Температура и живые организмы. Теплолечение с помощью нагретых сред

Температура, как термодинамический параметр, и законы термодинамики играют важнейшую роль в обеспечении жизнедеятельности организма. Прежде всего температура оказывает значительное влияние на кинетику биохимических реакций, протекающих в организме: рост скорости движения молекул приводит к увеличению среднего числа столкновений и, как следствие, к росту скорости реакции.

От температуры Зависит также и химическое равновесие, а в некоторых случаях и направление реакций. Кроме того, от температуры тела зависит характер теплообмена, температурного равновесия тела, ощущение тепла и холода. Наконец, температура тела является важным диагностическим признаком.

Температурные пределы жизни определяются затвердеванием клеточной жидкости (нижний предел при охлаждении) и свертыванием в ней белка (верхний предел при нагреваний). Отметим, что если верхний предел ограничивается довольно четко — порядка 100°С — и лишь у некоторых бактерий несколько выше, то нижний предел изменяется весьма широко, так как во многих случаях замораживание приводит к прекращению лишь деятельной жизни (анабиозу).

Например, некоторые простейшие способны возвращаться к жизни после охлаждения до температуры жидкого воздуха (—192°С) — обстоятельство, весьма важное с точки зрения космогонических теорий возникновения жизни на Земле.

Наша Земля имеет очень неоднородный климат. В Антарктиде температура падает до — 88°С, зато в Африке она нередко поднимается до + 55°C.

Есть водоросли, которые живут и размножаются в горячих источниках с температурой 70—90°С. Среди вечных полярных льдов также существует жизнь. Экспедиция полярного исследования севера обнаружила районы, где лежал кроваво-красный снег! Причиной необычайной окраски снега были одноклеточные микроскопические водоросли — «хламидомонада снежная». Позже было открыто еще 140 видов растений, постоянно живущих на льдах и снегах.

Многие из них окрашены в фиолетовый, красный, коричневый или зеленый цвет и придают снегу соответствующую окраску. Хламидомонада исключительно морозостойка (выдерживает температуру — 90°С) и гибнет при нагревании до +4°С. Организмов с более сильной термобоязнью на Земле, видимо, нет.

Противоположными свойствами обладают рачки, живущие в озерах Аравийского полуострова. Они ужасно «мерзнут» при 35°С, а при дальнейшем понижении температуры гибнут от «холода». Споры и примитивные животные (коловратки и тихоходки) выживают при температуре, близкой к абсолютному нулю. Даже в таких высокоразвитых организмов, как насекомые, их яйца и куколки могут переносить значительное охлаждение. Многие из них в наших северных условиях зимуют открыто, выдерживая морозы —35°—50°С. А в условиях лабораторий они переносили холод до —250°С.

На Земле существуют пойкилотермные, «холоднокровные» животные, температура тела которых зависит от температуры окружающей среды. Высшие животные (гоймотерные, или теплокровные) приобрели универсальный способ поддержания постоянной температуры своего тела, специально вырабатывая тепло.

Температура тела животных и человека приблизительно одинакова и несколько выше окружающей среды. Температура человека различна в разных точках тела (36,8°С — в подмышечной впадине, 37,2°С—в полости рта и может подниматься до 42,0°С). Температура тела холоднокровных животных несколько выше температуры окружающей среды. Причем, чем крупнее животное, тем больше заметна эта разница. Так, маленькая форель всего на 0,012° теплее воды, а температура тела крупного тунца или макайры уже на 6° выше температуры воды.

Теплолечение с помощью нагретых сред. Все жизненно важные процессы протекают в нашем организме в определенном интервале температур: 36—41 °С. Повышение температуры тела в пределах этого интервала увеличивает скорость биологических реакций и, наоборот, с понижением температуры происходит их заметное торможение.

Тепловая энергия не распространяется от поверхности кожи внутрь организма. Происходят бесчисленные реакции: волнообразные движения между капиллярами, нервами, внеклеточными жидкостями, клеточными мембранами — изменение физических и химических потенциалов, циркуляции в кровеносных и лимфатических сосудах оживляются, токи внеклеточных жидкостей становятся активнее, плазма крови и спинномозговая жидкость обновляются скорее, доставка питательных веществ и выделение отбросов значительно облегчается.

В связи с этим в медицине достаточно широко распространены тепловые методы лечения. Подвод тепловой энергии к телу может быть осуществлен тремя путями: контактное приложение нагретых сред, светотепловое облучение, прогревание высокочастотным током.

Для теплолечения с помощью нагретых сред пригодны только такие среды, в которых можно создавать значительные запасы внутренней энергии и затем ее медленно передавать организму, т. е. тела с достаточно большой удельной теплоемкостью и малым коэффициентом теплопроводности — воздух, вода, торф, парафин, лечебные грязи и т. д., что позволяет создать в них (за исключением воздуха и воды) значительную концентрацию теплоты.

Чем больше удельная теплоемкость и меньше коэффициент теплопроводности, тем при более высоких температурах можно применять теплолечебное средство. Воздух применяется только в суховоздушных ваннах. Вода имеет наибольшую теплоемкость и, следовательно, может обладать значительными запасами внутренней энергии.

Но у воды сравнительно высокий коэффициент теплопроводности и очень сильная конвекция, вследствие чего она быстро охлаждается. Однако, несмотря на это, вода широко используется благодаря своей общедоступности в различных водотеплолечебных процедурах (грелки, ванны, души и пр.).

Теплопроводность парафина примерно в 2,5 раза меньше, чем воды; он имеет достаточно высокую удельную теплоемкость и отличается отсутствием конвекции. Благодаря этим свойствам парафин получил широкое применение в лечебной практике. Предварительно расплавленный парафин нагревают до 60—65°С и с помощью плоской кисти наносят толстым слоем (0,8—1 см) на сухую чистую кожу.

Парафин быстро застывает, образуя на границе с кожей тонкую защитную пленку с очень малой теплопроводностью, которая медленно, в течение 30—40 минут, передает тепло организму от верхних более нагретых слоев. Весьма близок к парафину по своему тепловому воздействию на организм озокерит (горный воск).

Тепловые свойства торфа и лечебных грязей близки к свойствам воды, но отсутствие конвекции создает более благоприятные условия для длительного прогревания тканей. Торф и лечебную грязь (ил) предварительно измельчают, нагревают в водяной бане до температуры 40—45°С и накладывают на подлежащий лечению участок тела толстым слоем. Там, где нет иловых и торфяных грязей, весьма эффективными и доступными теплолечебными средствами являются глина и песок.