Eine Reise durch die Physiologie - Wie der Körper des Menschen funktioniert
Anpassung an klimatische Bedingungen (Hitze / Kälte, Luftfeuchtigkeit u.a.) 
Akklimatisierung:
ad = zu, κλίμα = Krümmung, Neigung (des Sonnenstandes), von κλίνειν =
krümmen, biegen (> Deklination, Inklination)| Die Körpertemperatur ist das Resultat von Wärmezufuhr (Wärmebildung und -einwirkung) einerseits, Wärmeabgabe nach außen andererseits. Der Hypothalamus ist das Zentrum der Wärmeregulation; er misst Temperatur mittels peripherer (Haut) und zentraler Temperaturfühler (ZNS). Die intensivste Wärmeproduktion stammt aus der Muskulatur bei körperlicher Belastung. Stoffwechselaktivität erwärmt das Gewebe (ohne Muskelbeteiligung), das nennt man zitterfreie Thermogenese. Die metabolische Wärmebildung wird durch Schilddrüsenhormone gesteigert. Die Ableitung von Wärme aus dem Körper erfolgt über Verdampfung (Evaporation), Strahlung (Radiation) und Leitung (Konduktion); Luftbewegung (Konvektion) unterstützt den Kühlungseffekt durch Verdampfung (Schwitzen) und Leitung (vor allem in Wasser). Wasser leitet Wärme ≈100-mal besser als Luft, sodass der Körper in (kaltem) Wasser konduktiv viel rascher auskühlt als in Luft gleicher Temperatur. Hypothermie bedeutet gesenkte, Hyperthermie gesteigerte Körpertemperatur (bezogen auf den hypothalamischen Sollwert). Fieber entsteht durch das Einwirken von Zytokinen (z.B. Interleukin 1 und 6) auf die wärmeregulatorischen Neuronen im Hypothalamus (Sollwertverstellung zu höherer Körpertemperatur, Einfluss auf die Mechanismen der Wärmebildung, u.a. Muskelzittern - "Schüttelfrost"). Sinkt der Zytokinspiegel wieder, reguliert das System zurück auf normale Körpertemperatur ("Gesundschwitzen" bei raschem Zytokinabfall). |
Thermoregulation Wärmebildung Wärmeabgabe
der Wärmemenge, die dem Körper pro Zeit zufließt (von außen und von
innen); dazu zählt die im Stoffwechsel freiwerdende und die von außen
eindringende Wärmeenergie; der Wärmemenge, die in derselben Zeit den Körper verlässt - über Infrarotstrahlung, Wärmeleitung sowie Verdunstung von
Flüssigkeit an Haut und Schleimhäuten.
Wenn [1] = [2], bleibt die Temperatur des Körpers unverändert; 
1 Kilokalorie Energie erwärmt 1 Liter Wasser um ≈1°C. 
Beispiel Sonnenbad: Die Solarkonstante am Boden beträgt etwa 1 kW/m2. Grob geschätzt kann man bei einer Hautoberfläche von ≈2 m2
und Bestrahlung z.B. der Vorderseite des Körpers von der Aufnahme von
bis zu 1 kW rechnen (1 kW = 3600 kJ/h). Die körpereigene
Wärmeproduktion beträgt - je nach Belastung - etwa 500 kJ pro Stunde.
Die Wärmezufuhr könnte dann ≈4000 kJ/h betragen.
(=Akklimatisation: Reversible individuelle Anpassung an sich verändernde Umweltbedingungen). Die Temperatur der
Körperoberfläche (insbesondere an Stellen, die als besonders kalt oder
warm empfunden werden) kann gegenregulatorisches Verhalten triggern; dabei ändert sich auch die Hautdurchblutung, die dadurch als Stellglied zur Einstellung der Körpertemperatur genutzt wird.
Thermoregulation: Die Verteilung der Hauttemperatur ist vom Wärmehaushalt des Körpers und
von der Umgebungstemperatur abhängig. Adrenerger Einfluss (Sympathikus) drosselt die
Hautdurchblutung. Eine Steigerung der
Hautdurchblutung durch Vasodilatation kann unterschiedlich erfolgen:
In den Akren
(Händen, Füßen, Ohren) erfolgt Gefäßerweiterung und Anstieg der
Hauttemperatur durch Hemmung der adrenerg-vasokonstriktorischen
(sympathischen) Dauerwirkung an diesen Gefäßen; an den großen
Hautflächen von Rumpf und Gliedern dilatieren die Gefäße hingegen durch
einen speziellen Mechanismus, der an die Schweißsekretion geknüpft ist (vasodilatatorische Neurotransmitter: VIP, CGRP). Diese Mechanismen stehen noch unter weiterer Erforschung.| Die Schweißbildung wird durch cholinerge sympathische Fasern angeregt. Die Rezeptoren sind muskarinerg und können z.B. durch Atropin gehemmt werden. |
Einerseits sinkt die Schwelle für die Sudomotorik,
d.h. die Schweißabsonderung beginnt bei Hitzebelastung rascher. Dadurch
beginnt die evaporative Kühlung früher, und die Körpertemperatu steigt
weniger stark an Andererseits verändert sich die Zusammensetzung des Sekrets: Die Rückresorption von Kochsalz in den Ausführungsgängen wird intensiver (Aldosteronwirkung), die Konzentration an Elektrolyten im Schweiß nimmt ab. Dadurch wird der Salzverlust beim Schwitzen reduziert| Bei Hitzeakklimatisation nimmt die Elektrolytkonzentration im Schweiß ab. |
Der Körper bildet Wärmeenergie auf verschiedene Weise:
“Zitterfrei” (non-shivering thermogenesis),
bedingt durch den Zellstoffwechsel in allen Geweben des Körpers, insbesondere im braunen Fettgewebe; und
durch erhöhte Aktivierung der Skelettmuskeln (Kältezittern).
Mit jedem Grad Anstieg der Körpertemperatur steigt die
Ruhe-Herzfrequenz um ≈10 Schläge pro Minute (fieberbedingte
Tachykardie: Q10, RGT-Regel).
Apokrine
Drüse (Lokation: Achsel, Brust, Augenlid, Nasenflügel, Gehörgang,
Genital- und Perianalregion; modifiziert auch: Ziliardrüsen,
Zeruminaldrüsen (Ohrwachs), Brustdrüsen: produzieren öliges Sekret. Ekkrine Drüse (praktisch auf gesamter Haut): Produziert klarflüssigen Schweiß Die Wärmeabgabe erfolgt über Strahlung, Verdunstung und Leitung:
Das Ausmaß der Wärmabgabe durch (Infrarot-) Strahlung (Radiation) hängt von der
Temperatur der Gegenstände in der Umgebung (Wände, Möbel usw.), nicht
aber der Luft, ab. Wärmeabgabe durch Strahlung überwiegt die anderen
Formen bei Aufenthalt in schattiger Umgebung, z.B. in geschlossenen
Räumen. Ist die Wärmestrahlung, die der Körper empfängt, stärker als
diejenige, die er abgibt (z.B. Sonnenbad, Sauna), nimmt seine
Temperatur zu. Thermogramme (Registrierung der
Infrarot-Wärmestrahlung) zeigen die Verteilung von Hauttemperatur und
Hautdurchblutung. Verdunstung (Evaporation, Verdampfung)
von Wasser auf der Haut: Zum Verdampfen von
einem Liter Wasser sind 560 Kilokalorien notwendig (Erwärmen um 1°C: 1
Kilokalorie). Diese Energiemenge entspricht dem 6-8fachen des
Ruheumsatzes in einer Stunde. Bei einem hohen Energieumsatz von z.B. 20
Cal/min (körperliche Ausbelastung) reichen 35 ml Schweiß pro Minute
für die Abgabe der zusätzlichen Wärme aus (1 ml wird von 0,56 Cal
verdampft), vorausgesetzt, der Schweiß wird vollständig verdampft und
rinnt nicht ab. (Der Verlust durch Abrinnen von Schweiß beträgt oft
etwa 50%.)
Wärmeabgabe wird durch Bewegung des den Körper umgebenden Mediums
unterstützt (Konvektion; Wind: an Luft wird so die Wärmeabgabe über Verdampfung unterstützt, soferne sie nicht bei Körpertemperatur
wasserdampfgesättigt ist, wie bei feucht-heißem Tropenklima). Wärmeleitung (Konduktion) ist der direkte Abfluss von Wärme über die Haut an
die Umgebung (Kleidung, Luft, Wasser) und ist die wichtigste Form des
Wärmeverlusts beim Schwimmen. Sind die umgebenden Moleküle wärmer als
die Haut, so kommt es statt Wärmeabgabe zu Wärmeaufnahme. 
Hoher Hautoberflächen-Gewichts-Quotient Geringe Isolierung durch Fettpolster Unverhornte Haut bedingt starke evaporative Kühlung Gering ausgebildetes braunes Fettgewebe
Die Informationen in dieser Website basieren auf verschiedenen Quellen:
Lehrbüchern, Reviews, Originalarbeiten u.a. Sie
sollen zur Auseinandersetzung mit physiologischen Fragen, Problemen und
Erkenntnissen anregen. Soferne Referenzbereiche angegeben sind, dienen diese zur Orientierung; die Grenzen sind aus biologischen, messmethodischen und statistischen Gründen nicht absolut. Wissenschaft fragt, vermutet und interpretiert; sie ist offen, dynamisch und evolutiv. Sie strebt nach Erkenntnis, erhebt aber nicht den Anspruch, im Besitz der "Wahrheit" zu sein.
