相比变温动物,恒温动物是一种更高级的生命形式,因为在任何环境下都可以保持体温恒定,所以能够更好地适应环境的变化,也可以在栖息地不再适合生存时,选择向远处迁徙。
人就是一种恒温动物,不管是生活在北方极地的爱斯基摩人,还是居住在炎热赤道地区的人类,都可以将体温维持在36.5℃到37.5℃之间。当然,不同的人种、不同的性别、不同的年龄都可能存在体温上的差异,但体温绝不会随环境温度而上下波动。那么,人体是如何维持体温恒定的呢?热量是由哪个器官产生的呢?
要想维持体温恒定,首先就得有一套温度控制系统。
人体温度控制系统的一道关就是皮肤,皮肤是人身上表面积最大的器官,也是可以直接与外界接触的器官,所以在皮肤上存在着温度感受器,它会将接收到的温度信息传递给大脑。当环境温度过于寒冷时,大脑马上就会接收到皮肤传递的信息,接下来下丘脑就要开始工作了。下丘脑位于丘脑和垂体之间,是大脑的重要组成部分,它是人体自主神经系统的重要组成部分,负责内分泌的调节,同时也是身体温度的调节中枢。
下丘脑会按照接收的信号,将“设定温度”与实际体温进行对比,如果实际温度低于设定温度,就要根据具体情况来启动升温机制了,而升温又分为两个部分,产热和减少散热。
人体日常产生热量的60%以上,都是通过细胞线粒体的氧化代谢来实现的,具体来讲就是细胞线粒体会分解身体中的葡萄糖、脂肪和蛋白质,并将其转化为能量,在此过程中会持续产热。这一过程每时每刻都在进行,而当外部环境过于寒冷时,需要加大热量的生产,就必须相应地加快这一过程的进行。
此时,甲状腺激素会加速分泌,这会导致线粒体数量的增加和代谢酶活性的提升,简言之就是提升全身的基础代谢率,以此来增加热量的产生。
当然,只是调节基础代谢率还不够,想要快速升温,还需要肌肉的帮助,在寒冷的环境之下,运动神经元会触发肌肉无意识高频收缩,具体表现就是骨骼肌的快速收缩,也就是颤抖。为了维持肌肉的高速运动,细胞会加速产生能量,而这种骨骼肌的快速收缩本身能量利用率很低,所以产生的能量大部分都转化为了热量。
肌肉的颤抖可以说是一种快速的应急机制,在几分钟内便能显著提升产热量,大概是基础值的2至5倍。
在颤抖性产热之外,还有非颤抖性产热,寒冷会刺激肾上腺素和去甲肾上腺素分泌,进而激活棕色脂肪产热,棕色脂肪在婴儿体内含量较多,成人的棕色脂肪主要分布在脖颈和锁骨处。当然,只是提升产热量是不够的,为了稳固胜利果实,同时还要减少散热。
交感神经会触发外周血管收缩,减少体表血流,降低热量散失。
同时竖毛肌会收缩,以减少空气流动导致的散热,也就是我们平时所说的起鸡皮疙瘩。为什么长期生活在寒冷地区的人更不怕冷呢?这是因为长期的寒冷刺激会使身体机能发生变化,具体来讲就是基础代谢率长期保持较高水平,棕色脂肪的活性增加以及皮下脂肪的增厚。当然,因为不同的个体之间是存在差异的,所以每个人对于寒冷的适应情况也不同,这就是为什么有人更怕冷,而另一些人更怕热的原因。
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