Изучение терморегуляторной активности гипоталамуса показало, что здесь имеются два различных центра терморегуляции, функции которых суммированы в табл. 18.1. Взаимоотношения между корой мозга, гипоталамическими центрами терморегуляции, температурой внутренних областей тела и кожи и температурой окружающей среды показаны на рис. 18.15 и 18.16.
Таблица 18.1. Функции центров теплоотдачи и теплопродукции, расположенных соответственно в переднем и заднем отделах гипоталамуса и оказывающих противоположное действие
Рис. 18.15. Общая схема рефлекторной регуляции температуры тела у млекопитающих, включающая окружающую среду, гипоталамус и температуру крови
Рис. 18.16. Гомеостатический контроль температуры тела
При некоторых заболеваниях температура тела повышается в результате того, что "термостат" оказывается настроенным на более высокую температуру. Предполагается, что эту перенастройку вызывают определенные вещества, называемые пирогенами, к числу которых относятся токсины патогенных микробов и вещества, выделяемые нейтрофилами крови. Эти вещества повышают "заданный" уровень температуры, действуя, очевидно, непосредственно на гипоталамус. Повышение температуры тела стимулирует защитные реакции организма и способствует разрушению патогенных факторов. Жаропонижающие средства типа аспирина понижают "заданное значение" и снимают тягостные симптомы лихорадочного состояния, но при этом, по-видимому, замедляют нормальные защитные реакции. Однако в случаях чрезмерно высокой температуры эти лекарственные препараты оказываются необходимыми, так как позволяют предотвратить необратимые изменения головного мозга.
18.7. Развитие лихорадочного состояния часто сопровождается дрожью и ощущением холода (ознобом). Объясните эти симптомы на основе представлений о механизме терморегуляции.
18.4.5. Адаптация к экстремальным климатическим условиям
Размеры органов, а также физиологические и поведенческие адаптации у животных могут быть различными в разных частях географического ареала. У эндотермных животных общая теплопродукция зависит от объема метаболически активных тканей, а скорость теплоотдачи — от величины поверхности тела. Эти два параметра — поверхность и объем — не пропорциональны друг другу. В связи с этим животные, обитающие в холодных областях (например, полярные медведи и киты), имеют, как правило, крупные размеры, тогда как обитатели жарких стран (например, многие насекомоядные млекопитающие) обычно меньше по размерам. Это явление носит название правила Бергмана и наблюдается у многих видов, в том числе у тигров, размеры которых уменьшаются по мере удаления от полюсов. Существуют исключения из этого правила, но в этих случаях организмы обладают особыми адаптациями для выживания в данном районе. Например, мелкие млекопитающие умеренных или арктических широт отличаются большим аппетитом, позволяющим им поддерживать высокую интенсивность метаболизма. У них небольшие конечности (что уменьшает теплоотдачу), а зимой они вынуждены впадать в спячку. Крупные млекопитающие жарких стран, такие как слоны и бегемоты, сталкиваются с противоположными проблемами. Слонам помогают очень большие уши, которые хорошо снабжаются кровью. Хлопая ушами, слон увеличивает теплоотдачу путем излучения и конвекции. У бегемота нет потовых желез, и он использует такую же поведенческую стратегию, как крокодил, — перемещается то на сушу, то в воду, чтобы уменьшить влияние колебаний температуры. Размеры выступающих частей тела тоже варьируют в соответствии с температурой среды, так что у видов, живущих в более холодном климате, различные придатки меньше, чем у родственных видов из более теплых мест.