5. Температура, влажность, движение воздуха, их эколого-медицинское значение.

Из всего комплекса абиотических факторов температура занимает по своей значимости второе место после света почти во всех средах обитания. Она обусловлена количеством тепла, получаемым от нагретых солнцем почвы и воды, и зависит от географической широты, высоты над уровнем моря, сезона, времени суток. На Земле температура колеблется от -94⁰С до +63⁰С. Эколого-медицинское значение тепла состоит в том, что температура окружающей среды определяет температуру организмов, оказывает влияние на скорость и характер протекания всех химических реакций, определяющих обмен веществ. Температура влияет на количество употребляемой пищи, на плодовитость, определяет предпочтительность местообитания, длительность развития и число поколений в году.

Адаптация организмов к температуре достигается:

- различными биохимическими и физиологическими перестройками;

- поддержанием температуры тела на более стабильном температурном уровне, что позволяет сохранить сложившийся для данного вида ход биологических реакций.

Способность организмов в определенных пределах менять температуру тела называется терморегуляцией. Организмы подразделяются на пойкилотермные (холоднокровные) с непостоянной температурой тела и гомойотермные (теплокровные) с постоянной температурой. Пойкилотермия свойственна микроорганизмам, растениям и беспозвоночным животным. Гомойотермия характерна только для представителей двух высших классов позвоночных – птиц и млекопитающих (в т.ч. человека). Гетеротермия (частный случай гомойотермии) характерна для животных, впадающих в холодный период года в оцепенение или спячку.

Биологическое действие температуры заключается в раздражении рецепторов кожи и влиянии через центральную нервную систему на дыхательную и сердечнососудистую системы, обмен веществ, терморегуляцию. Оптимальной для человека является температура воздуха 20 ± 5⁰С.

При температуре воздуха выше 35⁰С теплоотдача путем конвекции и излучения затрудняется, организм освобождается от избыточного тепла путем испарения пота. Это приводит к нарушению водно-солевого и витаминного обмена, увеличению частоты дыхания и сердечных сокращений, гипотонии, ослаблению внимания, нарушению координации движений. Резкое воздействие высокой температуры может привести к тепловому удару. При длительном влиянии высокой температуры воздуха отмечается нарушение деятельности желудочно-кишечного тракта. Выделение из организма ионов хлора на фоне приема большого количества жидкости ведет к угнетению желудочной секреции, снижению бактерицидности желудочного сока, что создает благоприятные условия для развития воспалительных процессов в желудочно-кишечном тракте. Длительное воздействие на организм высокой температуры приводит к снижению иммунитета.

Под влиянием низких температур теплоотдача организма усиливается, а потоиспарение снижается. В результате понижается температура кожи, ослабляется болевая чувствительность, появляется адинамия, сонливость, может наступить замерзание. Охлаждение ног сопровождается снижением резистентности организма к простудным заболеваниям. Неблагоприятное влияние на человека оказывает резкое колебание температуры, приводящее к ухудшению самочувствия, дисфункции отдельных органов, обострению хронических заболеваний.

Влажность обусловлена количеством паров воды в воздухе, является одновременно и климатическим, и эдафическим (средообразующим) фактором и зависит от сезона года, времени суток, температуры воздуха. Биологическое действие влажности заключается во влиянии на процессы теплоотдачи организма путем испарения. Оптимальной для человека является относительная влажность 50 ± 10 %. При относительной влажности ниже 20 % пересыхают слизистые оболочки носа, глотки, рта, глаз, что способствует развитию воспалительных заболеваний. Относительная влажность более 90 % приводит к прекращению потоиспарения и перегреванию организма. Высокая влажность снижает устойчивость организма к туберкулезу, ревматическим и простудным заболеваниям.

По отношению к влажности организмы делятся на:

- гидрофильные (гидрофиты), обитающие постоянно в воде;

- гигрофильные (гигрофиты), обитающие только в очень влажных местах (лягушки, комары, дождевые черви);

- мезофильные (мезофиты), отличающиеся умеренной потребностью в воде и во влажности атмосферы;

- ксерофильные (ксерофиты), обитающие в сухих местах с недостатком воды в почве и в воздухе (насекомые, улитки).

Движение воздуха характеризуется направлением и скоростью и обусловлено перемещением воздушных масс из-за разницы температуры и давления.

Подвижность воздуха влияет на процессы терморегуляции, дыхания, нервно-психическое состояние, энергетические затраты. Оптимальной для человека является скорость ветра 2,5 (1 - 4) м/с. Оптимальная скорость воздуха бодрит человека, отсутствие ветра уменьшает отдачу тепла путем конвекции и потоиспарения и приводит к перегреванию. Повышенная подвижность воздуха рефлекторно влияет на процессы обмена веществ. Сильный ветер (более 20 м/с) приводит к увеличению теплоотдачи организма, ухудшает нервно-психическое состояние и общее самочувствие, нарушает ритм дыхания, затрудняет выполнение физической работы, увеличивает нагрузку при движении. Сильный продолжительный ветер оказывает резкое угнетающее действие на ЦНС, вызывает депрессию.

Воздействие подвижности воздуха на теплоощущения человека зависит от его температуры. Если температура воздуха ниже температуры тела, то движение воздуха оказывает охлаждающее действие. При температуре окружающей среды равной температуре кожи, ветер является термически нейтральным, а при температуре воздуха, превышающей температуру тела, ветер способствует перегреванию организма.

Значительные скорости движения воздуха связаны с такими наиболее опасными атмосферными процессами, как смерчи и торнадо. Ураганные ветры превышают скорость в 35 м/с. Ветры с меньшей скоростью (20 - 25 м/с), возникающие в Атлантике, принято называть сильнейшими. Аналогичные явления в акватории Тихого океана называют тайфунами, а в южном полушарии (Индийский океан) – циклонами.

Атмосферное давление обусловлено силой, с которой атмосферный воздух давит на поверхность Земли, и зависит от времени суток, сезона, высоты местности над уровнем моря. Биологическое действие давления обусловлено непосредственным влиянием на барорецепторы кожи, сосуды, психофизическое состояние, может воздействовать на организм человека также через изменение температуры и парциальное давление кислорода. Оптимальным для человека является атмосферное давление 760 ± 20 мм рт. ст. При снижении атмосферного давления отмечается усталость, головные боли, нарушение координации движений, тахикардия, изменение состава крови и другие симптомы гипоксии, лежащей в основе горной болезни. В процессе постепенной адаптации к пониженному барометрическому давлению в организме развиваются компенсаторно-приспособительные процессы, позволяющие сохранить здоровье и работоспособность.

Повышение атмосферного давления обусловливает шум и боль в ушах, понижение слуха, замедление пульса и дыхания, снижение максимального и повышение минимального кровяного давления. Под влиянием повышенного атмосферного давления происходит насыщение крови и тканей организма растворенными газами воздуха, главным образом азотом. Это насыщение продолжается до уравнивания парциального давления азота в окружающем воздухе с парциальным давлением азота, содержащегося в тканях. Резкий выход из зоны повышенного давления в зону нормального (декомпрессия) может привести к развитию кессонной болезни.

Неблагоприятное влияние на человека оказывают колебания атмосферного давления, которые приводят к ухудшению самочувствия, дисфункции отдельных органов, обострению хронических заболеваний.

Магнитное поле Земли обусловлено тем, что Земля представляет собой своеобразный магнит, его силовые линии окружают земной шар и образуют вокруг него магнитосферу, которая защищает живые организмы от солнечного ветра. Магнитное поле планеты удерживает электроны и ядра водорода, которые образуют вокруг Земли радиационный пояс. Если бы этот пояс отсутствовал, то за относительно короткий срок космическое излучение разложило бы на ионы и электроны весь воздуха атмосферы, а, следовательно, уничтожило бы жизнь на Земле. Однако некоторые частицы солнечной плазмы с высокой энергией могут проникать через радиационный пояс и даже достигать биосферы. Вспышки на солнце вызывают более мощные корпускулярные потоки, которые возмущают магнитное поле Земли (магнитные бури). Влияние геомагнитного поля на организмы носит весьма сложный характер, проявляясь на клеточном уровне и затрагивая генетический аппарат. В период магнитных бурь ухудшается самочувствие людей, возрастает количество инфарктов и других сердечно-сосудистых заболеваний.

При оценке абиотических свойств воздушной среды существенное значение имеет радиоактивность воздуха. Радиационный фон Земли обусловлен наличием в воздухе радиоактивных веществ естественного и искусственного происхождения. Общий естественный радиоактивный фон создается за счет космического излучения и излучений от естественных радиоактивных веществ, находящихся в почве, воде, атмосфере. Космические лучи составляют около 30 % естественного фона ионизирующих излучений, излучения рассеянных в земной коре, почве, атмосфере, воде радиоактивных элементов – тория, урана, радия - до 70 %. Радиоактивные изотопы К₄₀, Н₃, С₁₄ входят в состав клеток и тканей организма и вносят свою долю в естественный радиационный фон.

Радиоактивность атмосферы зависит от содержания радиоактивных веществ в почве. Выход радиоактивных газов из почвы определяется условиями газообмена между почвенным воздухом и атмосферой. С увеличением барометрического давления и влажности выход газов из почвы уменьшается, с увеличением температуры воздуха и вертикальных конвекционных токов – увеличивается. Поэтому величина естественной радиоактивности воздуха колеблется в зависимости от времени года и особенностей местности. Зимой радиоактивность атмосферы меньше, чем летом. Наибольшая радиоактивность воздуха отмечается у поверхности земли.

Сравнительно недавно выявлен вклад радона в радиационный фон окружающей среды. В воздух жилых помещений радон проникает в основном из земной коры (через трещины), где образуется при распаде Rа₂₂₆. Любое строение, в том числе жилой дом, препятствует рассеиванию радиоактивного газа радона, поэтому он постепенно накапливается в помещениях, подчас достигая опасных концентраций.

Природные лучевые нагрузки организмов формируются за счет внешнего и внутреннего их облучения от естественных источников ионизирующего излучения. Внешнее облучение бионтов формируется космическим излучением, излучением радионуклидов, рассеянных в биосфере и излучением материалов и сооружений, созданных человеком.

Внутреннее облучение бионтов формируется радионуклидами, накапливающимися в их тканях в процессе поглощения питательных веществ из окружающей среды. Наиболее устойчивы к действию ионизирующих излучений микроорганизмы, наименее – млекопитающие. Общая суммарная доза облучения человека может достигать 175 мбэр/год (1,75 мЗв) При повышении дозы естественного облучения угнетается иммунная, эндокринная, половая и другие системы, появляются отдаленные последствия.