“Влияние климатических факторов на организм человека”
Температура –один из важных абиотических факторов, влияющих на все физиологические функции всех живых организмов.
Температура на земной поверхности зависит от географической широты и высоты над уровнем моря, а также времени года.
Для человека в легкой одежде комфортной будет температура воздуха + 19…20оС, без одежды - + 28…31о С. Что происходит с человеческим организмом, когда температурные параметры изменяются? В этом случае он вырабатывает специфические реакции приспособление относительно каждого фактора, то есть адаптируется. Адаптация–это процесс приспособления к условиям среды. Как же происходит адаптация к изменениям температуры?
Адаптация и терморегуляция. Терморегуляцию обеспечивает основные холодовые и тепловые рецепторы кожи. При различных температурных влияниях сигналы в центральную нервную систему поступают не отдельных рецепторов, а от целых зон кожи, так называемых рецепторных полей, размеры которых непостоянны и зависят от температуры тела и окружающей среды.
Температура тела в большей или меньшей степени влияет на весь организм (на все органы и системы). Соотношение температуры внешней среды и температуры тела определяет характер деятельности системы терморегуляции.
Температура окружающей среды преимущество ниже температуры тела. Вследствие этого между средой и организмом человека постоянно происходит обмен теплом благодаря его отдаче поверхностью тела и через дыхательные пути в окружающее пространство. Этот процесс принято называть теплоотдачей. Образование же тепла в организме человека в результате окислительных процессов называют теплообразованием. В состоянии покоя при нормальном самочувствии величина теплообразования равняется величине теплоотдачи. В жарком или холодном климате, при физических нагрузках организма, заболеваниях, стрессе и т. д. Уровень теплообразования и теплоотдачи может изменяться. Как же происходит адаптация к низкой температуре?
Адаптация к низкой температуре. Условия, при которых организм человека адаптируется к холоду, могут быть различными (например, работа в неотапливаемых помещениях, холодильных установках, на улице зимой). При этом действие холода не постоянное, а чередующееся с нормальным для организма человека температурным режимом. Адаптация в таких условиях выражена нечетко. В первые дни, реагируя на низкую температуру, теплообразование возрастает неэкономно, теплоотдача еще недостаточно ограничена. После адаптации процессы теплообразования становятся более интенсивными, а теплоотдача снижается.
Иначе происходит адаптация к условиям жизни в северных широтах, где на человека влияют не только низкие температуры, но и свойственные этим широтам режим освещения и уровень солнечной радиации. Что же происходит в организме человека при охлаждении?
Вследствие раздражения холодовых рецепторов изменяются рефлекторные реакции, регулирующие сохранение тепла: сужаются кровеносные сосуды кожи, что на треть уменьшает теплоотдачу организма. Важно, чтобы процессы теплообразования и теплоотдачи были сбалансированными. Преобладание теплоотдачи над теплообразованием приводит к понижению температуры тела и нарушению функций организма. При температуре тела 35о С наблюдается нарушение психики. Дальнейшее понижение температуры замедляет кровообращение, обмен веществ, а при температуре ниже 25о С останавливается дыхание. Одним из факторов интенсификации энергетических процессов является липидный обмен. Например, полярные исследователи, у которых в условиях низкой температуры воздуха замедляется обмен веществ, учитывают необходимость компенсировать энергетические затраты. Их рационы отличаются высокой энергетической ценностью (калорийностью).
У жителей северных районов более интенсивный обмен веществ. Основную массу их рациона составляют белки и жиры. Поэтому в их крови содержание жирных кислот повышено, а уровень сахара несколько понижен.
У людей, приспосабливающихся к влажному, холодному климату и кислородной недостаточности Севера, также повышенный газообмен, высокое содержание холестерина в сыворотке крови и минерализация костей скелета, более утолщенный слой подкожного жира (выполняющего функцию теплоизолятора). Однако не все люди в одинаковой степени способны к адаптации. В частности, у некоторых людей в условиях Севера защитные механизмы и адаптивная перестройка организма могут вызвать дезадаптацию– целый ряд патологических изменений, называемых “полярной болезнью”. Одним из наиболее важных факторов, обеспечивающих адаптацию человека к условиям Крайнего Севера, является потребность организма в аскорбиновой кислоте (витамин С), повышающей устойчивость организма к различного рода инфекциям. Адаптация к воздействию высокой температуры. Высокая температура может влиять на организм человека в искусственных и естественных условиях. В первом случае имеется в виду работа в помещениях с высокой температурой, чередующаяся с пребыванием в условиях комфортной температуры.
Высокая температура среды возбуждает тепловые рецепторы, импульсы которых включают рефлекторные реакции, направленные на повышение теплоотдачи. При этом расширяются сосуды кожи, ускоряется движение крови по сосудам, теплопроводность периферических тканей увеличивается в 5-6 раз. Если для поддержания теплового равновесия этого недостаточно, повышается температура кожи и начинается рефлекторное потоотделение–самый эффективный способ отдачи тепла (наибольшее количество потовых желез на коже рук, лица, под мышками). У коренных жителей Юга средняя масса тела меньше, чем у жителей Севера, подкожный жир не очень развит. Особенно ярко проявляются морфологические и физиологические особенности у популяций, живущих в условиях высокой температуры и недостатка влаги (в пустынях и полупустынях, районах, прилегающих к ним). Например, аборигены Центральной Африки, Южной Индии и других регионов с жарким сухим климатом имеют длинные худощавые конечности, небольшую массу тела.
Интенсивное потоотделение во время пребывания человека в жарком климате приводит к понижению количества воды в организме. Чтобы компенсировать потерю воды, нужно увеличить ее потребление. Местное население более адаптировано к этим условиям, чем люди, приехавшие из умеренной зоны. У аборигенов вдвое-втрое меньше суточная потребность в воде, а также в белках и жирах, так как они имеют высокий энергетический потенциал, и усиливает жажду. Поскольку в результате интенсивного потоотделения в плазме крови уменьшается содержание аскорбиновой кислоты и других водорастворимых витаминов, в рационах местного населения преобладают углеводы, увеличивающие выносливость организма, и витамины, позволяющие выполнять тяжелую физическую работу в течение длительного времени. От каких факторов зависит восприятие температуры? Наиболее чувствительно усиливает температурное ощущение ветер. При сильном ветре холодные дни кажутся еще холоднее, а жаркие–еще жарче. На восприятие организмом температуры влияет также влажность. При повышенной влажности температура воздуха кажется более низкой, чем в действительности, а при пониженной влажности– наоборот.
Восприятие температуры индивидуально. Одним людям нравятся холодные морозные зимы, а другим–теплые и сухие. Это зависит от физиологических и психологических особенностей человека, а также эмоционального восприятия климата, в котором прошло его детство.
Здоровье человека в значительной степени зависит от погодных условий. Например, зимой люди чаще болеют простудными, легочными заболеваниями, гриппом, ангиной.
Влияние горного климата на организм человека. Одним из сложных в экологическом отношении районов проживания человека является высокогорье. Главными абиотическими факторами, влияющими в этом случае на организм, являются изменения парциального давления атмосферных газов, в частности кислорода, понижение среднесуточной температуры, повышение солнечного излучения. Некоторые города расположены на значительной высоте над уровнем моря: Мехико– 2277 м, Аддис-Абеба –около 2000 м. На большой высоте расположено много сельских селений на Кавказе, в Гималаях, на Памире и других местах. В общем, в условиях высокогорья живут десятки миллионов людей. Популяции людей, издавна живущих в этих условиях, имеют ряд адаптивных приспособлений. Так, в крови индейцев Перуанских Анд (живущих и работающих на высоте около 4000 метров) наблюдается повышенное содержание гемоглобина и количество эритроцитов (до 8х1012 в 1 л крови). Но не каждый человек, попавший в условия горного климата, может преодолеть влияние этих факторов. Это зависит от его физиологических особенностей и тренированности организма. Если адаптации не произошло, у человека вследствие падения парциального давления кислорода развивается так называемая горная болезнь. Ее вызывает гипоксия–недостаток кислорода в тканях организма. В случае внезапного перемещения (самолетом) человека в высокогорные районы (свыше 3000 метров) развивается острая форма горной болезни: отмечается одышка, слабость, усиление сердцебиения, головокружение, головная боль, угнетенное состояние. Дальнейшее пребывание человека в таких условиях может привести к его смерти. Для профилактики острой горной болезни тот, кто планирует осуществить турпоход в горы, должен пройти медосмотр и специальную тренировку.
Температура окружающей среды и жизнь. На ранних этапах исторического развития температурный фактор играл важную роль в выборе мест поселения людей. Когда человек научился высекать огонь, появилась некоторая его независимость от отрицательных влияний среды. Но, несмотря на это, температурный фактор сохраняет свое значение и по сей день. Об этом свидетельствует зависимость плотности населения от среднегодовой температуры конкретной географической зоны. Важным показателем является сезонная разница. Минимальные сезонные колебания температуры в тропических зонах очень благоприятны для жизни. В северных районах народонаселение увеличивается преимущественно за счет увеличения городов, где есть условия для частичной изоляции человека от неблагоприятных влияний окружающей среды. Экология человекакак самостоятельная отрасль знаний изучает комплексные вопросы взаимодействие человека и человечества с окружающим миром, исследует социальные и природные закономерности этого взаимодействие, а также проблемы развития человека, сохранения его здоровья и трудоспособности, усовершенствования физических и психических возможностей.
Иначе говоря, экология человека –это наука, изучающая взаимодействие человека как биосоциального существа со сложным многокомпонентным окружающим миром, с динамичной постоянно изменяющейся средой существования. Раскрывая содержание понятия экологии человека как науки, следует определить принципы функционирования системы“человек-общество-среда”. А для этого ученым-экологам нужно: создать теорию экологии человека;
разработать методы адаптации к различным производственным и природно-климатическим условиям, чтобы получить хозяйственные максимальные результаты при минимальном использовании природных ресурсов; изобрести способы решения вопросов стабилизации и улучшения окружающей среды, предупреждения и ликвидации региональных и глобальных экологических кризисов, сохранение генетических ресурсов и самобновляемого потенциала биосферы. Все эти проблемы необходимо рассматривать с точки зрение современного состояние человеческого общества и его будущего развития.
Влияние на организм человека экологических факторов. Все факторы окружающей среды действуют на живые организмы по-разному. Одни из них обеспечивают им жизнь, другие– вредят, третьи –могут быть безразличны для них. Факторы среды, тем или иным образом влияющие на организм, называют экологическими факторами. По происхождению и характеру воздействия экологическими факторами делятся на абиотические, биотические и антропические.
Издавна известно, как важно для больного свежий воздух, теплый климат, чистая вода. Часто человеку, чтобы вылечиться, достаточно поменять климат, пожить в горной или сельской местности, около леса или моря. С открытием в современной медицине эффективных препаратов природные факторы не утратили своего оздоровительного значения.
Нарушение природного равновесия приводит к разбалансированию целостной системы “человек – окружающая среда”. Загрязнение воздуха, воды, грунта, продуктов питания, шумовые нагрузки, стрессовые ситуации в результате ускоренного ритма жизни, негативно отражаются на здоровье человека как физическом, так и психическом.
Проблема взаимоотношений человека и природы, гармония между обществом и окружающей средой всегда была актуальной. Большинство геронтологов (ученых которые работают над проблемой долголетия), биологов, экологов и врачей-клиницистов считают, что человеческий организм может и должен нормально функционировать более 100 лет. Здоровье, биологическое и моральное совершенство каждого человека в значительной мере зависит от состояния социальной и природной среды его жизни. Комплексное влияние жизненных компонентов должно образовывать оптимальные экологические условия для существования человека. Таким образом, биологическое будущее человечества зависит, прежде всего, от того, насколько ему удастся сберечь основные природные параметры, которые обеспечивают полноценную жизнь–определенный газовый состав атмосферы, чистоту пресной и морской воды, грунта, флоры и фауны, благоприятный тепловой режим в биосфере, низкий радиационный фон на Земле.
Демографическая ситуация в мире –одна из важнейших проблем современности. Науку о народонаселении называют демографией. Она изучает смену численности населения, территориальное размещение и состав, раскрывает закономерности обновления.
Характерная черта современного развития общества – урбанизация –концентрация объектов промышленности и населения в больших городах. Но этот процесс происходит настолько быстро, что окружающая среда больших городов уже не в состоянии полностью удовлетворять все биологические и социальные потребности людей.
Это, прежде всего загрязнение воздуха и воды разными промышленными и бытовыми отходами; чрезмерные звуковые нагрузки; климатический дискомфорт; недостаточное количество зеленых насаждений.
Так, шумовое загрязнение образовывают стук поездов гул самолетов, строительной техники, шум заводских цехов, автотранспорта, бытовой техники. Длительные увеличенные шумовые нагрузки нередко приводят к снижению слуха, раздражению, потере сна и другим нарушениям нормальной деятельности организма. Опасный уровень шума для организма человека создает также громкая музыка. В настоящее время проекты застройки городов разрабатывают с учетом карты городского шума. Планируют объездные дороги для автотранспорта, а также транспортные развязки внутри городов, трамваи заменяют троллейбусами. Большое внимание уделяют максимальной защите микрорайонов, отдельных домов, учебных заведений, больниц детских садов, библиотек. Для регулирования шумового режима используют природные и искусственные“экраны”, зеленые насаждения. Предусматриваются также перенесение под землю некоторых строений, например гаражей, подстанций, автобаз и т. д. Разрабатываются транспортные средства с минимальным уровнем шумового загрязнения. Строительство новых и реконструкция старых городов благоприятствует улучшению условий жизни и здоровья населения. Для этого целесообразно остановить рост больших городов, следует проектировать города с меньшим количеством населения. Научный подход к градостроительству должен учитывать максимальную охрану окружающей среды.
Формирование городского ландшафта имеет два аспекта: образование благоприятных санитарно-гигиеничных условий и пространственную организацию строительства жилья. Поиски рациональных способов расселения людей интересуют многих архитекторов, которые исследуют возможности размещения городов, как на поверхности, так и под землей, предлагают освоение Мирового океана акваполисами (плавучими городами), создают модели космических поселков.
Современный город расширяют, захватывая новые земельные участки, пригодные для сельскохозяйственного производства. Это недопустимо! Одним из возможных путей роста городов будет их пространственное развитие по вертикали. Перспективное научно обоснованное строительство пространственных структур города на основе исследований бионики с использованием гибких конструкций вертикальных форм строений. Они надежные и способны выдержать динамичные нагрузки. Подземное строительство предусматривает размещение в первом ярусе пешеходных переходов, торговых точек, бытовых служб, гаражей, стоянок; во втором–автомобильных развязок, пересадочных узлов. На третьем, глубинном ярусе разместиться метрополитен.
Такой город будущего обеспечит чистый, без выхлопных газов, воздух, будут работать кондиционеры, воздухоочистители, устройства для освещения и отопления. Все это создает нормальные условия для кратковременного пребывания там человека.
Необходимо признать, что экологическая ситуация во многих городах Украины крайне неудовлетворительна. Это, прежде всего, касается больших промышленных городов Юга (Запорожья, Днепропетровска, Донецкой области), где загрязнение окружающей среды вследствие деятельности промышленных предприятий достигло очень высоких показателей.
Наша столица –город Киев до недавних времен была эталоном экологически чистого города. Однако в последнее время, особенно после катастрофы на Чернобыльской атомной электростанции, она занесена в список 70 городов мира, которым угрожает экологическая опасность.