Scientia

Care sunt limitele organismului la temperaturi mari? Ce se întâmplă când suntem obligaţi să suportăm temperaturi înalte? Care este mecanismul organismului nostru de reglare a temperaturii? De ce putem umbla pe cărbuni încinşi fără să ne ardem?

Viaţa noastră depinde de reactorul nuclear, bazat pe procesul de fuziune nucleară, reprezentat de Soare, situat la o distanţă de aproximativ 150 de milioane de kilometri de planeta noastră. Temperatura la suprafaţa Soarelui este de circa 6300 C; cea de pe suprafaţa Terrei mult mai mică, însă poate să ajungă la un nivel periculos pentru organismul nostru.

Temperatura cea mai ridicată înregistrată pe planeta noastră a fost de 58 C, măsurată la umbră, la El Azizia, în Libia (septembrie 1992). Temperaturi care depăşesc 45 C (la umbră) sunt înregistrate în mod frecvent în multe regiuni ale planetei noastre. Obiectele expuse la lumina Soarelui în aceste situaţii ajung la temperaturi foarte ridicate -  nisipul arde sub picioare, asfaltul se topeşte, iar obiectele de metal ajung să ne ardă pielea.

Lumina Soarelui reflectată de gheaţă sau zăpadă poate ridica temperatura inclusiv pe Everest până la 30 C.  Cum se comportă organismul nostru în astfel de condiţii? Care sunt limitele şi mecanismele care reglează temperatura?

Curioşi şi inconştienţi în jocul cu căldura

Către sfârşitul secolului al XVIII-lea, secretarul Societăţii Regale din Londra (Royal Society of London), Charles Blagden, s-a închis într-o cameră unde temperatura a ajuns la 105 C,  ducând cu el nişte ouă, carne crudă şi... un câine (ţinut într-un coş astfel încât să nu îşi ardă labele). După 15 minute, Blagden şi câinele au ieşit nevătămaţi din camera respectivă; ouăle şi carnea erau însă coapte. Cum a fost posibil ca Blagden să supravieţuiască unei temperaturi care depăşea punctul de fierbere al apei?

În 1999, după ce a câştigat unul dintre cele mai lungi meciuri de tenis jucate vreodată la Wimbledon, meci care a durat 4 ore şi 27 minute, Jim Courier a avut de suferit din cauza deshidratării. Şi-a revenit abia după o hidratare intravenoasă.

Dramatic a fost episodul în care a fost implicat actorul Martin Lawrence. Din dorinţa de a slăbi pentru un nou rol, a făcut jogging la Los Angeles pe o temperatură de 38 C,  îmbrăcat cu diverse straturi de haine. Cum temperatură internă a ajuns la circa 42 C, s-a prăbuşit şi a fost transportat la spital, în comă. Lawrence a supravieţuit, dar mulţi inconştienţi ajung să moară făcând jogging în zilele de vară, când temperatura de afară este foarte ridicată.


Temperatura organismului

Când ne referim la temperatura corpului uman, de obicei prin acest termen se înţelege temperatura internă, cea din profunzimea ţesuturilor, între torace şi abdomen. Această temperatură este menţinută la aproximativ 37 C, cu o mică variaţie, de circa jumătate de grad,  între zi şi noapte, cu un maxim la jumătatea după-amiezii şi un minim înainte de răsăritul soarelui.

În cazul femeilor temperatura internă depinde şi de ciclul menstrual: creşte după ovulaţie şi rămâne ridicată din ziua a 15-a (pentru un ciclu de 28 de zile) până în ziua a 28-a. Tocmai această variaţie de temperatură este cea care sta la baza metodei anticoncepţionale Ogino-Knaus.

Temperatura stratului extern al corpului poate varia destul de mult, în timp ce cea internă este menţinută constantă. Într-o cameră răcoroasă pielea poate să ajungă la 20 C, iar în cazul unui exerciţiu fizic intens muşchii pot ajunge la circa 41 C.

În general, temperatura internă variază între 36 şi 38 C. Temperaturile sub 35 C definesc o stare de hipotermie, iar cele peste 40 C de hipertermie.

Copii răcorindu-se într-o zi de vară fierbinte
credit: fantomdroppings.deviantart.com

Reglarea temperaturii corpului

Care este termostatul ce menţine temperatura corpului relativ constantă? Ce mecanism îl reglează?

Acest termostat a fost descoperit de către E. Aronshon şi J. Sachs în 1885. Este localizat în hipotalamus, partea creierului situată la baza craniului. Chiar şi după această descoperire mecanismul nu era bine înţeles – nu era clar dacă pentru reglarea temperaturii este mai importantă temperatura percepută de piele sau de creier.

Într-un final, unui cercetător care s-a oferit voluntar i-a fost implantat în craniu un senzor termic şi i-a fost coborâtă temperatura sângelui care ajungea la creier prin consum de... îngheţată. Deci fără să fie implicată scăderea temperaturii pielii. S-a constatat că a avut loc tipica reacţie de reglare a temperaturii. În concluzie, termostatul reglează temperatura în funcţie de cea pe care o simte creierul.

Sensibilitatea organismului la diverse temperaturi nu este însă limitată la nivelul creierului. Există două tipuri de senzori termici în stratul epidermic.

Un prim tip de senzori reacţionează la temperaturi între 13 şi 35 C şi semnalează nivelul de căldură sau frig. Sunt cunoscuţi cu numele de receptori ai frigului, deoarece frecvenţa cu care trimit semnale către creier creşte pe măsură ce temperatura scade.

Al doilea tip de receptori este stimulat de căldură şi produce o senzaţie de durere. Acest al doilea tip de receptori a fost identificat relativ recent, fiind determinată inclusiv secvenţa ADN-ului, meritul fiind cel al afinităţii cu capsaicina, principiul activ al ardeiului iute. Nu degeaba când mâncăm un ardei iute avem senzaţia unui incendiu în gură!


Căldura şi umiditatea

Dacă umiditatea este scăzută, senzaţia de căldură intensă, chiar şi la temperaturi ridicate, este limitată. Dacă însă umiditatea depăşeşte 75%, transpiraţia, cea care ajută organismul să îşi regleze temperatura, nu reuşeşte să se evapore (acesta fiind mecanismul de răcire), rămânând pe piele şi contribuind doar la deshidratare. Omul dispune de circa 3 milioane de glande sudoripare, jumătate situate pe pielea de pe torace şi spate. Prin transpiraţie căldura se disipă cu un ritm de circa 20 de ori mai mare; este însă necesar să bem apă – deoarece printr-o transpiraţie intensă se pot pierde până la 3 litri de lichid pe oră!

Când umiditatea este foarte mare este dificil de suportat o temperatură de 50 C, în timp ce într-o atmosferă seacă, fără umiditate, putem suporta, pentru perioade scurte, chiar şi 90 C. Într-o saună umiditatea este scăzută, acesta fiind motivul pentru care reuşim să suportăm temperaturile extreme din interior, precum şi motivul pentru care curajosul Mr. Blagden nu a murit în timpul experimentului său.


O curiozitate: mersul pe cărbuni încinşi

Mulţi dintre noi am rămaşi surprinşi, dacă nu şocaţi, văzând fachirii care umblă pe cărbuni încinşi. Cum de este posibil una ca asta?

Mersul pe cărbuni încinşi este mai mult o problemă de...fizică decât de calităţi supranaturale, şi nu necesită nici măcar o stare de concentrare intensă; mai degrabă cunoştinţe de fizică, atenţie şi puţină abilitate.

Secretul este legat de conductivitatea termică scăzută a lemnelor şi de timpul limitat al contactului dintre picior şi cărbunii încinşi. Lemnul are o conductivitate termică foarte mică (nu degeaba multe mânere ale oalelor şi cratiţelor în bucătărie sunt din lemn), iar cărbunii au o conductivitate de circa 4 ori şi mai scăzută. Rezultatul este că o parte foarte mică din căldura cărbunilor încinşi trece către picioare, fiind posibil să parcurgem pe cărbuni încinşi la 800 C chiar şi 50 metri, fiind atenţi, totuşi, să... nu cădem.

Autoarea mulţumeşte pentru colaborare  dnei Diana Sirghi.