Акклиматизация. Ее физиологическое содержание, условия достижения

Вопрос № 52. Акклиматизация. Ее физиологическое содержание, условия достижения. 

Понятие акклиматизации. Симптомы. Рекомендуемые условия для успешной акклиматизации. 

Акклиматизация – это приспособление организма к смене географических (в частности – климатических) условий. Допустим, если вы переезжаете с севера на юг, из города с влажным климатом в климат сухой. Естественно, первое время организм будет подстраиваться под новые условия обитания. И речь идет не только о глобальном переезде, но и об обычном отпуске.  
    Какие основные симптомы акклиматизации? Слабость, апатия, головные боли, головокружения, нарушения сна. Может подниматься температура и болеть горло, поэтому иногда акклиматизацию принимают за обычную простуду. Реже могут наблюдаться нарушения со стороны желудочно-кишечного тракта: боли в животе, тошнота, рвота, расстройства желудка. Таким образом, организм реагирует не только на смену климатических условий, но и на непривычную для него пищу или воду.  
     Обычно симптомы акклиматизации проявляются на второй-третий день после смены климата. Насколько долго продлится акклиматизация зависит о многих факторов. Во-первых, от возраста. Считается, что тяжелее всего происходит акклиматизация у детей и пожилых людей. По мнению педиатров, вывозить детей до 3-х лет в страны, где климат сильно отличается от тех, где родился и живет ребенок, довольно рискованно.  
Во-вторых, длительность акклиматизации зависит от состояния здоровья человека. Чем больше хронических заболеваний, тем более непредсказуемым может быть процесс акклиматизации. Наконец, играют роль индивидуальные особенности организма.

Для того, чтобы акклиматизация происходила наименее болезненно, достаточно соблюдать ряд несложных правил:

  - Соблюдать режим дня: ложиться и вставать в одно и то же время. Особенно важно соблюдение режима, при поездке в страны с другим часовым поясом. Не стоит перестраивать режим за один день, адаптироваться к новым условиям надо постепенно.   

- Режим питания - еще одна важная вещь для того, чтобы акклиматизация прошла успешно. Питаться нужно регулярно в одно и то же время, не налегая на экзотические продукты. Рацион по максимуму должен состоять из фруктов и овощей, и по минимуму – из мяса и кондитерских изделий. Особое внимание нужно уделить воде – нередко именно она становится причиной желудочно-кишечных расстройств. Ни в коем случае не пейть воду из под крана.   

     Иногда по возвращении домой происходит обратный процесс – реакклиматизация. Организму, который уже перестроился под новые условия, приходится заново адаптироваться к привычным. Обычно реакклиматизация проходит быстрее и безболезненнее.  

Акклиматизация  в различных условиях климата.

 
Физиологическая акклиматизация состоит  в выработке организмом приспособительных  реакций, направленных на поддержание  его нормальной жизнедеятельности.

 
Акклиматизация в горной местности. Основными факторами, отрицательно влияющими на организм в условиях горной местности, являются пониженные концентрация кислорода в воздухе и барометрическое давление. На высоте более 2000 м над уровнем моря парциальное давление кислорода в воздухе резко снижается и возникают условия для развития кислородного голодания. В первом периоде акклиматизации на больших высотах у людей отмечается компенсаторное увеличение содержания гемоглобина и числа эритроцитов, усиление легочной вентиляции и минутного объема сердца. Эти изменения направлены на увеличение парциального давления кислорода в крови и являются временными. В период истинной акклиматизации ткани организма и их ферментные системы приспосабливаются к функционированию при более низком напряжении кислорода в крови. Наступает перестройка тканевых окислительных систем, и необходимость компенсаторных реакций со стороны крови, дыхания, кровообращения отпадает. Поэтому у постоянных жителей высокогорных районов (3000—4000 м над уровнем моря) не наблюдается таких значительных изменений, которые происходят при первом подъеме на высоту. На больших высотах, особенно при быстром подъеме, возможно развитие болезненного состояния — синдрома горной болезни. 

Акклиматизация в странах жаркого климата. Основным фактором, неблагоприятно влияющим на организм в условиях жаркого климата, помимо высокой температуры, является повышенная влажность воздуха. При высокой температуре окружающей среды отдача тепла организмом происходит только путем потоотделения. В условиях жаркого сухого климата выделившийся пот испаряется и терморегуляция не нарушается. Значительная запыленность воздуха, наблюдаемая обычно в засушливых районах, приводит к образованию трещин губ, конъюнктивитам и катарам верхних дыхательных путей. Постепенно чувствительность к пыли несколько снижается.

При высокой  температуре и повышенной влажности  воздуха испарение с поверхности  тела затруднено и терморегуляция значительно нарушается. Могут наблюдаться повышение температуры тела, учащение дыхания и пульса, гиперемия кожных покровов при относительном уменьшении кровоснабжения внутренних органов. Особенно усиливаются эти явления при мышечной нагрузке. Отмечается также сгущение крови при уменьшении содержания ионов хлора, калия и натрия. Человек испытывает чувство неутолимой жажды и ощущение постоянной влажности тела. Эти явления постепенно исчезают, но у некоторой части людей (особенно с недостаточностью сердечно-сосудистой системы) акклиматизация может не наступать в течение многих лет. По мере акклиматизации снижаются основной обмен (на 10—15%) и артериальное давление (на 15—25 мм. рт. ст.), повышается эффективность потоотделения.

Из патологических явлений в условиях жаркого климата могут развиваться тепловой удар, тепловое истощение с явлениями коллапса и незначительным повышением температуры тела, тепловые судороги (при большой потере минеральных солей). Для предупреждения этих явлений и ускорения акклиматизации большое значение имеет приспособление режима труда и отдыха к местным условиям. Так, рабочий день в странах жаркого климата начинается обычно очень рано и делится на две половины с длительным перерывом в самые жаркие полуденные часы. Прием пищи переносится на утренние и вечерние часы. Особенно большое значение имеет питьевой режим: пить до полного утоления жажды рекомендуется лишь после еды, а в промежутках — только ополаскивать рот. Имеют значение устройства для кондиционирования (охлаждения и осушения) воздуха, а в условиях засушливых районов — распыляющие воду фонтаны и др.

 
Акклиматизация на Севере. Основные факторы климата Севера, неблагоприятно влияющие на организм,— низкая температура окружающей среды (в зимние месяцы до —60°) и нарушение светового режима (полярная ночь и полярный день.

В начальном  периоде акклиматизации на Севере происходит резкое изменение реактивности организма. Терморегуляция осуществляется в основном химическим путем — повышается теплопродукция за счет ускорения обменных реакций, «расшатывается» присущий данному организму привычный уровень равновесия с внешней средой (динамический стереотип). Затем происходит перестройка приспособительных механизмов. Этот процесс, особенно у ослабленных, чувствительных к колебаниям метеорологических факторов (давления, температуры воздуха и пр.) людей, может сопровождаться осложнениями— дизадаптационными метеоневрозами. Они выражаются чрезмерной утомляемостью, непреодолимой сонливостью в дневные часы, пониженным аппетитом, иногда одышкой. Могут наблюдаться набухание междесневых сосочков, кровоточивость десен — явления недостаточности витамина С. Нарушение привычного светового режима (смены дня и ночи) может привести к бессоннице и невротическим   состояниям. 
По мере акклиматизации увеличивается значение физической терморегуляции — увеличивается объем циркулирующей крови, расширяется периферическое сосудистое русло, увеличивается объем кровотока в конечностях.

Акклиматизировавшиеся на Севере люди, так же как и местные жители, могут дольше переносить охлаждение (например, держать руку в ледяной воде), у них отмечается большая «живость» сосудистых реакций, благодаря чему быстро происходит восстановление кожной температуры после охлаждения. Период полной акклиматизации развивается обычно в течение первого года проживания на Севере, у людей пожилых, физически ослабленных — в течение нескольких лет. Развитию акклиматизации  способствует тренировка тела к низким температурам, поэтому быстрее развивается акклиматизация у закаленных, здоровых людей. Для ускорения и облегчения акклиматизации на Севере необходимы правильная организация питания, обеспечение соответствующей одеждой, соблюдение гигиенических норм содержания жилых и общественных зданий, освещенности и пр., установление режима труда и отдыха. 
Калорийность суточного пищевого рациона на Севере должна превышать калорийность рациона для жителей умеренного климата на 15— 25%, причем около половины рациона должны составлять белки и жиры животного происхождения. Учитывая большую роль витаминов в процессах акклиматизации на Севере, необходимо обеспечить всем приезжающим в течение первых 4—6 недель ежедневный прием аскорбиновой кислоты по 250—300 мг, а также витаминов А и D в виде рыбьего жира. Пищу населения северных районов (особенно детей, подростков, беременных и кормящих матерей) следует усиленно витаминизировать, особенно витаминами С, B, А  и D. 
Одежда на Севере должна быть снабжена ветро- и влагозащитным покрытием. Температуру воздуха в жилых помещениях и общественных зданиях следует поддерживать на 2—3° выше, чем в средней полосе (см. Жилище). Интенсивность искусственного освещения в период полярной ночи должна быть увеличена. В период полярного дня окна в спальнях следует зашторивать. 
Большое значение имеет правильное чередование труда и отдыха, массовое привлечение к систематическим занятиям физкультурой (особенно плаванием) и спортом. Отрицательно действует на процесс акклиматизации алкоголь, поэтому необходима соответствующая разъяснительная работа.

Акклиматизация  человека — сложный социально-биологический  процесс активного приспособления организма человека к непривычной  для него новой среде обитания, к ее климатогеографическим условиям. В ходе этого процесса привычный  уровень подвижного равновесия организма с внешней средой («динамический стереотип» по И. П. Павлову) перестраивается в направлении «уравновешивания» внутренней среды организма с новой окружающей средой, и на известном уровне постепенно устанавливается более или менее устойчивая акклиматизация. 
Физико-географическая среда, климат действуют на человека всей совокупностью сочетаний природных (почвенных, метеорологических, космических) факторов, их непрерывной динамикой. В некоторых атмосферных ситуациях отдельные метеорологические факторы (температура воздуха, влажность, атмосферное давление) при их определенных значениях могут приобретать в общем климатическом комплексе ведущее, определяющее значение для организма. По этому признаку классифицируются климаты: холодный, жаркий, климат влажных тропиков, климат пустынь, горный климат.Действие физико-географических факторов связано с влиянием окружающей социальной среды, условий жизни человека, которые могут смягчать это действие, нейтрализовать его либо, напротив, отягощать патогенное влияние метеорологических раздражителей. Поэтому наряду с медицинским отбором и тренировкой и закаливанием физиологических механизмов адаптации важнейшей задачей является создание на научных основах оптимальных условий жизни для переселенцев (социальная акклиматизация). 
Реакции акклиматизации регулируются сложными рефлекторными нейрогуморальными механизмами, направленными на сохранение жизненных констант организма (постоянства температуры тела и других констант). Важнейшую роль играет сохранение постоянства температуры тела путем регулирования теплопродукции и теплоотдачи (химическая и физическая терморегуляция). Биологической закономерностью, общей для человека и животных, является тот факт, что картина адаптации к охлаждению и нагреванию, обнаруживаемая в различных естественных условиях, и адаптация при искусственной акклиматизации в эксперименте чрезвычайно сходны (А. Д. Слоним).

В СССР изучение проблемы акклиматизации получило широкое развитие в связи с осуществлением грандиозных народнохозяйственных планов освоения природных ресурсов Заполярья, новых, необжитых районов, использования целинных земель, преобразования природы в жарких пустынных районах.Весьма важную проблему представляет также медицинский отбор при поездках на работу в различные непривычные климатические условия с учетом анамнеза, конституциональных особенностей, состояния сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем.  
 

Вопрос  № 101. Физиологическая  характеристика упражнений с ациклической структурой. 

Структурность движений.

По структурности движения физические упражнения подразделяются на три вида: циклические, ациклические и смешанные.

1. Циклические  упражнения (бег, ходьба, гребля, велоспорт,  бег на коньках, плавание) отличаются  повторяемостью фаз движений, лежащих  в основе каждого цикла, и тесной связанностью каждого цикла с последующем и предыдущим. В основе циклических локомоций лежит ритмический двигательный рефлекс, проявляющийся автоматически. Таким образом, общими признаками циклических упражнений являются:

• многократность повторения одного и того же цикла, состоящего из нескольких фаз;
• все фазы движения одного цикла последовательно повторяются в другом цикле;
• последняя фаза одного цикла является началом первой фазы движения последующего цикла;

2. Ациклические  упражнения имеют выраженное начало и конец. Повторение не связано неразрывно с окончанием предыдущего движения и не обуславливает последующее. Ациклические движения не строятся на ритмическом двигательном рефлексе, хотя некоторые из них могут быть причислены к локомоциям (прыжки). Спортивные ациклические движения по характеру работы мышц преимущественно связанны с максимальной мобилизацией силы и скорости сокращения. Они часто служат целям развития силы и быстроты. Ациклические движения можно разделить на однократные двигательные акты и на их комбинации. Из физических упражнений к первым относятся, прежде всего, прыжки, метания и поднимание тяжести. В гимнастике широко используется как однократные движения, так и более или менее сложные комбинации.

3. Смешанные  движения состоят из циклических и ациклических движений. Так, в прыжках в длину ациклическому прыжку предшествует циклический разбег. Это относится и к некоторым видам метаний.

Физиологическая характеристика ациклический движений.

Ациклические  движения представляют собой целостные, законченные двигательные акты, не связанные между собой, имеющие самостоятельное значение. Ациклические движения отличаются относительной кратковременностью выполнения и чрезвычайным разнообразием форм. По характеру работы это преимущественно упражнения, максимально мобилизующие силу и скорость сокращения мышц, а так же требующие точности движений. Между отдельными ациклическими движениями нет органической связи, даже если они выполняются в определенной последовательности. Повторение ациклического движения не изменяет его сущности, не превращает его в циклическое.

Ациклическим движениям, так же как и циклическим, свойствен ритм, т. е. закономерная последовательность отдельных фаз, различных по длительности и усилиям, с акцентом на основных частях движения. Ациклические упражнения делятся на однократные двигательные акты и их комбинации, на собственно силовые и скоростно-силовые упражнения. Они составляют основной арсенал средств таких видов спорта, как гимнастика, акробатика, бокс, штанга, спортивные игры.

Формирование двигательных навыков в выполнении ациклических упражнений затруднено вследствие того, что повторное воспроизведение их в стандартной, неизменной форме практически исключается. Усложняется и корректирующая, регуляторная функция центральной нервной системы.

Образование устойчивых, автоматизированных форм управления движениями в таких видах  спорта, как борьба, бокс, спортивные игры, — длительный процесс. Причем речь идет не о целостных комбинациях (автоматизм в этом случае нежелателен), а об отдельных технических приемах, доведение которых до степени автоматизма является важным условием роста спортивного мастерства.

Из отдельных, ставших автоматизированными движений в результате аналитико-синтетической  деятельности мозга могут формироваться  новые двигательные акты — умения. Они не являются механическим соединением уже имеющихся навыков.

Функционально устойчивые условные связи, объединяющиеся в умения, не включаются механически  в новое движение. Происходит их перестройка, своеобразное статистическое усреднение, отвечающее новым условиям. Однако внешние условия лишь вероятностно предопределяют двигательный ответ. Логическая целесообразность способа связи элементов циклических и ациклических движений определяется организмом при ведущей роли коры больших полушарий.

Ациклические  упражнения оказывают преимущественное влияние на функции опорно-двигательного  аппарата, в результате чего повышаются сила мышц, быстрота реакции, гибкость и подвижность в суставах, лабильность  нервно-мышечного аппарата. 

Вопрос № 151. Расход энергии, кислородный запрос, кислородный долг при циклических физических упражнениях различной интенсивности. 

В живых  организмах любой процесс сопровождается передачей энергии. Энергию определяют как способность совершать работу. Специальный раздел физики, который изучает свойства и превращения энергии в различных системах, называется термодинамикой. Под термодинамической системой понимают совокупность объектов, условно выделенных из окружающего пространства. Термодинамические системы разделяют на изолированные, закрытые и открытые. Изолированными называют системы, энергия и масса которых не изменяется, т.е. они не обмениваются с окружающей средой ни веществом, ни энергией. Закрытые системы обмениваются с окружающей средой энергией, но не веществом, поэтому их масса остается постоянной. Открытыми системами называют системы, обменивающиеся с окружающей средой веществом и энергией. С точки зрения термодинамики живые организмы относятся к открытым системам, так как главное условие их существования - непрерывный обмен веществ и энергии. В основе процессов жизнедеятельности лежат реакции атомов и молекул, протекающие в соответствии с теми же фундаментальными законами, которые управляют такими же реакциями вне организма.Согласно первому закону термодинамики энергия не исчезает и не возникает вновь, а лишь переходит из одной формы в другую. Второй закон термодинамики утверждает, что вся энергия, в конце концов, переходит в тепловую энергию, и организация материи становится полностью неупорядоченной. В более строгой форме этот закон формулируется так: энтропия замкнутой системы может только возрастать, а количество полезной энергии (т.е. той, с помощью которой может быть совершена работа) внутри системы может лишь убывать. Под энтропией понимают степень неупорядоченности системы. Неизбежная тенденция к возрастанию энтропии, сопровождаемая столь же неизбежным превращением полезной химической энергии в бесполезную тепловуюё, заставляет живые системы захватывать все новые порции энергии (пищи), чтобы поддерживать свое структурное и функциональное состояние. Фактически способность извлекать полезную энергию из окружающей среды является одним из основных свойств, которые отличают живые системы от неживых, т.е. непрерывно идущий обмен веществ и энергии является одним из основных признаков живых существ. Чтобы противостоять увеличению энтропии, поддерживать свою структуру и функции, живые существа должны получать энергию в доступной для них форме из окружающей среды и возвращать в среду эквивалентное количество энергии в форме, менее пригодной для дальнейшего использования.  
Обмен веществ и энергии - это совокупность физических, химических и физиологических процессов превращения веществ и энергии в живых организмах, а также обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой. Обмен веществ у живых организмов заключается в поступлении из внешней среды различных веществ, в превращении и использовании их в процессах жизнедеятельности и в выделении образующихся продуктов распада в окружающую среду.  
Все происходящие в организме преобразования вещества и энергии объединены общим названием - метаболизм (обмен веществ). На клеточном уровне эти преобразования осуществляются через сложные последовательности реакций, называемые путями метаболизма, и могут включать тысячи разнообразных реакций. Эти реакции протекают не хаотически, а в строго определенной последовательности и регулируются множеством генетических и химических механизмов. Метаболизм можно разделить на два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса: анаболизм (ассимиляция) и катаболизм (диссимиляция).  
Анаболизм - это совокупность процессов биосинтеза органических веществ (компонентов клетки и других структур органов и тканей). Он обеспечивает рост, развитие, обновление биологических структур, а также накопление энергии (синтез макроэргов). Анаболизм заключается в химической модификации и перестройке поступающих с пищей молекул в другие более сложные биологические молекулы. Например, включение аминокислот в синтезируемые клеткой белки в соответствии с инструкцией, содержащейся в генетическом материале данной клетки.  
Катаболизм - это совокупность процессов расщепления сложных молекул до более простых веществ с использованием части из них в качестве субстратов для биосинтеза и расщеплением другой части до конечных продуктов метаболизма с образованием энергии. К конечным продуктам метаболизма относятся вода (у человека примерно 350 мл в день), двуокись углерода (около 230 мл/мин), окись углерода (0,007 мл/мин), мочевина (около 30 г/день), а также другие вещества, содержащие азот (примерно б г/день). Катаболизм обеспечивает извлечение химической энергии из содержащихся в пище молекул и использование этой энергии на обеспечение необходимых функций. Например, образование свободных аминокислот в результате расщепления поступающих с пищей белков и последующее окисление этих аминокислот в клетке с образованием СО2, и Н2О, что сопровождается высвобождением энергии.  
Процессы анаболизма и катаболизма находятся в организме в состоянии динамического равновесия. Преобладание анаболических процессов над катаболическими приводит к росту, накоплению массы тканей, а преобладание катаболических процессов ведет к частичному разрушению тканевых структур. Состояние равновесного или неравновесного соотношения анаболизма и катаболизма зависит от возраста (в детском возрасте преобладает анаболизм, у взрослых обычно наблюдается равновесие, в старческом возрасте преобладает катаболизм), состояния здоровья, выполняемой организмом физической или психоэмоциональной нагрузки.

Превращение и использование  энергии

В процессе обмена веществ постоянно происходит превращение энергии: энергия сложных  органических соединений, поступивших  с пищей, превращается в тепловую, механическую и электрическую. Человек  и животные получают энергию из окружающей среды в виде потенциальной энергии, заключенной в химических связях молекул жиров, белков и углеводов. Все процессы жизнедеятельности обеспечиваются энергией за счет анаэробного и аэробного метаболизма. Получение энергии без участия кислорода, например, гликолиз, (расщепление глюкозы до молочной кислоты) называется анаэробным обменом. В ходе анаэробного расщепления глюкозы (гликолиза) или ее резервного субстрата гликогена (гликогенолиза) превращение 1 моля глюкозы в 2 моля лактата приводит к образованию 2 молей АТФ. Энергии, образующейся в ходе анаэробных процессов, недостаточно для осуществления активной жизни, реакции, происходящие с участием кислорода, энергетически более эффективны. Все процессы, генерирующие энергию с участием кислорода, называются аэробным обменом. При окислении сложных молекул химические связи разрываются, сначала органические молекулы распадаются до трехуглеродных соединений, которые включаются в цикл Кребса (цикл лимонной кислоты), а далее окисляются до СО2 и Н2О. Высвободившиеся в этих реакциях протоны и электроны вступают в цепь переноса электронов, в которой кислород служит конечным акцептором электронов. Биологическое окисление в сущности представляет собой "сгорание" вещества при низкой температуре, часть энергии, высвобождающейся при окислении, запасается в высокоэнергетических фосфатных связях аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ является аккумулятором химической энергии и средством ее переноса, диффундируя в те места, где она требуется. Общее количество молекул АТФ, образующихся при полном окислении 1 моля глюкозы до СО2, и Н2О, составляет 25,5 молей. При полном окислении молекулы жиров образуется большее количество молей АТФ, чем при окислении молекулы углеводов.  
Динамика химических превращений, происходящих в клетках, изучается биологической химией. Задачей физиологии является определение общих затрат веществ и энергии организмом и того, как они должны восполняться с помощью полноценного питания. Энергетический обмен служит показателем общего состояния и физиологической активности организма.  
Единица измерения энергии, обычно применяемая в биологии и медицине, - калория (кал). Она определяется как количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 г воды на 1°С. В Международной системе единиц (СИ) при измерении энергетических величин используется джоуль (1 ккал= 4,19 кДж).

Энергетический  эквивалент пищи

Количество  энергии, выделяемой при окислении  какого-либо соединения, не зависит  от числа промежуточных этапов его  распада, т.е. от того, сгорело ли оно  или окислилось в ходе катаболических процессов. Запас энергии в пище определяется в колориметрической бомбе - замкнутой камере, погруженной в водяную баню. Точно взвешенную пробу помещают в эту камеру, наполненную чистым О2 и поджигают. Количество выделившейся энергии определяется по изменению температуры воды, окружающей камеру.  
При окислении углеводов выделяется 17,17 кДж/г (4,1 ккал/г), окисление 1 г жира дает 38,96 кДж (9,3 ккал). Запасание энергии в форме жира является наиболее экономичным способом длительного хранения энергии в организме. Белки окисляются в организме не полностью. Аминогруппы отщепляются от молекулы белка и выводятся с мочой в форме мочевины. Поэтому при сжигании белка в калориметрической бомбе выделяется больше энергии, чем при его окислении в организме: при сжигании белка в калориметрической бомбе выделяется 22,61 кДж/г 5,4 ккал/г), а при окислении в организме - 17,17 кДж/г 4,1 ккал/г). Разница приходится на ту энергию, которая выделяется при сжигании мочевины,

Определение уровня метаболизма

Почти половина всей энергии, получаемой в  результате катаболизма, теряется в  виде тепла в процессе образования  молекул АТФ. Мышечное сокращение - процесс еще менее эффективный. Около 80% энергии, используемой при  мышечном сокращении, теряется в виде тепла и только 20% превращается в механическую работу (сокращение мышцы). Если человек не совершает работу, то практически вся генерируемая им энергия теряется в форме тепла (например, у человека, лежащего в постели). Следовательно, величина теплопродукции является точным выражением величины обмена в организме человека.  
Для определения количества затрачиваемой организмом энергии применяют прямую и непрямую калориметрию. Первые прямые измерения энергетического обмена провели в 1788 г. Лавуазье и Лаплас.  
Прямая калориметрия заключается в непосредственном измерении тепла, выделяемого организмом. Для этого животное или человек помещается в специальную герметическую камеру, по трубам, проходящим через нее, протекает вода. Для вычисления теплопродукции используются данные о теплоемкости жидкости, ее объеме, протекающем через камеру за единицу времени, и разности температур поступающей в камеру и вытекающей жидкости.  
Непрямая калориметрия основана на том, что источником энергии в организме являются окислительные процессы, при которых потребляется кислород и выделяется углекислый газ. Поэтому энергетический обмен можно оценивать, исследуя газообмен. Наиболее распространен способ Дугласа-Холдейна, при котором в течение 10-15 мин собирают выдыхаемый обследуемым человеком воздух в мешок из воздухонепроницаемой ткани (мешок Дугласа). Затем определяют объем выдохнутого воздуха и процентное содержание в нем О2 и СО2. По соотношению между количеством выделенного углекислого газа и количеством потребленного за данный период времени кислорода - дыхательному коэффициенту (ДК) - можно установить, какие вещества окисляются в организме. ДК при окислении белков равен 0,8, при окислении жиров - 0,7, а углеводов - 1,0. Каждому значению ДК соответствует определенный холерический эквивалент кислорода, т.е. то количество тепла, которое выделяется при окислении какого-либо вещества на каждый литр поглощенного при этом кислорода. Количество энергии на единицу потребляемого 02 зависит от типа окисляющихся в организме веществ. Калорический эквивалент кислорода при окислении углеводов равен 21 кДж на 1 л 02 (5 ккал/л), белков - 18,7 кДж (4,5 ккал), жиров - 19,8 кДж (4,74 ккал).  
Для косвенного определения интенсивности обмена могут быть использованы некоторые физиологические параметры, связанные с потреблением кислорода: частота дыханий и вентиляционный объем, частота сокращений сердца и минутный объем кровотока - все они отражают затраты энергии. Однако эти показатели недостаточно точны.

Основной  обмен

Интенсивность энергетического обмена значительно варьирует и зависит от многих факторов. Поэтому для сравнения энергетических затрат у разных людей была введена условная стандартная величина - основной обмен. Основной обмен [00] - это минимальные для бодрствующего организма затраты энергии, определенные в строго контролируемых стандартных условиях:

1. при комфортной температуре (18-20 градусов тепла);
2. в положении лежа (но обследуемый не должен спать);
3. в состоянии эмоционального покоя, так как стресс усиливает метаболизм;
4. натощак, т.е. через 12- 16 ч после последнего приема пищи.

Основной  обмен зависит от пола, возраста, роста и массы тела человека. Величина основного обмена в среднем составляет 1 ккал в 1 ч на 1 кг массы тела. У  мужчин в сутки основной обмен  приблизительно равен 1700 ккал, у женщин основной обмен на 1 кг массы тела примерно на 10% меньше, чем у мужчин, у детей он больше, чем у взрослых, и с увеличением возраста постепенно снижается.

Суточный  расход энергии

Суточный  расход энергии у здорового человека значительно превышает величину основного обмена и складывается из следующих компонентов: основного обмена; рабочей прибавки, т.е. энергозатрат, связанных с выполнением той или иной работы; специфического-динамического действия пищи. Совокупность компонентов суточного расхода энергии составляет рабочий обмен. Мышечная работа существенно изменяет интенсивность обмена. Чем интенсивнее выполняемая работа, тем выше затраты энергии. Степень энергетических затрат при различной физической активности определяется коэффициентом физической активности - отношением общих энергозатрат на все виды деятельности в сутки к величине основного обмена. По этому принципу все население делится на 5 групп.