المحافظة على موازنة الحرارة في جسم الإنسان

المحافظة على موازنة الحرارة في جسم الإنسان

في جسم مخلوقات حيّة كالإنسان هناك حاجة للمحافظة على موازنة للحرارة- المحافظة على درجة حرارة ثابتة في الجسم. في حالة النشاط الجسماني أو درجة حرارة خارجية عالية، ترتفع درجة حرارة الجسم.

في جسم الإنسان هناك عدّة آليات للمحافظة على موازنة الحرارة:

إفراز العرق- في عملية إفراز العرق يُفرَز الماء إلى سطح الجلد ويتبخّر، أي ينتقل من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية. تستهلك هذه العملية حرارة تُؤخذ من بيئة السائل المتبخّر. لهذا السبب يؤدّي تبخّر العرق من سطح الجلد إلى خفض درجة حرارة الجسم. 

حمل الحرارة- سائل الدم الذي يجري في الجسم يحمل معه حرارة من مكان إلى آخر ويساعد في المحافظة على درجة حرارة ثابتة في الجسم. عندما ترتفع درجة حرارة الجسم تطرأ تغيّرات في جريان الدم: الأوعية الدموية المحيطية- الموجودة في محيط الجسم (في الجلد) تتّسع، والدم الذي يحمل معه الحرارة من الأعضاء الداخلية التي في الجسم يصل إلى الجلد. تنطلق الحرارة إلى البيئة فتنخفض درجة حرارة الجسم.

ارتجاف العضلات (القشعريرة) وطقطقة الأسنان- في حالة انخفاض درجة حرارة الجسم تحدث ارتجافات في العضلات تنتج حرارة وترفع درجة حرارة الجسم.

العلاقة بين موازنة الماء وموازنة الحرارة في جسم الإنسان

ارتفاع درجة حرارة الجسم, عندما تكون درجة الحرارة الخارجية عالية, والنشاط الجسماني يؤدّيان إلى زيادة إفراز العرق، الذي يعتبر حيويًا لتبريد الجسم. زيادة انطلاق (إفراز) الماء بواسطة إفراز العرق تؤثّر على موازنة الماء في الجسم ويمكنها أن تؤدّي إلى الجفاف. تُعرَّف حالة الجفاف بأنّها حالة ينقص فيها ماء في الجسم بنسبة %5 أو أكثر من كتلة الجسم. ترتفع درجة حرارة الجسم في ضربة الحرّ إلى 40-41 درجة مئوية. يمكن أن تحدث ضربة الحرّ نتيجة الجفاف أو في حالات لا يستطيع الجسم فيها، رغم الشرب الكافي، من التخلّص من فوائض الحرارة. على سبيل المثال، حدث أن أضاع بعض الجنود طريقهم وواصلوا السير رغم شروط الحرّ الشديد. مواصلة الجهد الجسماني أدّت إلى ضربة حرّ رغم أنّه تبقّى لديهم ماء.

للمحافظة على موازنة ماء وموازنة حرارة سليمتين في هذه الشروط يجب تبنّي قواعد سلوكية ملائمة:

أ. تقليص ارتفاع درجة حرارة الجسم- الراحة، المكوث في الظلّ، الدخول إلى مكان فيه تبريد؛ ب. زيادة تبخّر العرق؛ إضافة ماء للجسم عن طريق كثرة الشرب.    

وصف عملية التدريس

اعتبارات بناء تسلسل التدريس

يتمحور هذا الموضوع الفرعي حول موضوع الماء، الذي يعتبر المركّب الأساسي في جسم المخلوقات الحيّة ويرتبط بالموضوع السابق- أجهزة النقل.

نقطة انطلاق تدريس هذا الموضوع الفرعي هي التوجّه الشمولي، الذي وجّه التدريس في الموضوعين الفرعيين السابقين. حسب هذا التوجّه، المحافظة على موازنة ماء وموازنة حرارة سليمتين عند الإنسان وعند الحيوانات هي نتيجة للتعاون بين أجهزة الجسم. الجانب الذي يتناول العلاقات المتبادلة للمخلوقات الحيّة مع بيئتها ينعكس كثيرًا هنا، لأنّ المحافظة على موازنة الماء وعلى موازنة الحرارة في المخلوقات الحيّة هي مثال مدهش للآليات التي تطوّرت في المخلوقات الحيّة، من أجل المحافظة على بيئة داخلية ثابتة (في هذه الحالة- كمّية الماء ودرجة الحرارة) في شروط بيئية متغيّرة.

هناك فكرة أخرى تنعكس في هذا الموضوع كما في المواضيع الفرعية السابقة، وهي العلاقة بين ظواهر في مستوى الميكرو (المستوى الخلوي أو الجزيئي) وبين ظواهر في مستوى الماكرو (مستوى الكائن الحيّ). هكذا مثلاً يمكن ربط آلية التبريد بواسطة إفراز العرق بالنموذج الجسيمي- الانتقال من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، العملية التي تستهلك طاقة.

صعوبات مميّزة من أبحاث في تدريس العلوم

فهم خاطئ لآلية التبريد بواسطة إفراز العرق- الكثير من الطلاّب لا يفهمون أنّ تبخّر العرق هو الذي يبرّد الجلد وليس إفراز العرق.

توصيات لمواجهة الصعوبات

نقترح عدّة طرق لمواجهة هذه الصعوبة:

1.   تجسيد ظاهرة التبريد بواسطة التبخّر- يعرف الطلاّب إحساس البرودة الذي يشعرون به عند الخروج من السباحة، عندما يكون الجسم رطبًا. يمكن إجراء مع الطلاّب التجربة التي يفحصون فيها إحساس البرودة الذي يتكوّن يتبخّر الكحول الموجود على الجلد. التجربة التي تجسّد انخفاض درجة الحرارة موصوفة في الوحدة التعليمية: الماء مادّة الحياة.

2.   خلق علاقة بين ظاهرة إفراز العرق (مستوى الماكرو) وبين ظاهرة التبخّر في المستوى الجسيمي (مستوى الميكرو)- في وحدة التدريس- التعلّم- التقييم في موضوع: الجسيمات تجدون معلومات وفعاليات تتناول هذا الموضوع. تشمل هذه الوحدة أيضًا تطرّقًا إلى الانتقال بين حالة المادّة الصلبة إلى السائلة ومن الحالة السائلة إلى الغازية كعملية تستهلك طاقة من البيئة، ولذلك تؤدّي إلى تبريد البيئة. محاكاة تجسّد تغيّر درجة الحرارة في عملية الانتقال بين حالات المادّة موجودة في البند