人類(lèi)在地球上的歷史只有區(qū)區(qū)幾百萬(wàn)年,目前世界上很多物種都比人類(lèi)要“古老”得多。然而,人類(lèi)自從誕生之日起,憑借著高超的智商,學(xué)會(huì)了使用和制造工具來(lái)更好地適應(yīng)、改造自然,逐漸成為地球上最強(qiáng)大的物種,并且形成了人類(lèi)獨(dú)有的社會(huì)文明,成為地球的“主宰”。而人類(lèi)在適應(yīng)自然的過(guò)程中,對(duì)氣溫變化的生理調(diào)節(jié)功能也日趨完善和高效,雖然與一些極度耐寒、耐熱、耐旱的“變態(tài)”物種仍然沒(méi)法比,但卻形成了一套獨(dú)特的適應(yīng)機(jī)制。
人體的皮膚是身體中最大的器官,上面分布著大量的感覺(jué)神經(jīng)末梢,這些感覺(jué)神經(jīng)末梢可以分為游離和有被囊兩大類(lèi)。其中游離神經(jīng)末梢是我們能夠直接感受到外界環(huán)境刺激的主要“信號(hào)”來(lái)源,皮膚上的這些感受器,主要分布在表皮、角膜以及毛囊的上皮細(xì)胞中,可以感受到痛覺(jué)、觸壓覺(jué)、冷覺(jué)和熱覺(jué)四種刺激。除了皮膚以外,在身體內(nèi)部的某些器官的黏膜、結(jié)締組織中,也分布著擁有類(lèi)似功能的感受器,也可以產(chǎn)生這四類(lèi)感覺(jué)的發(fā)生。
皮膚感受器的冷覺(jué)和熱覺(jué)感受器,具有明確的“分工”,當(dāng)皮膚的溫度低于30攝氏度時(shí),冷覺(jué)感受器起主導(dǎo)作用,而高于35攝氏度時(shí),主要以熱覺(jué)感受器起作用,當(dāng)處于30-35攝氏度之間時(shí),二者分別起作用,相互達(dá)到幾乎平衡的狀態(tài)。這些感受器引發(fā)溫度感知的信號(hào)之后,會(huì)通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng),傳遞給大腦,然后大腦對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行判斷,最后將反饋“指令”傳遞給下丘腦中的體溫調(diào)節(jié)中樞,從而發(fā)揮出相應(yīng)的體溫調(diào)節(jié)生理適應(yīng)功能。
在人體的皮膚中,冷覺(jué)感受器的數(shù)量較多,約為熱覺(jué)感受器的4-10倍。所以,在感知外界環(huán)境變化時(shí),冷覺(jué)感受器的“放電”頻率要遠(yuǎn)高于熱覺(jué)感受器,也就是說(shuō)人體皮膚一般對(duì)寒冷的刺激比較敏感,這也是人們通常情況下耐熱而不耐冷的根本原因。
當(dāng)冷覺(jué)或者熱覺(jué)感受器通過(guò)感知產(chǎn)生的信號(hào),傳到下丘腦之后,下丘腦將這些信號(hào)進(jìn)行整合,然后通過(guò)神經(jīng)中樞發(fā)出調(diào)節(jié)沖動(dòng)信號(hào),使身體上的多個(gè)部位配合、聯(lián)動(dòng)進(jìn)行生理活動(dòng)的調(diào)節(jié),比如皮膚的血管、肌肉、汗腺、內(nèi)臟、內(nèi)分泌系統(tǒng)等都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變,最終達(dá)到調(diào)整身體產(chǎn)熱或者散熱過(guò)程,實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)體溫上升或者下降的目的。
正常情況下,人體的體溫調(diào)節(jié)有一個(gè)“調(diào)定點(diǎn)”,即37攝氏度。當(dāng)外界環(huán)境溫度較低時(shí),人體的體溫低于調(diào)定點(diǎn),那么在神經(jīng)元放電頻率降低、下丘腦反饋信號(hào)的作用下,人體的骨骼肌緊張度就會(huì)增加,血管收縮,血流量特別是皮膚的血流量減少,汗腺減少甚至停止分泌,甲狀腺素等激素分泌量增加,人體的代謝活動(dòng)增強(qiáng),從而推動(dòng)體內(nèi)熱量產(chǎn)生量的增加,最終達(dá)到提升體溫的效果。
如果環(huán)境溫度較高,體溫高于調(diào)定點(diǎn),就會(huì)發(fā)生和上述過(guò)程相反的過(guò)程,不但血流量和汗液分泌量增加,而且新陳代謝水平降低,推動(dòng)產(chǎn)熱過(guò)程減速以及散熱能力增加,從而降低體溫直至回落到調(diào)定點(diǎn)。
無(wú)論是自然環(huán)境還是人造的高溫環(huán)境,正因?yàn)槿梭w的皮膚中的熱覺(jué)感應(yīng)器數(shù)量較少,所以忍耐高溫極限的能力普遍較強(qiáng)。比如在自然環(huán)境下,熱帶地區(qū)終年酷暑,那里的人們有時(shí)要忍耐50攝氏度以上高溫的天氣。一些研究機(jī)構(gòu)以及歷史文獻(xiàn)也有過(guò)類(lèi)似的研究或者記載,比如在干燥環(huán)境下,人們?cè)?0、80、90、100攝氏度的環(huán)境中,可以分別忍耐1、0.8、0.5、0.4個(gè)小時(shí)。在1958年的比利時(shí),曾經(jīng)有人做過(guò)更加瘋狂的試驗(yàn),在200攝氏度的環(huán)境中堅(jiān)持了5分鐘。
當(dāng)然,我們不提倡這樣的“實(shí)戰(zhàn)”試驗(yàn)。不同個(gè)體的身體條件,對(duì)熱覺(jué)的反應(yīng)程度、痛覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)的敏感程度也不太一樣,另外還與穿著的衣物有關(guān)。當(dāng)皮膚所接觸的環(huán)境溫度,在1分鐘以?xún)?nèi)上升到42攝氏度時(shí),就會(huì)引發(fā)痛覺(jué),一般人在溫度提高到45攝氏度時(shí),這種痛覺(jué)就會(huì)非常明顯。所以堅(jiān)持的時(shí)間長(zhǎng)短,與人體痛覺(jué)的敏感程度有很大關(guān)系,另外也與個(gè)人的身體素質(zhì)高低密不可分。
之所以在短時(shí)間內(nèi),人體能夠耐受極端的高溫環(huán)境,除了剛才提到的身體肌肉、血液、內(nèi)分泌等內(nèi)部調(diào)節(jié)機(jī)制之后,汗腺所發(fā)揮的能力至關(guān)重要。人體的皮膚中,分布著眾多的汗腺,平均每平方厘米達(dá)到400多條,在環(huán)境溫度較高時(shí),汗腺分泌汗液的效率會(huì)變得非常高,隨著汗液的蒸發(fā),會(huì)帶走靠近皮膚以及接觸皮膚空氣中的很多熱量,同時(shí)也會(huì)將體內(nèi)積聚的熱量散發(fā)出去,從而在身體表面形成一層“降溫層”。
但是,人體不能直接與高溫的熱源進(jìn)行接觸,也不能在濕度較大的高溫空氣中逗留較長(zhǎng)時(shí)間,因?yàn)闊o(wú)論是固體還是液態(tài)水的比熱容都要比氣體高得多,屆時(shí)皮膚不得不吸收更多的熱量,散熱效率會(huì)大打折扣,這也是為什么做上述高溫試驗(yàn)時(shí),人們都要被放置在盡可能干燥的空氣中、并且要穿著較厚的衣服的主要原因。
在人們暴露在極端高溫環(huán)境中,會(huì)表現(xiàn)出大量出汗、血管明顯收縮、新陳代謝變慢等生理反應(yīng),如果熱量散失途徑不暢,極容易出現(xiàn)呼吸受阻、脫水、昏厥、中暑、血液循環(huán)和內(nèi)分泌系統(tǒng)紊亂等問(wèn)題,一旦超出身體的調(diào)節(jié)和可恢復(fù)范圍,將會(huì)造成嚴(yán)重且不可逆的傷害。
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