Физиологические реакции человека на изменения температуры

Окружающая среда подвергает организм человека воздействию различных температур и, в ответ на это, наш организм в процессе эволюции выработал механизмы температурной адаптации. Нормальная температура человеческого тела (приблизительно 37°С) является важнейшим показателем нормального протекания химических реакций в нашем теле. Продолжительные отклонения температуры тела более чем на несколько градусов в большую или меньшую сторону от нормы могут представлять угрозу для жизни. В отличие от большинства других аспектов физиологии дайвинга, благодаря воздействию гидрокостюмов и жаркого климата, изменения температуры влияют на вас еще до входа в воду. Эти изменения чаще всего связаны с перегреванием. После того, как вы окажетесь в воде, вашему организму придется справляться с потерей тепла, и в этом ему поможет гидрокостюм.

Реакция на перегревание. Перегревание редко является проблемой во время погружения, поскольку лаже относительно теплая вода охлаждает тело. Однако перегревание возможно перед погружением и после него, особенно в условиях теплого климата и прохладной воды, требующей использования толстых гидрокостюмов. Когда температура тела повышается (из-за жаркой погоды, либо из-за повышенной физической активности), активизируются несколько физиологических процессов, предохраняющих организм от перегревания.

Вначале происходит расширение поверхностных капилляров, что позволяет крови охлаждаться в процессе циркуляции через кожу. Другим механизмом снижения температуры тела является потоотделение. При испарении пота кожа охлаждается, а, следовательно, охлаждается и кровь, циркулирующая в коже. Если температура тела при этом остается высокой, сердце начинает сокращаться с большей частотой и кровь начинает циркулировать через кожу с большей скоростью. Все это, наряду с ращением дыхания, ведет к понижению температуры тела.

Действие механизмов охлаждения продолжается до тех пор, пока температура тела не становится нормальной, что происходит при прекращении физической нагрузки или при перемещении в более прохладные условия (например, при входе в воду). Если этого долго не происходит, приспособительные механизмы продолжают бороться с перегреванием, пока их возможности не иссякнут. Если вы находитесь в хорошей физической форме и не страдаете ожирением, вы сможете достаточно долго справляться с гипертермией (перегреванием), однако при достижении определенного предела у вас могут появиться симптомы теплового истощения или теплового удара (это явление будет рассмотрено чуть позже).

Реакция на переохлаждение. Ваш организм обладает несколькими механизмами борьбы с понижением внутренней температуры. Как упоминалось в четвертой главе, вода проводит тепло в 20 раз быстрее, чем воздух, а для ее нагревания необходимо гораздо большее количество тепла. Это означает, что при температуре, которая кажется комфортной на поверхности, под водой вы вполне можете замерзнуть. Без гидрокостюма дайвер может получить серьезное переохлаждение, находясь в воде, температура которой составляет 16°С в течение получаса, а в воде при температуре 4°С он может выжить не более двух часов. Чтобы получать удовольствие от погружения и не использовать при этом гидрокостюм, для большинства дайверов температура воды должна составлять 27°С и выше. И даже при этой температуре некоторые дайверы могут испытывать дискомфорт, связанный с понижением температуры тела.

За исключением тех случаев, когда вы погружаетесь в очень теплой воде, ваш гидрокостюм не влияет на то, как тело реагирует на холод. Отделяя ваше тело от воды, гидрокостюм повышает возможную длительность погружения, замедляя скорость охлаждения и делая естественные механизмы борьбы с холодом более эффективными. Тем не менее, этот способ не позволяет полностью избежать охлаждения, если только вы не погружаетесь в очень теплой воде. Гидрокостюм замедляет потерю тепла, но в независимости от того, используете вы его или нет, организм реагирует на охлаждение одинаково. Ваш сухой или мокрый гидрокостюм всего лишь влияет на то, как долго естественные механизмы защиты могут поддерживать внутреннюю температуру тела на нормальном уровне.

По мере того, как тело охлаждается, температурные центры, расположенные на руках, ногах и голове приводят в действие теплосберегающие механизмы. Реакция на переохлаждение начинается с изменений в кровообращении. Кровоток в конечностях замедляется из-за вазоконстрикции (сужения кровеносных сосудов), что ведет к уменьшению потери тепла при прохождении крови через кожу. Обратите внимание на то, что этот процесс прямо противоположен естественному процессу охлаждения и является причиной того, что после длительного пребывания на холоде вы чувствуете онемение пальцев.

Если вазоконстрикции не достаточно для поддержания нормальной температуры тела, организм начинает стимулировать дрожь, которая вызывает выработку тепла посредством мышечной активности и ускоренного метаболизма. На поверхности дрожь часто может помочь поддерживать внутреннюю температуру тела на нормальном уровне в течение длительного времени (это зависит от многих факторов), но под водой она сигнализирует о невозможности сохранения тепла. Если вы срочно не выйдете из воды после того, как начнете дрожать, ваш организм превысит свои возможности поддержания внутренней температуры, что вызовет гипотермию (переохлаждение).

Индивидуальная физиология влияет на то, как ваш организм реагирует на холод, и на его способность справляться с переохлаждением. Если вы часто и подолгу подвергаетесь воздействию холода, ваша способность вырабатывать и сохранять тепло улучшается до определенного уровня. Это хорошо заметно при рассмотрении групп дайверов в различных регионах. Отмечается, что дайверы, которые часто погружаются в холодной воде, при погружении в тропиках используют более тонкие гидрокостюмы, чем дайверы, погружающиеся только в теплой воде.

Одно время физиологи полагали, что люди с более толстым слоем жировой ткани имеют преимущество в поддержании внутренней температуры тела перед худыми людьми, однако оказалось, что это не утверждение не всегда справедливо. Результаты последних исследований говорят о том, что в выработке тепла и формировании дрожи принимают участие более глубокие слои мышц (жир не может вырабатывать тепло). Исследования показывают, что в температурных пределах, при которых эффективны дрожь и вазоконстрикция, общая масса тела дает большее преимущество, чем процентное содержание жира. Количество жира оказывает влияние на процесс борьбы с переохлаждением до того, как в дело вступают дрожь и вазоконстрикция, и после того, как они становятся неэффективными, и вы начинаете испытывать гипотермию.

Используя правильно подобранный гидрокостюм и качественное снаряжение, вы повышаете способность организма поддерживать внутреннюю температуру на нормальном уровне. Большое количество тепла организм теряет через голову, поскольку не может сократить кровоснабжение мозга даже при падении температуры. Поэтому использование шлема от мокрого костюма играет большую роль в предотвращении переохлаждения. В очень теплой воде (обычно около 29°С) полный мокрый гидрокостюм может настолько замедлить потерю тепла, что его выработка будет протекать с той же скоростью, что и потеря. Это позволит вам находиться под водой настолько долго, насколько это необходимо, и не бояться переохлаждения.

Хотя вдыхаемый вами газ может быть достаточно прохладным, потеря тепла через дыхательную систему относительно невелика (за исключением очень глубоких технических и коммерческих погружений), поскольку ваша трахея и придаточные пазухи способны сохранять тепло. Вдыхаемый газ согревается, забирая тепло из трахеи и синусов по мере прохождения к легким. При выдохе выходящий теплый газ вновь согревает трахею и синусы, помогая организму сохранять тепло. Этот физиологический механизм настолько эффективен, что позволяет сохранять значительное количество тепла при дыхании смесями с содержанием гелия (гелий известен своей способностью быстро поглощать тепло).

Тем не менее холодные газы с высокой плотностью поглощают большее количество тепла, чем вы бы потеряли при дыхании на поверхности (этот эффект особенно выражен при совершении глубоких погружений). В коммерческом дайвинге используются специальные нагревательные элементы, повышающие температуру вдыхаемого газа, чтобы уменьшить потери тепла. Однако при использовании обычных регуляторов для подводного плавания это невозможно. Замкнутые и полузамкнутые ребризеры в данном случае имеют некоторое преимущество перед обычным снаряжением, поскольку в результате химических процессов, направленных на удаление углекислого газа, вырабатывается тепло, согревающее вдыхаемый газ.

Некоторые действия, которые сознательно предпринимаются для борьбы с переохлаждением, на самом деле производят обратный эффект. Во время движения вырабатывается тепло, но это помогает, только если вы хорошо утеплены, либо находитесь в относительно теплой воде. В противном случае, потери тепла превышают ею выработку, поскольку усиливается ток воды между гидрокостюмом и кожей, сосуды в которой в этот момент расширены из-за того, что вам становится теплее.

Иногда для того, чтобы согреться, дайверы мочатся в мокрые костюмы. Хотя, с точки зрения гигиены, это не самое приятное явление, под воздействием теплой мочи вам на время становится теплее. Однако на самом деле при этом вы теряете тепло. Во-первых, моча уносит с собой из организма большое количество тепла, а во-вторых, согревание уменьшает вазоконстрикцию в коже конечностей. В результате увеличенный приток крови к коже конечностей ведет к потере тепла.