Wpływ czynników biogeograficznych na rozwój człowieka.

Wpływ czynników biogeograficznych na rozwój człowieka.
Wstęp


Do warunków panujących w ziemskiej biosferze człowiek przystosował się w ciągu długiego, trwającego miliony lat okresu swego rozwoju gatunkowego (ontogenezy). Klimat, zależny od miejsca na ziemi, wywiera wpływ na wszystkie istoty żyjące na naszej planecie. W skrajnych przypadkach może przynieść katastrofalne wezbrania wód, zatopić wielkie połacie lądu, a niewiarygodna potęga tornad i huraganów może spowodować straszliwe spustoszenia. Pogoda współkształtuje krajobrazy i wpływa na ekonomikę całych narodów, a w codziennym życiu może spowodować zaburzenia w komunikacji, przerwać wakacje lub nawet zmienić nasze stałe przyzwyczajenia. Człowiek stanowi cząstkę przyrody i podlega rządzącym nią prawom, bezlitosnym dla niego w chwili kiedy usiłuje je zmienić – doświadcza bowiem wtedy ujemnych skutków zdrowotnych, których zespół określany jest mianem chorób cywilizacyjnych. Określając ten termin ekologicznie – człowiek jest układem biologicznym otwartym, bowiem poprzez pobieranie tlenu w procesie oddychania i przez pobieranie pokarmów a także zdolność odczuwania bodźców za pomocą wyspecjalizowanych receptorów jest ściśle powiązany z otaczającym go środowiskiem przyrodniczym.

Środowisko atmosferyczne, zwane atmobiosferą, ma dla nas szczególne znaczenie, jest bowiem zbiornikiem tlenu, niezbędnego dla podtrzymania procesów życiowych oraz źródłem wielu bodźców klimatycznych – termicznych, fotochemicznych, elektrycznych, chemicznych, mechanicznych i innych, zróżnicowanych przestrzennie i czasowo.

Środowisko cechuje się stosunkowo największą zmiennością. Żyjemy niejako na dnie wielkiego, burzliwego oceanu powietrznego, zmieniającego swój stan fizyczny z dnia na dzień, a nawet z godziny na godzinę wraz ze zmianami sytuacji pogodowych. Zmienność środowiska atmosferycznego kształtuje się w wyniku współdziałania wielu czynników: meteorologicznych, kosmicznych, geograficznych – w tym także modyfikującego wpływu powierzchni ziemi, zróżnicowanej pod względem rodzaju podłoża i gleby, rzeźby terenu i szaty roślinnej oraz wpływu wód powierzchniowych i wgłębnych. Przyczyną zmian zachodzących w środowisku jest także gospodarcza działalność człowieka, zwłaszcza rozwój urbanizacji, przemysłu i motoryzacji, które są główną przyczyną wzrastającego zanieczyszczenia powietrza, wód i pogarszającego się przez to stanu higienicznego biosfery.

Nowoczesne badania środowiska stają się coraz bardziej wszechstronne, obejmując coraz szerszy zespół czynników, kształtujących lub modyfikujących właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne ziemskiej biosfery. Oprócz podstawowych czynników jak temperatura i wilgotność powietrza, prędkość wiatru, nasłonecznienie i natężenie promieniowania słonecznego, zapylenie oraz gazowe zanieczyszczenie i domieszki powietrza obecnie coraz częściej bada się także parametry elektroklimatu np. jonizację powietrza i natężenie pól elektromagnetycznych, uwzględnia się także parametry akustyczne – hałas i wibrację.

Zmiany warunków środowiska atmosferycznego mają najczęściej charakter lokalny spowodowane np. zwiększoną emisją zanieczyszczeń na danym terenie. Zaznaczają się jednak także i zmiany o charakterze powszechnym, które dotyczą wszystkich mieszkańców ziemi. Ostatnie badania naukowe wykazały ogromny wpływ zanieczyszczeń min. pochodzących ze spalin samolotów odrzutowych na warstwę ozonu w wyższych partiach atmosfery co powoduje znaczną redukcję tej warstwy a w dalszej kolejności poważne następstwa w postaci zmian bioklimatu na całej powierzchni naszej planety.

I. Klimat i bioklimat

Prawami rządzącymi środowiskiem atmosferycznym – jego krótko i długoterminowymi zmianami, pogodą i klimatem zajmuje się meteorologia. Jeśli zaczynamy badać wpływy pogody i klimatu na organizm człowieka to wkraczamy w dziedzinę biometeorologii. W biometeorologii wyodrębniono badania bezpośredniego i pośredniego oddziaływania warunków atmosferycznych na organizm człowieka (zajmuje się tym meteorofizjologia i meteoropatologia) oraz badania wpływu biologicznego różnych typów klimatów, występujących na kuli ziemskiej (klimatofizjologia, klimatoterapia i geografia medyczna).
Pogoda

Pogoda oznacza stan fizyczny atmosfery w danym momencie na określonym obszarze. Z tym pojęciem w naszych warunkach geograficznych kojarz się poczucie jej zmienności i krótkotrwałości. Pogoda jako stan fizyczny atmosfery określana jest przez zespół wartości różnych czynników (ciśnienie powietrza, promieniowanie słoneczne, cieplne, nasłonecznienie i zachmurzenie, temperatura i wilgotność powietrza, prędkość wiatru, rodzaj i wielkość opadów atmosferycznych, zanieczyszczenie powietrza, zjawiska elektryczne itp.
Klimat

Pod tym pojęciem należy rozumieć przeciętny stan atmosfery typowy dla danego regionu w poszczególnych sezonach i porach roku. W taki ujęciu klimat opisuje się na podstawie wieloletnich danych obserwacyjnych. W innym ujęciu klimat definiowany jest jako przebieg pogód, typowy dla danego regionu, wyrażający się w częstości i prawidłowości występowania różnych sytuacji pogodowych w przebiegu rocznym.

Warunki klimatyczne na kuli ziemskiej są zróżnicowane w bardzo szerokim zakresie. Na kształtowanie się tych różnic wpływ ma wiele czynników: położenie geograficzne (wyróżnia się klimaty zimny, umiarkowany, tropikalny), wysokość wzniesienia danego terenu nad poziom morza (klimat nizinny i górski), odległość od mórz i oceanów (klimat kontynentalny i nadmorski), modyfikujący wpływ zespołów roślinnych (klimat leśny), działalność gospodarcza człowieka (klimat miast). Na zróżnicowanie tych warunków w znacznym stopniu wpływa także urozmaicona rzeźba terenu (klimat lokalny).
Bioklimat

Jest to zespól czynników atmosferycznych, które działają pobudzająco na receptory zmysłowe człowieka (definicja stworzona już w końcu XIX wieku przez niemieckiego klimatologa A. Humboldta). W dzisiejszych czasach to także możliwość niespecyficznego, ogólnoustrojowego oddziaływania czynników środowiskowych. Określenia tego używamy zawsze chcąc ocenić warunki klimatyczne w aspekcie ich biologicznego oddziaływania na człowieka i inne organizmy żywe.



II. Czynniki i procesy pogodotwórcze

Atmosfera ziemska

Procesy meteorologiczne i zjawiska kształtujące pogodę zachodzą w dolnej warstwie atmosfery (troposfera), i w naszej szerokości geograficznej sięgającej do około 12 km wysokości. Atmosfera ziemska stanowi zbiornik tlenu niezbędnego dla wszystkich organizmów żywych w procesie oddychania oraz zbiornik dwutlenku węgla wykorzystywanego przez rośliny w procesie fotosyntezy. Spełnia także rolę selektywnego filtra, równoważnego 90 cm warstwie ołowiu, chroniącego mieszkańców ziemi przed szkodliwym promieniowaniem kosmicznym i krótkofalowego promieniowania słonecznego. Pełni ponadto rolę osłony chroniącej ziemię przed odpływem ciepła w przestrzeń kosmiczną zapewniając w ten sposób odpowiednie warunki dla życia w biosferze ziemskiej. W wyniku zachodzących procesów meteorologicznych i zmiennych zjawisk pogodowych atmosfera stanowi wciąż pulsujące źródło różnych bodźców – termicznych, fotochemicznych, optycznych, akustycznych, elektrycznych, chemicznych, mechanicznych i innych, oddziaływujących stale ze zmiennym natężeniem na organizm człowieka.

Bodźce te wywołują w organizmie człowieka wiele zmian czynnościowych, metabolicznych i morfologicznych, inicjują procesy biochemiczne, przyczyniające się w końcowym efekcie do wzmożenia naturalnej odporności ustroju i wpływają dodatnio lub ujemnie na psychikę oraz samopoczucie człowieka.
Czynniki pogodotwórcze

ciśnienie powietrza – w ujęciu fizycznym jest to siła działająca na jednostkę powierzchni. Średnia, wieloletnia wartość ciśnienia dla Europy wynosi około 1013 milibarów. Ciśnienie powietrza wzrasta wraz z wysokością – około 8 mm Hg na każde 100 m wzniesienia. Zmienia się także w zależności od temperatury i wilgotności powietrza. Równolegle ze zmianami ciśnienia powietrza atmosferycznego zmienia się ciśnienie cząsteczkowe tlenu. Niedobór tlenu w powietrzu wpływa na przebieg czynności układu oddechowego organizmów

czynniki solarne i zachmurzenie – nasłonecznienie, natężenie promieniowania słonecznego wpływają w sposób obiektywny na zmiany aktywności biologicznej i samopoczucia człowieka. Ilość energii słonecznej, przenikającej do powierzchni ziemi, do naszej biosfery, zmienia się w szerokich granicach, w zależności od wysokości słońca nad horyzontem ale również od warunków pogodowych związanych ze stopniem pokrycia nieba chmurami. Atmosfera staje się także mniej przezroczysta im bardziej jest zanieczyszczona. Badania natężenia promieniowania słonecznego wykazują, że w silnie zanieczyszczonych rejonach przemysłowych straty w dopływie energii promieniowania słonecznego dochodzić mogą nawet do kilkunastu, a w wyjątkowo niekorzystnych warunkach, nawet do kilkudziesięciu procent. Straty te dotyczą najcenniejszej części promieniowania mianowicie promieniowania nadfioletowego.

czynniki termiczne – temperatura powietrza, jego wilgotność i ruch (prędkość wiatru) wraz z promieniowaniem cieplnym (podczerwonym) słonecznym i pochodzącym z innych źródeł kształtują łącznie warunki termiczne środowiska atmosferycznego.

a) temperatura powietrza – skrajne wartości na kuli ziemskiej notowane są w granicach +60oC na pustyniach tropikalnych oraz –80oC na podbiegunowym lądzie Antarktydy. Większe zmiany temperatury powietrza np. nagłe ochłodzenie lub ocieplenie nawet o kilka stopni stanowią silny bodziec, wymagający przystosowania się organizmu do nowych warunków.

b) wilgotność powietrza – jako optymalną wilgotność powietrza przyjmuje się wartości 30—70%. Wysoka wilgotność powietrza (powy¬żej 85%), przy wysokiej jego temperaturze (+25C), stwarza uciążliwe warunki termiczne dla człowieka, okre¬ślane jako stan parności. Przy wysokiej temperaturze po¬wietrza, przekraczającej 26—27C, człowiek zaczyna się intensywnie pocić, tzn. oddawać nadmiar ciepła. Pot pa¬ruje szybko i ochładza skórę, gdy powietrze jest suche, natomiast jego parowanie jest utrudnione w warunkach dużej wilgotności powietrza. Zawar¬tość wody w atmosferze waha się średnio od 2% objętości w średnich szerokościach geograficznych do około 4% objętości w gorącej strefie między zwrotnikowej. Większą wilgot¬nością powietrza cechują się regiony wybrzeża mórz i oceanów.

c) ruch powietrza – przemieszczającego się w wyniku różnic w poziomym rozkładzie ciśnienia powietrza, nazywa¬my wiatrem. Wiatr współdziała w kształtowaniu warunków termicz¬nych odczuwalnych przyspiesza bowiem oddawanie ciepła z organizmu człowieka przez unoszenie (konwek¬cję) i przez parowanie. Silny wiatr jest bodźcem mechanicznym. Odczuwamy go w postaci oporu powietrza, gdy idziemy „pod wiatr". Dodać należy, że umiarkowanie silny wiatr (5—10 m/s), działając zwłaszcza na obnażone części ciała człowieka, spełnia też pozytywną rolę mikromasażu skóry i w ten sposób przyczynia się do usprawniania mechanizmów termoregulacji ustroju. Jako przykład wskazać można warunki plaż nadmorskich. W zahartowaniu organizmu, które zdobywamy podczas wczasów nadmorskich, swój udział ma niewątpliwie również wspomniany mikromasaż obnażonej skóry pod działaniem wiatru.

warunki higieniczne powietrza - zanieczyszczenia i domieszki atmosfery występują w postaci gazów, substancji ciekłych oraz cząstek ciał stałych – pochodzenia mineralnego bądź organicznego. Gazy i niektóre ciała stałe, np. sole pochodzenia mor¬skiego, rozpuszczalne są w wodzie w kontakcie z kropel¬kami chmur i mgły tworzą zatem roztwory - cząsteczki ciekłe aerozolu. Wśród substancji zanieczyszczających powietrze są też pary niektórych związków chemicznych, które po skropleniu tworzą również cząsteczki ciekłe aerozolu. W wyniku zawartości pary wodnej w powietrzu higroskopijne cząsteczki aerozole pochłaniają wilgoć i zwięk¬szają swe rozmiary. Również w wyniku zderzania się i łączenia cząstek - w procesie ich agregacji i koagu¬lacji - przemieniają się w większe krople i ziarna areozolu, które nie są już zdolne do utrzymywania się w po¬wietrzu i opadają. W ten sposób, między innymi, przebie¬ga proces samooczyszczania się atmosfery. W skład aerozolu atmosferycznego wchodzi:

1) aerozol pochodzenia naturalnego
a) nieorganiczny - pyły z powierzchni lądowych i po¬chodzenia morskiego, pyły i gazy wulkaniczne, pyły kos¬miczne;
b) organiczny - różne cząsteczki roślinne lub zwie¬rzęce (włosy, pióra, sierść, włókna, łuski), zarodniki roślin niższych, pyłki kwiatowe roślin wyższych.

2) aerozol biologiczny - mikroorganizmy (aeroplankton), wirusy, bakterie. Wirusy i bakterie występują w powietrzu przez cały rok. Sprzyjające warunki do rozwoju tych mikroorganiz¬mów występują wówczas, gdy powietrze jest bardziej wilgotne i niezbyt chłodne, a ograniczone jest działanie bakteriobójcze i bakteriostatyczne krótkofalowego promieniowania słonecznego nadfioletowego. Epidemie grypy występują stąd najczęściej na jesieni i wczesną wiosną lub w zimie podczas okresów odwilży.

3) aerozol pochodzenia antropogenicznego — obejmuje dymy i pyły różnego pochodzenia, głównie przemysłowe¬go, a także gazy i pary, które w kontakcie z parą wodną w procesach kondensacji i parowania przekształcają się w cząsteczki aerozolu. Aerozol ten powstaje w coraz większych ilościach w wyniku gospodarczej działalności człowieka. Zakłady przemysłowe emitują do atmosfery ogromne ilości pyłów. Współdziałają w tym produkty spalania paliw w celach ogrzewczych. Transport i komunikacja przyczyniają się do wytwa¬rzania pyłów z nawierzchni dróg i ulic i przez emisję ga¬zów spalinowych. Motoryzacja zwiększa też w zasadniczy sposób zanieczyszczenia powietrza substancjami che¬micznymi. W procesach przemysłowych co najmniej l% surow¬ców (ciężaru przerabianych materiałów) przechodzi do atmosfery w postaci zanieczyszczeń. Zanieczyszczenie powietrza nad obszarami źródłowymi mas powietrznych staje się i udziałem i główną cechą różnicującą masy po¬wietrza pochodzenia morskiego i kontynentalnego.

właściwości elektryczne atmosfery - właściwości elektryczne powietrza w atmosferze, jak i w pomieszczeniach zamkniętych, określa się mianem elektroklimatu. Parametrami powietrza, natężenie pola elektrycznego atmosfery oraz pól elektromagnetycznych, wytwarzanych przez różne urządzenia przemysłowe, lecznicze, stacje radiowotelewizyjne i inne źródła techniczne. Od czasu wprowadze¬nia na szerszą skalę energii elektrycznej, a zwłaszcza energii atomowej, zwiększa się stale ilość technicznych źródeł promieniowania jonizującego i ilość źródeł pól elektromagnetycznych, przyczyniających się do postępu¬jących zmian elektroklimatu ziemskiej biosfery. Z tego względu wzrasta obecnie zainteresowanie jonizacją po¬wietrza, która odzwierciedla wiernie zmiany elektrokli¬matu
Cyrkulacja atmosferyczna

Ilość energii słonecznej, dopływającej na jednostkę powierzchni ziemskiej w jednostce czasu, zależy w dużym stopniu od wysokości słońca nad hory¬zontem. W strefie okołorównikowej dopływ ten jest prze¬to znacznie większy niż na obszarach położonych w umiarkowanych i wyższych szerokościach geogra¬ficznych. Wskutek niejednakowego nagrzewania się powierzchni kuli ziemskiej powstają różnice w poziomym rozkładzie temperatury i ciśnienia powietrza na różnych obszarach, a w konsekwencji tego procesu - ruch powietrza od ob¬szarów podwyższonego ciśnienia atmosferycznego w kie¬runku obszarów niższego ciśnienia. Skomplikowany me¬chanizm cyrkulacji atmosferycznej ogólnej, jak i licznych układów cyrkulacji lokalnej, można w dużym uproszcze¬niu przedstawić w ten sposób, że lżejsze powietrze na¬grzewające się od podłoża wznosi się pionowo w górę, a na jego miejsce dołem napływa cięższe powietrze - chłodniejsze.

III. Regiony bioklimatyczne

Na powierzchni Ziemi notujemy bardzo duże zróżnico¬wanie warunków klimatycznych, od bardzo gorących i wilgotnych w strefie okołorównikowej, poprzez suche i gorące warunki pustyń i stepów, do cechujących się dużą zmiennością pogody obu stref umiarkowanych i aż suro¬wego, mroźnego i silnie wietrznego klimatu stref pod¬biegunowych. Rozwój kontaktów międzynarodowych, zwłaszcza turystyki zagranicznej, sprawia, że coraz wię¬cej osób interesuje się warunkami bioklimatycznymi róż¬nych krajów i regionów. Zainteresowanie to jest w pełni uzasadnione, ze względu na wpływ, jaki czynniki klima¬tyczne wywierają na organizm człowieka i jego zdrowie.

Przyczyną zróżnicowania klimatu na kuli ziemskiej jest przede wszystkim nierównomierny dopływ energii promieniowania słonecznego do powierzchni Ziemi w róż¬nych szerokościach geograficznych, co uzależnione jest w istotny sposób od wysokości słońca nad horyzontem. Wysokość słońca maleje bowiem od równika do biegu¬nów i odpowiednio maleje też ilość otrzymywanej energii cieplnej na jednostkę powierzchni. Ten podstawowy fakt znalazł odzwierciedlenie w samej nazwie klimatu, sło¬wo klimat wywodzi się bowiem z greckiego słowa „kli-ma", oznaczającego stan, nachylenie - w znaczeniu kąta padania promieni słonecznych. Na tym kryterium opiera się najprostszy system klasyfikacji klimatu kuli ziem¬skiej na międzyzwrotnikową strefę klimatu gorącego, dwie strefy klimatu umiarkowanego - od zwrotników do kół podbiegunowych (północnego i południowego) oraz na dwie strefy polarne okołobiegunowe.

W klasyfikacji bioklimatycznej podstawę oceny sta¬nowi stopień bodźcowego oddziaływania klimatu w danej miejscowości czy regionie. Czynniki meteorologiczne łą¬czy się w tym celu w kilka grup zależnie od tego, jaki rodzaj bodźców reprezentują. Częstość występowania bardzo wysokich i niskich temperatur - upałów lub sil¬nych mrozów z towarzyszącą im wilgotnością powietrza i prędkością wiatru określają, łącznie natężenie bodźców cieplnych i są podstawą do oceny warunków termicz¬nych odczuwalnych środowiska atmosferycznego w różnych regionach.

W klasyfikacji bioklimatologicznej, uwzględniającej ilościowe i jakościowe zróżnicowanie przestrzenne bodź¬ców klimatycznych, przyjmuje się najczęściej podział kli¬matu na nizinny, nadmorski i górski, wyodrębnia się też klimat leśny i klimat miast.

Jednym z głównych czynników klimatotwórczych jest wzniesienie terenu nad poziom morza, czyli położenie hipsometryczne. Na tej podstawie wyróżnia się klimat ni¬zinny (poniżej 300 m n.p.m.) i górski.

W klimatofizjologicznej ocenie bodźców klimatu gór¬skiego wyodrębnia się ponadto trzy jego odmiany na podstawie wysokości: 300-500 m n.p.m. - klimat podgórski (śródgórski); 500-700 m n.p.m. - górski i ponad 750 m n.p.m. - klimat wysokogórski. Głównym kryterium w tej ocenie jest obniżające się z wysokością ciśnienie cząsteczkowe tlenu, którego niedobór we wdycha¬nym powietrzu jest bodźcem pobudzającym czynność układu oddechowego i krwiotwórczego.

Na właściwości bioklimatyczne wpływa też modyfiku¬jąco odległość danego obszaru od mórz i oceanów. Bliskość morza zaznacza się w złagodzeniu amplitud dobowych i rocznych temperatury i wilgotności powietrza na obsza¬rach leżących w zasięgu oddziaływania dużych zbiorni¬ków wodnych.) Wpływ tego czynnika klimatotwórczego znajduje swój wyraz w wyodrębnianiu klimatu nadmor¬skiego i jako przeciwstawienie - klimatu kontynental¬nego.

Oprócz wielkoprzestrzennych zmian klimatu w skali regionu, na terenach o bardziej urozmaiconej rzeźbie i sza¬cie roślinnej występuje zawsze bardzo wyraźnie zazna¬czające się zróżnicowanie lokalnych warunków bioklimatycznych. Zjawisko to znamy wszyscy z własnego do¬świadczenia, obserwowaliśmy je nieraz widząc jak na wio¬snę na jednych zboczach zalegają jeszcze płaty śniegu, a na innych, bardziej nasłonecznionych, zieleni się już trawa czy rośliny uprawne.


Bioklimat Polski

Obszar naszego kraju leży w zasięgu umiarkowanej strefy klimatycznej, która cechuje się dużą zmiennością cyrkulacji powietrza - z wyraźną przewagą wiatru z kierunków zachodnich. Otwarty, równinny obszar północno-zachodniej i środkowej Europy sprzyja w tym układzie swobodnemu napływowi na obszar naszego kraju różnych mas powietrza - chłodnego polarnego lub zimne¬go arktycznego z północy, ciepłego powietrza podzwrotni¬kowego - czystego i wilgotnego znad oceanów lub powie¬trza suchego i bardziej zanieczyszczonego, które wędro¬wało nad kontynentem. Wynikiem swobodnego napływu mas powietrza oraz ścierania się wpływów klimatycz¬nych Oceanu Atlantyckiego i wielkiego lądu euroazjatyckiego jest duża zmienność pogód, która stanowi cha¬rakterystyczną cechę klimatu Polski. Zmienność ta ma też istotne znaczenie bioklimatyczne - oznacza bowiem częste, a zarazem stosunkowo duże zmiany w natężeniu zespołu bodźców klimatycznych, które wymagają od na¬szego organizmu sprawności i częstego przystosowywa¬nia się do zmiennych warunków środowiska atmosfe¬rycznego.

Warunki bioklimatyczne regionu nizinnego

Podstawą klasyfikacji klimatu nizinnego jest wzniesie¬nie terenu w granicach do 300 m n.p.m. Z tego faktu wy¬nikają już pewne konsekwencje klimatyczne, a mianowicie, że ciśnienie powietrza oraz temperatura powietrza na terenach nizinnych są zwykle wyższe w stosunku do wartości reprezentatywnych dla danego regionu geogra¬ficznego (szerokości geograficznej). Jest bowiem rzeczą oczywistą, że klimat nizinny w strefie równikowej będzie różnił się wartościami czynników meteorologicznych od klimatu nizinnego strefy umiarkowanej czy polarnej. Klimat nizinny, jako typowy dla przeważającego obsza¬ru Polski, przyjmowany jest najczęściej jako punkt od¬niesienia w porównawczej charakterystyce regionów bioklimatycznych naszego kraju. Jest to także klimat, w którym żyje i do którego zaadaptowała się przeważa¬jąca część ludności naszego kraju (około 90% terenu Polski to niziny). Również z tego względu warunki bioklimatyczne regionu nizinnego Polski ocenia się jako stosunkowo słabiej bodźcowe. Oznacza to, że zmiana miejsca pobytu w obrębie nizinnego regionu klimatyczne¬go nie pociąga za sobą konieczności aklimatyzacji orga¬nizmu do nowych warunków.

Klimat nizinno-leśny stanowi łagodniejszą formę klima¬tu nizinnego, cechuje się bowiem mniejszym natężeniem i bardziej wyrównanym przebiegiem bodźców klimatycz¬nych. Jest to wynikiem wpływu rozleglejszych zespo¬łów zieleni na zmniejszenie amplitud dobowych i rocz¬nych temperatury powietrza, na wyższą i bardziej wy¬równaną w swym przebiegu wilgotność powietrza, na osłabienie prędkości wiatru, a także ograniczenie przez zieleń dopływu promieniowania słonecznego. Większe zespoły zieleni przyczyniają się do podniesienia walo¬rów higienicznych powietrza. Zieleń spełnia bowiem "rolę filtra”, oczyszczając powietrze z pyłów, pochłania też niektóre zanieczyszczenia gazowe, poza tym nasyca po¬wietrze substancjami aromatycznymi, w skład których wchodzą tzw. fitoncydy, wykazujące działanie bakterio¬bójcze. Z punktu widzenia klimatologii lekarskiej, klimat nizinny, a zwłaszcza nizinno-leśny, określany jest ogólnie jako stosunkowo słabo bodźcowy - w porównaniu z kli¬matem górskim czy nadmorskim ze względu na wartości charakteryzujących go czynników meteorologicznych, a także dlatego, że jest klimatem, w którym żyje i do którego zaadoptowana jest zdecydowana większość mieszkańców naszego kraju.

Warunki bioklimatyczne regionu górskiego

Specyficzną cechą klimatu górskiego jest obniżanie się ciśnienia powietrza w miarę wzrostu wysokości (8 mmHg na 100 m wzniesienia). Równolegle z obniżającym się w sposób regularny ciśnieniem atmosferycznym maleje proporcjonalnie ciśnienie cząsteczkowe tlenu. Niedobór tlenu w powietrzu, zwiększający się wraz z wysokością, stanowi specyficzną właściwość klimatu górskiego, a za¬razem główne kryterium w ocenie jego bodźcowości i pod¬stawę klasyfikacji klimatofizjologicznej. W przystosowa¬nej do naszych warunków geograficznych klasyfikacji wg A. Sabatowskiego wyodrębniamy trzy odmiany klimatu górskiego, a mianowicie: stosunkowo najmniej bodźcowy klimat podgórski (300—500 m n.p.m.) określony też jako śródgórski (zwłaszcza wtedy, gdy chodzi o warunki roz¬ległych kotlin, położonych wśród masywów górskich) kli¬mat górski (500—750 m n.p.m.), stanowiący bardziej bodźcową odmianę, nazywany też średniogórskim. Tereny wzniesione powyżej 750 m n.p.m. zaliczane są w naszych warunkach geograficznych już do typu klimatu wysoko¬górskiego.

Powietrze w górach jest suche. Mimo bowiem stosun¬kowo dużych opadów, woda nie tyle wsiąka w glebę, ile spływa po zboczach do górskich strumieni. Im wyżej wzniesione są tereny górskie, tym powietrze jest bardziej chłodne i bardziej suche. Położenie hipsometyczne wpły¬wa też na stan higieniczny środowiska atmosferycznego: im wyżej położone są tereny, tym powietrze jest mniej zanieczyszczone. Oznacza to praktycznie, że w terenach górskich zmieniają się z wysokością warunki termiczne odczuwalne i że zwiększają się walory higieniczne śro¬dowiska atmosferycznego.

Cechą charakterystyczną klimatu górskiego jest sto¬sunkowo duże natężenie promieniowania słonecznego, przenikającego podczas małochmurnej pogody bez wię¬kszych strat przez czyste, suche i mniej gęste powietrze górskie. W takim środowisku atmosferycznym zmniej¬sza się bowiem pochłanianie i rozpraszanie promieni słonecznych. Natężenie promieniowania wzrasta z wy¬sokością. Przyrost ten początkowo jest rzędu 2—4% na 100 m wzniesienia, lecz stopniowo maleje, tak że w partiach wysokogórskich szczytów natężenie całkowi¬tego promieniowania słońca wzrasta już tylko w około 1% na 100 m wzniesienia.

W górach natężenie promieniowania wzrasta dodatko¬wo w wyniku dużej ilości promieniowania odbitego od powierzchni śniegu. Albedo śniegu należy bowiem do największych, dochodząc w przypadku świeżej, dosta¬tecznie grubej warstwy śniegu, do 90%.

Właściwości bioklimatyczne regionu nadmorskiego

Właściwości bioklimatyczne Wybrzeża różnią się od właściwości klimatu nizinnego wnętrza kraju, kształtują się bowiem pod modyfikującym wpływem wielkiej po¬wierzchni wodnej. Efektem oddziaływania morza jest zatem zmniejszenie dobowych i rocznych amplitud termicznych na Wybrzeżu.. Odzwierciedlają to wartości maksymalne i minimalne temperatury powie¬trza, określające rozpiętość bodźców klimatycznych na Wybrzeżu w porównaniu z wartościami reprezentatyw¬nymi dla obszarów wewnątrz lądu, reprezentujących klimat kontynentalny. Klimat nadmorski naszych szerokości geograficznych cechuje się jednak - w porównaniu z klimatem nizin¬nym wnętrza kraju - przewagą czynników o charakterze bodźcowym. Nad morzem wzrasta bowiem wielkość ochładzająca powietrza (łączny ochładzający wpływ tem¬peratury, wilgotności i ruchu powietrza), głównie w wy¬niku częstszego występowania wiatru o średniej i dużej prędkości, łącznie z podwyższoną wilgotnością powietrza. Pod wpływem silniejszego wiatru kształtuje się wielkość ochładzająca powietrza, stanowiąca pierwszo¬rzędny czynnik bodźcowy klimatu Wybrzeża. Oddziały¬waniu tego czynnika przypisać można korzystny wpływ na termoregulację i hartowanie organizmu człowieka podczas pobytu nad morzem.

Warunki bioklimatyczne miast

Warunki bioklimatyczne środowiska zurbanizowanego są przykładem zmian w biosferze, zachodzących w wyni¬ku działalności gospodarczej człowieka. Modyfikacja warunków bioklimatycznych miast zależy w dużej mierze od ich wielkości, lecz także od położenia topograficznego miasta (na wzgórzu, w dolinie, na zbo¬czu), stanu zazielenienia, charakteru zabudowy miejskiej itd. Na zmiany środowiska atmosferycznego w miastach wpływa głównie:

1) zakłócenie równowagi radiacyjnej i termiczno-wilgotnościowej w wyniku zmian właściwości podłoża,
2) emisja do atmosfery wielkich ilości zanieczyszczeń i energii cieplnej
3) osłabienie naturalnej wymiany powietrza przez zwartą zabudowę

Zmiany środowisk zurbanizowanych i uprzemysłowio¬nych są ponadto modyfikowane zredukowaniem natural¬nej szaty roślinnej i zmianami stosunków hydrogeolo¬gicznych.

Zasadniczą cechą klimatu miast, wyróżniającą środo¬wisko zurbanizowane od naturalnego, jest wzrastające zanieczyszczenie powietrza przez pyły, dymy oraz to¬ksyczne zanieczyszczenia gazowe.

Typowymi zanieczyszczeniami powietrza w miastach są produkty spalania paliw stałych i płynnych: pyły, dy¬my, dwutlenek siarki i dwutlenek węgla. Opad pyłu oraz stężenie dwutlenku siarki są podstawowymi wskaźnika¬mi zanieczyszczenia powietrza i głównymi kryteriami w ocenie stanu higienicznego środowiska atmosferyczne¬go.

W niesprzyjających warunkach atmosferycznych - podczas dłuższych okresów bezwietrznych, przy zstępują¬cych ruchach powietrza i inwersyjnym układzie tempe¬ratury powietrza (tzw. pogody inwersyjnej) — dochodzi często do znacznego kumulowania się zanieczyszczeń w powietrzu, niekiedy do występowania tzw. „smogu", czyli bardzo brudnej, gęstej mgły. Smog występuje naj¬częściej w okresie jesienno-zimowym. W powietrzu za¬nieczyszczonym następuje szybki proces utleniania się dwutlenku siarki w kropelkach mgły na aerozol kwasu siarkowego, bardziej toksyczny od zanieczyszczeń gazo¬wych. Ziarna pyłów zawierające sole metali przyspieszają ten proces.

Pod wpływem działania promieniowania słonecznego na zanieczyszczone powietrze powstaje tzw. smog foto¬chemiczny. Następuje bowiem utlenianie również na ae¬rozol kwasu siarkowego, a w wyniku tego procesu po¬wstają kwaśne mgły submikronowe, nazywane także „białym smogiem".

W miastach charakteryzujących się znacznym stężeniem spalin samochodowych pod działaniem promieni słonecznych występuje inna odmiana smogu fotochemi¬cznego, tzw. smog utleniający, który powstaje w wyniku reakcji tlenków azotu z węglowodorami. Nad miastem pojawia się często toksyczna mgła zawierająca tlenki azotu, nadtlenki organiczne i ozon, wywołująca między innymi podrażnienie błon śluzowych, uszkodzenie roślin¬ności itd. Podczas występowania smogu utleniającego wykryto ponad 60 substancji zanieczyszczających powie¬trze, a stężenie ozonu wzrastało 20-krotnie. Składniki organiczne w obecności utleniaczy tworzą w powietrzu substancje działające drażniąco na błony śluzowe oczu. Związki te powstają w reakcjach chemicznych między powstałym fotochemicznie ozonem i węglowodorami z ga¬zów spalinowych. Wiele substancji tworzących aerozol w środowisku atmosferycznym miasta cechuję się to¬ksycznością i szkodliwym wpływem na zdrowie. Na szcze¬gólną uwagę zasługują 2,4-benzopireny, wykazujące dzia¬łanie rakotwórcze. Stężenie ich w atmosferze waha się w szerokich granicach — od 0,1 do 300 g/1000 m3 powie¬trza. W niezamieszkanych obszarach benzopireny w po¬wietrzu nie występują.

Zapylenie i zadymienie powietrza w mieście wpływa również na zmianę właściwości elektrycznych atmosfery. Badania jonizacji powietrza przeprowadzone w różnych miastach wskazują zgodnie na zwiększanie się w środo¬wisku zurbanizowanym koncentracji dużych jonów (aerozolowych) w powietrzu oraz wzrastającą przewagę jonów z dodatnim ładunkiem elektrycznym w porówna¬niu ze stanem jonizacji w naturalnym środowisku atmosferycznym. Oznacza to pogorszenie właściwości biometeorologicznych i higienicznych powietrza - tym bardziej, że ładunek elektryczny ułatwia przenikanie obdarzonych nim cząsteczek aerozolu do głębszych partii dróg oddechowych i przez te przyspiesza i zwiększa efekty toksycznego działania zanieczyszczeń zawartych w po¬wietrzu.

Warunki termiczno-wilgotnościowe ulegają również znacznej modyfikacji w zurbanizowanym środowisku wielkomiejskim. Zabudowa miejska oraz zmieniony charakter podłoża wpływają bowiem na} podwyższenie temperatury powietrza, zmniejszenie prędkości wiatru, osłabienie procesów wentylacyjnych oraz rozkład prze¬strzenny opadów.


IV. Wpływ warunków meteorologicznych na organizm człowieka

Od najdawniejszych czasów człowiek obserwował otaczające go środowisko atmosferyczne, poszukiwał za¬leżności między zmianami, które w nim zachodzą a sta¬nem swego zdrowia i samopoczucia. Już w starożytności Hipokrates (460—377 r. p.n.e.) ojciec medycyny, w tym i bioklimatologii, zauważył pewne współzależności między klimatem i pogodą a niektórymi objawami chorobowymi, określił ponadto wpływ klimatu na rozwój fizyczny i psy¬chiczny człowieka.

W środowisku atmosferycznym człowiek podlega rów¬nocześnie oddziaływaniu wielu różnorodnych elementów •meteorologicznych o charakterze bodźcowym. W biometeorologii dla celów praktycznych dokonano podziału bodźców meteorologicznych na zespoły o zbliżonym od¬działywaniu na człowieka. Wyodrębniono następujące główne zespoły czynników meteorolo-gicznych:

1) Zespół bodźców termicznych — oddziałujących na gospodarkę cieplną ustroju człowieka. Zespół bodźców fotochemicznych — ich źródłem są dopływające do powierzchni Ziemi promienie słoneczne w zakresie promieniowania widzialnego i nadfioletu
2) Zespół bodźców chemicznych wyraża się oddziały¬waniem składników chemicznych środowiska atmosfe¬rycznego zmieniających naturalny skład powietrza.
3) Zespół bodźców neurotropowych - jest wyrazem od¬działywania środowiska atmosferycznego na człowieka w wyniku bliżej nieokreślonych, krótkotrwałych zmian pogody. Zespół tych elementów oddziaływa na strefę psychiczną człowieka.

Bodźce termiczne środowiska atmosferycznego i ich wpływ na organizm człowieka

Wykazano, że ciepło odczuwane przez człowieka jest nie tylko wynikiem oddziaływania temperatury powietrza. Wpływają na to i inne czynniki, jak wilgotność i ruch powietrza. Dopiero wspólny wpływ temperatury powie¬trza łącznie z działaniem promieniowania podczerwonego słońca (i ze sztucznych źródeł ciepła), wilgotność i ruch powietrza wpływają na zmiany w bilansie cieplnym ustroju. Organizm ludzki wytwarza ciepło w wyniku „spalania" składników pokarmowych. Ilość wyproduko¬wanego ciepła przez organizm człowieka może być różna, zależy bowiem od wielu czynników, m. in. od płci, wieku, aktywności fizycznej, rodzaju przyjętego pokarmu. Organizm traci ciepło przez promieniowanie, konwekcję , przewodzenie i parowanie . Utrzymanie odpowiedniego bilansu cieplnego, zapewniającego stałą temperaturę ciału, zawdzięczamy mechanizmom termoregulacyjnym. Wahania temperatury otoczenia w pewnych określonych granicach nie wpływają na zmianę temperatury we¬wnętrznej. Nadmiar wyprodukowanego ciepła usuwany jest z ustroju przez termoregulację fizyczną. Większe lub mniejsze wytwarzanie ciepła w toku procesów meta¬bolicznych (zależne od warunków termicznych otoczenia) zapewnia utrzymanie stałej temperatury ciała przez ter¬moregulację chemiczną. Na układ termoregulacji składa¬ją się:

1) elementy termorecepcyjne
2) ośrodek termoregulacji
3) efektory układu

W skórze znajdują się re¬ceptory zimna i ciepła, za ich pośrednictwem mogą być wyzwalane odpowiednie reakcje termoregulacyjne. Po¬dobne receptory, tzw. interreceptory, znajdują się również w mięśniach, drogach oddechowych, splotach żylnych. Ośrodek termoregulacji znajduje się w części ośrodkowego układu nerwowego zwanego pódwzgórzem. W przedniej części podwzgórza mieści się ośrodek utra¬ty ciepła, w tylnej - ośrodek utrzymania ciepła. Uszko¬dzenie przedniej części ośrodka upośledza lub znosi re¬akcje chroniące ustrój przed przegrzaniem. Uszkodzenie zaś tylnej części znosi reakcje chroniące ustrój przed oziębieniem. Ośrodek termoregulacji otrzymuje sygnały z termoreceptorów skórnych oraz reaguje na bodźce wy¬zwalane przez zmianę temperatury krwi przepływającej przez podwzgórze.

Wymiana ciepła między ustrojem a otoczeniem

Wymiana ciepła między ustrojem a otoczeniem odby¬wa się przez: promieniowanie, przewodzenie, konwekcję i parowanie, człowiek część swego ciepła „oddaje" do otoczenia na skutek wypromieniowania fal elektroma¬gnetycznych podczerwonych. Ilość tego promieniowania zależy od warunków otoczenia, powierzchni i pozycji ciała, obserwujemy często zjawisko, że w czasie znaczne¬go ochłodzenia człowiek odruchowo kurczy się, przez co zmniejsza swą powierzchnię styku z otoczeniem i w ten sposób chroni się przed nadmiernym wypromieniowaniem ciepła. Utrata ciepła przez przewodzenie jest nie¬wielka, ponieważ ciało człowieka zwykle izolowane jest przez odzież. Utrata ciepła przez przewodzenie zachodzi wówczas, gdy człowiek styka się bezpośrednio z innym, chłodniejszym ciałem, np. w czasie kąpieli w chłodnej wodzie, leżenia na trawie, siedzenia na zimnych kamie¬niach, w czasie snu na materacach (np. w namiotach), które nie są dobrym izolatorem cieplnym, może również odbywać się utrata ciepła przez przewodzenie. Odczuwa¬ne jest to przez człowieka jako nieprzyjemne oziębienie pleców i okolicy lędźwiowo-krzyżowej.

Jeśli ciepło unoszone jest wraz z cząsteczkami materii, mówimy wówczas o konwekcji, czyli unoszeniu ciepła. W ustroju ciepło unoszone jest z głębszych części - narządów o wysokiej przemianie materii do powierzchni skóry. Szybkość przenoszenia ciepła tą drogą zależy przede wszystkim od przewodnictwa cieplnego tkanek i od różnicy temperatury między wnętrzem ciała a po¬wierzchnią skóry. Przewodnictwo cieplne tkanek po¬wierzchniowych jest wielokrotnie większe od przewod¬nictwa tkanki tłuszczowej i naskórka. Wymiana ciepła między powierzchnią ciała i otoczeniem przez konwekcję zależna jest od temperatury, ruchu powietrza i wilgotno¬ści. Przez konwekcję może odbywać się zarówno ogrzewanie, jak i utrata ciepła w ustroju. Utrata ciepła przez parowanie zachodzi wówczas, gdy prężność pary wodnej na powierzchni skóry jest wyższa niż w otaczającym powietrzu. U człowieka woda paruje ze skóry i błon śluzo¬wych dróg oddechowych. Utrata ciepła tą drogą jest większa w środowisku o małej wilgotności (suche po¬wietrze), a mniejsza przy większej wilgotności powie¬trza. W klimacie tropikalnym, cechującym się wysoką temperaturą i dużą wilgotnością powietrza, parowanie wody ze skóry i dróg oddechowych jest utrudnione i po¬wstaje wówczas uczucie duszności.

Niezależnie od warunków atmosferycznych praca fi¬zyczna powoduje przyspieszenie procesów przemiany materii. Około 70% całej wydatkowanej energii podczas pracy uwalnia się w postaci ciepła. Aby utrzymać stałą temperaturę ciała, ustrój oddaje nadmiar wytworzonego ciepła do otoczenia. 0 oddawaniu ciepła przez organizm zarówno w spoczynku, jak i podczas pracy decydują wa¬runki środowiska zewnętrznego. Utrzymanie temperatu¬ry ciała w środowisku o wysokiej temperaturze jest mo¬żliwe dopóty, dopóki ilość ciepła usuwanego z ustroju równa się ilości ciepła metabolicznego, powstającego w organizmie i ilości ciepła zyskanego z otoczenia. W śro¬dowisku o niskiej temperaturze, utrzymanie stałej tem¬peratury ciała jest możliwe dopóty, dopóki ilość ciepła powstałego w ustroju, zwiększona dzięki termoregulacji chemicznej, zrównoważy straty ciepła - zmniejszonej dzięki termoregulacji fizycznej.

Wpływ wysokiej temperatury otoczenia na człowieka

Termoregulacyjną odpowiedzią ustroju na wzrost tem¬peratury otoczenia jest przede wszystkim rozszerzenie naczyń krwionośnych skóry i wzrost skórnego przepły¬wu krwi. Następnie uruchomiony zostaje drugi mecha¬nizm obronny, tj. wzmożone wydzielanie potu. Oba te mechanizmy pozwalają na utrzymanie homeostazy ter¬micznej ustroju. Ich działanie powoduje jednak całą masę wtórnych zmian o charakterze czynnościowym (odwracalnym), jak: zmiany w rozmieszczeniu krwi, przyspieszenie czynności serca, odwodnienie, utrata soli z organizmu. Jeżeli przekroczone zostaną możliwości termoregulacyjne ustroju, wówczas wzrasta temperatura ciała, co szczególnie wyraźnie wpływa na czynność ośrodkowego układu nerwowego.

U człowieka nie przy¬stosowanego, wpływ gorąca przejawia się złym samopo¬czuciem, zmniejszeniem wydolności fizycznej i psychicz¬nej. Zwiększa się częstość tętna i oddechów, spada ciśnie¬nie krwi, człowiek staje się skłonny do omdleń. Mogą pojawiać się bóle skurczowe ze strony przewodu pokarmowego. U ludzi narażonych przez dłuższy czas na dzia¬łanie wysokiej temperatury występuje ogólna bierność, trudność w koncentracji uwagi, czasem upośledzenie zdolności do wykonywania czynności wymagających zręczności i precyzji. Obniżenie wydolności fizycznej człowieka powoduje, że nawet lekka praca stanowi duże obciążenie ustroju. Obniża się zwłaszcza zdolność do wy¬konywania krótkotrwałych wysiłków fizycznych, o któ¬rych decyduje czynność układu nerwowego i samych mięśni. Przyczyną obniżenia ogólnej wydolności fizycznej w środowisku o podwyższonej temperaturze jest upośle¬dzenie możliwości adaptacji organizmu do wysiłków, szczególnie w zakresie układu krążenia, co wiąże się z gorszym zaopatrzeniem w tlen. W związku z tym człowiek w gorącym środowisku staje się spowolniały, stara się ograniczyć wysiłki fizyczne, przyjmuje chętnie pozycję leżącą. Nawet krótkotrwałe zmiany temperatury powietrza powodują zaburzenia czynności wielu na¬rządów i układów. Znany jest fakt, że jednorazowy napływ mas tropikalnego powietrza w ciągu kilku dni wy¬wołuje u mieszkańców tego terenu przyspieszenie tętna, obniżenie ciśnienia krwi, przyspieszenie oddechów, pod¬wyższenie temperatury ciała, rozszerzenie naczyń skóry, zwiększone wydzielanie potu, spadek wskaźnika hemoglobiny, obniżenie liczby leukocytów, rzadsze oddawanie moczu i podwyższenie podstawowej przemiany materii.

Obserwacje wykazały, że ludzie starsi mają mniejsze możliwości adaptacji do środowiska o wysokiej tempera¬turze. Kobiety cechuje gorsza tolerancja wysokiej tem¬peratury otoczenia w czasie pierwszych ekspozycji. Szczególnie wyraźna jest gorsza adaptacja psychiczna (nadpobudliwość nerwowa w czasie aklimatyzacji). Pod wpływem aklimatyzacji zanikają różnice w reakcji na obciążenie cieplne między mężczyznami i kobietami. Ko¬biety zaaklimatyzowane równie dobrze znoszą pobyt i pracę w gorącym środowisku, jak i mężczyźni.

Aklimatyzacja do wysokiej temperatury otoczenia

Warunki termiczne otoczenia, pozwalające na utrzyma¬nie równowagi cieplnej organizmu, które są dla człowieka najkorzystniejsze, określa się terminem komfortu ter¬micznego. Komfort termiczny zapewnia dobre samopo¬czucie i pełną zdolność do pracy przez dłuższy czas. Przyjęto, że temperatura 21-22C i wilgotność względna około 50% oraz ruch powietrza 10 cm/s dla człowieka lekko ubranego, wykonującego niewielki wy¬siłek fizyczny, to warunki komfortu termicznego. W na¬szym codziennym życiu i pracy rzadko tylko przebywamy w warunkach komfortu termicznego, najczęściej orga¬nizm nasz podlega wpływom zmiennych czynników me¬teorologicznych. Zaznacza się to najwyraźniej, gdy zmieniając miejsce zamieszkania zmieniamy strefę klimatyczną. Człowiek ma na szczęście możliwości przysto¬sowania się do przebywania i pracy w zmienionych warunkach pogodowych i klimatycznych, w procesie zwanym aklimatyzacją. Aklimatyzacja do zmienionych warunków meteorologicznych jest to proces prowadzący do zmian w ustroju, w wyniku których człowiek staje się bardziej przystosowany do działania tych bodźców, ustępują niekorzystne objawy, usprawniają się bowiem mechanizmy termoregulacji. Podczas okresu aklimaty¬zacji do otoczenia o wysokiej temperaturze następują zmiany w układzie krążenia, oddechowym, w czynności układu nerwowego, gruczołów potowych, zmiany w go¬spodarce mineralno-wodnej. Towarzyszą temu zmiany w natężeniu procesów metabolicznych oraz zmiany w za¬chowaniu się człowieka. W naszych warunkach klimatycznych człowiek podlega aklimatyzacji przy zmianach pory roku. Wykazano, że w okresie jesienno-zimowym wzrasta wydzielanie hormonów tar¬czycowych, które mają wpływ na natężenie procesów metabolicznych, w związku z tym m. in. w tym okresie obserwowane jest podwyższenie przemiany materii, odwrotnie niż w okresie letnim, kiedy obserwuje się obniżone wydzielanie hormonów tarczycowych i obniże¬nie przemiany materii.

Działanie niskiej temperatury na ustrój człowieka

Człowiek odczuwa zimno wtedy, gdy straty ciepła są większe niż zdolność wytwarzania ciepła przez organizm. Obroną ustroju na nadmierne ochładzanie jest skurcz naczyń krwionośnych skóry, który powoduje zmniejszenie skórnego przepływu krwi i przewodnictwa cieplnego tkanek powierzchownych. Temperatura powierzchni ciała zostaje obniżona w wyniku czego zmniejszają się straty ciepła na drodze przewodzenia, konwekcji i pro¬mieniowania. Towarzyszy temu skurcz naczyń zaopatru¬jących niektóre narządy wewnętrzne, zmniejsza się ukrwienie pewnych okolic ciała, co może być jednym z czynników powodujących zmiany nieżytowe nosa, gardła, oskrzeli itp. Obserwuje się to często w okresach zmian temperatury powietrza. W środowisku o niskiej temperaturze zmniejsza się pocenie, w związku z czym zaoszczędzone zostają znaczne ilości ciepła zużywanego na parowanie. Człowiek kurczy się odruchowo, co zmniej¬sza powierzchnię styku z chłodnym otoczeniem i opóźnia straty ciepła. Drugim czynnikiem chroniącym ustrój przed nadmierną utratą ciepła jest wzrost natężenia przemiany materii. Zwiększone wytwarzanie ciepła przez organizm jest wy¬nikiem zmian metabolicznych związanych z działaniem takich czynników, jak: wzrost wydzielania hor¬monów mających wpływ na przyspieszenie przemia¬ny materii (hormony tar¬czycy, nadnerczy), wzrost napięcia mięśniowego oraz pojawienie się dreszczy, które polegają na skurczach małych grup miꜬniowych, zwiększenie ogól¬ne aktywności fizycznej. Stwierdzono wzrost prze¬miany materii u człowieka już po 2 minutach przeby¬wania w otoczeniu o tem¬peraturze 2C. Fizjologicz¬ny mechanizm obronny przed zimnem nie jest wy¬starczający w naszych warunkach klimatycznych. Musi¬my szukać zabezpieczenia przez stosowanie odpowiedniej odzieży, ogrzewanie pomieszczeń, w których przebywa¬my i pracujemy. Pewną obroną przed zimnem jest też stosowanie odpowiedniego odżywiania - wysokokalorycz¬nego - oraz częstsze przyjmowanie posiłków (np. 5 razy dziennie) w czasie zimy, niż w porach letnich. Osoby zaaklimatyzowane do zimna mają na ogół wyższy poziom przemiany materii, a przy doraźnym oziębieniu występuje u nich szybszy wzrost natężenia procesów metabolicznych.



Promieniowanie słoneczne jako źródło bodźców fotochemicznych

Biologiczne działanie promieniowania nadfioletowego

Promieniowanie nadfioletowe jest najbardziej aktywną biologicznie częścią widma słonecznego. Do Ziemi docie¬ra tylko jego część, bowiem najkrótsze promienie C (180-290 nm) oraz część promieniowania B (290-313 nm) zostają pochłonięte przez atmosferę.

Promieniowanie nadfioletowe wywołuje wiele reakcji chemicznych miejscowych (wpływ bezpośredni) oraz ogólnych (wpływ pośredni). Do objawów miejscowych należy powstawanie rumienia fotochemicznego na skórze w 4-8 godzin po naświetlaniu.

Pod wpływem naświetlania promieniowaniem nad¬fioletowym powstaje brunatne zabarwienie skóry (opa¬lenie) o różnych odcieniach, zależnych od karnacji skóry; związane jest to ze wzmożonym wytwarzaniem barwnika skóry — melaniny. Upragniona przez wielu ludzi opalenizna na skórze podczas kąpieli słonecznych, czy naświetlań lampą kwarcową, jest w swej istocie mecha¬nizmem obronnym ustroju przed nadmiernym wnika¬niem promieni.

Promienie nadfioletowe grupy A i B mają właściwo¬ści pobudzania ziarninowania (gojenia się ran), co wy¬korzystywane jest w leczeniu owrzodzeń skóry.

Ogólne działanie na ustrój promieniowania nadfiole¬towego polega na wytwarzaniu witaminy D w formie aktywnej w skórze i działaniu na gospodarkę mineralno-wodną. W wyniku naświetlań nadfioletem zwiększa się przyswajanie wapnia i fosforu przez organizm, co ma znaczenie w rozwoju kośćca u dzieci. Pod wpływem naświetlań promieniami nadfioletowymi zwiększa się przemiana materii i przyspiesza spalanie tłuszczów, szczególnie u osób otyłych. U osób szczupłych natomiast zwiększa się apetyt. Działanie promieniowania nadfioletowego na krew wy¬raża się wzrostem liczby krwinek czerwonych i zawarto¬ści hemoglobiny. Właściwość ta wykorzystywana jest w leczeniu anemii, w rekonwalescencji po chorobach za¬kaźnych i zabiegach operacyjnych.

Na psychikę naświetlenia promieniami nadfioletowy¬mi działają pobudzająco, mobilizująco. U osób uprawiają¬cych gimnastykę i sport wyczynowy naświetlania takie zwiększają zdolność, siłę, poprawiają wyniki sportowe.

Promieniowanie nadfioletowe wpływa na czynność nie¬których gruczołów wydzielających hormony. Wzmaga się czynność nadnerczy, jajników i tarczycy. W schorzeniach przebiegających z nadczynnością tych gruczołów, a zwła¬szcza w nadczynności tarczycy i nadnerczy, naświetlanie promieniami nadfioletowymi jest przeciwwskazane.


Biologiczne działanie promieniowania podczerwonego


Niewidzialne promieniowanie podczerwone ma właści¬wości cieplne. Źródłem tego promieniowania jest słońce oraz ciała podgrzewane do wysokiej temperatury. Pro¬mienie podczerwone przenikają dość głęboko do tkanek, gdzie zmieniają się na ciepło. Ciepło uzyskane tą drogą może przyspieszać reakcje chemiczne ustroju, pod ich wpływem wzrasta przemiana materii i zwiększa się za¬potrzebowanie na tlen. Promieniowanie podczerwone ma działanie przeciwskurczowe, łagodzi bóle przebiegające ze wzmożonym napięciem (skurczem) mięśniówki gład¬kiej, np. w narządach jamy brzusznej. Podczerwień ma wyraźne działanie przeciwbólowe. Po nagrzewaniu na słońcu zmniejszają się bóle reumatyczne, bóle po urazach kości i stawów. Promieniowanie cieplne wywołuje rów¬nież na skórze tzw. rumień wczesny, który powstaje w czasie lub bezpośrednio po naświetlaniu. Powstanie tego rumienią związane jest z miejscowym rozszerzeniem na¬czyń krwionośnych pod wpływem ciepła. Przedawkowa¬nie podczerwieni powoduje oparzenia, działa również szkodliwie na oko, podobnie jak nadfiolet.


Biologiczne działanie promieniowania słonecznego

Promieniowanie słoneczne jest bogatym źródłem ener¬gii promienistej cechującej się właściwościami cieplny¬mi, świetlnymi i fotochemicznymi. Biologiczne działanie promieniowania słonecznego za¬leży od długości fali, natężenia oraz zdolności absorpcyj¬nej skóry. Intensywność działania zależy przede wszys¬tkim od natężenia promieniowania nadfioletowego, jako najbardziej aktywnej biologicznej części składowej pro¬mieniowania słonecznego.


Naturalne składniki i zanieczyszczenia środowiska atmosferycznego

Zmiany w proporcji naturalnych składników powietrza oraz obecność czynników wprowadzonych do środowiska atmosferycznego przez człowieka, oddziaływają zarówno na organizm ludzki, jak również na świat roślinny i zwierzęcy.

Zmiany ciśnienia cząsteczkowego tlenu w powietrzu atmosferycznym, występujące na większych wzniesie¬niach nad poziomem morza, stanowią silny bodziec (hypoksja) powodujący szereg zmian czynnościowych w ukła¬dzie krążenia i oddychania. Efektem biologicznym tych zmian jest przyspieszenie i pogłębienie oddechów, przy¬spieszenie czynności serca, a następnie - zmiany w roz¬mieszczeniu krwi w poszczególnych obszarach naczynio¬wych. Pobudzony zostaje też układ krwiotwórczy, zwiększa się liczba krwinek czerwonych i hemoglobiny we krwi. Zmiany innych składników powietrza występu¬jących w małych ilościach, jak. ozon, para wodna, dwutlenek węgla i gazy szlachetne — mogą również wywo¬łać różne reakcje biologiczne w ustroju człowieka.

Ozon w powietrzu jest składnikiem aromatyzującym, a jego śladowe ilości w powietrzu dają odczucie orzeźwienia. Ozon zawarty w małych ilościach w powietrzu nie wywiera istotnego działania biologicznego, ale przy większych stężeniach drażni błony śluzowe oskrzeli, po pewnym czasie działania usposabia do chorób infekcyj¬nych płuc, lecz niewielka jego ilość w powietrzu atmosfe¬rycznym korzystnie wpływa na organizm człowieka, absorbuje najkrótsze, szkodliwe dla organizmu promie¬niowanie nadfioletowe oraz częściowo również podczer¬wone, wykazuje też niewielkie właściwości bakteriobój¬cze. W powietrzu atmosferycznym, w niewielkich ilościach, znajduje się również jod. W okolicach nadmorskich zawartość jodu w powietrzu może być wielokrotnie większa. Pochodzi on z parowania wody, a głównie z gni¬cia wodorostów morskich. Znaczna zawartość jodu, w aerozolu jest również wokół tężni w Ciechocinku i Inowrocławiu. Jod ma ogromne znaczenie dla organizmu człowieka, jest on bowiem .niezbędny w produkcji hormonów tarczycowych. W okresach zimowych zapotrzebowanie na jod jest wię¬ksze.

Zwiększenie zawartości pary wodnej w powietrzu atmosferycznym może powodować stany parności, które w znacznym stopniu obciążają ustrój człowieka. Przy małej z kolei wilgotności powietrza, jaka często występu¬je w pomieszczeniach centralnie ogrzewanych oraz w su¬chych porach roku, w czasie mroźnych zim, może do¬chodzić do wysychania błon śluzowych nosa, obniżenia zdolności oczyszczania powietrza wdychanego oraz wzmo¬żonego pragnienia.

Najbardziej zmiennym składnikiem biosfery jest dwutlenek węgla (0,03-2,0%). Związek ten bierze udział w kształtowaniu warunków termicznych biosfery, pochła¬nia bowiem promieniowanie cieplne długofalowe.

Na nasze zdrowie i samopoczucie wpływają nie tylko składniki naturalne, ale również substancje wprowadzo¬ne przez człowieka w dużych ilościach do powietrza. Produkty te powstają w wyniku przemian energetycz¬nych wywołanych przez człowieka. Ważne znaczenie mają również środki chemiczne używane do, produkcji i konserwacji żywności oraz zatruwanie powietrza przez gazy spalinowe pojazdów mechanicznych i zanieczyszcze¬nia zakładów przemysłowych. Szkodliwy dla zdrowia aerozol sztuczny działa przede wszystkim na drogi od¬dechowe. W zależności od wielkości cząsteczek i posia¬danego ładunku przenika on do różnych odcinków dróg oddechowych, podrażnia błony śluzowe, może również tą drogą przedostawać się do krwi i powodować ogólne zatrucia. Coraz więcej obserwuje się przypadków alergii z objawami miejscowymi i ogólnymi jako reakcje na wspomniane czynniki.

Aerozol biologiczny, który składa się z uniesionych w powietrzu wirusów, bakterii, grzybów, komórek roślin¬nych i zwierzęcych, jest dla człowieka szczególnie szko¬dliwy ze względu na swoje właściwości zakaźne, uczula¬jące i uodporniające. Poza drogą oddechową szkodliwe substancje powietrza mogą oddziaływać przez skórę, spojówki oczu oraz drogę pokarmową. Niektóre składni¬ki powietrza, rozpuszczalne w tłuszczach i wodzie, mogą dostawać się w głąb skóry, gdzie tworzą kompleksy z białkiem komórkowym, często o właściwościach uczula¬jących
.
Przedostawanie się drogą pokarmową substancji zanie¬czyszczających powietrze (wskutek połykania powietrza i śluzu z dróg oddechowych) jest stosunkowo najmniej szkodliwe dla organizmu, dzięki odtruwającemu działa¬niu wątroby.

Z wieloma szkodliwymi substancjami spotyka się człowiek w pracy zawodowej, np. pył węglowy, krzemo¬wy, talk, cement, włókna azbestu, powodującymi prze¬wlekłe zapalenie tkanki śródmiąższowej płuc, nieżyty oskrzeli i inne objawy.

Wpływ zanieczyszczeń powietrza na zdrowie człowieka

Zanieczyszczenia powietrza mogą dotrzeć wszędzie, jednak największe ich stężenie odnotowuje się w rejonach przemysłowych. Tam też obserwuje się największy ich wpływ na zdrowie ludzi i zwierząt. Związek ten jest jeszcze bardziej widoczny, gdy rozpatruje się go z innymi czynnikami, takimi jak: palenie papierosów, nasłonecznienie, stan psychiczny ludzi itp.

1) Dwutlenek siarki (SO2) atakuje najczęściej drogi oddechowe i struny głosowe. Po wniknięciu w ściany dróg oddechowych przenika do krwi i dalej do całego organizmu; kumuluje się w ściankach tchawicy i oskrzelach oraz w wątrobie, śledzionie, mózgu i węzłach chłonnych. Duże stężenie SO2 w powietrzu może również prowadzić do zmian w rogówce oka

2) Tlenek węgla (CO) powstaje w wyniku niezupełnego spalania węgla. Jest niezwykle groźny, silnie toksyczny. Powoduje ciężkie zatrucia (zaczadzenie), a nawet śmierć organizmu

3) Tlenek azotu (NO) ma działania toksyczne. Obniża odporność organizmu na infekcje bakteryjne, działa drażniąco na oczy i drogi oddechowe, jest przyczyną zaburzeń w oddychaniu, powoduje choroby alergiczne (m.in. astmę). Tlenki azotu (NOX) są prekursorami powstających w glebie związków rakotwórczych i mutagennych. W połączeniu z gazowymi węglowodorami tworzą w określonych warunkach atmosferycznych zjawisko smogu, znanego z Los Angeles, Londynu i Meksyku. Tlenki azotu, po utlenieniu w obecności pary wodnej, mają również udział w tworzeniu kwaśnych deszczów i ich niszczącym działaniu

4) Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) powodują ostre i przewlekłe zatrucia. W grupie węglowodorów aromatycznych duże zagrożenie stanowi benzopiren, ze względu na właściwości rakotwórcze

5) Metale ciężkie odkładają się w szpiku kostnym, śledzionie i nerkach, uszkadzają układ nerwowy. powodują anemię, zaburzenia snu, agresywność, mogą wywoływać zmian nowotworowe

6) Pyły powodują podrażnienia naskórka i śluzówki. Niebezpieczne są pyty najdrobniejsze o wielkości cząstki do 5 mm, które z łatwością przenikają do organizmu wywołując jego zatrucie, zapalenia górnych dróg oddechowych, pylicę, nowotwory płuc, choroby alergiczne i astmę





Wulkan związki siarki, związki azotu, pyły, tlenek węgla
Górnictwo i energetyka związki siarki, związki azotu, pyły, tlenki węgla
Przemysł związki siarki, związki azotu, pyły, tlenki węgla, metale ciężkie
Rolnictwo związki azotu, pyły, tlenki węgla
Transport związki azotu, tlenki węgla, związki ołowiu, węglowodory lotne
Tabl.l. Główne źródła i rodzaje zanieczyszczeń wprowadzanych do powietrza


Omawiając wpływ czynników biogeograficznych na rozwój człowieka, czynników które poniekąd stwarzamy sami zmieniając świat, na lepszy naszym zdaniem, nieodparcie nasuwa mi się temat związany z degradacją naszej planety, naszego bezpośredniego otoczenia, miejsca gdzie żyjemy i mieszkamy. Dążność człowieka do polepszenia swoich warunków bytowania, rozwój gospodarki a przy tym zwiększanie się liczby ludności i ekspansywna eksploatacja środowiska przyrodniczego powoduje degradację naszego otoczenia, moim zdaniem całkowitą zmianę warunków biologicznych i geograficznych. Nie jest tajemnicą, iż nasza planeta od początku swojego istnienia zmieniła się diametralnie pod względem chociażby samego wyglądu. Szczególnie w ostatnich latach daje się zauważyć eskalację powyższego a o tyle godną uwagi, że przede wszystkim groźną dla zdrowia człowieka.

Zanieczyszczenia i zniszczenia w środowisku powstające pod wpływem działalności człowieka są rozmaite i zależą od charakteru tej działalności. Stają się szkodliwe lub groźne, jeśli środowisko nie jest w stanie samo sobie z nimi poradzić. Z punktu widzenia przestrzennego można wyróżnić:

- zanieczyszczenia lokalne - związane np. z górnictwem,
- zanieczyszczenia regionalne (lub krajowe) - zanieczyszczenia powietrza i wody,
- zanieczyszczenia globalne (ogólnoświatowe) - np. nagromadzenie się w atmosferze dwutlenku węgla lub efekt cieplarniany.

Ingerencja człowieka kształtuje się odmiennie w zależności od typu środowiska. Tutaj można wyróżnić trzy typy tego środowiska:

1) Miasta i ośrodki przemysłowe oraz pasma infrastruktury technicznej - tutaj występują największe zanieczyszczenia i zniszczenia, głównie z uwagi na duże skupiska ludności i wybitnie silne inwestowanie w gospodarkę miejsko-przemysłową.

2) Obszary rolne, leśne i rekreacyjne - dochodzi tutaj do mniejszej degradacji środowiska, jednak z uwagi na planową gospodarkę reprodukcyjną, problemy zaczynają się w momencie chemizacji rolnictwa i sposobów rozwiązywania problemów z usuwaniem odpadów pohodowlanych.

3) Obszary niezamieszkałe i rzadko odwiedzane przez człowieka - są to obszary często chronione prawem lub takie, w których zachowała się najmniej zmieniona przyroda.


W środowisku miejsko-przemysłowym występują zanieczyszczenia powietrza i wody, zniekształcenia rzeźby, dewastacja gleby i roślinności, hałas, wibracja, promieniowanie elektromagnetyczne, śmieci i ścieki komunalne, uciążliwe wyziewy, odpady poprodukcyjne. Są one szczególnie intensywne w centralnych obszarach aglomeracji oraz w dzielnicach przemysłowych i górniczych.


Zanieczyszczenia powietrza są głównie spowodowane przez:

- przemysł
- gospodarstwa domowe
- transport


Do powietrza dostają się pyły rozmaitej wielkości (w tym trujące pyły ciężkich metali) oraz gazy, w największych ilościach dwutlenek siarki, tlenek węgla i tlenek azotu. Zanieczyszczenia powstają w czasie procesów produkcyjnych, głównie przez spalanie węgla. Wydostając się z kominów fabrycznych, elektrowni, elektrociepłowni, kotłowni lokalnych i pojedynczych budynków mieszkalnych rozchodzą się na zewnątrz w promieniu kilku, kilkunastu, kilkudziesięciu i więcej kilometrów, w zależności od warunków terenowych, zabudowy, zieleni, warunków klimatycznych, a także wysokości komina. Największe zanieczyszczenia powietrza występują w województwach południowo-zachodnich: okolice Katowic, Kraków, okolice Opola i Jeleniej Góry. W centralnej Polsce: okolice Piotrkowa, Konina, Płock, Warszawa. Oraz w północnej Polsce: dawne województwo szczecińskie, Trójmiasto. W rejonach powyższych zanieczyszczenia emitowane są głównie przez: Hutę Sendzimira w Krakowie, elektrownię Bełchatów, elektrownię Turów, Kombinat Metalurgiczny Huta Katowice, hutę miedzi Głogów i Legnica, Petrochemia Płock, Zakłady Chemiczne w Oświęcimiu, Zakłady Azotowe w Tarnowie itd.

Następnym czynnikiem degradacji środowiska są ścieki przemys