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.

Класифікація теплових станів людини (по: Ажаєв A. M.. 1979).

На зрив пристосовних реакцій організму в умовах високих температур середовища (60; 70; 80С) °указує зниження тепловіддачі випаровуванням вологи, переважання зовнішнього теплового навантаження над тепловіддачею випаровуванням вологи, зниження швидкості секреції нота, зменшення об'ємів систоли і хвилинного крові, потужності скорочення лівого шлуночку і швидкості викиду крові.

У роботах А. Бартона, О. Едхолма і ін. показане, що при ректальній температурі біля 35° (після максимального збільшення теплопродукции організму спостерігається її зниження. На підставі цих відомостей (по аналогії з характером змін пристосовних реакцій при високій температурі), друга стадія охолоджування закінчується максимальним збільшенням теплопродукции, в третій стадії відбувається зниження її рівня, що досягає при температурі тіла близько 30% величин основного обміну і нижче.

Подібне ділення стадій охолоджування по зміні пристосовних реакцій організму, очевидно, є найбільш раціональним, оскільки характеризує компенсаторні можливості теплового обміну, серцево-судинної і дихальної систем.

При третьому ступені перегрівання і охолоджування організму спостерігається зниження всіх показників працездатності людини. Виконання заданої роботи можливе тільки за рахунок максимального вольового зусилля при включенні додаткових фізіологічних резервів організму.

І, нарешті, четвертий ступінь перегрівання і охолоджування організму характеризується швидким пригнобленням діяльності ЦНС, серцево-судинної і дихальної систем (колапс, втрата свідомості).

Таким чином, в розглянутій класифікації стадії і ступеня перегрівання і охолоджування організму також розрізняють не тільки по температурі тіла і клінічним ознакам, але і по зміні пристосовних реакцій організму. За цими показниками перша, друга, третя і четверта стадії (ступені) перегрівання і охолоджування організму відрізняються один від одного ступенем включення пристосовних механізмів в процес терморегуляції. У першій стадії пристосовні реакції організму включені тільки частково, в другій стадії – включені до максимуму, в третій – частково відключені, в четвертій стадії – відключені повністю (до початкових і нижче).

Умови перебування людини в навколишньому середовищі, що викликає перший, другий і третій ступені перегрівання або охолоджування організму, розцінені відповідно як допустимі, гранично допустимі і критичні, або неприпустимі (див. табл. 8).

При допустимому рівні перегрівання або охолоджування людини спостерігається певна напруга механізмів терморегуляції організму. Проте при цьому зберігається термостабільний стан «серцевини» унаслідок включення пристосовних реакцій організму. Зниження при високих температурах і підвищення при низьких температурах навколишнього середовища тепловіддачі радіацією і конвекцією компенсується змінами теплопродукции, тепловіддача випаровуванням вологи з поверхні тіла і дихальних шляхів. У цих умовах можливе тривале перебування людини за відсутності змін працездатності, небезпеки для здоров'я і явищ кумуляції при повторній дії подібних умов зовнішнього середовища. Основними фізіологічними показниками оцінки теплового стану людини є середня температура тіла, средневзвешенная температура шкіри, теплові потоки з поверхні тіла, внутрішній градієнт температур, теплоізоляція поверхневих тканин, структура теплового обміну.

Гранично допустимими умовами перегрівання і охолоджування вважаються такі, які, унаслідок неповного пристосування організму до дії зовнішнього середовища, викликають значну напругу терморегуляції і зниження деяких показників працездатності, безпечні для здоров'я, не приводять до кумуляції при повторній їх дії і допускаються тільки на обмежений час при постійному медичному контролі.

В умовах критичного (неприпустимого) перегрівання і охолоджування людини спостерігається зрив пристосовних механізмів терморегуляції організму, зниження працездатності, наявність небезпеки для здоров'я і явищ кумуляції при повторній дії несприятливих умов мікроклімату.

При гранично допустимому і критичному перегріванні і охолоджуванні організму як основні фізіологічні критерії приймаються втрати ваги і тепловіддача випаровуванням вологи (при перегріванні), середня температура і температура тіла, компоненти теплового обміну (тепловіддача, тепло продукція, зміни теплосодержания), показники стану серцево-судинної системи (хвилинний і систола об'єм крові і ін.).

Таким чином, перший, другий і третій ступені дії високих і низьких температур навколишнього середовища можуть бути розцінені як допустимі, гранично допустимі і критичні (або гранично переносимі) умови перегрівання і охолоджування організму. Кожен із ступенів дискомфорту характеризується визначеним величиною дефіциту або накопичення тепла в організмі. При складанні класифікації теплових станів враховувалися загальногігієнічні підходи до нормування мікроклімату, можливість виконання роботи з необхідним об'ємом і якістю, ступінь впливу несприятливих умов на стан здоров'я при одноразовій і повторній дії навколишнього середовища.

Дослідження, проводимыее екіпажами літальних апаратів, що працюють в екстремальних умовах, свідчать про необхідність розробки засобів профілактики від перегрівання і охолоджування організму людини.

Вирішення цієї важливої проблеми може здійснюватися по трьом напрямам:

1. Розробка засобів індивідуального захисту членів екіпажів літальних апаратів.

2. Нормування мікроклімату приміщень з урахуванням теплозахисних властивостей одягу, сезону року, рівнів емоційного і фізичного навантаження, метеорологічних умов навколишнього середовища і інших чинників, що зустрічаються у польоті.

3. Физиолого-гигиеническая регламентація режиму праці і відпочинку екіпажів літальних апаратів.

Однією з важливих умов при конструюванні теплорегулирующих систем є принцип автоматичного терморегулювання, застосування якого дозволяє підтримувати комфортні умови мікроклімату повітря при різній теплоізоляції одягу і тяжкості фізичної роботи.

Поиск по сайту: