Конгресс Интеграция. Жизнь. Общество 2019
международная специализированная выставка реабилитационного оборудования и технологий

7-я международная выставка реабилитационного оборудования и технологий
с 19 по 21 июня
Россия, Москва, ЦВК «Экспоцентр»

Влияние факторов климата

Механизмы влияния климатических факторов на организм

Климатофизиологические реакции организма на действие природных факторов рассматриваются как благоприятные, или адекватные, если отклонение реакций функциональных систем организма от обычного уровня служат стимулом к развертыванию процессов саморегуляции, возвращающих данные системы к оптимальному режиму функционирования. Если же процессы саморегуляции под влиянием климата нарушаются и возникает патофизиологическая регуляция, это свидетельствует об экстремальности климатических условий. В первую очередь воздействие климатических факторов осуществляется через воздействие на кожу и контактирующие с внешней средой слизистые оболочки (верхние дыхательные пути, легкие, системы анализаторов). Интенсивное воздействие может вызвать ответные реакции со стороны мышц (охлаждение) и внутренних органов (перепады давления).
Воздействие факторов могут существенно изменять функции кожи (терморегуляторную, синтезирующую, выделительную и пр.), что приводит к сдвигам в системах органов и организме в целом. Развитие сложных рефлекторных реакций может быть обусловлено раздражением рецепторов со слизистых оболочек. Из всех климатических факторов, связанных с энергетикой биосферы, наибольшее экологическое значение имеет температура. Оценка влияния климата на температурный баланс человека является первоочередным. Повышение температуры окружающей среды ведет к изменению скорости протекания химических реакций и обменных процессов. У человека это приводит к замедлению обмена веществ и уменьшению выработки тепла для сохранения её неизменности. Понижение наоборот ускоряет скорость обмена веществ, для повышения теплопродукции. На первый взгляд эти изменения могут показаться парадоксальными, однако они развиваются до определенного критического момента, после чего дальнейшее повышение температуры приводит к увеличению теплопродукции и повышению температуры тела, а дальнейшее охлаждение понижает теплопродукцию.

Терморегуляция и поддержание температуры организма на оптимальном для метаболизма уровне осуществляется при участии ЦНС. Основными звеньями можно расценивать температурные рецепторы в коже и слизистых оболочках:
расположение холодовых рецепторов – 0,17мм - насчитывается 250тыс ,
расположение тепловых рецепторов – 0,3мм  - насчитывается 30тыси др. и отделы вегетативной нервной системы. В ответ на температурный раздражитель (афферентная реакция терморецепторов проявляется только при резких перепадах температур), происходит рефлекторный ответ со стороны сосудистого тонуса, скорости кровотока, изменение гемодинамики (кровь перемещается из кожного депо в мышцы, печень и другие внутренние органы), изменение теплопроводности кожи.

Зона температурного комфорта для здорового легко одетого человека в спокойном состоянии при умеренной влажности и неподвижности воздуха находится в пределах 17-27оС. Тем самым термическое постоянство внутренней среды, поддерживаемое за счет физической и химической терморегуляции, не только противостоит внешним воздействиям, но и предупреждает существенные сдвиги гомеостаза.  

Низкая температура
Приводит к выраженным физиологическим перестройкам в организме, которые, в большинстве своем, временный характер. Основной целью этих реакций является сохранение постоянства температуры ядра тела. Достижение этого происходит за счет снижения кровообращения в конечностях и сужению периферических сосудов. Длительное переохлаждение является пусковым механизмом в развитии так называемых простудных реакций. Механизмом служит как непосредственное охлаждение крови, так и охлаждение других структур (слизистые оболочки дыхательных путей, нервов, мышц, внутренних органов), что проявляется в снижении защитных сил организма, аллергизации, перенапряжение и срыв адаптивных терморегуляционных механизмов. Повышение защитно-приспособительных сил организма к холодовому воздействию является основной задачей «закаливания организма холодом». Стойкие адаптивные реакции при систематических местных и общих охлаждениях основаны на изменениях от клеточно-молекулярного до психологических и поведенческих реакций. На тканевом уровне происходят физико-химические перестройки обеспечивающие усиленное теплообразование с возможность переносить охлаждение без развития повреждения. Местные тканевые процессы активируют процессы саморегуляции организма на различных уровнях за счет нервной и гуморальной регуляции и сократительного термогенеза мышц (усиливающего теплообразование в несколько раз), повышается основной обмен. Усиливается функция щитовидной железы, увеличивается продукция катехоламинов, усиливается кровообращение мозга, мышцы сердца, ткани печени. Эти изменения создают дополнительный резерв возможности существования при низких температурах.

Высокие температуры
Приспособительные реакции особенно выражены при переходе за привычную зону (всего несколько градусов отделяют зону термического комфорта от зоны термической смерти) термического комфорта и имеют направленность противоположную охлаждению. У человека, помимо расширения сосудов, охлаждающим действием проявляется испарение пота.
Первыми при воздействии повышенной температуры включаются химические механизмы, снижающие теплопродукцию путем снижения обмена веществ. Наряду с ними активируются дыхательная и сердечно-сосудистая системы, обеспечивая радиационно-конвекционную теплоотдачу. Далее присоединяется мощная потоиспарительная система охлаждения. На уровне организма это проявляется в значительном расширении кровеносных сосудов, учащении дыхания и пульса, увеличение минутного объема циркулирующей крови и некоторым снижением артериального давления. Происходит обеднение кровотока в мышцах и внутренних органах. Снижается возбудимость нервной системы и пищеварительных желез(аппетит).
При температуре 30-35оС и выше возможно небольшое понижение обмена веществ, если не наблюдается перегрева с повышением температуры тела. По мере нарастания внешней температуры возникает предупредительное усиление теплоотдачи организма со снижением или удержанием постоянства внутренней температуры. Резкое расширение периферических сосудов несет и негативные последствия – отток крови от внутренних органов, снижение трофических процессов и газообмена в тканях, замедляется кровообращение. Повышение температуры воздуха выше на каждые 0,5оС усиливают потоотделение примерно на 20г/ч.
Процессы теплоизлучения и теплопроведения участвуют в терморегуляции до достижения внешней температуры уровня температуры крови (31-38оС). Тем самым достигаются критические условия терморегуляции, и теплоотдача осуществляется главным образом за счет потоотделения. На испарение 1мл пота затрачивается 2, 427кДж (0,58ккал). При затруднении потоотделения (повышенная влажность) возможен перегрев организма. Однако при увеличении влажности воздуха повышается и его теплопроводность, а, следовательно, возрастает и теплоотдача (<37оС). При 100% влажности испарения пота не происходит.
Перегревание (гипертермия) сопровождается патологическими изменениями в тканях. При недостаточной компенсации температурного баланса происходит повышение температуры тела, нарушение водно-солевого и витаминного обменов, образование недоокисленных продуктов обмена веществ, развитие ангидремии (сгущение крови в условиях недостатка воды). Формирование адаптационных механизмов на повышенные температуры (тепловая закаленность) сводятся изменением со стороны обменных процессов (усиление терморегуляции), формирование более умеренного расширения сосудов, формирование более адекватной реакции со стороны сердечно-сосудистой системы (ЧСС, артериальное давлении), стабилизация водно-минерального обмена, процесс потения более эффективный и менее изнуряющий. Процесс снижения теплообразования становится более продолжительным. В целом организм получает возможность сохранять работоспособность при повышенной температуре внешней среды.

Влажность воздуха
Гигиенической нормой относительной влажности воздуха для человека является 30-60%

  • сухой ниже 20%
  • умеренно-влажный от 71 до 85%
  • сильно влажный более 85%.

В сочетании с температурными факторами относительна влажность создает условия термического комфорта. При изменяющихся условиях совокупное воздействие этих факторов могут способствовать переохлаждению или перегреванию, гидратации или дегидратации. Так повышение влажности воздуха способствует повышению теплоотдачи.

Движение воздуха
Скорость движения воздуха оказывает неоднозначное влияние на жизненные функции организма. Тело человека постоянно окружено слоем воздуха в 1-2мм который имеет практически туже температуру, что и кожа. При температуре окружающей среды ниже температуры тела, этот «покров» поднимается вверх, уступая место более холодному воздуху, который так же должен нагреться. Эти изменения создают непрерывную циркуляцию воздуха, которая усиливается при движении воздуха. Чем сильнее ветер, тем больше тепла рассеивается с поверхности тела. В свою очередь быстрое движение воздуха оказывает выраженное раздражающее действие на механорецепторы кожи. Если умеренный ветер бодрит здорового человека, то сильный угнетающе действует на психическую сферу.
В зоне термического комфорта легкий ветер (1-4м/с) воспринимается как наилучшие условия, в более теплую погоду или на фоне физической нагрузки более быстрое движение воздуха так же производит сходный эффект. Различное соотношение температурного фактора и скорости ветра по-разному ощущается человеком и вызывает различные ответы организма. Так при температуре от 10 до 18оС и ветре 1,6м/с и более формируется усиленное теплообразование. От 18оС до 33оС такой же силы ветер мало влияет на теплопродукцию. Выше 33оС и отсутствие ветра обнаженный человек ощущает комфорт. Более высокая температура и ветер до 8 м/с вызывает приятное ощущение бодрости, особенно если воздух чист и не сухой. Сухой и горячий воздух раздражает слизистые оболочки и сильно высушивает кожу, что ослабляет теплоотдачу и способствует перегреву организма. Высушивание кожи приводит к её дегидратации и нарушению трофики. В оценке влияния ветра на охлаждение организма принято учитывать ветро-холодовой индекс, выражаемый в кДж(ккал/м2) в час. В диапазоне от 50 (жарко) до 1000 (очень холодно) и до 2500 (невыносимо холодно).В целом «жесткость погоды» учитывает, что повышение скорости ветра на 1м/с приравнено в понижение температуры окружающей среды на 2оС.

Для комплексной оценки охлаждающей силы воздуха предложен метод эквивалентно-эффективных температур, учитывающий температуру воздуха, его влажность, скорость ветра и радиационный теплообмен тела с окружающей средой.
Эквивалентно-эффективная температура
– это такая температура, при которой в неподвижном и насыщенном влагой воздухе теплоощущения такое же, как при определенном сочетании температуры, влажности и скорости движения воздуха. Достаточно интенсивный ветер не только изменяет ощущения температуры и передвигает зону температурного комфорта, но и, стимулируя теплорегуляцию, способствует усилению деятельности нервной и эндокринной систем. 

ЭЭТ 

Это значит, что теплый воздух (24-30оС) при штиле действует расслабляющее, а при той же температуре и ветре не только не снижает, но даже повышает тонус организма. В летний день при умеренных жаре и влажности ветер зеленых степей, горно-долинный ветер и морской бриз оказывают не только освежающее, но и бодрящее, тонизирующее действие. Эти свойства используют при закаливании и аэротерапии. Стоит помнить, что ветер способствует развитию простудных заболеваний у пациентов с ослабленными защитными силами, что связанно с незаметным охлаждением организма.

В зависимости от величин ЭЭТ выделяют:

  • зону охлаждения (1-17 °С);
  • зону комфорта (17-21 °С);
  • зону нагревания (выше 21°С).

Условия зоны комфорта не предъявляют повышенных требований к термоадаптационным механизмам. Ее можно рассматривать как зону адаптации, когда организм сохраняет тепловой баланс с минимальными энергетическими затратами. Это дает возможность широко назначать воздушные ванны, в т.ч. метеолабильным больным, больным с ослабленными терморегуляторными механизмами. Чем больше условия внешней среды отличаются от комфортных условий, тем выраженнее их раздражающее действие и тем ограниченнее круг больных, которым можно назначать климатолечебные процедуры. Для расширения показаний к применению климатотерапии в этих условиях необходимы корригирующие устройства, снижающие неблагоприятное влияние ветра, низкой или высокой температуры.

Биотропное действие лучистой энергии Солнца.
Солнечная энергия способна оказывать рефлекторное воздействие на кровообращение, дыхание, обмен веществ через зрительный анализатор (видимый спектр излучения) и непосредственное действие УФ-излучения как профилактика солнечного голодания и санирующего воздействия. Солнечная погода прежде всего оказывает прежде всего возбуждающее действие, которое усиливается при повышении интенсивности УФ-радиации. Однако реакции организма (световые, тепловые, витаминообразующие) притупляются, при длительном воздействии. В условиях холодных температур сочетание солнечной энергии и холодового раздражения (если не вызывается переохлаждение) ощущается в возбуждающем воздействии. В случае высокого стояния Солнца и не сильных морозов ощущение солнечного тепла притупляет возбуждающее действие холода, поскольку энергия солнца, проникая через одежду, повышает ощущение температуры на несколько градусов. Оптимальные температуры в сочетании с солнечной погодой несут успокаивающее действие света и тепла. Это позволяет достаточно длительно находиться на открытом воздухе, однако температуры почвы, предметов, движение воздуха могут быстро перевести температурный режим за зону комфорта в сторону перегрева или охлаждения. Солнечная погода при повышенной температуре воздуха характеризуется слабостью возбуждающего действия на фоне детонизирующего действия температуры. Прямое солнечное облучение может спровоцировать перегревание организма, вызывает реакции на УФ-облучение, способствует глубокому прогреванию тканей, расширению периферических сосудов и усилению потоотделения. Теплорегуляцию облегчает сухая и ветреная погода, в отличие от безветрия и высокой влажности. Пасмурная погода снижает возбуждающий и согревающий эффект Солнца, ослабляет УФ облучение. Пасмурные погоды действуют успокаивающе.

Осадки.
Резко изменяют погоду, что связано с изменением температурного фактора, влажности, ветрености и переменой потенциалов атмосферного электричества. В основном такие перемены действуют угнетающе. Однако, осадки очищают воздух и повышают его ионизацию.

Скорость смены погодных факторов.
На человека существенное влияние оказывает контрастная смена погоды. Установлено отрицательное влияние на человека быстрой смены воздушных фронтов. Особенно неблагоприятны резкие смены всех метеорологических элементов. Влияние смены атмосферных фронтов и гелиомагнитных возмущений носит своеобразный характер.  Стоит отметить, что изменения, происходящие в организме, могут носить характер метиофизиологическихреакций и метеопатических процессов. Последние проявляются в больном организме, под воздействием чрезмерных и частых изменений погодных условий. Метеопатические процессы проявляются на клеточном и субклеточном уровнях, изменением окислительно-восстановительных реакции и функциональной активности клеток, проявляются многочисленными симптомами со стороны организма.