Для каждой среды обитания, в которой живет человек, характерен свой климатический режим. Распределение и смена в течение года жары и холода, ясных и облачных дней, ветра и безветрия, дождей и засухи зависит от большого числа различных факторов – географической широты, удаленности от моря, защищенности от ветров, рельефа поверхности и высоты над уровнем моря. Главный фактор, который обусловливает существование больших климатических зон, – это широта местности. В конкретных условиях он проявляется в сложной форме вследствие взаимодействия остальных перечисленных факторов в любом данном месте или в любое время года. Самое древнее и наиболее простое разделение земного шара на климатические пояса – жаркий, теплый, умеренный и холодный – связано с астрономическими наблюдениями за движением солнца в разных широтах. Эти пояса простираются от 0 до 30° широты (жаркий), от 30 до 45° (теплый), от 45 до 60° (умеренный), от 60 до 90° (холодный).
Каждый большой пояс включает множество подпоясов, или климатических провинций, так как влияние широты на климат может быть различным в зависимости от высоты над уровнем моря, близости к морю, защищенности от ветров. Эти дальнейшие подразделения, вводимые климатологами, основаны на вариациях масштабов и времени наступления температурных изменений и количества осадков; они соответствуют, следовательно, особенностям рельефа провинции внутри каждого пояса, определяются различными комбинациями величин, характеризующих температуру воздуха, влажность, интенсивность солнечной радиации, скорость движения воздушных масс. Эти комбинации изменяются в зависимости от времени суток и времени года, они определяют собой комплекс физиологических воздействий, характерных для данного климатического пояса. Для каждого пояса можно установить приближенную среднюю годовую эффективную температуру: для жаркого климата – 27–21°С, для теплого – 21–16°С, умеренного – 15–5°С, холодного – ниже 5°С.
Климат, в котором живет человек, в действительности состоит из ряда климатических «оболочек» – микроклимата его одежды, микроклимата его жилых и производственных помещений и географического макроклимата. Среди всех географических факторов первостепенную физиологическую роль играют те, которые оказывают прямое влияние на интенсивность теплового обмена между поверхностью тела и окружающей средой.
Эффективность адаптации организма зависит от степени нарушения гомойотермии. Адаптивные температурные приспособления человека бывают трех типов:
1) общие физиологические приспособления, которые связаны с функциями терморегуляторной, метаболической и циркуляторной систем и обеспечивают возможность жить и работать в самых разнообразных условиях температурной среды. Способность к таким приспособлениям – это свойство, получившее наибольшее развитие у человека как вида. Приспособления могут быть как кратковременными, так и длительными;
2) специализированные физиологические, анатомические и антропологические адаптивные реакции, основу которых составляют особенности генотипа;
3) культурные и социальные приспособления, связанные с обеспечением человека жильем, одеждой, теплом, системой вентиляции.
Эффективная адаптация человеческого организма к климату необходима для: а) обеспечения состояния комфорта; б) выполнения физической работы без повышенной утомляемости; в) выполнения различных видов квалифицированной работы, требующей внимания и сноровки, с минимумом ошибок; г) обеспечения нормальных условий для роста и развития.
Человеческие сообщества успешно выживают в различных областях с летней температурой от – 17 до +38°С и зимней температурой от – 36 до +28°С.
Несмотря на столь резкие изменения внешней температуры, внутренняя температура тела изменяется в относительно небольших пределах. Суточные колебания температуры тела не превышают 2°С. Она имеет максимальное значение вечером и минимальное около 4 ч утра. В тропических странах этот цикл сдвинут вверх примерно на 0,2°С у всех рас: у европейцев, находящихся в Индии или Сингапуре, температура такая же, как у коренных жителей.
Организм не может перенести значительных отклонений от средней суточной температуры, и существование столь узкого интервала колебаний для различных условий (суточных, сезонных и географических) подразумевает наличие весьма чувствительной системы внутренней регуляции. Регуляция осуществляется в первую очередь термостатическим механизмом мозга (гипоталамусом), который чувствителен к повышению или понижению температуры тела в тех случаях, когда тело отдает или получает тепло в большом количестве. Пределы климатических изменений, к которым может приспособиться организм, определяются взаимоотношением двух биологических факторов – поддержания необходимого комфорта и сохранения теплового баланса.
Немедленная физиологическая реакция на перегревание – увеличение теплоотдачи организмом, которое осуществляется, во‑первых, через систему кровообращения и, во‑вторых, путем потоотделения. Роль системы кровообращения состоит в усилении тока крови через кожу, которое становится возможным благодаря расширению кожных сосудов, а также увеличению минутного объема сердца, сопровождающегося увеличением пульса. Тепло, поступающее в избытке к поверхности тела, рассеивается за счет увеличения конвекции и излучения; рассеяние тепла возрастает вследствие увеличения температуры кожи. Интенсивность конвекционной отдачи тепла на единицу поверхности пропорциональна разности температур кожи и окружающего воздуха (и квадратному корню из скорости движения воздуха). Интенсивность излучения на единицу излучающей поверхности приблизительно пропорциональна разности средних температур кожи и окружающей среды. Человеческая кожа, независимо от цвета, действует как абсолютно черное тело, излучающее тепло. Если указанные процессы недостаточны для сохранения теплового баланса и температура тела возрастает, начинается усиленное потоотделение. Интенсивность теплоотдачи при испарении пота зависит от разности давления паров воды на поверхности кожи и давления воздуха, от размеров увлажненной поверхности и от движения воздуха. Теплоотдача за счет скрытой теплоты парообразования может значительно возрасти вследствие как увеличения числа функционирующих потовых желез, так и прогрессирующего увеличения активности каждой железы. Максимально возможная потеря воды, равная примерно 1 л/ч, эквивалентна отдаче 2500 кДж тепла в час. Хотя общее число потовых желез у разных людей неодинаково, нет данных о сколько‑нибудь существенных различиях между расовыми группами. Число потовых желез на одних и тех же участках тела у представителей разных групп примерно одинаково и на различных участках тела располагается в порядке убывания: на верхней конечности – тыльная сторона кисти, предплечье, плечо; на нижней конечности – ступня, голень, бедро; на туловище – живот, грудь (табл. 3.1).
Таблица 3.1