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Der Körperprozess der Konvektion übernimmt in der körperlichen Thermoregulation eine wichtige Rolle, da er die Wärmeabgabe an die Außenwelt sowie den Wärmetransport reguliert.
Der Wärmeaustausch im Körper kann allerdings durch äußere Einflüsse oder Krankheiten gestört werden. Ein gestörter Wärmeaustausch beeinträchtigt den Körper wesentlich, sodass nicht selten ernste Folgen auftreten.
Der nachfolgende Artikel erklärt zunächst, was unter Konvektion verstanden werden kann und geht auf ihre Funktion sowie Aufgabe ein. Des Weiteren werden typische Krankheiten und Beschwerden in Bezug auf die Konvektion vermerkt und die Inhalte zusätzlich in Listen zusammengefasst.
Table of Contents
Was ist die Konvektion?
Inhaltsverzeichnis
Die Konvektion übernimmt bei der Thermoregulieren beim Menschen eine Transportform der Wärme, welcher beim Wärmeaustausch benötigt wird. Die Wärme wird hierbei nicht immer vom Körper erzeugt, sondern erfolgt über ein stoffliches Medium.
Unter anderem kann die Wärme über eine Flüssigkeit wie warmes Wasser in den Körper gelangen und weitertransportiert werden. Zugleich muss der Aggregatszustand der Wärme während des Transports nicht beibehalten werden, sodass die von der Flüssigkeit verursachte Wärme auf ein gasförmiges Medium wie die Luft übergehen kann.
Das flüssige Medium beim Wärmeaustausch kann unter anderem auch das Blut im Kreislauf sein. Das körpereigene Blut reguliert hierbei die Körpertemperatur. Die Rolle des gasförmigen Mediums übernimmt hingegen die Außenluft.
Eine der wichtigsten Bedürfnisse der Thermoregulation des Körpers ist es zu versuchen, die physiologische Körpertemperatur möglichst immer aufrechtzuerhalten. Durchschnittlich beträgt die menschliche Körpertemperatur 37 Grad, wobei sie bei manchen Personen ebenfalls lediglich 36 Grad ausmachen kann. Eine Körpertemperatur über 37 Grad, vor allem über 38 Grad, ist ein Anzeichen für eine Erkrankung wie Fieber.
Die Wärme im Körper wird primär durch Stoffwechselprozesse erzeugt. Sekundär kann die Reibung bei Muskelarbeit gleichfalls für eine Wärmebildung im Körper sorgen. Bei der Reibung bei der Muskelarbeit wird die mechanische Energie ebenfalls aus den Stoffwechselaktivitäten gewonnen.
Hormone & Blut
Um die Thermoregulation zu ermöglichen, übernimmt die Konvektion die Rolle eines Transports. Durch sie wird es dem Körper ermöglicht, Wärmeenergie aus der Wärmequelle an einen anderen Ort zu transportieren. Dies geschieht durch das fließende Blut, welches aufgrund der Blutgefäße durch den gesamten Körper strömt und somit einen Wärmetransport an alle Körperstellen garantiert.
Ebenfalls muss bei der Konvektion ein Wärmeaustausch zwischen Körper und Außenwelt beachtet werden. Hierbei bekommt der Körper nicht nur in vielen Fällen Wärme aus der Umwelt, sondern gibt sie zugleich an sie ab. Herrschen beispielsweise niedrige Außentemperaturen vor, kann der Körper keine Wärme aufnehmen, gibt sie jedoch gleichzeitig ab.
In diesen Fällen ist die Thermoregulation mit einem starken Wärmeverlust behaftet, da der Wärmetransport durch die niedrigen Temperaturen eingeschränkt ist. Zugleich können hohe Temperaturen eine Veränderung des Wärmeaustausches und der Wärmeregulierung verursachen. Produziert der Körper zu stark Wärme, kann die Abgabe an die Außenwelt nämlich gefördert werden. Eine zu hohe Körpertemperatur zeigt sich hierbei häufig durch Symptome wie Schwitzen.
Im Überblick:
Zusammenfassung der Konvektion:
- Prozess in der Thermoregulierung des Menschen
- Transportform für Wärme, welche beim Wärmeaustausch benötigt wird
- findet kontinuierlich statt
- hilft, die physiologische Körpertemperatur konstant zu halten
- Wärmebildung findet primär und sekundär statt – kein Unterschied für Konvektion
- Wärmezufuhr kann durch Körper erzeugt werden – Blut, Muskelreibung
- Wärmetransport durch Außenwelt beeinflusst – niedrige / hohe Temperaturen
Unterkühlung (Hypothermie)
Beim Wärmeaustausch bzw. bei der Konvektion nehmen die Umwelteinflusse eine bedeutende Rolle ein. Herrschen beispielsweise dauerhaft niedrige Temperaturen wie beim Tauchen vor, senkt sich die Körpertemperatur, da der Wärmeaustausch erschwert wird. Infolgedessen treten Folgeerscheinen wie eine Unterkühlung bzw. Hypothermie auf.
Eine Unterkühlung kann lebensbedrohlich sein
Dieses Phänomen wird verursacht, wenn der Körper über einen anhaltenden, bestimmten Zeitpunkt hinweg mehr Wärme abgibt als er aufnimmt. Während eine Unterkühlung durch die Außentemperatur, vor allem in den kalten Monaten des Jahres, schnell vorangehen kann, besitzt kaltes Wasser einen noch rascheren Weg, eine Unterkühlung zu verursachen, da der Körper dauerhaft und an jeder Stelle von den niedrigen Temperaturen umgeben ist.
Generell besitzt der menschliche Körper eine Temperatur von 37 Grad Celsius. Diese kann über den Tag hinweg periodisch schwanken, sodass etwas geringere Körpertemperaturen wie etwa 36 Grad ebenfalls möglich sind.
Durch die Konvektion und den stetig ablaufenden Wärmetransport ist der Körper in der Lage, seine Temperatur konstant zu halten. Zugleich regeln die Temperaturrezeptoren die Wärmeproduktion und die Wärmeabgabe. Im gesamten Körper verteilt können diese besagten Rezeptoren gefunden werden.
Wasser & Temperatur
Generell besitzt Wasser eine sehr viel höhere Konduktion bzw. Temperaturleitfähigkeit als Luft. Anders ausgedrückt wird dem Körper durch das Wasser die Wärme schneller als durch Luft entzogen. Gleichfalls wird aufgrund der Konvektion das Wasser, welches den Körper umgibt, durch Wärmeströmungen beim Tauchen laufend erneuert.
Aus diesen Gründen geschieht eine Unterkühlung bzw. Hypothermie beim Tauchen schneller als bei denselben Temperaturvoraussetzungen wie an Land. Im direkten Vergleich sinkt die Körpertemperatur einer unbekleideten Person in einem Grad kaltem Wasser schon nach einer Stunde auf nur noch 25 Grad herunter. An der Luft benötigt mit denselben Temperaturverhältnissen benötigt der Körper hingegen vier Stunden.
Funktionen & Aufgaben
Die Hauptfunktion der Konvektion besteht darin, beim Wärmeaustausch für eine konstante Körpertemperatur zu sorgen. Die Konvektion ist hierbei nicht der einzige Körperprozess, welcher beim Wärmeaustausch Verwendung findet. Ebenfalls können die Evaporation bzw. Verdunstung sowie Radiation bzw. Strahlung für einen Wärmeaustausch im gesamten Körper sorgen.
Der Körper steuert von sich aus den Wärmeaustausch und seine Körpertemperatur. Hierbei bekommt er Hilfe durch die Regulationsmechanismen. Die Regulationsmechanismen sorgen dafür, dass die Körpertemperatur weder über- noch unterschritten wird, da alle physiologischen Prozesse von der Körpertemperatur abhängig sind und nur durch sie optimal ablaufen können.
Wird beispielsweise die Körpertemperatur gesenkt, verlangsamt sich der Stoffwechsel. Hingegen besitzt eine zu hohe Temperatur große Auswirkungen auf die Biomolekülstruktur. Ab einer Körpertemperatur von über 40 zum Beispiel beginnt der Körper mit der Denaturierung von körpereigenen Proteinen. Bei diesem Vorgang werden die Sekundär-, Tertiär- sowie Quartärstrukturen der Proteine zerstört, wobei sie ihre biologische Wirksamkeit einbüße müssen.
Vor allem die Funktionalität von Enzymen wird stark beeinträchtigt. Gleichfalls verändert sich die Fluidität, das Osmoseverhalten sowie das Diffusionsverhalten der Zellmembranen. Da ab einer zu hohen Körpertemperatur die Bindungsaffinität des Hämoglobins zum Sauerstoff abnimmt, funktioniert die Sauerstoffversorgung des Körpers nicht mehr ausreichend.
Wärmeenergie & Transport
Während der Konvektion wird Wärmeenergie, welche von einer Wärmequelle stammt, durch das stetig fließende Blut an alle Körperstellen gebracht. Das Blut durchquert hierbei die Blutgefäße, sodass die Wärmeverteilung gleichmäßig stattfindet.
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Die konstante Körpertemperatur kann allerdings nur aufgrund mehrerer Prozesse, welche einen abgestimmten Ablauf verfolgen, gewährleistet werden. Zu diesen Prozessen zählten die ständige Wärmeproduktion des Körpers, die Wärmeisolierung sowie die Körperfähigkeit, eine verstärkte Wärmeabgabe bei Wärmeüberproduktion durchzuführen.
Wird der Körper aufgrund unterschiedlicher Ursachen überwärmt, wird durch den Hypothalamus der Sympathikotonus abgesenkt. Hierdurch wird eine verstärkte Schweißbildung sowie eine periphere Vasodilatation ausgelöst. Durch die Schweißbildung verliert der Körper verstärkt Wärme aufgrund der Evaporation.
Die Vasodilatation hingegen erhöht die Wärmeabgabe durch die Konvektion. Die Vasodilatation ist eine Erweiterung der Blutgefäße, durch welche die Gefäße ihre Oberfläche vergrößern können und eine effektivere Wärmeabgabe stattfindet.
Zudem ist die Konvektion ein wichtiger Prozess für die gleichmäßige Erwärmung des Körpers. Da der Körperkern, welcher sich aus dem Bauchraum und dem Schädel bildet, aufgrund des Stoffwechsels stärker erwärmt wird als die Akren und Extremitäten, muss die Konvektion die Wärmeverteilung auch in die „unwichtigeren“ Körperregionen steuern. Über den Blutkreislauf lassen sich die Unterschiede aufgrund der erzwungenen Konvektion allerdings leicht ausgleichen.
Im Überblick
Zusammenfassung der Funktion und Aufgabe der Konvektion
- Hauptfunktion Wärmeaustausch im gesamten Körper für konstante Körpertemperatur
- Körper steuert hierbei Wärmeaustausch und Körpertemperatur von allein – benötigt Hilfe durch Regulationsmechanismen
- Konvektion wird durch niedrige und hohe Temperaturen beeinflusst
- transportiert Blut von der Wärmequelle mit dem Blut durch die Blutgefäße durch den gesamten Körper
- kann durch Hitze angeregt bzw. Kälte vermindert werden
- hilft ebenfalls bei der gleichmäßigen Erwärmung des Körpers
Krankheiten & Beschwerden
Erkrankungen, Störungen und Beschwerden im Zusammenhang mit der der Konvektion
Die Konvektion steht im unmittelbaren Zusammenhang mit der Funktionsfähigkeit der Blutgefäße, sodass Krankheiten, welche sie betreffen, häufig durch das Blut bzw. die Blutgefäße verursacht werden.
Durchblutungsstörungen
Darstellung einer Durchblutungsstörung
Herrschen beispielsweise Durchblutungsstörungen vor, kann der Körper sich nicht gleichmäßig erwärmen. Infolgedessen ist die Verteilung der Körperwärme in die Körperteile gestört, sodass gewisse Körperregionen weniger erwärmt werden.
Insbesondere Körperteile, welche dazu neigen, schnell abzukühlen und sich gleichzeitig langsamer bzw. schwächer erwärmen, bleiben bei einer Durchblutungsstörung kühler als ihre Nachbarregionen. Dies sind unter anderem Finger oder Zehen. Eine Durchblutungsstörung bzw. eine gestörte Wärmeverteilung, welche zu kalten Händen oder Füßen führt, ist bei Arteriosklerose gegeben.
Eine passive Erwärmung von außen, somit keine körpereigene Erwärmung, wird langsamer auf die eigene Körpertemperatur gebracht, sodass die Abkühlung schneller geschieht. Jedoch sorgt körperliche Aktivität für eine verbesserte Durchblutung.
Besteht die schlechte Durchblutung für einen längeren Zeitraum oder tritt sie in schweren Fällen auf, kann eine Unterversorgung mit Sauerstoff passieren. Der Extremfall einer Sauerstoffunterversorgung im Blut kann sogar zu einer Nekrose in den entsprechenden Gliedmaßen sorgen.
Minderdurchblutung
Durchblutungsstörungen können bei allen Menschen auftreten. Allerdings leiden besonders häufig Diabetespatienten an dieser Krankheit. Hält die Durchblutungsstörung bei Diabetespatienten an, können sie sogar bestimmte Gliedmaßen verlieren.
Eine Form der Durchblutungsstörung ist die Minderdurchblutung bzw. Ischämie. Diese besitzt Einfluss auf das Ausmaß der Vasodilatation, da sie innerhalb der Blutgefäße die Scherkräfte verändert. Durch die Scherkräfte kann die Erweiterung der Blutgefäße vermittelt werden. Der verminderte Blutfluss aber sinkt die Scherkräfte, welche folglich für eine geringere Vasodilatation sorgen. Der gestörte Wärmehaushalt ist eine typische Alterserkrankung, da ab einem bestimmten Alter die Regelungsmechanismen nicht mehr optimal funktionieren.
Der gestörte Wärmehaushalt resultiert aus einer allgemein herabgesetzten Wärmeproduktion sowie einer Einschränkung des Wärmetransports durch den Konvektionsprozess. Bei einer Minderdurchblutung kühlt der Körper aus. Insbesondere die minderdurchblutenden Körperpartien erkalten hier besonders schnell.
Überhitzung
Auch bei einer Überhitzung des Körpers können die Regulationsmechanismen nicht mehr richtig arbeiten und zusammenbrechen. Meist entsteht eine Überhitzung durch erhöhte Wärmeproduktion im Körper, wenn starke körperliche Belastungen während schwüler bzw. heißer Witterungsverhältnisse zustande kommen.
Oft geschieht als Folge ein Kreislaufzusammenbruch, wobei dieser Körperzustand als Hitzschlag bekannt ist. Auch bei starkem Fieber können dieselben Vorgehensweisen stattfinden.
Im Überblick
Zusammenfassung der Krankheiten und Beschwerden der Konvektion:
- Erkrankungen stehen im Zusammenhang mit Durchblutung
- gestörte Durchblutung – Körperregionen kühlen schneller aus
- Unterversorgung mit Sauerstoff – Nekrose in den Gliedmaßen
- Verlust von Gliedmaßen aufgrund einer anhaltenden Durchblutungsstörung – vor allem Diabetiker
- Ischämie / Minderdurchblutung – typische Alterskrankheit
- Unterkühlung des Körpers und der Gliedmaßen – verminderte Scherkräfte und geringere Vasodilatation
- Überhitzung des Körpers – Hitschlag, Schalendurchblutung, keine Schweißproduktion
Häufige Fragen & Antworten
Nachfolgend finden Sie Antworten auf häufig gestellte Fragen zur Konvektion.
Wie kann ich einer Hypothermie beim Tauchen vorbeugen?
Um eine Unterkühlung bzw. Hypothermie beim Tauchen vorzubeugen, sollte zunächst ein ausreichender Kälteschutz vorhanden sein. Dies geschieht in Form von geeigneten Tauchanzügen. Bereits am einer Wassertemperatur von 28 Grad sollte ein Tauchanzug verwendet werden.
Sobald erste Kältegefühle auftreten, sollte der Tauchgang abgebrochen oder zumindest in höhere, wärmere Wasserschichten gewechselt werden. Wird kein angemessener Wärmeschutz verwendet, sollten die Tauchzeiten zudem kurzgehalten werden.
Wie kann ich meine Körpertemperatur gesund erhöhen?
Ist die eigene Körpertemperatur von Natur aus niedriger, kann sie mittels gewisser Hilfsmittel erhöht werden. Die Erhöhung der Körpertemperatur sollte aber nur nach dem Temperaturmessen an verschiedenen Körperstellen sowie bei einem Fröstel- oder Kältegefühl erhöht werden.
Hierbei helfen unter anderem der Besuch einer Sauna, Essigbäder, ansteigende Fußbäder sowie Tees mit Ingwer gut. Die Erhöhung der Körpertemperatur sollte jedoch nicht höher als 37 Grad Gehen, da eine höhere Temperatur Fieber gleicht.
Wann sollte ich bei einer Durchblutungsstörung zum Arzt?
Geringe, kurzzeitige Durchblutungsstörungen müssen nicht sofort vom Arzt behandelt werden. Handelt es sich jedoch um eine akute Durchblutungsstörung, herrscht ein medizinischer Notfall vor. Eine akute Durchblutungsstörung verursacht unter anderem einen lebensbedrohlichen Schlaganfall, eine Darmlähmung oder einen Herzinfarkt.
Chronische Durchblutungsstörungen können durch Selbsthilfe beseitigt werden. Dennoch sollte auch die Selbsthilfe nur unter ärztlicher Anleitung geschehen. Somit sollte bei einer Durchblutungsstörung bzw. bei entsprechenden Symptomen immer ein Arzt aufgesucht.