Адаптація організму до умов високих і низьких температур

Оптимальний тепловий стан людини забезпечується умовами теплового комфорту, не обмежуваного за часом перебування і не вимагаючого включення додаткових пристосовних механізмів організму.

У екстремальних умовах середовища, що супроводжуються значними перепадами температури, включаються поведінкові, фізіологічні адаптивні реакції, а при різких йди тривалих термічних зрушеннях можуть розвиватися патологічні стани, в крайніх випадках що приводять до летального результату.

Дослідниками запропоновані різні класифікації теплових станів людини залежно від того, які критерії були покладені в основу. З погляду адаптації найбільший інтерес представляє класифікація, побудована на підставі даних про характер змін пристосовних механізмів системи терморегуляції, тобто основних пристосовних реакцій, що дозволяють організму боротися з дією високих і низьких температур навколишнього середовища (табл. 1).

При виборі фізіологічних показників для оцінки теплового стану, очевидно, основну увагу необхідно приділяти зміні таких показників, які найповніше відображають функціональний стан організму при кожному ступені нагрівання або охолоджування людини. Так, в умовах, коли теплосодержание «серцевини» значно не змінюється, але порушена структура теплового обміну, найбільш важливі фізіологічні показники, що характеризують тепловий стан «оболонки» тіла. До таких показників відносяться температура шкіри, середня температура тіла, теплові потоки з поверхні тіла, внутрішній градієнт температур, різниця температур тулуба і кінцівок, теплоізоляція поверхневих тканин. При підвищених температурах навколишнього середовища великого значення набуває дослідження втрат ваги тіла і тепловіддачі випаровуванням вологи, при знижених – теплових потоків з поверхні тіла, теплопродукции організму, біоелектричної активності м'язів. В умовах, коли значно змінюється теплосодержание організму, оцінка теплового стану людини повинна проводитися в основному за фізіологічними показниками, що характеризують зміни теплового обміну і стан серцево-судинної системи (рівень тепловіддачі, хвилинний, систола об'єм серця і так далі). Ці показники дозволяють контролювати стан організму людини в умовах високих і низьких температур навколишнього середовища.

При перегріванні і охолоджуванні людини спостерігається фазность змін багатьох фізіологічних показників, що означають в одному випадку можливість збереження теплового балансу, а в іншому – загрозу зриву або зрив пристосовних реакцій організму (табл.2).

На першій стадії перегрівання і охолоджування організму (стійке пристосування) спостерігаються явища, що свідчать про те, що організм успішно протистоїть несприятливій дії навколишнього середовища. При високих температурах відбувається розширення периферичних судин, збільшується тепловіддача випаровуванням вологи з поверхні тіла і дихальних шляхів. Остання рівна загальному тепловому навантаженню – сумарній величині теплопродукции організму і зовнішнього теплового навантаження. Дія низьких температур навколишнього середовища приводить до звуження периферичних судин і підвищення теплопродукции організму унаслідок м'язового термогенезу.

Отже, при першому ступені перегрівання і охолоджування реакція судин на дію тепла і холоду грає вельми велику роль. Проте вже тут грають роль механізми хімічної терморегуляції, що виявляються в деякому зниженні теплопродукции організму в умовах високих температур і підвищенні, – в умовах низьких температур навколишнього середовища.

На першій стадії перегрівання і охолоджування людини накопичення або дефіцит тепла в організмі відбувається в основному за рахунок змін температури «оболонки». Температура ж «серцевини» змінюється порівняно небагато (на 0,2-0,5). Працездатність людини при таких діях, за даними багатьох авторів, практично не змінюється.

При другому ступені перегрівання або охолоджування людини (часткове пристосування) терморегуляція не справляється з дією високих і низьких температур навколишнього середовища. Навіть максимальне включення пристосовних механізмів терморегуляції (теплопродукции при охолоджуванні, тепловіддача при перегріванні) не дає можливість компенсувати теплове навантаження при високих температурах і тепловіддачу при низьких температурах навколишнього середовища. В цьому випадку значно змінюється температура «серцевини» (при високих – на 1-1,5°С; при низьких – - на 1,5-2,0°С)

При високих температурах навколишнього середовища (45; 50; 55°С), не дивлячись на підвищення тепловіддачі випаровуванням вологи з поверхні тіла і дихальних шляхів, загальне теплове навантаження не компенсується, і перегрівання організму відбувається унаслідок зменшення або припинення віддачі ендогенного тепла в зовнішнє середовище. В умовах низьких температур навколишнього середовища при збільшенні окислювальних процесів, що продовжується, r організмі із-за м'язового тремтіння тепловтрати з поверхні тіла і дихальних шляхів перевищують рівень теплопродукции.

У цих умовах знижуються окремі показники працездатності, наприклад, такі як якість управління в режимі стеження, здібність до динамічної і статичної роботи, виконання тонких координованих рухів. Багато показників працездатності, включаючи визначення тимчасових інтервалів на світловий і звуковий подразники, швидкість рахунки, пізнавальні і інші психічні функції, за даними більшості авторів, не змінюються або навіть декілька поліпшуються.

Третій ступінь перегрівання і охолоджування організму (зірвавши пристосування) характеризується ознаками, що свідчать про повну неможливість пристосування організму до умов зовнішнього середовища. Пристосовні механізми терморегуляції якийсь час залишаються максимально напруженими, а потім їх рівень починає поступово зменшуватися. Одночасно відбувається зниження ефективності діяльності серцево-судинної, дихальної і м'язової систем.