Konvekcija ima glavno vlogo pri termoregulaciji telesa. Označuje prenos toplote v telesu in odvajanje toplote v zunanji svet. Motnje pri izmenjavi toplote lahko povzročijo bolezni in močno vplivajo na toploto telesa ravnovesje.
Kaj je konvekcija?
Pri konvekciji se toplotna energija s tokom prenaša iz vira toplote v vse dele telesa kri v krvi plovila. Pri termoregulaciji organizmov predstavlja konvekcija posebno obliko prenosa toplote med izmenjavo toplote. V tem primeru izmenjava toplote poteka skozi materialni medij. Tako se lahko toplota prenaša skozi tekočino, kot je vode, ki v plinasti medij prenaša zrak. V primeru uravnavanja telesne temperature je tekoči medij kri v krvnem obtoku in plinastem mediju je zunanji zrak. V kontekstu termoregulacije si telo prizadeva ves čas vzdrževati svojo fiziološko telesno temperaturo, če je le mogoče. Pri ljudeh je to približno 37 stopinj. Toploto tvorijo predvsem presnovni procesi, nato pa trenje med delom mišic. V tem procesu mehanska energija mišičnega dela prvotno izhaja tudi iz presnovnih dejavnosti. Pri konvekciji se toplotna energija s tokom prenaša iz vira toplote v vse dele telesa kri v krvi plovila. Tako obstaja stalen prenos toplote do ravnovesje telesna temperatura, ki pa jo je treba uravnavati s hormonskimi procesi. Poleg tega poteka izmenjava toplote med telesom in zunanjim svetom, pri čemer telo sprošča toploto v okolje. Ta prenos toplote je omejen s termoregulacijo v primeru močnih toplotnih izgub zaradi nizkih zunanjih temperatur ali spodbujen v primeru prekomerne proizvodnje toplote v telesu.
Funkcija in naloga
Izmenjava toplote s konvekcijo naj bi pomagala vzdrževati konstantno telesno temperaturo. Poleg konvekcije obstaja tudi izmenjava toplote z izhlapevanjem (izhlapevanje) ali sevanjem (sevanje). Telo nadzoruje izmenjavo toplote z regulativnimi mehanizmi, tako da telesna temperatura ne bo presežena in ne bo padla pod. Vsi fiziološki procesi so odvisni od temperature in optimalno potekajo le pri telesni temperaturi. Če je telesna temperatura prenizka, se presnovni procesi upočasnijo. Previsoke temperature močno vplivajo na strukturo biomolekul. Na primer, pri temperaturah nad 40 stopinj pride do denaturacije endogenega beljakovin začne. Sekundarne, terciarne in kvaternarne strukture beljakovin uničijo in izgubijo svojo biološko učinkovitost. Funkcionalnost encimi zlasti je prizadet. Poleg tega se spreminjajo fluidnost, difuzijsko obnašanje in vedenje osmoze celičnih membran. Pri višjih temperaturah je afiniteta vezave hemoglobina do kisik tudi zmanjša, tako da oskrba s kisikom ne bi bila več dovolj zagotovljena. Za zagotovitev stalne telesne temperature je potrebno usklajeno zaporedje več procesov. To med drugim vključuje stalno proizvodnjo toplote, toplotno izolacijo in sposobnost telesa, da sprosti več toplote v primeru prekomerne proizvodnje toplote. Ko pride do pregrevanja telesa, hipotalamus sproži znižanje simpatičnega tona. Pojavi se periferna vazodilatacija in povečano potenje. Znojenje povzroči povečanje izgube toplote z izhlapevanjem, vazodilatacija pa povečuje izgubo toplote s konvekcijo. Vazodilatacija je razširitev krvi plovila povečati njihovo površino. Tako je odvajanje toplote učinkovitejše. Za enakomerno segrevanje telesa je potrebna tudi konvekcija. Tako jedro telesa, ki ga sestavljajo trebuh in lobanja se s presnovo segreje bolj kot akre in okončine. Preko krvi kroženje, razlike se kompenzirajo s prisilno konvekcijo.
Bolezni in bolezni
Konvekcija pri termoregulaciji je v veliki meri odvisna od delovanja krvnih žil. V primeru motnje krvnega obtoka, enakomerno ogrevanje vseh delov telesa tudi ne deluje več optimalno. Zlasti deli telesa, ki se hitro ohladijo in hkrati ne segrejejo, ostanejo toliko hladnejši kot sosednje regije. Na primer hladne roke ali se pogosto pojavijo stopala arterioskleroza.Tudi pasivno ogrevanje od zunaj jih ne pripelje tako hitro do telesne temperature. Vedno se hitro ohladi. Telesna aktivnost lahko izboljša kri kroženje. V hujših primerih pa obstaja tveganje nezadostne kisik oskrbe in v skrajnih primerih nekroza ustreznih okončin. Sladkorna bolezen zlasti bolniki pogosto trpijo zaradi motnje krvnega obtoka ki se lahko konča z izgubo nekaterih udov. Zmanjšan pretok krvi (ishemija) vpliva tudi na obseg vazodilatacije. V krvnih žilah se strižne sile spremenijo z ishemijo. Strižne sile posredujejo razširitev krvnih žil. Vendar zmanjšan pretok krvi zmanjša strižne sile, zato je tudi vazodilatacija manjša. Predvsem starejši ljudje pogosto trpijo zaradi motene vročine ravnovesje. Regulativni mehanizmi ne delujejo več optimalno. Po eni strani se zmanjša splošna proizvodnja toplote, po drugi strani pa se omeji transport toplote s konvekcijskimi procesi, saj pogosto pride do zmanjšanja pretoka krvi. Posledično se telo bolj ohladi, zlasti na območjih s slabim kroženje. Vendar se lahko regulativni mehanizem pokvari tudi, če se telo pregreje. Pregrevanje lahko med drugim povzroči povečana proizvodnja toplote med težkimi fizičnimi napori v mogočnih vremenskih razmerah. Ko se temperatura jedra dvigne nad 41 stopinj, se hkrati ustavi tudi nastajanje znoja. Posledično bo telo poskušalo odvajati toploto s povečanjem prekrvavitve lupine v okončinah in akrah in s tem zniževanjem jedrne temperature. Posledično lahko pride do kolapsa krvnega obtoka. To stanje se imenuje toplota kap. Hudo lahko preglasi tudi telesno termoregulacijo povišana telesna temperatura.
