло– и холодоустойчивость многих животных, их активная жизнедеятельность возможна лишь в относительно узком диапазоне?

Температура определяет скорость движения молекул любых веществ. Чем температура ниже, тем скорость движения молекул меньше и, следовательно, тем медленнее идут химические реакции, пока их скорость не понизится настолько, что активная жизнедеятельность станет невозможной. Это происходит при температуре образования льда. Основные химические реакции в организме идут в водных растворах.

Верхний предел переносимых температур зависит от устойчивости белков и жиров. Уже при нагревании выше 40°С они настолько изменяются, что клетки гибнут. Вот поэтому все животные стремятся к оптимальным для них температурным условиям. Достигают они этого разными способами.

Как известно, существуют так называемые холоднокровные животные, температура тела которых зависит от температуры окружающей среды. В холодную погоду им приходится прибегать к замысловатым способам, чтобы как–то обогреться. Самый простой способ – подыскать для себя местечко с подходящим микроклиматом. Когда становится холодно, они греются на солнце, прячутся в норах, закапываются в кучи лесного мусора, ищут убежище на дне глубоких водоемов.

Теплокровные животные обладают способностью сохранять постоянную температуру тела, не прибегая к помощи солнца и к другим внешним источникам тепла. В холодную погоду они сами вырабатывают много тепла, а в жаркую умеют отдавать его излишки в окружающую среду. Впрочем, к повышению температуры животные нашей планеты приспособлены хуже, чем к холоду.

Морозы многие животные переносят легко. Разница между температурой тела и температурой окружающей среды может превышать 80°С, а животные очень скрупулезно будут поддерживать постоянство своей температуры. Особенно много подобных животных среди представителей арктической и антарктической фауны. Например, температура тела белой куропатки равна +43°С; куропатка сохраняет ее и при сорокаградусном морозе.

Умение вырабатывать тепло – не главное условие поддержания постоянной температуры тела. Одежда, пожалуй, важнее. Многие наши северные животные к зиме одеваются так тепло, что в морозы им не нужно вырабатывать дополнительное тепло: сколько они вырабатывали его летом, столько вырабатывают и зимой. У песцов, например, такая теплая шубка что, пока температура воздуха не опустится ниже –50°С, они не мерзнут и не будут ощущать, что пора усилить производство тепла.

«Огонь в топках»

Теплокровные животные изобрели универсальный способ поддержания температуры своего тела, специально вырабатывая тепло. Впрочем, это делает любая клетка любого организма, когда активно участвует в обмене веществ. Например, маленькое одноклеточное существо амеба, хоть на миллионную долю градуса, но теплее окружающей среды. Естественнее что маленькие животные и тепла вырабатывают мало, и быстро отдают его в окружающую среду. Зато у крупных и тепла вырабатывается больше, и оно дольше сохраняется.

Маленькая форель, живущая в прохладной иоде горных ручьев, всего на 0,012°С теплее воды, а температура тела у крупного тунца или марлина на 6°С выше температуры воды.

Чтобы не замерзнуть, у теплокровных животных есть много приспособлений. Когда температура воздуха понижается, они умеют сделать свою одежду болле теплой, то есть усиливают теплоизоляцию своего тела. Для лтого они сжимают кожные кровеносные сосуды, при этом их кожа становится холодной, а это значит, что она меньше отдает тепла в окружающую среду. Шерсть и перья взъерошиваются, между шерстинками становится больше воздуха, а неподвижный воздух – отличный теплоизолятор. Кстати, эта милая привычка топорщить шерсть сохранилась и у человека. Когда мы мерзнем, у нас появляется гусиная кожа, причем остатки волос, те крохотные волоски, что еще сохранились на нашем теле, становятся дыбом. К сожалению, нам теплее от этого не бывает.

Если принятые меры не дали нужных результатов и охлаждение не прекратилось, возникает дрожь. Она совсем не бесполезна, как можно было бы думать. Любые мышечные сокращения сопровождаются выделением значительного количества тепла, поэтому с появлением дрожи выработка тепла возрастает.

К помощи мышц для увеличения производства тепла прибегают многие. Вот один из примеров. Самки некоторых видов крупных питонов, отложив яйца, не бросают их на произвол судьбы, а, обвившись кольцами вокруг них, несут караул до тех пор, пока не вылупятся змеята.

Конечно, на такого сторожа немногие рискнут напасть, слишком опасна наседка, но оказалось, что дело совсем не в этом. Самка питона охраняет свои яйца не столько от врагов, сколько от холода. Это может показаться неправдоподобным, ведь всем известно, что змеи – животные холоднокровные. Однако такое представление не совсем верно. Если змея немного побегает, то даже она может слегка согреться. Когда температура воздуха достаточно высока, питон лежит неподвижно, но как только станет прохладнее, у него начинает работать поперечная мускулатура тела, при этом оно то становится тонким, то опять утолщается. Со стороны кажется, что питон просто вздрагивает всем своим телом. В прохладную погоду наседка трудится со всей силой, на которую способна (а силой она обладает немаленькой), пока не согреется сама и не согреет яйца. Вот какие удивительные бывают наседки.

Человек даже в сильный мороз может легко согреться, занявшие*" тяжелой физической работой. Впрочем, он может согреться, подобно питонам, внешне не обнаруживая активной деятельности и даже не вздрагивая.

У теплокровных животных и человека при понижении температуры окружающей среды образование тепла заметно увеличивается. Это происходит за счет усиления обменных процессов. Иными словами, как бы за счет сжигания во внутриклеточных «печах» организма глюкозы. Это нормальный процесс поддержания температуры тела на необходимом уровне. А усиление выработки тепла за счет работы мышц, будь это дрожь, бег, переноска тяжестей или другая форма мышечной деятельности, – это аварийный способ предотвратить дальнейшее понижение температуры тела и согреться.

Трудно без холодильника

Охлаждение тела – нежелательно и очень опасно. Однако к холоду люди приспособились лучше, чем к жаре. Еще первобытный человек научился изготовлять одежду, пользоваться огнем, сооружать жилища – это позволило ему заселить север Европы и Азии и приспособиться к очень холодному климату. В Якутске морозы до –50°С – дело обыденное, а в Оймяконе – полюсе холода Северного полушария – случаются морозы за –70°С. Разница между температурой тела и температурой наружного воздуха больше 100°С! В приспособлении к холоду большое значение имела способность человека в случае необходимости значительно повышать выработку тепла в своем организме.

Гораздо хуже приспособился человек к жаре. На Земле не так много мест, где температура подолгу держится на уровне +50°С, но люди в таких районах, как правило, постоянно не живут. Нормальная температура человека в подмышечной впадине – 36,6°С. Казалось бы, приспособиться к разности температуры между телом и окружающей средой всего в 13,5–15°С нетрудно. Не тут–то было! Без вентиляторов, холодильных установок, кондиционеров жить при постоянной температуре воздуха, равной +50°С, невозможно. К счастью, в тех местах, где температура поднимается так высоко днем, ночью она понижается, и весьма значительно.

При повышении температуры окружающей среды "человек может выжить только в том случае, если он сумеет сохранить собственную температуру в пределах нормы. Ее повышение всего на два градуса до +38,6°С приводит к тому, что человек иногда теряет сознание. У него может возникнуть тепловой удар, шок, развивающийся вследствие теплового повреждения мозга. Интересно, что тепловой удар возникает лишь под влиянием внешних причин, солнечных лучей или просто теплого воздуха, поднимающих температуру нашего тела. Внутренние причины повышения температуры человека менее опасны. При очень интенсивной работе она без всяких вредных последствий может достигать 40°С, а при лихорадке, вызванной болезнетворными организмами, даже до 42°С.

Как же борется наш организм с жарой? Человек охлаждается, испаряя влагу в легких и с кожи. Запасы воды, которые организм может испарить, борясь с жарой, ограничены. Определить, какое количество воды испаряет человек, почти 40 лет назад впервые сумел итальянский ученый С. Санторио, возглавлявший кафедру теоретической медицины университета города Падуи. Соорудив громадные весы, он часами восседал на них, наблюдая за изменением собственного веса. Результаты опытов были столь ошеломляющими, что в его лабораторию стекались многочисленные посетители, жаждавшие увидеть, как у них на глазах худеет известный ученый. А изменения веса были ощутимы: за ночь Санторио терял почти килограмм.

Из легких за сутки испаряется 150–500 граммов воды, а через кожу еще больше. Оказывается, человек беспрерывно потеет, хотя пот и не стекает по телу крупными каплями.

Из отверстий бесчисленных потовых желёз, разбросанных по всей поверхности кожи, выделяются мельчайшие капельки пота, увидеть которые можно только под микроскопом.

Если воздух достаточно сух, они успевают испариться раньше, чем из желёзок выделятся новые, и кожа остается сухой. В холодную погоду с кожи испаряется 250–1700 граммов воды. При выполнении тяжелой физической работы в жаркую сухую погоду выделение пота может возрастать до 10–15 литров в сутки, а иногда до 4 литров в час, но кожа и в этом случае может остаться сухой. По самым скромным подсчетам, южане за 70 лет жизни выделяют 70–150 тонн пота, шесть железнодорожных цистерн.

На испарение пота расходуется большое количество тепла. Если все это тепло отнять от человеческого тела, его температура понизилась бы примерно на 10 градусов, но наше тело дает для испарения лишь небольшую часть необходимого тепла, остальное тепло берется из воздуха. Только благодаря испарению воды из легких и с кожи температура человеческого тела остается нормальной, даже когда температура воздуха повысится до 40–50°С.

Потеть не всегда полезно. Когда в воздухе много влаги, пот испаряется медленно, собирается крупными каплями и стекает по телу, не принося облегчения. Ведь если нет испарения, не происходит и охлаждения. Поэтому жара в сухих пустынях переносится легче, чем во влажных тропических лесах.

Вырабатывая пот, потовые железы получают воду из крови. Но пока потоотделение не достигает чрезвычайно больших размеров, кровь не густеет и ее не становится меньше. Как только кровь начинает терять воду, сейчас же со «складов» в кровяное русло поступает такое же количество воды. «Склады» воды находятся в подкожной клетчатке, мышцах и других органах. Наоборот, когда человек пьет воду и она из кишечника поступает в кровь, сразу же соответствующее количество воды переводится в «склады». Однако количество выделяемого пота зависит не только от запасов воды в организме, но и от работоспособности потовых желез.

Человек, как электрическая лампочка

Испарение для человека – это главный и достаточно мощный способ остановить в жаркую погоду повышение температуры собственного тела. А как быть, если влажность воздуха так высока, что испарение становится невозможным и пот крупными каплями скатывается с нашей кожи, не давая охлаждающего эффекта и не принося нам облегчения?

У человека есть и другие возможности избавиться от некоторого количества излишков тепла. Это можно сделать с помощью теплопроводности.

С теплопроводностью мы сталкиваемся постоянно. Огонь горит внутри печи, но печка и снаружи горяча, так как ее стенки проводят тепло и согревают помещение. По трубам центрального водяного отопления течет горячая вода. Она является носителем тепла, а металлические стенки труб и отопительных батарей проводят тепло и согревают наши комнаты.

На теплопроводности основано охлаждение тела путем передачи тепла воздуху или жидкости. Если окружающий воздух будет хотя бы на один градус холоднее нашего тела, оно станет отдавать свое тепло молекулам газов, соприкасающихся с ним, а те, согревшись, станут постепенно отходить от тела, уступая место более холодным порциям воздуха.

От тепла можно избавиться путем его излучения. Все предметы с температурой выше абсолютного нуля (абсолютным нулем считают температуру –273°С) отдают энергию с помощью излучения света, точнее, с помощью испускания инфракрасных лучей. Они ничем существенным, кроме своих длинных волн, не отличаются от прочих лучей, испускаемых солнцем. Наши глаза не способны улавливать инфракрасное излучение, но это не вина лучей, а недостаток наших глаз.

Свет, солнечные лучи, в том числе инфракрасные, – это электромагнитные волны. Вот их мы и излучаем, отличаясь от солнца только тем, что наше излучение не такое мощное, и мы, в отличие от солнца, способны испускать лишь инфракрасные лучи.

Инфракрасные лучи испускает тело, но избавиться от тепла можно только через голые участки кожи, имеющие богатую сосудистую сеть, позволяющую выносить к поверхности вместе с кровью глубинное тепло организма. Это могут быть уши слонов, зайцев, ослов, у антилоп – рога, у птиц – гребни на голове, вроде петушиного, голое, не защищенное шерстью брюхо.

В жаркое время суток слоны отдыхают, укрывшись в тени высоких деревьев. Гиганты дремлют стоя, неторопливо обмахиваясь ушами, имеющими богатое кровоснабжение. Взмахи ушей–вентиляторов вызывают движение воздуха и не препятствуют излучению ими тепла, которое достаточно велико. Львица, укрывшаяся после сытного обеда в тени акаций, если ей жарко, ложится на бок. Голое брюхо зверя испускает много тепловых лучей.

Четырнадцать желудков бегемота

Пиры лукулла

В 74–64 г. до нашей эры римские легионы, предводительствуемые Луцием Лицинием Лукуллом, наголову разбили войска понтийского царя Митридата VI (Великого), а затем его родственника – армянского царя Тиграна II. Огромная держава Митридата распалась. И все же Лукулл получил широкую известность не только благодаря своим ратным подвигам и полководческому гению, а главным образом, благодаря роскошным пирам, которые, вернувшись в Рим, он давал ежедневно.

Римляне той эпохи любили поесть и имели склонность к излишествам. Веселые трапезы и пиры продолжались по многу часов и даже дней. За это время съедалось огромное количество изысканных кушаний. Под звуки музыки или пения, полулежа на подушках, смаковали пирующие всевозможные яства, запивая их изрядным количеством вина. Даже тренированные римские желудки неспособны были переварить такие количества пищи. Но это и не вменялось им в обязанность. Наевшись до отвала, пирующие запускали себе в рот два пальца, вызывая рвоту, и возвращались к прерванной трапезе.

Не перевелись Лукуллы и в наши дни. Если сложить все, что мы съедаем и выпиваем в течение жизни, каждый смог бы почувствовать себя Лукуллом, ведь получится огромная груда всевозможных продуктов.

Средний человек за 70 лет своей жизни съедает не меньше 40 тонн всевозможных продуктов. Кроме того, человеку нужна вода. В чистом виде и в виде соков, молока, супов и других жидкостей средний европеец потребляет не меньше 75 тонн воды, а жители жарких стран значительно больше.

Потребность в пище зависит от размера организма, от выполняемой работы, от образа жизни, от климатических условий и времени года. У людей, занимающихся тяжелым физическим трудом, живущих в условиях умеренного и холодного климата, особенно проводящих много времени на открытом воздухе, потребность в пище высока.

Процессы обмена веществ в организме сопровождаются освобождением энергии. Большая ее часть в конечном итоге превращается в тепло. Любая затрата энергии должна покрываться за счет соответствующего количества пищи. Кроме обеспечения организма энергией, пища снабжает его строительными материалами, необходимыми для роста, перестройки и восстановления разрушающихся тканей, для синтеза веществ разового использования, в том числе для выработки пищеварительных соков и гормонов. Поэтому пища должна содержать определенное количество белков, углеводов и жиров, а также немало других веществ. В зависимости от физической нагрузки взрослому человеку в день в среднем требуется: белков от 110 до 165 граммов, жиров от 105 до 155 граммов, углеводов от 435 до 630 граммов.

Интересно сравнить ежедневную потребность в пище человека и животных. Анаконде, самой крупной змее, в сутки требуется 0,013% от веса ее тела, человеку – от 0,6 до 2%, тигру – 2,8%, скворцу – 12%, синичке лазоревке – 30%, кроту – 100%, колибри – 200%.

Конечно, количество потребляемой пищи зависит и от ее качества. Колибри питается в основном нектаром цветов, то есть сладковатой водичкой. Естественно, чтобы не умереть с голоду, нектара нужно добывать достаточно много. А тигры, как известно, едят мясо, так что могут насытиться и небольшим обедом.

Большинство веществ, из которых состоит человеческий организм, не могут быть синтезированы непосредственно из химических элементов или неорганических веществ. Например, человеческие белки строятся из различных комбинаций 22 видов аминокислот. Только 10 из них способен синтезировать наш организм. Остальные 12 должны поступать в готовом виде. Мало того, когда синтез аминокислот осуществляется в нашем организме, нужно, чтобы необходимый для этого азот поступал в виде органических соединений. Точно так же глюкоза не может синтезироваться из углерода и водорода, для ее производства используются другие углеводы, полученные с пищей.

Среди многих веществ, необходимых для поступления в организм, важную роль играют витамины. Без них жизнь невозможна. Например, витамин С. В отличие от многих животных организм человека синтезировать витамин С не может. Такое наследство мы получили от наших предков – первобытных обезьян. Они питались свежей растительной пищей, богатой этим витамином, и вырабатывать его самостоятельно не требовалось. А сегодня люди питаются главным образом пищей, подвергшейся термической (тепловой) обработке, во время которой большая часть витамина С разрушается. Вот и приходится теперь иногда ходить за этим витамином в аптеку.

Выбор пищи – дело серьезное. Среди животных много приверед, узко специализированных видов. Некоторые из них питаются, казалось бы, совершенно несъедобными вещами: сухой древесиной, воском, шерстью, пухом и птичьими перьями. Есть существа, которые, нарочно не придумаешь, едят не рыбу, а только рыбью чешую. Живет на Земле целая плеяда жуков–навозников, питающихся пометом. При этом жуткие привереды! Жуки, лакомящиеся заячьим пометом, не станут есть коровий, а питающиеся коровьим, не притронутся к лошадиному!

Человек – существо всеядное. Кроме привычки, ему ничего не мешает приспособиться к любой пище. Пример тому китайцы, которые не знают никаких предубеждений и едят все подряд от медуз до собак и от ласточкиных гнезд до змей. А предубеждения возникают и исчезают. Древние греки не ели лук, считая, что это пища варваров. А энтомологи (ученые, изучающие насекомых) США в 1992 году закончили свой съезд роскошным банкетом, все блюда на котором были приготовлены из всевозможных насекомых.

Из какого ведра пить воду?

Многие вещества, входящие в состав человеческого организма, хотя и находятся в нем в ничтожных количествах, тем не менее нам совершенно необходимы. Не только их полное отсутствие, но даже небольшое снижение их количества чревато серьезными неприятностями. Недостаточное поступление в организм йода приводит к возникновению базедовой болезни. Дело доходит до того, что в местах, где в почве мало этого элемента, его добавляют в продукты питания, главным образом в пищевую соль.

Недостаточное количество фтора предрасполагает к развитию кариеса – болезни зубов. Интересно отметить, что и йод, и фтор несмотря на то, что совершенно необходимы нашему организму, в больших дозах становятся ядами. Вероятно, каждому малышу приходилось сталкиваться с йодом, когда царапинки и ссадины обрабатывались этим препаратом, и он помнит, что эта процедура не доставляет особого удовольствия. Фтор относится к той же группе химических элементов, что и йод, а его действие на организм еще сильнее.

Кальций – очень распространенный химический элемент. Он встречается повсюду. Его очень много в почве. Кальций в избытке содержится в воде большинства рек и колодцев. Лишь вода наших северных рек, Свири и Невы, собирающих стоки моховых болот, бедна кальцием. Поэтому в ней хорошо мылится мыло, и она не оставляет накипи на внутренних стенках чайников, самоваров и кастрюль. Недаром Екатерина II во время поездки в Париж регулярно получала невскую воду и только ее использовала для мытья, и из нее ей готовили пищу. Однако люди, систематически употребляющие эту мягкую воду, чаще других болеют сердечно–сосудистыми заболеваниями.

Обо всех необходимых для нас веществах рассказать трудно. Познакомимся лишь с одним из них, с цинком.

Около пятидесяти лет назад американские ученые, работавшие в Иране, обнаружили в горах селения, где жили низкорослые люди–карлики. Как выяснилось впоследствии, это происходило из–за того, что в почве тех мест не хватало цинка.

В организме взрослого человека цинка немного – 1,5–2 грамма. Большая часть его находится в мышцах и в волосах. Недостаток цинка в организме приводит к гнездовому выпадению волос на голове, к атеросклерозу – заболеваниям кровеносных сосудов, к смертельно опасным заболеваниям печени, к ее циррозу. От недостатка цинка страдают органы–чувств, в первую очередь зрение и обоняние. Цинк входит в состав очень важного гормона инсулина, недостаток которого приводит к возникновению диабета. Видимо, определенную роль в его возникновении играет недостаточное поступление цинка в человеческий организм. При недостатке цинка замедляется рост детей и их половое развитие. Особенно необходим он мальчикам. Цинка они должны получать в 6–8 раз больше, чем деночки. Именно недостаток цинка приводит к появлению у мальчиков угрей на коже лица и жирной перхоти в волосах.

Цинк, как и другие вещества, мы получаем с пищей. Его много в мясе цыплят и в куриных яйцах, еще больше в черном хлебе, выпекаемом из муки, полученной из цельного зерна. Особенно много цинка в говядине и сырах. Если в обычной пище его не хватает, легче всего ликвидировать недостаток цинка, включив в состав пищи проростки пшеницы, пшеничные отруби и тыквенные семечки. Население некоторых районов Китая, Пакистана и Египта исстари занимается геофагией (от греческих слов «гео» – «земля» и «фагос» – «пожиратель»), поеданием земли и глины, интуитивно восполняя недостаток цинка.

Дефицит в организме цинка связан не только с его недостатком в пище. Цинк плохо усваивается. Из 14–15 миллиграммов цинка, которые мы в среднем получаем за сутки с пищей, в организме остается лишь 2,5–4 миллиграмма.

Соли цинка, как и соли большинства других элементов, – яд. Избыток цинка в организме приводит к развитию злокачественных опухолей. Поэтому в оцинкованной посуде нельзя готовить пищу, не рекомендуется ее использовать и во время еды. В оцинкованных ведрах и тазах нельзя солить грибы и огурцы, нельзя квасить капусту, хранить помидоры, яблоки, виноград. Цинк практически в воде не растворяется, но в любых продуктах может оказаться небольшое количество органических кислот, а иногда и щелочей. При взаимодействии их с цинком образуются его соли. Они легко растворяются в воде и, поступая в наш организм, способны нанести ему непоправимый вред.