人类面对极限高温,会有哪些反应?能承受多高的温度?
人类在地球上的历史只有区区几百万年,目前世界上很多物种都比人类要“古老”得多。然而,人类自从诞生之日起,凭借着高超的智商,学会了使用和制造工具来更好地适应、改造自然,逐渐成为地球上最强大的物种,并且形成了人类独有的社会文明,成为地球的“主宰”。而人类在适应自然的过程中,对气温变化的生理调节功能也日趋完善和高效,虽然与一些极度耐寒、耐热、耐旱的“变态”物种仍然没法比,但却形成了一套独特的适应机制。
人体的皮肤是身体中最大的器官,上面分布着大量的感觉神经末梢,这些感觉神经末梢可以分为游离和有被囊两大类。其中游离神经末梢是我们能够直接感受到外界环境刺激的主要“信号”来源,皮肤上的这些感受器,主要分布在表皮、角膜以及毛囊的上皮细胞中,可以感受到痛觉、触压觉、冷觉和热觉四种刺激。除了皮肤以外,在身体内部的某些器官的黏膜、结缔组织中,也分布着拥有类似功能的感受器,也可以产生这四类感觉的发生。
皮肤感受器的冷觉和热觉感受器,具有明确的“分工”,当皮肤的温度低于30摄氏度时,冷觉感受器起主导作用,而高于35摄氏度时,主要以热觉感受器起作用,当处于30-35摄氏度之间时,二者分别起作用,相互达到几乎平衡的状态。这些感受器引发温度感知的信号之后,会通过神经系统,传递给大脑,然后大脑对这些信号进行判断,最后将反馈“指令”传递给下丘脑中的体温调节中枢,从而发挥出相应的体温调节生理适应功能。
在人体的皮肤中,冷觉感受器的数量较多,约为热觉感受器的4-10倍。所以,在感知外界环境变化时,冷觉感受器的“放电”频率要远高于热觉感受器,也就是说人体皮肤一般对寒冷的刺激比较敏感,这也是人们通常情况下耐热而不耐冷的根本原因。
当冷觉或者热觉感受器通过感知产生的信号,传到下丘脑之后,下丘脑将这些信号进行整合,然后通过神经中枢发出调节冲动信号,使身体上的多个部位配合、联动进行生理活动的调节,比如皮肤的血管、肌肉、汗腺、内脏、内分泌系统等都会发生相应的改变,最终达到调整身体产热或者散热过程,实现调节体温上升或者下降的目的。
正常情况下,人体的体温调节有一个“调定点”,即37摄氏度。当外界环境温度较低时,人体的体温低于调定点,那么在神经元放电频率降低、下丘脑反馈信号的作用下,人体的骨骼肌紧张度就会增加,血管收缩,血流量特别是皮肤的血流量减少,汗腺减少甚至停止分泌,甲状腺素等激素分泌量增加,人体的代谢活动增强,从而推动体内热量产生量的增加,最终达到提升体温的效果。
如果环境温度较高,体温高于调定点,就会发生和上述过程相反的过程,不但血流量和汗液分泌量增加,而且新陈代谢水平降低,推动产热过程减速以及散热能力增加,从而降低体温直至回落到调定点。
无论是自然环境还是人造的高温环境,正因为人体的皮肤中的热觉感应器数量较少,所以忍耐高温极限的能力普遍较强。比如在自然环境下,热带地区终年酷暑,那里的人们有时要忍耐50摄氏度以上高温的天气。一些研究机构以及历史文献也有过类似的研究或者记载,比如在干燥环境下,人们在70、80、90、100摄氏度的环境中,可以分别忍耐1、0.8、0.5、0.4个小时。在1958年的比利时,曾经有人做过更加疯狂的试验,在200摄氏度的环境中坚持了5分钟。
当然,我们不提倡这样的“实战”试验。不同个体的身体条件,对热觉的反应程度、痛觉神经系统的敏感程度也不太一样,另外还与穿着的衣物有关。当皮肤所接触的环境温度,在1分钟以内上升到42摄氏度时,就会引发痛觉,一般人在温度提高到45摄氏度时,这种痛觉就会非常明显。所以坚持的时间长短,与人体痛觉的敏感程度有很大关系,另外也与个人的身体素质高低密不可分。
之所以在短时间内,人体能够耐受极端的高温环境,除了刚才提到的身体肌肉、血液、内分泌等内部调节机制之后,汗腺所发挥的能力至关重要。人体的皮肤中,分布着众多的汗腺,平均每平方厘米达到400多条,在环境温度较高时,汗腺分泌汗液的效率会变得非常高,随着汗液的蒸发,会带走靠近皮肤以及接触皮肤空气中的很多热量,同时也会将体内积聚的热量散发出去,从而在身体表面形成一层“降温层”。
但是,人体不能直接与高温的热源进行接触,也不能在湿度较大的高温空气中逗留较长时间,因为无论是固体还是液态水的比热容都要比气体高得多,届时皮肤不得不吸收更多的热量,散热效率会大打折扣,这也是为什么做上述高温试验时,人们都要被放置在尽可能干燥的空气中、并且要穿着较厚的衣服的主要原因。
在人们暴露在极端高温环境中,会表现出大量出汗、血管明显收缩、新陈代谢变慢等生理反应,如果热量散失途径不畅,极容易出现呼吸受阻、脱水、昏厥、中暑、血液循环和内分泌系统紊乱等问题,一旦超出身体的调节和可恢复范围,将会造成严重且不可逆的伤害。