10.2. Температура, освещенность, состав воздуха -важнейшие экологические факторы

Температура относится к числу так называемых лимитирующих экологических факторов. Температура окружающей среды является одним из главных факторов, от которых зависит жизнедеятельность любого живого организма.

Поддержание постоянной температуры тела обеспечивается сложной системой гомеостаза - постоянства внутренней среды организма. В эту систему входят периферические и центральные механизмы, нервные и гуморальные системы регуляции функций организма, а на молекулярном уровне - прежде всего системы энергетического обмена клеток.

Тепловой комфорт и тепловой режим в помещении связаны со способностью человека (как и всех теплокровных животных) поддерживать постоянную температуру тела. Диапазон колебаний температуры тела человека довольно узкий, поэтому и внешние температуры, которые человек легко переносит без адаптации, тоже имеют относительно узкие пределы колебаний.

В отличие от животных человек может приспособиться к определенному температурному режиму, используя одежду. Приспособление одежды к микроклимату квартиры вполне возможно, и это учитывается при установлении нормативов теплового режима помещений. Тепловая изоляция одежды измеряется в кло; обычно она составляет примерно 0,6 -0,8 кло, и при нормировании температурного режима исходят из теплоизоляции в 1 кло. Современная домашняя одежда требует температуры жилого помещения 22 - 24°С.

Тем не менее, диапазон колебаний температуры внутри жилья гораздо больше; он также весьма велик по сравнению с совсем узким диапазоном температурного режима организма человека. Диапазон внешних темпера­тур, в котором у человека не происходит существенных изменений тепло­продукции и температуры тела, называется метаболически индифферент­ной зоной. Для человека - это диапазон от +17 до + 35°С. Однако ком­фортно человек чувствует себя в более узком диапазоне температур. Для европейца этот диапазон в среднем 20 - 22°С.

Поскольку метаболически индифферентная зона для человека не так уж велика, возникает потребность управлять тепловым режимом помещения. Требования простой и легкой регулируемости теплового режима квартиры вполне оправданны как с физиологической, так и с экономической точки зрения.

Тепло постоянно образуется в организме человека (как и любого теплокровного животного). Важнейшие биохимические реакции, в результате которых образуется тепло, необходимое для нормального протекания обменных процессов, - реакции окисления. При этом внешняя температура очень важна для поддержания определенного уровня обменных процессов. Терморецепторы кожи воспринимают температурные характеристики внешней среды и посылают сигналы в центры терморегуляции, которые находятся в нервной системе и в ее центральном образовании - головном мозге. Центр терморегуляции отдает команды на периферию, в том числе регуляторам интенсивности обмена веществ, что обеспечивает приспособление к данному температурному режиму.

Работа этих структур достаточно хорошо изучена главным образом благодаря экспериментам на животных. Так, в частности, показано, что, если вживить специальный электрод в область мозга, где находится центр терморегуляции, то можно манипулировать теплоощущениями и скоростью обменных процессов, раздражая его электротоком.

Условия теплообмена в жилом помещении обычно рассматривают в связи с тепловым балансом организма человека.

Организм человека представляет собой саморегулирующуюся биологическую систему. С точки зрения жизнедеятельности, важнейшим процессом является саморегуляция энергетического обмена, которая обеспечивает соответствие образовавшегося тепла тому его количеству, которое расходуется и которое отдано во внешнюю среду.

Система кровообращения действует в организме теплокровных животных и человека как теплообменник. "Подогрев" крови происходит преимущественно в скелетных мышцах при мышечной работе, а также в других органах и тканях организма.

Что же происходит в организме человека при изменениях температу­ры внешней среды?

При высокой температуре внешней среды рефлекторные механизмы увеличивают теплоотдачу. Расширяются сосуды кожи, кровообращение становится более интенсивным, повышается теплопроводность тканей. Увеличивается доля плазмы (жидкой части крови) за счет перехода в кровь из тканей межклеточной жидкости. Затем происходит увеличение в крови количества эритроцитов. Если жара стоит в течение недели, общий объем крови увеличивается на 20 - 30%. Если механизмы охлаждения неэффективны и температура тела повышается, происходит увеличение потребления кислорода.

Если температура на разных участках поверхности тела достигает 30 -32°С, начинается потоотделение. При повышении температуры воздуха на один градус С потоотделение увеличивается на 20 г/ч. При температуре выше 31 °С главную роль в теплоотдаче играет испарение (если чело­век находится в покое). В покое человек теряет путем испарения при­мерно 20% тепла, а при мышечной нагрузке 75 - 80%. При низкой тем­пературе потери тепла за счет испарения меньше, чем за счет излучения.

При нарушениях терморегуляции, когда температура тела повышается выше критического уровня, наступает состояние теплового шока. Смерть от перегрева при тепловом шоке наступает от недостаточности кровообращения.

Температурный гомеостаз (поддержание постоянной температуры тела) тесно связан с водно-солевым гомеостазом. Обезвоживание и нарушение солевого обмена могут также привести к тепловому шоку.

При резких (экстремальных) колебаниях температуры воздуха у всех людей развивается практически один и тот же тип реакций: спазм или, наоборот, резкое расширение кровеносных сосудов, когда происходит покраснение кожи, усиливается потоотделение, появляется "гусиная кожа". Перегрев, так же как и переохлаждение, отрицательно влияет на человека. Если значения температуры держатся на экстремальном уровне продолжи­тельное время, происходит функциональное истощение механизмов теплорегуляции, снижается работоспособность, уменьшается иммунный потен­циал, падает сопротивляемость к инфекциям. Катар верхних дыхательных путей, различные респираторные заболевания, ревматизм, ангины, невралгии, обострение сердечно-сосудистых заболеваний, некоторые урологиче­ские болезни тесно связаны с неудовлетворительным тепловым режимом в помещении, где человек проводит много времени.

Другой важнейший экологический фактор - освещенность. Солнечное излучение (радиация) сыграло важнейшую роль в эволюции живых орга­низмов на Земле и, в конечном итоге, послужило ориентиром формирования определенного образа жизни человека и всех живых существ. Именно солнечная радиация привела к возникновению автотрофов - растений, и это обеспечило жизнь гетеротрофам - животным благодаря созда­нию кислородной атмосферы вокруг Земли.

Условия освещенности и наличие солнечного света оказывают большое влияние на человека, на его настроение и работоспособность. Ультрафиолетовые лучи обладают бактерицидным действием, они способствуют оздоровлению воздуха в помещении, снижают опасность инфекционных заболеваний, предупреждают развитие рахита у детей, авитаминоза у взрослых. Кроме того, при дефиците солнечного света у человека (как и у животных) нарушается зрение.

Не менее важный экологический фактор - воздух. Воздушная среда обитания имеет колоссальное значение для жизни человека. Воздухом мы дышим, поэтому состав воздуха имеет первостепенное значение для безопасности и здоровья. Воздух влияет на нас как носитель загрязнения и болезнетворных микробов, которые могут быть угрожающими для че­ловека. Постоянный рост загрязненности воздуха в городах вследствие промышленных нагрузок и роста автомобильного транспорта заставляет придавать все большее значение этой экологической опасности, поскольку такой воздух неизбежно проникает в жилище.

Чистый воздух, который необходим для дыхания, должен иметь следующий состав (таблица 10.2).

Таблица 10.2.