معلومة

ما مقدار الحرارة التي يمكن أن يتحملها الإنسان؟


إلى متى يمكن للإنسان أن يحافظ على درجة حرارة 180 درجة فهرنهايت (82اج) بدون ضرر في مكان مغلق؟

على سبيل المثال ، افترض أن شخصًا ما جالسًا في غرفة مملوءة بالبخار ، بدون تدفق هواء خارجي (ولكن مع كمية كافية من الأكسجين) - ما هي المدة التي يمكن للفرد أن يقاوم فيها الحرارة قبل حدوث ضرر مادي دائم؟


اجابة قصيرة
ماء 180 اF (82 اج) الأسباب مباشر الحروق (جروح الحروق الحرارية).

خلفية
تعتمد شدة الإصابة بالحرق على درجة الحرارة التي يتعرض لها الجلد ومدة الإصابة. تسخن سخانات المياه السكنية مياه الصنبور عادة إلى 120 اف (48 اج). عند درجة الحرارة هذه ، يحتاج جلد البالغين إلى ما متوسطه خمس دقائق من التعرض لحرق كامل السماكة. عندما ترتفع درجة حرارة السائل الساخن إلى 140 اف (60 اج)) يستغرق الأمر خمس ثوان فقط أو أقل حتى يحدث حرق خطير. عادة ما يتم تقديم القهوة والشاي والشوكولاتة الساخنة وغيرها من المشروبات الساخنة في 160 إلى 180 اF (71 - 82 اج) ، مما أدى إلى ما يقرب من الحروق الآنية التي تتطلب جراحة (جمعية الحرق الأمريكية).

لست متأكدًا من كيفية تطبيق هذه الأرقام على البخار ، لكنني أعتقد أنها ستكون قابلة للمقارنة ، نظرًا لأن البخار يتكون أساسًا من كتلة كثيفة من قطرات الماء. علاوة على ذلك ، من الواضح أن كمية البخار مهمة. ضع في اعتبارك هذه الأرقام: تتراوح درجة الحرارة في الساونا عادةً من 160 إلى 200 اف (71 - 93 اج) ذات مستوى منخفض من الرطوبة (تتراوح من 5 - 30٪). توفر غرف البخار حرارة رطبة من مولد مملوء بالماء يضخ البخار في الغرفة المغلقة. تتراوح درجة الحرارة في غرفة البخار عادةً من 110-114 درجة فهرنهايت (43-46 اج) بمستوى رطوبة 100٪.

هناك أدلة غير مؤكدة على إيفان إيفانيتز شابيرت المولود في روسيا (1792-1859) ، الذي يُفترض أنه دخل فرنًا حديديًا في باريس (تلسكوب تايمز ، 1831) مع بضع صواني من اللحم ، وظل هناك سالمًا لمدة 5 دقائق عند درجة حرارة 380 درجة فهرنهايت (193) اج). عندما عاد للخروج من الفرن ، تم طهي اللحم ، بينما كان التأثير الوحيد الملحوظ عليه هو التعرق الغزير والزيادة الهائلة في معدل ضربات القلب (من 98 إلى 168 نبضة في الدقيقة).

توضح هذه التجربة القدرة الرائعة لجسم الإنسان على تقليل الحرارة الزائدة عن طريق التبريد التبخيري (التعرق). ومع ذلك ، فإن تأثيرات البخار أكثر تدميراً لجسم الإنسان من الحرارة الجافة. فهو لا يحمل طاقة أكثر بكثير من الهواء الساخن فحسب ، بل إنه يمنع التعرق أيضًا عن طريق تشبع الهواء ببخار الماء.

مراجع
- دليل المربي لجمعية الحروق الأمريكية
- تلسكوب تايمز 1831


يعتمد بشكل كبير على كمية البخار في الغرفة. معظمها إذا كانت الطاقة الحرارية لا تأتي من الهواء ، ولكن من البخار المتكثف على بشرتك. أستطيع أن أقول من تجربتي الخاصة أنني أقضي بانتظام 20-30 دقيقة في ساونا 80 درجة مئوية أثناء صب المزيد من الماء على الموقد كل بضع دقائق دون الشعور بعدم الراحة (طالما لدي ماء للشرب). 100c ساونا ربما 10-20 دقيقة و 120 ساونا 5-10 دقائق. إذا لم ترشِ أي ماء ، يمكنك البقاء لفترة أطول. من الجدير بالذكر أيضًا أن الأشخاص عادةً لا يعتادون على هذا النوع من درجات الحرارة وسيشعرون بعدم الراحة في وقت مبكر جدًا إذا لم يعتادوا على الحرارة.

يمكنني أخذ مثال من آخر بطولات الساونا الفنلندية: مات رجل روسي ورجل فنلندي أحرق 70٪ من جلده بعد أن أمضى 6 دقائق فقط في 110c ساونا. ومع ذلك ، قبل بضع سنوات استمر نفس الرجل لمدة 16 دقيقة في نفس درجة الحرارة 110 درجة مئوية دون حروق. مرة أخرى ، كان الاختلاف هو الرطوبة. في النهاية ، تم سكب نصف لتر من الماء كل 30 ثانية. نصف لتر لكل 30 ثانية في الساونا الصغيرة يعني أن الهواء يشبع باستمرار بالماء ويتكثف باستمرار على الجلد دون لحظة راحة.

يموت حوالي 50 شخصًا سنويًا في الساونا في فنلندا. معظمهم إما كبار في السن (70+) ، في حالة سكر شديد أو / ولديهم مرض موجود. عادة لا يمكن أن تصاب بحروق في الساونا ما دمت رطبًا بدرجة كافية للتعرق وجسمك لا يفسد بالكحول تمامًا. إذا فقدت الوعي في الساونا ، فإن جسمك لا يعمل بشكل صحيح في التعامل مع الإجهاد الحراري. يزيد الجفاف عند الأشخاص تحت تأثير الكحول من خطر انخفاض ضغط الدم الذي يضعف الدورة الدموية للجلد.

هنا مقال يدعي أن الإقامة لمدة 30 دقيقة في الساونا بدرجة حرارة 80 درجة مئوية تزيد من درجة حرارة المستقيم بحوالي 0.9 درجة مئوية عند البالغين. إذا ظل الارتفاع ثابتًا ، فسيتم الوصول إلى مستوى مميت من ارتفاع الحرارة (حوالي 5 درجات مئوية في درجة حرارة الجسم) في حوالي 2.5 ساعة. هذا التقدير المحتمل على أساس ساونا جافة نسبيًا.


لماذا تقتل الحرارة الخلايا؟

تشير الإجابة على لغز طويل الأمد إلى أن البروتينات أكثر مرونة بكثير مما كان يُعتقد سابقًا.

فوق درجة حرارة معينة ، تنهار الخلية وتموت. أحد أكثر التفسيرات المباشرة لهذا النقص في الصلابة الحرارية هو أن البروتينات الأساسية للحياة - تلك التي تستخرج الطاقة من الطعام أو ضوء الشمس ، وتصد الغزاة ، وتدمر النفايات وما إلى ذلك - غالبًا ما يكون لها أشكال دقيقة بشكل جميل. تبدأ في شكل خيوط طويلة ، ثم تطوى إلى لولب ، ودبابيس شعر وتكوينات أخرى ، وفقًا لتسلسل مكوناتها. تلعب هذه الأشكال دورًا كبيرًا في ما تفعله. ومع ذلك ، عندما تبدأ الأشياء في التسخين ، تنكسر الروابط التي تحافظ على هياكل البروتين معًا: أولاً الأضعف ، ثم ، مع ارتفاع درجة الحرارة ، الأقوى. من المنطقي أن يكون الفقد الواسع لبنية البروتين مميتًا ، ولكن حتى وقت قريب ، كانت تفاصيل كيفية أو ما إذا كان هذا يقتل الخلايا شديدة الحرارة غير معروفة.

الآن ، ومع ذلك ، في جولة حقيقية ، قام علماء الفيزياء الحيوية في ETH Zurich في سويسرا بفحص سلوك كل بروتين في خلايا من أربعة كائنات مختلفة مع زيادة الحرارة. هذه الدراسة وإيداعها الغني بالبيانات ، التي نُشرت مؤخرًا في علم، تكشف ذلك عند درجة الحرارة التي تموت عندها الخلية - سواء كانت خلية بشرية أو واحدة منها الإشريكية القولونية-فقط حفنة من البروتينات الرئيسية تتفكك. علاوة على ذلك ، يبدو أن وفرة البروتين في الخلية تظهر علاقة مثيرة للاهتمام باستقرار البروتين. تقدم الدراسات لمحة عن القواعد الأساسية التي تحكم ترتيب البروتينات واضطرابها - القواعد التي يدرك الباحثون أن لها آثارًا تتجاوز بكثير مسألة سبب الوفاة بسبب الحرارة.

أوضحت باولا بيكوتي ، عالمة الفيزياء الحيوية التي قادت الدراسة ، أن التجارب انبثقت من سؤال قديم شائك: لماذا تعيش بعض الخلايا في درجات حرارة عالية بينما تموت خلايا أخرى؟ البكتيريا ثيرموفيلوس يعيش بسعادة في الينابيع الساخنة وحتى في سخانات المياه المنزلية ، بينما بكتريا قولونية يذبل فوق 40 درجة مئوية (104 درجة فهرنهايت). تشير الأدلة القوية إلى وجود اختلافات في استقرار بروتينات كل كائن حي. لكن النظر إلى سلوك البروتين وهو لا يزال جالسًا في خليته الحية - الطريقة المثالية لفهمه - ليس بالأمر السهل. وعزل البروتين في أنبوب الاختبار يعطي إجابات جزئية فقط ، لأنه داخل الكائن الحي ، تتداخل البروتينات معًا ، وتغير كيمياء بعضها البعض أو تمسك بعضها البعض بالشكل الصحيح. لفهم سبب الانهيار ولماذا ، تحتاج إلى إلقاء نظرة على البروتينات بينما لا تزال تؤثر على بعضها البعض.


(لوسي ريدينغ-إيكاندا / مجلة كوانتا)

لمعالجة هذه المشكلة ، ابتكر الفريق سير عمل آليًا مترامي الأطراف يقسمون فيه الخلايا ويسخنون محتوياتها على مراحل ، ويطلقون العنان لإنزيمات تقطيع البروتين في الخلائط في كل مرحلة. هذه الإنزيمات جيدة بشكل خاص في تقطيع البروتينات التي تكشفت ، لذلك يمكن للباحثين معرفة من خلال النظر في الأجزاء التي تتفكك البروتينات عند كل ارتفاع في درجة الحرارة. وبهذه الطريقة ، رسموا منحنى يتكشف أو يفسد طبيعة كل من آلاف البروتينات التي درسوها ، موضحين قوسه وهو ينتقل من بنية سليمة في درجات حرارة مريحة إلى حالة مشوهة مع ارتفاع الدرجات. لمعرفة كيف تختلف هذه المنحنيات عبر الأنواع ، أجروا العملية على خلايا من أربعة أنواع - البشر ، بكتريا قولونية، T. ثيرموفيلوس والخميرة. قال ألان دروموند ، عالم الأحياء بجامعة شيكاغو ، "هذه دراسة جميلة" ، مشددًا على حجم العملية ودقتها.

كانت إحدى أوضح الملاحظات أنه في كل نوع ، لم تنفتح البروتينات بشكل جماعي مع زيادة درجة الحرارة. بدلاً من ذلك ، "رأينا أن مجموعة فرعية صغيرة فقط من البروتينات تنهار في وقت مبكر جدًا ،" قال بيكوتي ، "وهذه بروتينات أساسية." في مخطط نمط الشبكة للعلاقات المتبادلة بين البروتينات ، غالبًا ما تكون هذه القلة الهشة مرتبطة بشكل كبير ، مما يعني أنها تؤثر على العديد من العمليات في الخلية. قال بيكوتي: "بدون هذه الخلية لا يمكن أن تعمل". "عندما تختفي ، تنهار الشبكة بأكملها على الأرجح". ومعها ، من الواضح ، حياة الخلية.

قد يعكس هذا التناقض - أن بعض أهم البروتينات يبدو أنها الأكثر حساسية - كيف شكّلها التطور للقيام بوظائفها. إذا كان للبروتين العديد من الأدوار التي يجب أن يلعبها ، فقد يكتسب ميزة كونه غير مستقر إلى حد ما وعرضة للتفتت والانعكاس ، لأن هذا قد يسمح له باتخاذ أشكال مختلفة تناسب أيًا كان هدفه التالي. أوضح بيكوتي أن "العديد من هذه البروتينات [الرئيسية] تتمتع بمرونة عالية ، مما يجعلها أكثر استقرارًا" ، ولكنها قد تمنحها مرونة في الارتباط بمجموعة متنوعة من الجزيئات المستهدفة في الخلية. "هذه هي الطريقة التي يمكنهم بها أداء وظائفهم ، على الأرجح. ... إنها مقايضة ".

تبحث عن كثب في بكتريا قولونية، التي حصلوا عليها من أنظف البيانات ، وجد الباحثون أيضًا علاقة بين وفرة البروتين - عدد نسخه التي تطفو حول الخلية - واستقراره. وقالوا إنه كلما زاد عدد النسخ التي صنعتها الخلية ، زادت الحرارة التي تتطلبها تكسير البروتين. (يجب أن نلاحظ أن الوفرة لا ترتبط بالضرورة بكونها ضرورية للحياة: فبعض البروتينات النادرة ضرورية). هذا الارتباط بين الوفرة والمتانة يدعم فكرة طرحها دروموند منذ عقد أو نحو ذلك ، فيما يتعلق بالبروتين الخلوي- جعل ميل الآلات لارتكاب أخطاء عرضية. عادة ما يؤدي الخطأ إلى زعزعة استقرار البروتين. إذا كان هذا البروتين شائعًا ، ينتج بواسطة المئات أو الآلاف في خلية يوميًا ، فإن النسخ غير المطوية التي يتم إنتاجها بأعداد كبيرة يمكن أن تسد الخلية بشكل مميت. يجب على الكائن الحي أن يطور نسخًا من البروتينات الشائعة مع استقرار إضافي مدمج ، ويبدو أن بيانات فريق بيكوتي تعكس هذا.

لاستكشاف الصفات التي تجعل حرارة البروتين مستقرة ، قارن الباحثون البيانات من بكتريا قولونية و ت. ثيرموفيلوس. بكتريا قولونية بدأت البروتينات في الانهيار عند 40 درجة مئوية وتحللت في الغالب بمقدار 70 درجة مئوية. لكن في هذه الدرجة ، T. ثيرموفيلوس بدأت البروتينات للتو في الشعور بعدم الراحة: استمر بعضها في الحفاظ على شكلها حتى 90 درجة مئوية على الأقل. وجد الفريق أن T. ثيرموفيلوس تميل البروتينات إلى أن تكون أقصر ، وأنواع معينة من الأشكال والمكونات تتكاثر في كثير من الأحيان في البروتينات الأكثر استقرارًا.


لوسي ريدينج-إيكاندا / مجلة كوانتا

يمكن أن تساعد هذه النتائج الباحثين في تصميم بروتينات ذات ثبات مضبوط بعناية مع احتياجاتهم. في العديد من العمليات الصناعية التي تنطوي على البكتيريا ، على سبيل المثال ، يؤدي رفع درجة الحرارة إلى زيادة المحصول - ولكن قبل وقت طويل تموت البكتيريا من صدمة الحرارة. قال بيكوتي إنه سيكون من المثير للاهتمام معرفة ما إذا كان بإمكاننا تثبيت البكتيريا عن طريق جعل تلك البروتينات القليلة التي تتفكك مبكرًا أكثر مقاومة لدرجة الحرارة.

وبعيدًا عن كل هذه الملاحظات ، فإن ثروة المجموعة من المعلومات حول مدى سهولة ظهور كل بروتين أثارت اهتمام بعض علماء الأحياء بشكل خاص. استقرار البروتين هو مقياس مباشر لمدى احتمالية تكوين الكتل: كتل من البروتينات غير المطوية التي تلتصق ببعضها البعض. يمكن للتجمعات ، التي غالبًا ما تكون كابوسًا للخلية ، أن تتداخل مع المهام الأساسية. على سبيل المثال ، فهي متورطة في بعض الحالات العصبية الخطيرة ، مثل مرض الزهايمر ، حيث تلتهم لويحات البروتينات المشوهة الدماغ.

وجدت Paola Picotti ، عالمة الفيزياء الحيوية في ETH Zurich ، أن الخلايا تموت عندما تنكشف الحرارة فقط عن عدد صغير من البروتينات.
(كاترين نواك)

لكن هذا لا يعني أن التجميع يحدث فقط في الأفراد الذين يعانون من هذه الظروف. على العكس من ذلك ، يدرك المحققون أنه قد يحدث طوال الوقت ، دون ضغوط واضحة ، وأن الخلية السليمة لديها طرق للتعامل معها. قالت ميشيل فيندروسكولو ، عالمة الكيمياء الحيوية بجامعة كامبريدج: "أعتقد أن هذا أصبح معروفًا بشكل متزايد على أنه ظاهرة شائعة جدًا". "معظم البروتينات يخطئ في الواقع وتتجمع في البيئة الخلوية. المعلومات الأساسية التي حصل عليها بيكوتي تتعلق بجزء من الوقت يكون فيه أي بروتين في حالته غير المطوية. يحدد هذا الكسر الدرجة التي سيتم تجميعها عندها ". تكاد بعض البروتينات لا تنفتح وتتجمع أبدًا ، والبعض الآخر يفعل ذلك فقط في مواقف معينة ، والبعض الآخر يفعل ذلك باستمرار. وقال إن المعلومات التفصيلية للورقة الجديدة ستسهل كثيرًا دراسة سبب وجود هذه الاختلافات وما تعنيه. حتى أن بعض منحنيات تغيير الطبيعة تظهر أنماطًا تشير إلى أن البروتينات كانت تتراكم بعد أن تكشفت. قال Vendruscolo: "لقد تمكنوا من مراقبة كلتا الخطوتين - كل من الكشف والتجميعات اللاحقة". "هذا هو إثارة هذه الدراسة."

بينما يهتم العديد من العلماء بالتجمعات بسبب الضرر الذي تسببه ، يفكر البعض في الظاهرة من زاوية أخرى. قال دروموند إنه أصبح من الواضح أن بعض التجمعات ليست مجرد ركام من القمامة تطفو حول الخلية ، بل إنها تحتوي على بروتينات نشطة تستمر في القيام بوظائفها.

قال: تخيل أنه من بعيد ، ترى دخانًا يتصاعد من مبنى. كل ما حوله عبارة عن أشكال تتخذها لتكون أجسادًا ، يتم سحبها من الحطام. ولكن إذا اقتربت أكثر ، فقد تجد أنهم في الواقع أناس أحياء هربوا من المبنى المحترق وينتظرون مرور الطوارئ. قال دروموند: هذا ما يحدث في دراسة التجمعات: وجد الباحثون أنه بدلاً من أن تكون ضحية ، قد تكون البروتينات في التجمعات ناجية في بعض الأحيان. قال "في الواقع ، هناك حقل كامل ينفجر الآن".

بدلاً من أن يكون مجرد علامة على التلف ، قد يعمل التكتل كطريقة للبروتينات للحفاظ على وظيفتها عندما تصبح الأمور صعبة. قد يساعد في حمايتهم من البيئة المحيطة ، على سبيل المثال. وعندما تتحسن الظروف ، يمكن للبروتينات أن تترك الكتل وتعيد تشكيل نفسها. قال دروموند: "لديهم تغيرات [الشكل] حساسة لدرجة الحرارة والتي ، إذا لم تنظر عن كثب أكثر من اللازم ، تبدو وكأنها غير صحيحة". "ولكن هناك شيء آخر يحدث." في عام 2015 زنزانة في ورقة بحثية ، حدد هو وزملاؤه 177 بروتينًا من بروتينات الخميرة يبدو أنها تستعيد وظيفتها بعد أن تم عزلها في تجمعات. في ورقة بحثية ظهرت في مارس الماضي ، وجد فريقه أن تغيير أحد هذه البروتينات بحيث لا يمكن أن يتجمع قد تسبب في الواقع في مشاكل خطيرة للخلية.

بشكل عام ، يشير هذا العمل إلى أن البروتينات هي هياكل ديناميكية مثيرة للفضول. في البداية قد تبدو وكأنها آلات جامدة ، تعمل في مهام ثابتة تناسبها بشكل محدد. لكن في الواقع ، قد تتحول البروتينات إلى عدة أشكال مختلفة أثناء قيامها بواجبها الطبيعي. وفي أوقات الحاجة ، قد تتغير أشكالها بشكل جذري بحيث تبدو وكأنها تنتهي صلاحيتها ، في حين أنها تقوم بالفعل بتحصين نفسها. على المستوى الجزيئي ، قد تتكون الحياة من التلاقي المستمر والانهيار.


كيف تعمل مزارع الجسم

من أجل فهم كيفية عمل مزارع الجسد ، من المفيد معرفة بعض الأساسيات حول موت الإنسان وتسوسه. على الرغم من أن الأمر يبدو مروعًا جدًا ، إلا أنه من الطبيعي تمامًا أن يمر جسمك ببعض التغييرات الجذرية عندما تموت.

بادئ ذي بدء ، عندما يتوقف قلبك عن النبض ، تتوقف خلايا الجسم وأنسجته عن تلقي الأكسجين. خلايا الدماغ هي أول من يموت - عادة في غضون ثلاث إلى سبع دقائق [المصدر: ماكنير]. (على الرغم من ذلك ، ستبقى خلايا الجلد والعظام على قيد الحياة لعدة أيام). ويبدأ الدم في التصريف من الشعيرات الدموية ، ويتجمع في الأجزاء السفلية من الجسم ، مما يؤدي إلى ظهور شاحب في بعض الأماكن ومظهر أغمق في أماكن أخرى.

بعد حوالي ثلاث ساعات من الموت ، قسوة الموت - تصلب العضلات - يبدأ. بعد حوالي 12 ساعة من الموت ، يشعر الجسم بالبرودة ، وفي غضون 24 ساعة (حسب دهون الجسم ودرجات الحرارة الخارجية) ، سيفقد كل الحرارة الداخلية في عملية تسمى الجور مورتيس. تبدأ الأنسجة العضلية في فقدان تيبسها بعد حوالي 36 ساعة ، وفي غضون 72 ساعة تقريبًا من الموت ، تهدأ صلابة الموت في الجسم.

عندما تموت الخلايا ، تبدأ البكتيريا داخل الجسم في تكسيرها. تتسبب الإنزيمات في البنكرياس في هضم العضو نفسه. سرعان ما يتخذ الجسم مظهرًا ورائحة مروعة. تنبعث الأنسجة المتحللة من مادة خضراء ، وكذلك غازات مثل الميثان وكبريتيد الهيدروجين. تطرد الرئتان السوائل من خلال الفم والأنف.

من المؤكد أن الحشرات والحيوانات تنتبه إلى كل هذا. يوفر جسم الإنسان القوت ومكانًا رائعًا للحشرات لوضع البيض. يمكن للذبابة التي تحاول أن تجد طريقها في هذا العالم المجنون المختلط أن تأكل جيدًا على جثة ، ثم تضع ما يصل إلى 300 بيضة عليها والتي ستفقس في غضون يوم واحد.

اليرقات - اليرقات التي تخرج من هذا البيض - فعالة للغاية وآكلة لحوم كاملة. تبدأ من الخارج من الجسم حيث تفقس ، تستخدم الديدان خطافات الفم لتجميع السوائل المتسربة من الجثة. في غضون يوم واحد ، ستكون اليرقات قد دخلت المرحلة الثانية من حياة اليرقات ، وكذلك تختبئ في الجثة.

تتحرك اليرقات ككتلة اجتماعية ، وتتغذى على اللحم المتحلل وتنشر الإنزيمات التي تساعد على تحويل الجسم إلى مادة لزجة لذيذة. توجد آلية التنفس الخاصة باليرقة على الطرف المقابل من فمها ، مما يمكنها من الأكل والتنفس في نفس الوقت دون انقطاع على مدار الساعة. بينما يبلغ طول يرقة المرحلة الأولى حوالي 2 مم ، فإنها عندما تخرج من المرحلة الثالثة وتترك الجسم على شكل بريبوبا، قد يصل حجمها إلى 20 مم - 10 أضعاف طولها الأولي. يمكن أن تستهلك اليرقات ما يصل إلى 60٪ من جسم الإنسان في أقل من سبعة أيام [المصدر: المتحف الأسترالي].

تؤثر البيئة التي توضع فيها الجثة أيضًا على معدل تحللها. على سبيل المثال ، تتحلل الأجسام في الماء أسرع مرتين من تلك التي تُركت دون دفن على الأرض. التحلل هو أبطأ تحت الأرض - خاصة في الطين أو المواد الصلبة الأخرى التي تمنع الهواء من الوصول إلى الجسم لأن معظم البكتيريا تتطلب الأكسجين للبقاء على قيد الحياة.

الآن بعد أن عرفنا المزيد عن الانحلال البشري ، سنلقي نظرة على مجموعة من الأشخاص الذين يتسم مكان عملهم به بشدة: علماء الأنثروبولوجيا الشرعيون.

ساد الاعتقاد السائد أن الأظافر والشعر استمر في النمو على الجثة. بالنسبة للمراقب العادي ، قد يبدو ذلك صحيحًا. ومع ذلك ، فإن هذا التأثير البصري ناتج عن انكماش الجلد وفروة الرأس والبشرة.


كل الرجال لا يستطيعون القفز

بقلم كريس ماكغراث / جيتي إيماجيس.

للوهلة الأولى ، يبدو أن ماراثون الرجل مقابل الحصان السنوي ، المقرر في 9 يونيو في ويلز ، يبدو وكأنه رياضة مزحة جلبتها لنا نفس العقول اللامعة وراء رمي الأقزام والمصارعة. لقد كان ، بعد كل شيء ، نتاج نقاش مدفوع في إحدى الحانات الويلزية ، ولسنوات كان كاتبها الرسمي هو موسيقي الروك صراخ اللورد سوتش ، مؤسس حزب Monster Raving Loony الرسمي. لكن الدعابة مضللة: عند النظر إليها من خلال عدسة العلم التوضيحية ، فإن الماراثون المضحك هو أحد الرياضات القليلة التي ليست مزحة.

اسمعوني ، أيها المشجعون الرياضيون - أنا لاعب كرة سلة بنفسي ، ولذا فإن النكتة تهمني تمامًا مثل أي شخص آخر. لمعرفة من أين أتيت ، لا يمكنك أن تفعل أفضل من فحص لاعب كرة السلة الأكثر موهبة بدنيًا ، مايكل جوردان. تم الترحيب به لأنه كاد يلغي قانون الجاذبية ، وخلال فترة رئاسته جعل اللاعبين المنافسين يبدون وكأنهم يتحركون في حركة بطيئة. لكن Air Jordan لم يكن في نفس الدوري مثل قطة منزلية عندما يتعلق الأمر بالقفز. ضع في اعتبارك كيف يمكن للقطط الصغيرة القفز فوق الثلاجات. لمطابقة ذلك ، يجب على الرجل القيام بقفزة واقفًا فوق اللوحة الخلفية مباشرةً. وكلب فريسبي من الدرجة الأولى يتدحرج في الهواء بارتفاع ثمانية أقدام ليعطل قرصًا أزيزًا يجعل جوردان يبدو بشريًا عندما يتعلق الأمر بالسرعة الرائعة وخفة الحركة والقوة والدقة الباليستية التي تتمتع بها الحيوانات المختلفة.

ليس هناك من ينكر ذلك - بدأ نوعنا في استبدال الأدمغة بالقوة منذ فترة طويلة ، وهذا يظهر: لا يمكننا البدء في منافسة الحيوانات عندما يتعلق الأمر بالمكونات الأولية للبراعة الرياضية. ومع ذلك ، نظرًا لكوننا كائنات مفتونة بأنفسنا بشكل سخيف ، فإننا نتجمع في الساحات والملاعب لنتعجب من قدراتنا الجسدية المثيرة للشفقة كما لو كانت شيئًا مميزًا. لكن هناك استثناء واحد لضعفنا العام: نحن الملوك والملكات الشرفاء المناسبون على هذا الكوكب عندما يتعلق الأمر بالجري لمسافات طويلة.

لقد ساعد ماراثون ويلز في إثبات ذلك. كان منشئها مالك حانة ويلزية يدعى جوردون جرين. ذات يوم في عام 1979 دخل في جدال مع صديق من الفروسية حول القوة النسبية للرجال والخيول كعدائين لمسافات. أصر جرين على أن الإنسان يمكن أن يهزم حصانًا في سباق طويل ، ولإثبات وجهة نظره ساعد في التحريض على الماراثون في عام 1980. لمدة 24 عامًا ، وجد نفسه يخسر الجدل لأن راكبي الخيل تركوا وراءهم عدائين بشريين. ولكن بعد ذلك حدث ذلك أخيرًا - في عام 2004 فاز رجل بريطاني يُدعى هوو لوب. بعد ثلاث سنوات ، تفوق الألماني فلوريان هولزينغر على الخيول ، كما فعل متسابق بشري آخر. أحبت وسائل الإعلام ذلك - أصبحت مهزلة يمكن التنبؤ بها قصة كلب يعض الإنسان. كان وكلاء المراهنات أقل حماسًا حيث كان عليهم الدفع مقابل الرهانات التي تم إجراؤها بنسبة 16 إلى 1 لصالح الخيول.

كان من الممكن أن يعرف صانعو الاحتمالات بشكل أفضل إذا كانوا يتابعون عمل عالم الأنثروبولوجيا بجامعة هارفارد دانيال ليبرمان وعالم الأحياء دينيس برامبل في جامعة يوتا. لقد اقترحوا بشكل مشترك في ورقة عام 2004 أننا منحنا التطور بشكل فائق لنستمر طويلاً. تمتلئ أرجلنا الطويلة مع الأوتار والعضلات والأربطة التي تشبه الزنبرك والتي تمكننا من تخزين الطاقة المرنة لفترة وجيزة أثناء نزولنا على القدم ثم الارتداد للمساعدة في دفعنا إلى الأمام. بصراحة ، أهم هذه الينابيع ، أوتار أخيلنا الكبيرة والقوية ، لم يتم العثور عليها في السلائف البشرية المبكرة مثل أسترالوبيثكس—يبدو أن الأوتار المتطورة تطورت جنبًا إلى جنب مع تكيفات أخرى للجري لمسافة في الجنس وطي عندما ظهر في السافانا الأفريقية منذ حوالي مليوني سنة.

لقد ورثنا مفاصل الساق والقدم الكبيرة من هؤلاء الأجداد ، والتي نشرت قوى عالية يجب امتصاصها عند الجري. للمساعدة في ضمان الاستقرار على قدمين ، لدينا عضلات الألوية الكبيرة. (الشمبانزي ، غير القادر على الجري لمسافات طويلة ، له مؤخرات صغيرة نسبيًا.) تم تصميم جذوعنا الذكية "للدوران المعاكس" مقابل الوركين أثناء الجري ، مما يساعد أيضًا على الاستقرار. ولدينا نسبة كبيرة بشكل غير معتاد من ألياف العضلات المقاومة للإرهاق والبطيئة الارتعاش ، مما يجعل القدرة على التحمل بدلاً من السرعة. على النقيض من ذلك ، فإن معظم الحيوانات مهيأة للركض لأنها إما حيوانات مفترسة تطارد أو فريسة تهرب ، وبالتالي فإن عضلاتها تحتوي على نسب أعلى بكثير من الألياف سريعة الارتعاش من عضلاتنا. (عضلات الفهد الخلفية هي الأغنى من بين جميع عضلات الفهد.)

ولكن أكثر ما يميزنا كعدائين هو أننا رائعون حقًا - فنحن القردة العارية هم أبطال السترات ويمكنهم تبديد حرارة الجسم بشكل أسرع من أي حيوان ثديي كبير آخر. ينقسم منافسونا الرئيسيون على تاج سباق التحمل إلى مجموعتين: ذوات الحوافر المهاجرة ، مثل الخيول والحيوانات البرية ، والحيوانات آكلة اللحوم الاجتماعية ، مثل الكلاب والضباع. يمكنهم بسهولة أن يتفوقوا علينا بالعدو. لكن لا أحد يستطيع الركض بعيدًا جدًا دون ارتفاع درجة الحرارة - فهم يعتمدون إلى حد كبير على اللهاث للحفاظ على البرودة ، ولا يمكنهم اللهاث أثناء الجري ، لأن اللهاث ينطوي على أخذ أنفاس ضحلة وسريعة للغاية من شأنها أن تتداخل مع التنفس عند الجري. يمكن للكلاب الركض لحوالي 10 إلى 15 دقيقة فقط قبل العودة إلى الهرولة ، وبالتالي فإن سرعتها في الجري لمسافة تصل إلى 3.8 متر في الثانية. متوسط ​​سرعة الجري لمسافة الخيول 5.8 متر في الثانية - خبب. Wildebeests '- 5.1 متر في الثانية.

ومع ذلك ، يمكن للعدائين البشريين النخبة تحمل سرعات تصل إلى 6.5 متر في الثانية. حتى أن العدائين الذين يمارسون رياضة الجري عادةً ما يقومون بعمل ما بين 3.2 و 4.2 مترًا في الثانية ، مما يعني أنه يمكنهم تجاوز الكلاب على مسافات تزيد عن كيلومترين.

من الصعب أيضًا التغلب على "المسافة المستدامة". عادة ما تسافر كلاب الصيد الأفريقية بمعدل 10 كيلومترات في اليوم. تميل الذئاب والضباع إلى قطع مسافة 14 و 19 كيلومترًا على التوالي. في الجري لمسافات متكررة ، يمكن للخيول أن تغطي حوالي 20 كيلومترًا في اليوم. بالمقارنة ، تجري حشود هائلة من العدائين البشريين ، بشكل روتيني ، سباقات ماراثون بطول 42.2 كيلومترًا في غضون ساعات قليلة فقط ، وفي كل عام يكمل عشرات الآلاف من الأشخاص سباقات ماراثون فائقة بطول 100 كيلومتر وأكثر. (يمكن لبعض الحيوانات أن تتطابق مع ذلك في ظروف خاصة. يمكن أن يهرول كلاب الهسكي لمسافة تصل إلى 100 كيلومتر في ظروف القطب الشمالي عندما يجبرهم الناس على ذلك. ولكن في الأجواء الأكثر دفئًا - لا يمكن بأي حال من الأحوال).

بالنظر إلى كل هذا ، قد تتساءل لماذا استغرق الإنسان وقتًا طويلاً للفوز بماراثون الرجل مقابل الحصان. لسبب واحد ، نادرًا ما يتنافس أفضل المتسابقين في العالم في سباقات الكرة الغريبة في ريف ويلز. والجري الذي يبلغ طوله 22 ميلاً (سباق الويلزية أقصر من الماراثون القياسي البالغ 26.2 ميلاً) من خلال المناظر الطبيعية الرطبة والمظللة لا تسبب الإجهاد الحراري للخيول كثيرًا ، مما يلغي إلى حد كبير ميزة العدائين البشريين. (ليس من المستغرب أن يكون الطقس دافئًا بشكل ملحوظ عندما يسود الرجال.) بالمناسبة ، فاز المتسابقون البشريون أيضًا في بعض الأحيان بسباق Man Against Horse Race السنوي في بريسكوت ، أريزونا ، حيث يتسلق المتسابقون صعودًا وهبوطًا على جبل على بعد 50 ميلاً من الممرات الصخرية.

لكن كيف وصلنا إلى هذا الطريق؟ بعد كل شيء ، كان من الممكن أن يكون أسلافنا الأذكياء الذين يستخدمون الأدوات قد تسللوا إلى الحيوانات المفترسة وأنزلوها بحربة أو سهم. لماذا شكلنا التطور كعدائين مسافات عظيمين؟

الجواب ، كما يجادل ليبرمان وبرامبل ، هو أن الأفخاخ والشباك وأسلحة المقذوفات الفعالة حقًا ، مثل القوس والسهم ، ربما تم اختراعها بواسطة الانسان العاقل- الإنسان الحديث. لا يوجد دليل على أن الصيادين الأوائل في العصر الحجري كان لديهم أسلحة أفضل بكثير من العصي الحادة. كانت مثل هذه الأسلحة تتطلب منهم قتل الحيوانات المفترسة في أماكن قريبة ، حيث كان من الممكن أن يكونوا معرضين لخطر الموت أو العض أو الركل. وبالتالي ، من المحتمل أنهم حصلوا على اللحوم بشكل رئيسي عن طريق "الصيد المثابرة" - مطاردة الظباء ، على سبيل المثال ، حتى أوشكت على الانقضاض بسبب الإنهاك الحراري - والقمامة. كانت هذه الأخيرة لعبة ركض إلى حد كبير: عندما كانت النسور البعيدة تدور حول أسد تنبيها عن قتل أسد ، كان عليهم الوصول إلى هناك قبل الضباع ، التي تجرد كل شيء صالح للأكل من الجثث. وعادة ما كان بإمكانهم فقط أن يتفوقوا على الضباع في الشمس الحارقة. نتيجة لذلك ، قاموا بصنع مكان جديد للحوم: مطارد اللحوم في اليوم الحار.


محتويات

  • يمكن أن تعني كلمتا التعرق والتعرق أيًا من التعرق (بمعنى أنهما مرادفان لهما التعرق) [10] [11] أو التعرق المفرط (بمعنى أنه يمكن أن يكون إما مرادفًا لفرط التعرق أو يمكن تمييزه عنه فقط من خلال المعايير السريرية المتضمنة في الحواس المتخصصة الضيقة للكلمات). هو انخفاض التعرق لأي سبب كان. [12] زيادة التعرق أو فرط التعرق في مناطق معينة مثل الإبط أو راحة اليد أو أخمص القدمين أو الوجه أو الفخذ. هو التعرق المفرط ، وعادة ما يكون ثانويًا لحالة أساسية (تسمى في هذه الحالة فرط التعرق الثانوي) وعادة ما تشمل الجسم ككل (في هذه الحالة يطلق عليه فرط التعرق المعمم). [12]
  • Hidromeiosis هو انخفاض في التعرق بسبب انسداد الغدد العرقية في الظروف الرطبة. [13]
  • المادة أو الدواء الذي يسبب العرق هو متعرق أو متعرق.

يساهم العرق في ظهور رائحة الجسم الكريهة عندما يتم استقلابه بواسطة البكتيريا الموجودة على الجلد. الأدوية المستخدمة في العلاجات الأخرى والنظام الغذائي تؤثر أيضًا على الرائحة. بعض الحالات الطبية ، مثل الفشل الكلوي والحماض الكيتوني السكري ، يمكن أن تؤثر أيضًا على رائحة العرق. تظهر المناطق التي تفرز العرق عادة باللون الوردي أو الأبيض ، ولكن في الحالات الشديدة ، قد تظهر متشققة ومتقشرة وناعمة. [14]

الغثيان هو عرض أو علامة غير محددة ، مما يعني أن له العديد من الأسباب المحتملة. تشمل بعض أسباب التعرق المجهود البدني وانقطاع الطمث والحمى وابتلاع السموم أو المهيجات وارتفاع درجة الحرارة البيئية. المشاعر القوية (الغضب والخوف والقلق) وتذكر الصدمة السابقة يمكن أن تؤدي أيضًا إلى التعرق. [ بحاجة لمصدر ]

الغالبية العظمى من الغدد العرقية في الجسم تعصبها عصبونات كولينية متعاطفة. [15] عادة ما تفرز الخلايا العصبية الودية بعد العقدة العصبية النوربينفرين وتسمى الخلايا العصبية الأدرينالية المتعاطفة ، ومع ذلك ، تفرز الخلايا العصبية ما بعد العقدة المتعاطفة التي تعصب الغدد العرقية الأسيتيل كولين وبالتالي يطلق عليها الخلايا العصبية الكولينية المتعاطفة. تُعصب الغدد العرقية ، وعضلات الحاجز ، وبعض الأوعية الدموية بواسطة الخلايا العصبية الكولينية الودية.

التعرق الباثولوجي

قد يترافق تعرق الغدد الصماء مع بعض الحالات غير الطبيعية ، مثل فرط نشاط الغدة الدرقية والصدمة. إذا كان مصحوبًا بفقدان الوزن غير المبرر أو الحمى أو الخفقان أو ضيق التنفس أو عدم الراحة في الصدر ، فهذا يشير إلى مرض خطير.

يُلاحظ حدوث غشاء أيضًا في احتشاء عضلة القلب الحاد (النوبة القلبية) ، من زيادة إطلاق الجهاز العصبي الودي ، وهو أمر شائع في متلازمة السيروتونين. يمكن أن يحدث تعرق الغدد أيضًا بسبب العديد من أنواع العدوى ، وغالبًا ما تكون مصحوبة بحمى و / أو قشعريرة. يمكن أن تسبب معظم الالتهابات درجة معينة من التعرق وهو عرض شائع جدًا في بعض أنواع العدوى الخطيرة مثل الملاريا والسل. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يتسبب استرواح الصدر في حدوث تعرق مع تجبير جدار الصدر. يمكن أن تسبب المتلازمة الخبيثة للذهان والأمراض الخبيثة الأخرى (مثل اللوكيميا) أيضًا تعرق الغدد الصماء. [16]

قد يعاني مرضى السكر الذين يعتمدون على حقن الأنسولين أو الأدوية الفموية من انخفاض نسبة السكر في الدم (نقص السكر في الدم) ، مما قد يتسبب أيضًا في حدوث تعرق.

قد تكون الأدوية (بما في ذلك الكافيين والمورفين والكحول ومضادات الاكتئاب وبعض مضادات الذهان) أسبابًا ، وكذلك الانسحاب من الكحول أو البنزوديازيبينات أو غير البنزوديازيبينات أو الأدوية المخدرة التي تعتمد على مسكنات الألم. كما ارتبطت محفزات الجهاز العصبي الودي مثل الكوكايين والأمفيتامينات بالتعرق الغزير. الغشاء الناجم عن الكاتيكولامين المنتبذ هو أحد الأعراض الكلاسيكية لورم القواتم ، وهو ورم نادر في الغدة الكظرية. كما تسبب مثبطات أستيل كولينستراز (مثل بعض المبيدات الحشرية) تقلص عضلات الغدة العرقية الملساء مما يؤدي إلى تعرق الغدد العرقية. يشتهر الزئبق باستخدامه كمعوق ، وقد استخدمه الأطباء على نطاق واسع في القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين "لتطهير" الجسم من المرض. ومع ذلك ، بسبب السمية العالية للزئبق ، ستظهر الأعراض الثانوية ، والتي تُعزى خطأً إلى المرض السابق الذي كان يعالج بالزئبق.

تتميز حالة الأكودينيا عند الأطفال (التسمم بالزئبق في مرحلة الطفولة) بالتعرق المفرط. A clinician should immediately consider acrodynia in an afebrile child who is sweating profusely.

Some people can develop a sweat allergy. [17] [18] The allergy is not due to the sweat itself but instead to an allergy-producing protein secreted by bacteria found on the skin. [19] Tannic-acid has been found to suppress the allergic response along with showering. [17]

Hyperhidrosis Edit

In some people, the body's mechanism for cooling itself is overactive—so overactive that they may sweat four or five times more than is typical. [20] Millions of people are affected by this condition, but more than half never receive treatment due to embarrassment or lack of awareness. While it most commonly affects the armpits, feet, and hands, it is possible for someone to experience this condition over their whole body. The face is another common area for hyperhidrosis to be an issue. Sweating uncontrollably is not always expected and may be embarrassing to sufferers of the condition. It can cause both physiological and emotional problems in patients. It is generally an inherited problem that is found in each ethnic group. It is not life-threatening, but it is threatening to a person's quality of life. [21] Treatments for hyperhidrosis include antipersperants and surgical removal of sweat glands. In severe cases, botulinum toxin injections or surgical cutting of nerves that stimulate the excessive sweating (Endoscopic thoracic sympathectomy) may be an option. [22]

Night sweats Edit

Night sweats, also known as nocturnal hyperhidrosis, is the occurrence of excessive sweating during sleep. The person may or may not also perspire excessively while awake.

One of the most common causes of night sweats in women over 40 is the hormonal changes related to menopause and perimenopause. This is a very common occurrence during the menopausal transition years.

While night sweats might be relatively harmless, it can also be a sign of a serious underlying disease. It is important to distinguish night sweats due to medical causes from those that occur simply because the sleep environment is too warm, either because the bedroom is unusually hot or because there are too many covers on the bed. Night sweats caused by a medical condition or infection can be described as "severe hot flashes occurring at night that can drench sleepwear and sheets, which are not related to the environment". Some of the underlying medical conditions and infections that cause these severe night sweats can be life-threatening and should promptly be investigated by a medical practitioner.

Sweating allows the body to regulate its temperature. Sweating is controlled from a center in the preoptic and anterior regions of the brain's hypothalamus, where thermosensitive neurons are located. The heat-regulatory function of the hypothalamus is also affected by inputs from temperature receptors in the skin. High skin temperature reduces the hypothalamic set point for sweating and increases the gain of the hypothalamic feedback system in response to variations in core temperature. Overall, however, the sweating response to a rise in hypothalamic ('core') temperature is much larger than the response to the same increase in average skin temperature.

Sweating causes a decrease in core temperature through evaporative cooling at the skin surface. As high energy molecules evaporate from the skin, releasing energy absorbed from the body, the skin and superficial vessels decrease in temperature. Cooled venous blood then returns to the body's core and counteracts rising core temperatures.

There are two situations in which the nerves will stimulate the sweat glands, causing perspiration: during physical heat and during emotional stress. In general, emotionally induced sweating is restricted to palms, soles, armpits, and sometimes the forehead, while physical heat-induced sweating occurs throughout the body. [23]

People have an average of two to four million sweat glands. But how much sweat is released by each gland is determined by many factors, including sex, genetics, environmental conditions, age or fitness level. Two of the major contributors to sweat rate are an individual's fitness level and weight. If an individual weighs more, sweat rate is likely to increase because the body must exert more energy to function and there is more body mass to cool down. On the other hand, a fit person will start sweating earlier and more readily. As someone becomes fit, the body becomes more efficient at regulating the body's temperature and sweat glands adapt along with the body's other systems. [24]

Sweat is not pure water it always contains a small amount (0.2–1%) of solute. When a person moves from a cold climate to a hot climate, adaptive changes occur in the sweating mechanisms of the person. This process is referred to as acclimatisation: the maximum rate of sweating increases and its solute composition decreases. The volume of water lost in sweat daily is highly variable, ranging from 100 to 8,000 mL/day. The solute loss can be as much as 350 mmol/d (or 90 mmol/d acclimatised) of sodium under the most extreme conditions. During average intensity exercise, sweat losses can average up to 2 litres of water/hour. In a cool climate and in the absence of exercise, sodium loss can be very low (less than 5 mmol/d). Sodium concentration in sweat is 30-65 mmol/l, depending on the degree of acclimatisation.

Sweat is mostly water. A microfluidic model of the eccrine sweat gland provides details on what solutes partition into sweat, their mechanisms of partitioning, and their fluidic transport to the skin surface. [25] Dissolved in the water are trace amounts of minerals, lactic acid, and urea. Although the mineral content varies, some measured concentrations are: sodium ( 0.9 gram/liter ), potassium ( 0.2 g/L ), calcium ( 0.015 g/L ), and magnesium ( 0.0013 g/L ). [26]

Relative to the plasma and extracellular fluid, the concentration of Na + ions is much lower in sweat (

150 mM in plasma and extracellular fluid). Initially, within eccrine glands sweat has a high concentration of Na + ions. In the sweat ducts, the Na + ions are re-absorbed into tissue by epithelial sodium channels (ENaC) that are located on the apical membrane of epithelial cells that form the duct (see Fig. 9 of the reference). [2]

Many other trace elements are also excreted in sweat, again an indication of their concentration is (although measurements can vary fifteenfold) zinc ( 0.4 milligrams/liter ), copper ( 0.3–0.8 mg/l ), iron ( 1 mg/l ), chromium ( 0.1 mg/l ), nickel ( 0.05 mg/l ), and lead ( 0.05 mg/l ). [27] [28] Probably many other less-abundant trace minerals leave the body through sweating with correspondingly lower concentrations. Some exogenous organic compounds make their way into sweat as exemplified by an unidentified odiferous "maple syrup" scented compound in several of the species in the mushroom genus Lactarius. [29] In humans, sweat is hypoosmotic relative to plasma [30] (i.e. less concentrated). Sweat is found at moderately acidic to neutral pH levels, typically between 4.5 and 7.0. [31]

Artificial perspiration Edit

Artificial skin capable of sweating similar to natural sweat rates and with the surface texture and wetting properties of regular skin has been developed for research purposes. [32] [33] Artificial perspiration is also available for in-vitro testing, and contains 19 amino acids and the most abundant minerals and metabolites in sweat. [ بحاجة لمصدر ]

Diagnostics Edit

There is interest in its use in wearable technology. Sweat can be sampled and sensed non-invasively and continuously using electronic tattoos, bands, or patches. [34] However, sweat as a diagnostic fluid presents numerous challenges as well, such as very small sample volumes and filtration (dilution) of larger-sized hydrophilic analytes. Currently the only major commercial application for sweat diagnostics is for infant cystic fibrosis testing based on sweat chloride concentrations.

Art Edit

There has been an example of a gouache painting in which the painting is diluted with sweat. [35]


If The Sun Went Out, How Long Would Life On Earth Survive?

If you put a steamy cup of coffee in the refrigerator, it wouldn’t immediately turn cold. Likewise, if the sun simply “turned off” (which is actually physically impossible), the Earth would stay warm—at least compared with the space surrounding it—for a few million years. But we surface dwellers would feel the chill much sooner than that.

Within a week, the average global surface temperature would drop below 0°F. In a year, it would dip to –100°. The top layers of the oceans would freeze over, but in an apocalyptic irony, that ice would insulate the deep water below and prevent the oceans from freezing solid for hundreds of thousands of years. Millions of years after that, our planet would reach a stable –400°, the temperature at which the heat radiating from the planet’s core would equal the heat that the Earth radiates into space, explains David Stevenson, a professor of planetary science at the California Institute of Technology.

Although some microorganisms living in the Earth’s crust would survive, the majority of life would enjoy only a brief post-sun existence. Photosynthesis would halt immediately, and most plants would die in a few weeks. Large trees, however, could survive for several decades, thanks to slow metabolism and substantial sugar stores. With the food chain’s bottom tier knocked out, most animals would die off quickly, but scavengers picking over the dead remains could last until the cold killed them.

Humans could live in submarines in the deepest and warmest parts of the ocean, but a more attractive option might be nuclear- or geothermal-powered habitats. One good place to camp out: Iceland. The island nation already heats 87 percent of its homes using geothermal energy, and, says astronomy professor Eric Blackman of the University of Rochester, people could continue harnessing volcanic heat for hundreds of years.

Of course, the sun doesn’t merely heat the Earth it also keeps the planet in orbit. If its mass suddenly disappeared (this is equally impossible, by the way), the planet would fly off, like a ball swung on a string and suddenly let go.


How much heat can a human sustain? - مادة الاحياء

A living cell’s primary tasks of obtaining, transforming, and using energy to do work may seem simple. However, the second law of thermodynamics explains why these tasks are harder than they appear. None of the energy transfers we’ve discussed, along with all energy transfers and transformations in the universe, is completely efficient. In every energy transfer, some amount of energy is lost in a form that is unusable. In most cases, this form is heat energy. Thermodynamically, heat energy is defined as the energy transferred from one system to another that is not doing work. For example, when an airplane flies through the air, some of the energy of the flying plane is lost as heat energy due to friction with the surrounding air. This friction actually heats the air by temporarily increasing the speed of air molecules. Likewise, some energy is lost as heat energy during cellular metabolic reactions. This is good for warm-blooded creatures like us, because heat energy helps to maintain our body temperature. Strictly speaking, no energy transfer is completely efficient, because some energy is lost in an unusable form.

Figure 1. Entropy is a measure of randomness or disorder in a system. Gases have higher entropy than liquids, and liquids have higher entropy than solids.

An important concept in physical systems is that of order and disorder (also known as randomness). The more energy that is lost by a system to its surroundings, the less ordered and more random the system is. Scientists refer to the measure of randomness or disorder within a system as entropy. High entropy means high disorder and low energy (Figure 1). To better understand entropy, think of a student’s bedroom. If no energy or work were put into it, the room would quickly become messy. It would exist in a very disordered state, one of high entropy. Energy must be put into the system, in the form of the student doing work and putting everything away, in order to bring the room back to a state of cleanliness and order. This state is one of low entropy. Similarly, a car or house must be constantly maintained with work in order to keep it in an ordered state. Left alone, the entropy of the house or car gradually increases through rust and degradation. Molecules and chemical reactions have varying amounts of entropy as well. For example, as chemical reactions reach a state of equilibrium, entropy increases, and as molecules at a high concentration in one place diffuse and spread out, entropy also increases.

Try It Yourself

Set up a simple experiment to understand how energy is transferred and how a change in entropy results.

  1. Take a block of ice. This is water in solid form, so it has a high structural order. This means that the molecules cannot move very much and are in a fixed position. The temperature of the ice is 0°C. As a result, the entropy of the system is low.
  2. Allow the ice to melt at room temperature. What is the state of molecules in the liquid water now? How did the energy transfer take place? Is the entropy of the system higher or lower? لماذا ا؟
  3. Heat the water to its boiling point. What happens to the entropy of the system when the water is heated?

All physical systems can be thought of in this way: Living things are highly ordered, requiring constant energy input to be maintained in a state of low entropy. As living systems take in energy-storing molecules and transform them through chemical reactions, they lose some amount of usable energy in the process, because no reaction is completely efficient. They also produce waste and by-products that aren’t useful energy sources. This process increases the entropy of the system’s surroundings. Since all energy transfers result in the loss of some usable energy, the second law of thermodynamics states that every energy transfer or transformation increases the entropy of the universe. Even though living things are highly ordered and maintain a state of low entropy, the entropy of the universe in total is constantly increasing due to the loss of usable energy with each energy transfer that occurs. Essentially, living things are in a continuous uphill battle against this constant increase in universal entropy.


درجة حرارة الجسم

It is important to maintain a constant temperature so that living organisms can maintain metabolism. There are two types of heat regulation: endothermic where the species controls their own temperature (mammals, birds), and ectothermic where temperature reflects the environmental temperature (lizards, fish).

The temperature in mammals is detected by thermoreceptors in the skin and the الغدة النخامية which is in the brain. Changes in temperature bring about nerve impulses from the brain to the muscles and glands which will bring about changes depending on whether it is hot or cold.


Neandertal cold adaptation: Physiological and energetic factors

European Neandertals employed a complex set of physiological cold defenses, homologous to those seen in contemporary humans and nonhuman primates. While Neandertal morphological patterns, such as foreshortened extremities and low relative surface-area, may have explained some of the variance in cold resistance, it is suggested the adaptive package was strongly dependent on a rich array of physiological defenses. A summary of the environmental cold conditions in which the Neandertals lived is presented, and a comparative ethnographic model from Tierra del Fuego is used. Muscle and subcutaneous fat are excellent “passive” insulators. Neandertals were quite muscular, but it is unlikely that they could maintain enough superficial body fat to offer much cold protection. A major, high-energy metabolic adaptation facilitated by modest amounts of highly thermogenic brown adipose tissue (BAT) is proposed. In addition, Neandertals would have been protected by general mammalian cold defenses based on systemic vasoconstriction and intensified by acclimatization, aerobic fitness, and localized cold-induced vasodilation. However, these defenses are energetically expensive. Based on contemporary data from circumpolar peoples, it is estimated that Neandertals required 3,360 to 4,480 kcal per day to support strenuous winter foraging and cold resistance costs. Several specific genetic cold adaptations are also proposed—heat shock protein (actually, stress shock protein), an ACP*1 locus somatic growth factor, and a specialized calcium metabolism not as yet understood. أكون. جيه هوم. بيول. 14:566–583, 2002. © 2002 Wiley-Liss, Inc.


شاهد الفيديو: الحكيم في بيتك. حمدي يوضح حرارة الانسان الطبيعية وامتى نقلق من ارتفاعها (كانون الثاني 2022).