Warum zittern Menschen, wenn es kalt ist?

Als Kind hörte ich eine Fabel über den Kuckuck. Forschungsergebnissen zufolge ist die Fabel „Der Kuckuck“ eine Adaption von „Nancun Chuogenglu“ von Tao Zongyi (1329–ca. 1412, gebürtig aus Huangyan, Provinz Zhejiang, Schriftsteller und Historiker der späten Yuan-Dynastie und frühen Ming-Dynastie). Der Originaltext besagt: Auf dem Berg Wutai gibt es einen Vogel namens Hanhaochong. Im Hochsommer, wenn der Vogel voller Schönheit ist, schreit er vor sich hin: „Der Phönix ist nicht so gut wie ich!“ Im tiefsten Winter, wenn ihm die Federn ausfallen und es so matt wie ein Küken ist, ruft es sich zu: „Es geht nur darum, durchzukommen.“

Der Legende nach gibt es auf dem Berg Wutai eine Vogelart, deren Besonderheit darin besteht, dass sie vier Beine und ein Paar kahle, fleischige Flügel hat und nicht wie andere Vögel fliegen kann. Die Leute nennen ihn „den Kuckucksvogel“.

Im Sommer ist der Nachtreiher mit bunten Federn bedeckt und sieht sehr schön aus. Es hat auch eine laute Singstimme und sein Ruf ist sehr bewegend – so schön! Der Kuckuck war so stolz, dass er dachte, er sei der schönste Vogel der Welt und nicht einmal der Phönix könne sich mit ihm messen. Also schüttelte sie den ganzen Tag ihre Federn, lief überall herum und sang stolz: „Der Phönix ist nicht so gut wie ich! Der Phönix ist nicht so gut wie ich!“ Sie hat die ganze Zeit angegeben !

Sie zeigte überall ihre Federn und ihre Stimme und lachte über andere, die hart arbeiteten. Der gutherzige Vogel erinnerte sie: „Beeil dich und bau ein Nest! Wie willst du sonst den Winter überleben?“ Der Kuckuck sagte verächtlich: „Der Winter ist noch früh, warum sich beeilen? Nutzen Sie die schöne Zeit heute und haben Sie Spaß!“

Der Sommer verging und der Herbst kam und alle Vögel waren fleißig. Einige von ihnen begannen, in Gruppen nach Süden zu fliegen und bereiteten sich darauf vor, dort den warmen Winter zu verbringen. Einige blieben und arbeiteten den ganzen Tag hart, sammelten Nahrung, reparierten Nester und trafen Vorbereitungen für den Winter. Nur der Kuckuck besitzt weder die Fähigkeit, in den Süden zu fliegen, noch die Bereitschaft, hart zu arbeiten, sondern wandert trotzdem den ganzen Tag umher und stellt überall sein schönes Gefieder und seine bewegende Singstimme zur Schau.

Der Winter ist endlich da. Das Wetter ist extrem kalt und alle Vögel verstecken sich in ihren warmen Nestern, um der Kälte standzuhalten. Zu diesem Zeitpunkt sind die schönen Federn des Kuckucks bereits vollständig abgefallen. Nachts versteckte es sich zitternd vor Kälte in den Felsspalten. Es rief immer wieder: „Zitter, zitter, ich baue morgen ein Nest, wenn ich aufstehe! Zitter, zitter, ich baue morgen ein Nest, wenn ich aufstehe!“ Es hat einfach weitergezittert ! - So schön, dass es mich friert!

Als am Morgen die Sonne herauskam, war es dem Kuckuck wieder warm. Es war so stolz, dass es die Schmerzen, die es in der kalten Nacht zuvor erlitten hatte, völlig vergaß. Es sang wieder fröhlich: „Komm einfach vorbei! Leg dich auf einen Sonnenhang! Komm einfach vorbei! Leg dich auf einen Sonnenhang!“

Der Vogel, der in der Sonne badete, riet ihr: „Beeil dich und bau ein Nest, sonst wirst du nachts vor Kälte zittern.“ Der Kuckuck sagte spöttisch: „Du weißt nicht, wie man das Leben genießt! Ich möchte im gegenwärtigen Moment leben.“

Die kalte Nacht ist wieder da und der Kuckuck wiederholt weiterhin dieselbe Geschichte wie letzte Nacht. Dies wiederholte sich mehrere Nächte lang und plötzlich fiel starker Schnee. Die Vögel wunderten sich, warum der Kuckuck aufhörte zu singen. Als die Sonne herauskam, schauten alle nach und stellten fest, dass der Kuckuck bereits erfroren war.

Kommen wir zurück zum Thema. Warum zittern Menschen, wenn es kalt ist?

Der Mensch ist ein warmblütiges Tier. Die Körpertemperatur des Menschen liegt im Allgemeinen zwischen 36 und 37,5 °C. Wenn die menschliche Haut mit der Außentemperatur in Berührung kommt, wird die wahrgenommene Temperatur direkt an das Kontrollzentrum in der Medulla oblongata übertragen, das Atmung, Herzschlag, Körpertemperatur usw. steuert. Bei heißem Wetter steuert das Kontrollzentrum der Körpertemperatur die Erregung des sympathischen Nervs, wodurch sich die Haut- und Schweißporen öffnen, um Wärme abzuleiten und die Körpertemperatur zu senken. Bei kaltem Wetter erhöht sich der Temperaturgradient an der Körperoberfläche, was die Wärmeableitung der Haut beschleunigt und zu einem Absinken der Körpertemperatur führt. Zu diesem Zeitpunkt stimulieren die sympathischen Nerven die wärmeerzeugenden Organe des Körpers, um die Wärmeproduktion zu intensivieren. Wenn die Kälte zunimmt, verursachen die sympathischen Nerven ein Zittern der Muskeln in verschiedenen Teilen der Gliedmaßen, einschließlich der Muskeln in der Nähe der Zähne. Dadurch erzeugen die Muskeln und Fettzellen durch Kontraktion Wärmeenergie und versorgen den Körper mit Wärme, um das Gleichgewicht der Körpertemperatur aufrechtzuerhalten.

Die wichtigsten Teile des menschlichen Körpers, die Wärme produzieren, sind die inneren Organe und die Muskeln. Im Ruhezustand verlässt sich ein Mensch zur Aufrechterhaltung seiner Körpertemperatur hauptsächlich auf die basale metabolische Wärmeproduktion seiner inneren Organe. Die Leber ist das wichtigste Wärme produzierende Organ unter den inneren Organen. Daher gibt es im Volk ein Sprichwort: „Es ist so kalt, dass meine Leber zittert!“ Man sieht, dass es extrem kalt ist. Im Winter haben die Menschen tendenziell einen besseren Appetit, eine stärkere Verdauung und eine erhöhte basale metabolische Wärmeproduktion. Wenn Sie also satt sind, haben Sie keinen Hunger, und wenn Sie satt sind, ist Ihnen nicht kalt.

Durch Muskelaktivität entsteht viel Wärme. Bei körperlicher Anstrengung ist die Wärmeproduktion der Skelettmuskulatur 10- bis 15-mal höher als die viszerale basale Stoffwechselwärmeproduktion. Wenn die durch den Grundumsatz erzeugte Wärme den Verlust an Wärmeableitung durch den menschlichen Körper immer noch nicht ausgleichen kann, rollen sich die Menschen unwillkürlich zu einer Kugel zusammen. Obwohl dadurch die Wärmeableitungsfläche der Körperoberfläche nicht wesentlich verringert wird, kann die Verkleinerung der Poren an der Körperoberfläche die Wärmeableitung verringern. Bei starker Kälte kommt es zu einer spontanen, synchronen Kontraktion der Muskelfasern, was zu einem Zittern, allgemein als Schüttelfrost bekannt, führt. Durch Zittern kann in kurzer Zeit eine beträchtliche Wärmemenge entstehen, die dem Fünffachen der durch den Grundumsatz erzeugten Wärme entspricht. Aus diesem Grund zittern Menschen, wenn es kalt ist. Zittern ist die natürliche Reaktion des Körpers gegen die Kälte.

Während der Muskelkontraktion kommt es zu exothermen und endothermen Reaktionen, der Gesamteffekt ist jedoch, dass die Exothermie größer ist als die Endothermie. Bei der chemischen Reaktion der Muskelkontraktion wird ein Teil der chemischen Energie direkt in mechanische Energie der Muskelkontraktion umgewandelt, und der größte Teil der chemischen Energie wird in Form von Wärmeenergie freigesetzt, wodurch die Muskeltemperatur ansteigt. Beispielsweise ist nach dem Laufen die Temperatur im Quadrizeps 1,5 °C höher als die Temperatur im Rektum.

Wenn sich der Muskel zusammenzieht, bindet die Myosin-Querbrücke regelmäßig an Adenosintriphosphat (ATP, die direkteste Energiequelle im Körper), dissoziiert davon und hydrolysiert es. Nach der Hydrolyse von ATP entstehen Adenosindiphosphat (ADP) und Phosphat usw., wobei 7 Kalorien/Mol Energie freigesetzt werden. Die freigesetzte Energie wird in kinetische Energie und thermische Energie der Aktinfilamente umgewandelt.

Das Prinzip, nach dem ATP eine Muskelkontraktion verursacht, besteht darin, dass sich unter der Einwirkung von ATP das elektrische Potenzial der Muskelzellen ändert und Myosin dazu anregt, seine Form zu ändern, wodurch eine Muskelkontraktion verursacht wird. Die Muskelkontraktion selbst dient der Erzeugung von „Kraft“ (die durch Kälte verursachte Muskelkontraktionskraft ist sehr groß), aber „Wärme“ ist auch ein Nebenprodukt der Muskelkontraktion. Tatsächlich kann die durch die biochemische Reaktion von ATP zu ADP bereitgestellte Energie von den Muskelzellen nicht zu 100 % in mechanische Energie umgewandelt werden. Der Großteil der Energie geht in Form von Wärmeenergie verloren. Die Energienutzungsrate der menschlichen Skelettmuskulatur liegt zwischen 18 % und 26 %, wobei der Energieverlust durch die Nahrungsumwandlung und der Energieverlust durch die Umwandlung in mechanische Energie berücksichtigt werden. Die Wärmeproduktion durch Muskelkontraktion ist für Warmblüter notwendig, um ihre Körpertemperatur aufrechtzuerhalten, und für Kaltblüter, um ihre Körpertemperatur zu erhöhen.

(ATP fungiert als Energiespeicher wie die Sehne eines Pfeils und Bogens)

Obwohl durch Muskelkontraktion Wärme erzeugt werden kann, können wir uns nicht darauf verlassen, dass Zittern uns über längere Zeit warm hält. Andernfalls könnte die Fabel vom Kuckuck irgendwann Wirklichkeit werden. Die „Ice Bucket Challenge“, die einst wie ein Windstoß den Pazifik überquerte, ist nun von den Vereinigten Staaten über das Mutterland hinweggefegt, und viele Prominente haben das Gefühl erlebt, als würde ihnen Eiswasser über den Kopf gegossen. Die ursprüngliche Absicht dieser Veranstaltung bestand darin, Spenden für den Kampf gegen eine seltene menschliche Krankheit, die Amyotrophe Lateralsklerose (ALS), zu sammeln. Es dauerte jedoch nicht lange, bis diese Aktivität von „enthusiastischen Leuten“ ruiniert wurde. Es scheint, dass wir uns zur Lösung des wissenschaftlichen Problems der „Muskelatrophie“ nicht auf ein windstoßartiges „Zittern“ verlassen können, um die Begeisterung anzuregen. Harte Arbeit, „früh anfangen“, Vorbereitung auf schlechte Zeiten und das Legen eines soliden Fundaments sind der richtige Weg!

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