当获得的热量和散失的热量平衡时,体温就保持在设定点附近。皮肤和肌肉的反应会把平衡推向这一边或那一边,好的答案两边都要解释。
这项技能把解读负反馈回路的模式应用到真实系统。它接着带出血糖调节中的例子。
竞争效应是什么?
热量来自细胞呼吸(尤其是肌肉),也来自温暖的环境。热量通过辐射和汗水蒸发,从皮肤表面散失。
身体太热时,反应增加散热:更多汗水,皮肤小动脉变宽。身体太冷时,反应减少散热并增加产热:皮肤小动脉变窄,出汗减少,并且发抖。
皮肤的各种反应如何比较?
| 反应 | 热时 | 冷时 |
|---|---|---|
| 皮肤小动脉 | 变宽(血管舒张) | 变窄(血管收缩) |
| 靠近表面的血流 | 增加 | 减少 |
| 汗水 | 分泌更多 | 分泌更少 |
| 肌肉 | 没有额外活动 | 发抖释放热量 |
| 净效果 | 散热增加 | 散热减少,产热增加 |
汗水靠蒸发降温:水变成水蒸气时会从皮肤吸收能量,使皮肤变凉。
例题详解
一位学生在炎热的天气里跑步,然后在有冷气的房间休息。解释她的体温在每个阶段是如何控制的。温度是虚构的。
**阶段一,跑步。**肌肉呼吸释放额外热量,核心体温从 37.0 °C 升到 37.5 °C。感受器侦测到上升。汗腺分泌更多汗水,皮肤小动脉变宽。蒸发和辐射增加散热,对抗上升。
**阶段二,在冷房间休息。**她的体温此时为 37.0 °C,但冷空气带走热量。如果降到 36.6 °C,感受器侦测到下降。皮肤小动脉变窄,停止出汗,肌肉可能发抖。散热减少,产热增加。
**阶段三,回复。**体温朝 37.0 °C 回升,感受器的信号减弱,反应也减弱。
注意发生了什么变化。同一个身体、同一个设定点,因为变化方向相反,用了相反的反应。这就是竞争效应的想法:散热与获热轮流得到调整。
要留意的错误
常见的错误是说血管舒张会让血管移近皮肤,或说是毛细血管变宽。
错误答案:“热的时候,毛细血管移向皮肤表面,让热量散出去。”
血管不能在组织里移动。变宽的是供应皮肤毛细血管的小动脉。
改正的写法是:“供应皮肤的小动脉变宽,所以更多血液流过皮肤毛细血管,更多热量通过辐射散失。”
自我检测
先试做,再打开答案核对。
1. 身体太冷时,皮肤中减少靠近表面血流的反应叫什么?
查看答案
血管收缩:皮肤小动脉变窄,流向表面的血液减少,散失的热量也减少。
2. 解释出汗如何使身体降温。
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皮肤上的汗水会蒸发。从液体变成蒸气需要从皮肤吸收能量,所以皮肤和附近的血液失去热量。
3. 为什么发抖会使体温升高?
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肌肉收缩需要呼吸提供能量,释放的能量有一部分是热,使血液和身体变暖。
下一步
接下来,用同样的回路逻辑去学血糖:阅读血糖调节图。机制与反馈构建器可以帮你练习排列皮肤的各种反应。如果用文字平衡两种相反的效应对你来说比较慢,可以看看生物线上一对一补习是怎么处理的。