Tak upał wpływa na ogranizm. Wilgotność ma ogromne znaczenie

Upał to słowo przewijające się każdego lata. Wysokie temperatury szkodzą nie tylko środowisku, ale też nam - i zwykle nawet nie zdajemy sobie sprawy z tego, jakie skutki może mieć dłuższa ekspozycja na wysokie temperatury. Bo choć wiemy, że nasze ciało nas schładza, to nadal posiadamy stosunkowo małą wiedzę na temat tego jak to robi i ile udziału ma w tym woda - nie tylko ta, którą pijemy.

Zmiany klimatyczne niosą za sobą ze sobą dłuższe i gorętsze lata w wielu miejscach na naszej planecie. Zgodnie z wynikami badań opublikowanymi w 2017 roku na łamach czasopisma Nature Climate Change do 2100 roku 75 proc. populacji Ziemi będzie wystawione na działanie śmiertelnie groźnych upałów przez przynajmniej 20 dni w roku.

Lecz nawet bez map i danych prezentowanych przez NASA: lato jest upalne, a wysokie temperatury doskwierają każdemu - ze zwierzętami domowymi włącznie. Jednak jak właściwie upały oddziałują na ludzkie ciało? Dlaczego 37 stopni to dla nas za gorąco, a nie idealnie? I czy pustynia jest rzeczywiście gorsza niż tropiki?

Pytanie dość proste, które zadaje sobie wiele osób w upalne dni: na zewnątrz jest trzydzieści parę stopni, pocimy się i jest nam gorąco. O ile musi wzrosnąć temperatura powietrza, aby stała się zagrożeniem dla organizmu człowieka?

Nauka udziela tu odpowiedzi bardzo niejednoznacznej: to zależy. Bowiem to, co upał robi z naszym organizmem, zależy od bardzo wielu czynników:

Jak w wielu przypadkach, niższy "próg" wytrzymałości podczas gorących dni mają niemowlęta i osoby starsze, osoby otyłe i przewlekle chore.

Zgodnie z wynikami badań temperatura ludzkiego ciała wynosi pomiędzy 35,01 a 37,76 stopni Celsjusza, jednakże większość specjalistów przyjmuje średnią temperaturę ludzkiego ciała wynoszącą 36,8 stopni Celsjusza. Jak pokazują wyniki innego badania opublikowane w 2020 roku, przeciętna temperatura, jaką może wytrzymać człowiek w dłuższym okresie czasu bez długotrwałego, negatywnego wpływu na zdrowie wynosi 35 stopni Celsjusza.

Kiedy temperatura zaczyna wzrastać, ludzki organizm chłodzi ciało poprzez wytwarzanie potu. Pot na skórze ochładzany jest przez otaczające nas, chłodniejsze od temperatury ciała powietrze. Naczynia włosowate - małe naczynia krwionośne znajdujące się przy skórze - rozszerzają się, próbując wykorzystać chłód pochodzący z potu. Rozszerzanie się naczyń krwionośnych powoduje charakterystyczny rumieniec, który jest jedną z pierwszych oznak, że ciało przełącza się w tryb chłodzenia.

Jednak gdy wilgotność powietrza jest wysoka, pocenie staje się mniej efektywne, ponieważ powietrze jest już nasycone wilgocią. Krew nie ulega ochłodzeniu, a w rezultacie temperatura ciała wzrasta, uruchamiając "systemy awaryjne" chroniące ciągłość funkcji życiowych.

Jednocześnie zwiększa się przepływ krwi do skóry, co obciąża serce. Na każdy 1 stopień Celsjusza wzrostu temperatury ciała, tętno przeciętnej osoby wzrasta o 4,5 uderzenia na minutę. W międzyczasie mózg wysyła mięśniom informacje, aby zwolnić tempo, co w efekcie powoduje uczucie zmęczenia. Komórki nerwowe źle reagują, co prowadzi do bólu głowy, nudności, a nawet wymiotów. Nadmierne pocenie się zaburza poziom elektrolitów i może powodować skurcze mięśni.

To początek wyczerpania cieplnego, które - choć groźne - nadal jest stanem, z którego można wyjść bez większych konsekwencji. Wystarczy dłuższy odpoczynek, z dala od słońca, w chłodnym miejscu i nawodnienie płynami uzupełniającymi elektrolity.

Pierwszą oznaką przejścia z wyczerpania cieplnego do udaru jest brak wydzielania potu spowodowany odwodnieniem i brakiem możliwości chłodzenia organizmu. W miarę postępowania udaru zwiększa się temperatura ciała, co w efekcie doprowadza do uszkodzenia komórek, obrzęku mózgu, stopniowego "wyłączania się" poszczególnych organów, a bez pomocy medycznej, do śmierci.

W wypowiedzi udzielonej dla magazynu Time, profesor Jason Kai Wei Lee, ekspert ds. wpływu ciepła na organizm człowieka w Human Potential Translational Research Program podkreśla, że pierwszym w kolejności do wyłączenia organem są nerki, a niewydolność nerek sama w sobie jest już śmiertelnym zagrożeniem. 

Jednym z czynników zewnętrznych, który może dosłownie przesądzić o życiu lub śmierci, jest wilgotność. Jednak jako mieszkańcy Polski nie zdajemy sobie z tego sprawy, gdyż nasz kraj położony jest w klimacie umiarkowanym. Nie mamy do czynienia ze skrajnymi poziomami temperatur i wilgotności, w przeciwieństwie do tak rozległych państw jak na przykład Federacja Rosyjska, Stany Zjednoczone czy Chiny.

W państwach o tak dużej powierzchni społeczeństwo znajduje się w kilku strefach klimatycznych, a to prowokuje dość ciekawą dyskusję - co jest gorsze: 38 stopni na pustyni czy 32 stopnie na terenach subtropikalnych?

Za przykład weźmy popularne dwa miejsca w Stanach Zjednoczonych: Las Vegas w stanie Nevada, położone na terenach pustynnych gdzie średnia temperatura w lecie wynosi 38 stopni Celsjusza, a wilgotność 20 procent. W opozycji do tego stoi Orlando na Florydzie - miasto położone na południowo-wschodnim krańcu kraju, w klimacie subtropikalnym, gdzie średnia temperatura w miesiącach letnich utrzymuje się na poziomie 32,2 stopni Celsjusza, a wilgotność dochodzi do 80 procent.

Teoretycznie niższa temperatura i wilgotność oznacza większy komfort dla organizmu. W praktyce jest odwrotnie - Orlando i Nevada są równie niebezpieczne. Obrazuje to tzw. Indeks ciepła (heat index) opracowany w 1978 roku przez amerykańskiego meteorologa George’a Winterlinga w celu jakościowego określenia temperatury odczuwalnej przez człowieka.

Opracowując swój indeks, Winterling wziął pod uwagę czynniki takie jak masa ciała i wzrost człowieka, ubiór, ilość aktywności fizycznej, indywidualna tolerancja ciepła, ekspozycja na światło słoneczne i promieniowanie ultrafioletowe oraz prędkość wiatru. Odchyły od wartości przyjętych przez meteorologa spowodują, że indeks może nie odzwierciedlać poprawnie odczuwalnej przez ciało temperatury.

Tak wysoka zależność temperatury ciała od wilgotności jest spowodowana w prostej linii przez nasz wewnętrzny "system chłodzenia" - pocenie się. Pocenie się jest podstawowym sposobem chłodzenia organizmu - kiedy pot odparowuje ze skóry, zabiera ze sobą ciepło.

Ale kiedy wilgotność powietrza jest wysoka, powietrze zawiera już dużo wilgoci, co sukcesywnie obniża wydajność parowania i w efekcie pot pozostaje na skórze. Gdy nasiąka on ubraniami i kapie z ciała, może usunąć tylko niewielką ilość ciepła w porównaniu z chłodzeniem, które następuje w wyniku odparowania potu.

Dlatego zadając sobie pytanie: jaka temperatura jest dla nas groźna? Powinniśmy również zapytać o wilgotność powietrza. Bowiem nawet 34 stopnie mogą stanowić śmiertelne zagrożenie.

Jak przyznają uczeni, badania skupiające się na skutkach upałów pod lupę biorą przede wszystkim śmiertelność, znacznie rzadziej interesując się krótkotrwałymi i długofalowymi skutkami wyczerpania i udaru cieplnego. Dlatego lepiej zapobiegać niż stać się kolejnym materiałem badawczym - zwłaszcza, że w większości przypadków wystarczy odpoczynek z dala od słońca i butelka wody.