Twoja wyszukiwarka

PAWEŁ WERNICKI
UFF, JAK GORĄCO!
Wiedza i Życie nr 7/2000
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 7/2000

Nie tylko ludzie żyjący w tropikach muszą sobie radzić z upałami. W Polsce, kraju o klimacie umiarkowanym, niemal co roku w lipcu lub sierpniu słupek rtęci wędruje powyżej temperatury ludzkiego ciała. Pół biedy, jeśli wilgotność powietrza jest niewielka. W przeciwnym razie fizjologiczne mechanizmy chłodzenia mogą zawieść.

Nagi człowiek, który nic nie robi, czuje się komfortowo w temperaturze 27-31°C. Bez izolującego wpływu ubrania odbiera takie otoczenie jako neutralne, bowiem łącznie traci akurat tyle ciepła, ile wytwarza, bez trudu utrzymując temperaturę ciała na stałym poziomie.

Gorąco z jednej strony przyspiesza reakcje metaboliczne, z drugiej grozi nieodwracalną zmianą struktury białek tworzących ciało, czyli ich denaturacją. A różnica między białkiem żywym a zdenaturowanym jest taka, jak między jajkiem a jajecznicą. Właśnie dlatego temperatura ciała wszystkich ssaków, niezależnie od temperatury otoczenia, pozostaje stała. U człowieka jest tylko nieco niższa od krytycznego punktu, w którym przestają działać białka enzymatyczne. Jeśli więc wokół jest wyjątkowo gorąco, trzeba pomóc organizmowi w obronie przed przegrzaniem.

Utrzymanie stałej temperatury ciała koordynuje ośrodek termoregulacji znajdujący się w mózgu, w strukturze ukrytej głęboko pod korą mózgową, zwanej podwzgórzem. Jest on zarówno ogólnoustrojowym termometrem, jak i termostatem. Normalnie nastawiony na około 37°C, może zostać rozregulowany przez szkodliwe substancje zwane pirogenami, które są wytwarzane bądź przez mikroorganizmy chorobotwórcze, bądź uwalniane w procesie uszkadzania tkanek. Wtedy pojawia się gorączka. Nie dlatego, że organizm nie mógłby się pozbyć nadmiaru ciepła, lecz dlatego, iż przestawił się termostat. Kiedy temperatura ciała przekracza 40°C zagraża nawet życiu, bowiem może zostać uszkodzony mózg.

Inaczej to wygląda, gdy wokół jest wyjątkowo gorąco. Termostat nastawiony jest prawidłowo, termometr właściwie odczytuje temperaturę, tyle że mechanizmy pozbywania się nadmiaru ciepła mogą okazać się za mało wydajne. Podwzgórze steruje zarówno wytwarzaniem ciepła, jak i jego rozpraszaniem, którego sprawność zależy jednak od wytrenowania. W treningu kosmonautów stosuje się powtarzany co 2,3 dni kilkudziesięciominutowy pobyt w komorze termicznej, gdzie temperatura dochodzi do 70°C. W codziennym życiu coraz częściej zdarzają się inne sytuacje klimatyzowanym samochodem jedzie się z klimatyzowanego biura do takiego samego domu. A to rozleniwia układ termoregulacji. Organizm buntuje się, kiedy znajdziemy się w tropiku albo nagle zmienia się pogoda. Potrzeba aklimatyzacji, która jest powolnym przystosowaniem się organizmu do zmienionej sytuacji.

Pierwszym i podstawowym warunkiem pozbycia się nadmiaru ciepła jest przetransportowanie go z wnętrza ciała na powierzchnię. A jest to możliwe przede wszystkim dzięki rozszerzeniu naczyń krwionośnych skóry. One właściwie nie rozszerzają się, tylko przestają się zwężać, w wysokiej temperaturze słabną bowiem sygnały nerwowe powodujące ich skurcz (schemat powyżej). Tak czy inaczej, w efekcie aż jedna piąta całej krwi przepływa właśnie przez skórę, niosąc ze sobą ciepło, które ogrzewa naszą zewnętrzną powłokę. Nie sztuka pozbyć się go, jeśli otoczenie jest chłodniejsze od nas samych. Stajemy się wtedy źródłem promieniowania cieplnego, dzięki któremu świat wokół staje się nieco cieplejszy. Ten sam efekt, choć znacznie słabszy, zapewnia inne zjawisko fizyczne przewodzenie i konwekcja, czyli bezpośrednie przekazywanie ciepła i jego unoszenie przez prąd powietrza.

Dramatyczna różnica następuje wtedy, gdy temperatura otoczenia staje się wyższa od temperatury ludzkiego ciała. Na rozżarzonej przez słońce pustyni lub plaży ciało, właśnie wskutek promieniowania, nagrzewa się jeszcze bardziej. Także przewodzenie i konwekcja zaczynają działać na naszą niekorzyść. Gorący wiatr tylko pogarsza sprawę równie dobrze można by się próbować ochłodzić suszarką do włosów. W tej sytuacji ostatnią deską ratunku pozostaje parowanie.

Dlaczego pot chłodzi, na to pytanie odpowie sobie każdy, kto choć trochę pamięta szkolną fizykę. Ciecz, żeby zamienić się w parę, musi pobrać z otoczenia zastrzyk ciepła. Jak duży zależy od własności konkretnej cieczy. Tak się składa, że woda potrzebuje dużo ciepła i właśnie dlatego proces pocenia się znacznie obniża temperaturę ludzkiego ciała.

Gruczoły potowe najgęściej rozmieszczone są na dłoniach, stopach i pod pachami. Najmniej jest ich na plecach, biodrach i podudziach. Bywają ludzie, którzy wcale nie mają gruczołów potowych. Ten pozornie drobny defekt może nawet zagrozić życiu, dlatego wymyślono kamizelki wypełnione płynem chłodzącym, które stosuje się zawsze wtedy, gdy istnieje niebezpieczeństwo przegrzania. Gruczoły potowe stają się aktywne pod wpływem acetylocholiny . Zatem wszystkie substancje, które blokują ten neuroprzekaźnik, na przykład atropina, zmniejszają wydzielanie potu, a więc tolerancję na wysoką temperaturę.

Parowanie odbywa się nie tylko na powierzchni skóry, ale i w drogach oddechowych. W ten sposób tracimy około 1 l wody na dobę nawet wtedy, gdy nie da się zauważyć objawów pocenia się. Podczas wysiłku w upale utrata wody może wzrosnąć nawet do kilkunastu litrów, oczywiście jeśli stale uzupełnia się jej zapas. A wraz z każdym litrem potu pozbywamy się około 590 kcal. Tu ważne zastrzeżenie pot chłodzi tylko wtedy, gdy paruje. Spływający strużkami po naszym ciele nie ma znaczenia termoregulacyjnego, powoduje zaś niekorzystne dla organizmu odwodnienie.

Choć aktywność gruczołów gotowych i parowanie potu to najefektywniejszy sposób pozbywania się nadmiaru ciepła, też ma swoje ograniczenia. Przede wszystkim zawodzi, gdy wilgotność otaczającego powietrza jest zbyt duża. Tak duża, że ciśnienie wody w powietrzu przekracza ciśnienie potu. Poza tym organizm może oczywiście zwiększać wydzielanie potu tylko w określonych granicach. Kiedy osiągnie maksymalną wydajność, nic więcej nie da się zrobić. Człowiek skazany jest na przegrzanie bezpośrednio zagrażające życiu.

Dla rozleniwionych cywilizacyjnymi udogodnieniami mieszczuchów urlop w tropiku bywa niezdrowy, ale doświadczenie uczy, że niewielu się tym zraża. Warto jednak wiedzieć, jak pomóc organizmowi skazanemu na ekstremalne warunki klimatyczne. Przede wszystkim bez stałego uzupełniania płynów w tropiku można po prostu nie przeżyć. W wyniku odwodnienia i utraty elektrolitów najpierw następują zaburzenia w pracy układu pokarmowego oraz krążenia, a potem dość szybko udar cieplny (patrz: ramka powyżej). Równie niebezpieczny jest zwiększony wysiłek. Niekoniecznie praca, także przyjemne skądinąd wycieczki terenowe mogą w efekcie spowodować przegrzanie organizmu. Pomóc natomiast może kąpiel w basenie czy morzu, gdzie temperatura jest niemal zawsze niższa od otoczenia.

Szczególną uwagę trzeba zwrócić na ochronę głowy. Wprawdzie, zdaniem niektórych badaczy, mózg ma dodatkowy układ chłodzący połączenie żył opon mózgowych z naczyniami twarzy jednak jego wydajność jest ograniczona i nie zawsze poradzi sobie z silnym promieniowaniem podczerwonym słońca. Niestety, nadgorliwość w ochronie przed upałem też może zaszkodzić. Picie zbyt dużych ilości płynów, więcej niż organizm może wyparować, dodatkowo obciąża serce. Nagły skok do zimnej wody wprost z rozgrzanej słońcem plaży może spowodować skurcz mięśni i utonięcie nawet w płytkiej wodzie. Z kolei wypicie zbyt zimnego płynu często wywołuje przesadną reakcję naczyniową, na przykład zmniejszenie ukrwienia śluzówek dróg oddechowych. A na to tylko czekają stale obecne tam zarazki, które wywołują tzw. przeziębienie.

Bardzo źle znoszą upały dzieci. Oprócz niedoskonałej jeszcze termoregulacji, mają większą w stosunku do masy ciała powierzchnię, a jak wiadomo mysz łatwiej się przegrzewa niż słoń. Większe kłopoty mają też osoby otyłe. Tkanka tłuszczowa to doskonały izolator, dlatego trudniej pozbyć się ciepła. Poza tym otyli więcej go wytwarzają przy poruszaniu się.

W najgorszej sytuacji są jednak osoby starsze. Wysoka temperatura otoczenia powoduje nagły napływ krwi do skóry, a to oznacza jej odpływ z narządów wewnętrznych. U osób z chorobami układu krążenia może to nawet wywołać zapaść krążeniową. Sytuację pogarsza fakt, że ludzie starsi często nie odczuwają pragnienia. Nie chce im się pić nawet wtedy, gdy odwodnienie sięga dwóch litrów. Większość ludzi lubi, gdy jest ciepło. Ale i w tym przypadku sprawdza się powiedzenie o złotym środku.

Udar cieplny

Udar cieplny to stan, w którym organizm traci zdolność do pozbywania się nadmiaru ciepła. Najczęściej zdarza się przy dużym wysiłku w czasie silnych upałów, ale czasem wystarczy zbyt długie wystawianie się na słońce, zwłaszcza po alkoholu. Najpierw człowiek czuje silne pragnienie, później znużenie i zawroty głowy, ucisk w klatce piersiowej, suchość w ustach. Głos staje się chrapliwy, słuch słabnie. Wtedy jeszcze jest czas, żeby się napić, rozebrać, położyć. Jeśli się zlekceważy niebezpieczeństwo, następuje utrata przytomności, pojawiają się drgawki, a oddech i czynność serca słabną. Taki stan bezpośrednio zagraża śmiercią.

Wachlarze

czy bardziej współczesne wiatraczki chłodzą, ponieważ ułatwiają konwekcję, czyli unoszenie ogrzanego przez człowieka powietrza. Ale dzieje się tak tylko wtedy, gdy otoczenie jest chłodniejsze od ludzkiego ciała. Potem nawet najwymyślniejszy wiatraczek chłodzi jak... suszarka do włosów Pies, by się ochłodzić, dyszy, co znacznie zwiększa parowanie w drogach oddechowych. U człowieka, któremu jest gorąco, oddech przyspiesza z tego samego powodu. Mimo wszystko traci tą drogą znacznie mniej ciepła niż w wyniku pocenia się skóry

Nie ma jak sjesta

Po posiłku temperatura ciała nieco wzrasta, stąd w krajach tropikalnych zwyczajowa sjesta. Ale i to nie pomoże, jeśli włożymy do brzucha zbyt dużo kalorii. Lody, choć początkowo chłodzą, później rozgrzewają właśnie dlatego, że są wysokokaloryczne. Napoje alkoholowe zwiększają produkcję ciepła, a ponadto wydalanie moczu. Zamiast więc człowieka napoić - odwadniają.