為何體溫偏偏選擇37℃
簡要回答
之所以正常體溫選擇37℃是因為人們可以計算出正常活動時身體的產熱率,也可以計算出在四周溫度稍微高於27℃時,身體把熱傳遞到環境中的散熱率。兩種速率全都隨體溫而改變;這兩個速率在溫度為37℃時大約相等,也就是身體得到熱的速率與散發熱的速率相等。
大家都知道人是恆溫動物,正常體溫大約是在37℃,但是為什麼體溫選擇37℃呢?這其中有什麼奧祕嗎?今天咱們就來探討探討。
詳細內容
其實腦部保持恆溫,並不是恆溫動物維持恆溫性的唯一理由。很顯然,溫度升高時,化學反應一般會加快,所以讓身體變成溫度較高的恆溫器,在某種程度上可以促進身體的活性。這當然有一個限度。當過量的熱排不出去,而資訊又來得太快時,這個系統會瓦解。
過去的幾百萬年中,我們以及其他哺乳類,還有鳥類,似乎都發現了,最適宜我們運作的溫度是在37℃左右。我們又要進一步發問:就算保持體溫的恆定,可以使人體的運作最穩定,那麼為什麼溫度需要設在37℃呢?
基本上,哺乳類動物的身體所獲得的能量,有70%以上轉變成熱。然後這些熱又需要發散到四周的環境裡去,否則身體會像任何過熱的引擎一樣,因為過熱而停止正常的運作。產熱的機制很複雜,這是腦必須監控的另一個複雜過程。靜止狀態下,腦以及身體內部器官(比如心臟、肺臟和腎臟)所產生的熱超過全身產熱的2/3,雖然它們本身的質量只佔全身不到10%。運動的時候,肌肉所釋放出來的熱可以增大10倍,超過其他熱來源。然而,即使是在這些產熱的極端狀況下,體溫仍然可以保持固定,而且基本的本能反應仍然如常。這要歸功於在體內熱產量升高的同時,身體能夠把熱快速的傳遞到四周環境中。不論是輻射或傳導,熱的流動率大約與溫差成正比。
室溫17℃時,你手上的熱流到一根鐵棍上的熱流動率,是室溫27℃時的兩倍,因為前者和37℃相差了20℃,而後者只相差10℃。同樣的石頭牆壁的房間,在15℃時會讓你覺得比在25℃時要冷許多。有科學家認為,我們的體溫之所以設定在37℃,和我們在20℃的房間中感到舒服的原因一樣。當200多萬年以前人類剛出現在非洲時,白天的平均溫度在25℃以下。在這種氣候下,當人類的體溫超過35℃時,打獵採集這類活動經由新陳代謝過程所產生的熱最容易發散出去。
人們可以計算出正常活動時身體的產熱率,也可以計算出在四周溫度稍微高於27℃時,身體把熱傳遞到環境中的散熱率。兩種速率全都隨體溫而改變;這兩個速率在溫度為37℃時大約相等,也就是身體得到熱的速率與散發熱的速率相等。由於這一點優勢,這個溫度就被我們的祖先選定了。後來,人類穿上了毛皮,又發明了獨特的技巧——生火,擴大了溫度適應範圍,因此能忍受更寒冷的氣候。然而,對氣候的適應,似乎只是我們體溫保持在37℃的小部分理由。看看哺乳類和鳥類,這兩類動物經歷了非常不同的進化史,鳥類和人類在進化過程中經歷的氣候、環境肯定各有不同。但是鳥類和哺乳動物的體溫大多都是恆定的。因此恆溫產生的原因還很複雜。但有一點是肯定的,恆溫動物保持恆溫,能夠讓複雜的化學反應固定在最佳的狀態,這使得我們和其他動物可以勝任日常生活中的各種複雜活動。
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