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人體是恆溫的,體內源源不斷的熱量由哪個器官產生,什麼原理?

一場席捲全球的疫情,讓測量體溫變成我們每個人每天都會做的一個「功課」。是想剛剛買完菜,想從大門進入小區,還沒到門口,就聽到保全大叔的吆喝,「請出示一下健康碼啊~!」於是你拿出手機在他面前比劃一下「綠碼」,隨即大叔再一臉嚴肅地摸出一把「槍」,對著你腦門兒打一打。

「36度8!沒問題!歡迎回家~」可是如果測出來體溫是38度6,後果可能就是不堪設想。那麼,為什麼在一般情況下,我們的體溫總是有一個「正常範圍」呢?這可能就要從「什麼是恆溫動物」講起了。

恆溫動物和變溫動物

簡單來說,恆溫動物是指可以通過自身的一系列運作和調節,達到體溫恆定的生物。在地球的生態體系當中,這類生物往往不會受環境因素的影響,它們可以通過自身的體溫調節,達到正常生活的目的。

一般恆溫動物包括,鳥類、陸生哺乳動物和水生哺乳動物。由於身體的構造不同,以上三種類型的動物完成對體溫恆定的方式也是不同的。雖然產生熱量的原動力都來自於它們攝入的食物,但是關於保持溫度或者散失問題還是存在一定的差別。

在「保暖」方面,鳥類一般會通過羽毛和絨毛的更迭達成,人類則是通過加減衣物進行保暖,狗狗等生物可以通過舌頭散發熱量和褪毛等方式,來達到控制溫度的目的。還有一種名為翻車魚的水生動物,「取暖」的方式也非常特別,它會通過不斷拍打胸鰭將產生的熱量傳導至全身。

變溫動物則有所不同,它們無法通過自身的調節達到一個適宜生存的問題,因此這類動物,對環境的依賴性,一般都非常大。由於缺乏對體溫的自行調節機制,變溫動物需要根據環境改變自己的行為。

例如,蛇類會為了得到更多的熱量,而移向日光照耀的地方,有時候它們為了防止體能溫度過高,會尋找一處濕冷的「水塘」進行夏眠。儘管變溫動物具有極強的生命力,但是如果遇到極端天氣,那就是他們的滅頂之災了。因此,在地球的南極和北極,就看不到它們的身影了。

儘管活動範圍受限,但是變溫動物也有它獨特的優勢。例如,一般的變溫動物攝取食物中的熱量轉化為日常生活「動能」的,大概只占恆溫動物的1/3到1/10之間,這就意味著,變溫動物會將更多的儲能用於自身的成長。

什麼是「恆定」的體溫

人類號稱「萬物之靈長」,眾所周知,我們也是屬於恆溫動物的一種。為什麼我們的體溫總是能控制在37℃左右呢?這還要從生物的基本結構講起。蛋白質、脂肪、核酸等是構成生命體的基本成分,蛋白質分子中的共價鍵和細胞膜中的某些部分,其活性均會受溫度影響。

除此之外,生物要保持其日常活動的正常運行,酶的催化作用是必不可少的,而溫度的變化會影響酶的活性,因此,一個機體能夠正常運作,其溫度就需要保持在一個特定的閾值。根據一位來自德國的醫生卡爾,於1851年對部分人群的抽樣調查表明,人類的最健康體溫應該維持在37℃左右,儘管這項調查在今天看來,並不算嚴謹,但是仍然被我們沿用多年。

那麼為什麼我們的身體總能將溫度,控制在36-37攝氏度之間呢?其實,溫度控制系統具有極高的複雜性。可以將我們的體溫調節系統,比作一個恆溫器。在這個恆溫器中,控制它的中樞系統就是我們的視前區-下丘腦前部。

下丘腦前部通過億萬年的進化,形成了一個關於體溫的調定數值,例如我們所熟知的37℃,如果調定點接受的溫度偏離了37℃,那麼下丘腦前部就會通過神經元發送指令,抵達整個機體,通過一系列的「修正」將體溫回撥到37℃。

值得一提的是,總有一些外部因素的影響,會導致我們的體溫升高或者降低。以病毒性感染引發的發燒為例,病毒會通過影響感知溫度的神經元,讓下丘腦將預設的溫度設置為,比如說39℃,因此在體溫到達39℃之前,這也是我們在發燒前期會感覺寒冷、戰慄的原因。

人體的熱量是如何產生的?

說了許多關於體溫控制的原理,相信很多小夥伴此時會產生一個疑問,既然我們的人體具有如此強大的調溫功能,那麼需要調節的這些溫度又是從何而來呢?為了維持機體的正常新陳代謝,食物是維繫我們身體熱量的重要來源。

我們的身體是一部精密的儀器,通過進食我們的身體獲取蛋白質、脂肪和糖分,我們的機體通過將這些營養物質進行氧化作用,從而使營養物質中分子的碳氫鍵斷裂,產生熱能。以此作為我們機體進行新陳代謝的由來。而我們每天所消耗的熱量中,有大約70%是來源於糖分的氧化反應。

這些產生的能量,會直接轉換成熱能,或者以化學能的形式儲存在以ATP為代表的高能磷酸鍵中,用以維持體溫的恆定。我們人體的各個組織,都會承擔各自的生理機能,一個組織器官的代謝水平越高,那麼它所產生的熱量就越大。

這一點,肝臟應該是所有器官中的勞模,它的工作包括但不限於調節電解質的平衡、代謝身體內的廢物、分泌膽汁、消化脂肪等等,因此它產生的熱量高達總體產生熱量的50%以上,位居第二位的「產熱能手」則是重量僅為總體體重2.5%的腦子。所以,頭腦發熱大抵也不是一句戲言吧?

體溫異常意味著什麼?

網絡上有流傳一個段子——一個人的身體被病毒入侵了,腦子說,「發燒吧,40度病毒就死了!」這個人卻說,「別別別!40度我也死了。」腦子冷笑道,「那沒辦法,今天你和病毒必須死一個!」

其實超過正常的體溫可以分為兩種情況,第一種是我們的生理原因造成的,人體在運動、吃飯以及氣溫變化時,體溫都會有所改變。第二種則是病理原因,人體內的免疫系統會通過調節調溫點閾值,升高體溫從而達到消滅病毒或者細菌的目的。

當然在極端寒冷的情況下,下丘腦前側的溫度調定器也會通過神經元發號施令,讓肌肉通過收縮產生熱能,值得一提的是,肌肉在體重中的占比大略是40%,在調動肌肉高頻次收縮或者是從事密集的勞作和運動時,肌肉產生的熱量會躍升至「產能冠軍」的位置。

相比於過高的體溫,也許體溫低於正常水平,更加應該引起我們的重視。因為體溫低於正常水平一般是因為基礎體溫的降低,從而會引發代謝綜合症、免疫力低下、肥胖等等危及身體健康的情況。

人類的平均體溫在200年間下降了2℃?

那麼為什麼我國的疫情防控,將37℃,設置為一個「未限制」的標準呢?前面提到「人類的健康體溫是37℃」的結論,來自於170年前德國科學家的統計所得,首先抽樣調查並不具備普世意義,人類所處環境不同、穿著不同等客觀因素,均可造成體溫的變化。

僅僅一個個體,身體各部位接受測試,其溫度都會有近2℃的差別。在臨床上,我們通常會用到口腔溫度、直腸溫度、腋下溫度來作為體核溫度的一個體現。通常我們的口腔溫度範圍在36.7℃至37.7℃之間,直腸溫度在36.9℃至36.9℃之間,而普遍用到的腋下溫度標準則在36℃至37.4℃之間。

值得注意的是,在測量腋下溫度時,一般需要我們靜置至少5分鐘的時間,這是因為機體內部的溫度,至少需要通過這樣一段時間才能抵達腋下,為了確保測量的準確性,因此存在一定的等待時間。在測量肛溫時,也需要溫度計至少沒入直腸6公分深度。因此選取「危險溫度」時,選擇了便於測量並且具有普遍意義的額溫37℃。

在了解到人體恆溫機制的工作原理之後,不得不再次感嘆一句造物主的神奇!而我們能做的,也許應該是好好吃飯、好好鍛鍊、好好睡覺,讓這幅寶貴的身體運作得久一點、再久一點。

責任編輯: 王和  來源:知識TNT 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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