Кожа
Кожа — наружный покров тела человека, который отделяет внутреннюю среду организма от внешней. Она защищает тело, участвует в поддержании постоянной температуры, выделяет некоторые вещества и воспринимает прикосновение, давление, боль, тепло и холод.
Строение кожи
Кожа состоит из трёх основных частей: эпидермиса, дермы и подкожной жировой клетчатки. Эпидермис и дерма образуют собственно кожу, а подкожная клетчатка соединяет её с глубже расположенными тканями и органами. Знание строения тканей человека помогает понять, почему разные слои кожи выполняют разные функции.
Эпидермис
Эпидермис — наружный слой кожи. Он образован главным образом покровной эпителиальной тканью. В его нижнем, ростковом слое клетки постоянно делятся, поэтому эпидермис восстанавливается. По мере продвижения к поверхности клетки ороговевают, погибают и слущиваются. Ороговевшие клетки уменьшают потерю воды и затрудняют проникновение микробов.
В эпидермисе находятся пигментные клетки, вырабатывающие меланин. Меланин придаёт коже окраску и частично защищает клетки от ультрафиолетового излучения. В эпидермисе нет кровеносных сосудов: питательные вещества поступают к его клеткам из расположенных глубже тканей.
Дерма и подкожная клетчатка
Дерма — внутренний слой кожи, состоящий из соединительной ткани. В ней находятся кровеносные и лимфатические сосуды, нервные окончания, рецепторы, волосяные фолликулы, потовые и сальные железы. Кровеносные сосуды дермы снабжают ткани кислородом и питательными веществами, а также участвуют в теплообмене.
Подкожная жировая клетчатка содержит жировые клетки. Она смягчает удары, уменьшает потерю тепла и служит запасом питательных веществ. Толщина этого слоя неодинакова у разных людей и на разных участках тела.
Эпидермис — наружный слой кожи. Дерма — слой соединительной ткани под эпидермисом, содержащий сосуды, железы и рецепторы. Подкожная жировая клетчатка — глубокий слой, выполняющий теплоизоляционную, защитную и запасную функции.
Функции кожи
Кожа выполняет несколько взаимосвязанных функций. Нельзя считать её только оболочкой тела: в ней расположены сосуды, железы и многочисленные нервные окончания.
- Защитная функция. Кожа препятствует механическим повреждениям, проникновению микроорганизмов и некоторых химических веществ. Ороговевший эпидермис уменьшает испарение воды, а кожное сало смягчает поверхность кожи.
- Терморегуляторная функция. Кожа участвует в поддержании относительно постоянной температуры тела. Тепло отдаётся во внешнюю среду через поверхность кожи, а испарение пота охлаждает тело.
- Выделительная функция. Потовые железы выделяют пот, содержащий воду, минеральные соли и небольшое количество продуктов обмена, например мочевину.
- Рецепторная функция. Рецепторы кожи воспринимают прикосновение, давление, растяжение, боль, тепло и холод. Возникающие нервные импульсы поступают в центральную нервную систему.
- Обменная и запасная функции. В коже образуется витамин D под действием ультрафиолета, а подкожный жир служит запасом энергии и теплоизолятором.
При перегревании сосуды кожи расширяются, к поверхности поступает больше крови, и теплоотдача увеличивается. При охлаждении сосуды сужаются, кровоток в коже уменьшается, поэтому организм теряет меньше тепла.
В упрощённом виде теплоотдачу можно представить как сумму тепла, отданного излучением, при соприкосновении, движении воздуха и испарении воды. В школьных заданиях обычно требуется установить, какой механизм усилился или ослаб. Подробнее процесс рассмотрен на странице терморегуляция, а особенности отдачи тепла кожей — на странице кожная теплоотдача.
Почему при физической нагрузке кожа часто краснеет и покрывается потом?
Терморегуляция и потоотделение
При повышении температуры тела нервная система усиливает работу потовых желёз и расширяет кожные сосуды. Пот выделяется на поверхность кожи, а затем испаряется. На испарение требуется энергия, которая забирается у кожи в виде тепла. Поэтому эффект охлаждения зависит не только от количества пота, но и от возможности его испарения.
Во влажном воздухе испарение идёт хуже, поэтому даже обильное потоотделение может не привести к достаточному охлаждению. Движение воздуха обычно ускоряет испарение. При низкой температуре сосуды кожи сужаются, кожа бледнеет, а теплоотдача уменьшается.
Пот сам по себе почти не охлаждает тело. Охлаждение происходит главным образом при испарении воды с поверхности кожи.
Разобранный пример
Ученик измерил температуру кожи до и после физической нагрузки. После нагрузки кожа стала красной и влажной. Объясните, как изменились процессы терморегуляции.
После нагрузки увеличилось образование тепла. Кожные сосуды расширились, поэтому кожа покраснела и теплоотдача возросла. Усилилось потоотделение; при испарении пота тело потеряло дополнительное количество тепла.
В последнем выражении \(m\) — масса испарившейся воды, а \(L\) — удельная теплота парообразования. Чем больше воды испарилось, тем больше энергии было затрачено на испарение и тем сильнее охлаждение при прочих равных условиях.
Рецепторы и железы кожи
Рецепторы кожи преобразуют раздражение в нервный импульс. Рецепторы прикосновения и давления помогают оценить контакт с предметом, температурные рецепторы сообщают о нагревании или охлаждении, а болевые рецепторы сигнализируют о повреждении. Чувствительность разных участков тела неодинакова: она выше там, где больше рецепторов, например на кончиках пальцев.
Потовые железы выделяют пот и участвуют в охлаждении. Сальные железы выделяют кожное сало, которое смазывает кожу и волосы, уменьшает их пересыхание и частично препятствует воздействию воды и микроорганизмов. Волосы образуются в волосяных фолликулах дермы; их корни связаны с нервными окончаниями и небольшими мышцами.
Выделительную функцию кожи не следует смешивать с работой почек. Почки удаляют из крови значительно больше конечных продуктов обмена и образуют мочу; эта тема раскрывается на страницах мочеобразование и почка. Кожа лишь дополняет работу выделительной системы.
1. Нельзя говорить, что пот образуется в эпидермисе: его вырабатывают потовые железы дермы. 2. Нельзя считать, что кожа выделяет мочу: в поте есть только небольшое количество мочевины. 3. Расширение сосудов кожи усиливает теплоотдачу, а не сохраняет тепло. 4. Охлаждает не появление пота, а его испарение. 5. Эпидермис не содержит кровеносных сосудов.
Бережное отношение к коже
Для сохранения защитной функции кожи важны регулярная гигиена, защита от чрезмерного ультрафиолетового излучения, осторожность при работе с горячими предметами и химическими веществами. При перегревании нужно обеспечить доступ воздуха и питьё, поскольку с потом организм теряет воду и соли. Повреждение кожи нарушает барьер и повышает риск проникновения микроорганизмов.
Быстрая проверка
Главное
- Кожа включает эпидермис, дерму и подкожную жировую клетчатку.
- Эпидермис защищает организм и постоянно обновляется; в нём нет кровеносных сосудов.
- В дерме находятся сосуды, рецепторы, волосяные фолликулы, потовые и сальные железы.
- Кожа защищает тело, участвует в терморегуляции, выделении веществ и восприятии раздражений.
- При перегревании сосуды кожи расширяются, потоотделение усиливается, а испарение пота охлаждает организм.
- Пот не заменяет работу почек: кожа выделяет лишь небольшое количество воды, солей и мочевины.