BIOMETEOROLOGIA - jest nauką o bezpośrednich i pośrednich wpływach czynników meteorologicznych zmieniających się nieregularnie lub rytmicznie na układy fizykochemiczne i organizmy zdrowe i chore (czyli zwierzęta , rośliny i człowieka).
Wyróżnia się wpływy pogodowe i klimatyczne
Pogoda -określa się stan fizyczny atmosfery w danym momencie , na danym obszarze, określany przez zespół czynników pogodotwórczych takich jak: ciśnienie powietrza, natężenie promieniowania słonecznego i cieplnego, temperatura, wilgotność, ruch powietrza (wiatr), zachmurzenie, opady atmosferyczne oraz czynniki niedostrzegalne takie jak jonizacja powietrza, pole elektromagnetyczne, promieniowanie kosmiczne.
Klimat - przeciętny (uśredniony ) stan atmosfery na danym obszarze w długim okresie czasu. Podstawą analiz klimatycznych są okresy 10-30 letnie i dłuższe
Klimat -reżim pogody typowy dla danego obszaru (regionu) przejawiający się w częstości i prawidłowości sezonowej różnych typów pogody.
Właściwości klimatyczne kształtują się różnie na różnych obszarach kuli ziemskiej i są uzależnione od położenia geograficznego. Od tego zależy bowiem ilość energii słonecznej ,odległość od mórz i oceanów , wzniesienie nad poziomem morza , szata roślina itp.)
Terminem używanym w biometeorologii jest bioklimat - czyli zespół czynników atmosferycznych, które działają pobudzająco na zmysły człowieka.
Wyróżnia się natępujące zespoły bodźców biometeorologicznych:
FOTOCHEMICZNE -promieniowanie UV przenikające przez skórę, inicjujące szereg procesów biochemicznych o działaniu ogólno rozwojowym
ŚWIETLNE- promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu widzialnego działające na światłoczule komórki oka (odbieranie wrażeń wizualnych), a pośrednio na aktywność procesów biologicznych ustroju.
TERMICZNE- temperatura, wilgotność, prędkość wiatru promieniowanie cieplne (czynniki wpływające na bilans cieplny organizmu).
MECHANICZNE- będące wynikiem działania silnego wiatru i większych zmian ciśnienia
CHEMICZNE- są efektem zmian ciśnienia cząstkowego tlenu O2 w powietrzu, oddziaływanie toksycznych zanieczyszczeń gazowych i areozoli w tym także biologicznych zawierających np.pyłki roślin ) poprzez drogi oddechowe , przewód pokarmowy i bezpośrednio na skórę
ZESPÓŁ BODŹCÓW NEUROTROPOWYCH - gdzie czynnikiem bodźcowym są nieokresowe szybkie zmiany wielkości pogodowych
Bodźce meteorologiczne mogą wpływać na organizm w sposób :
obciążający
stymulujący
odbarczający (osłaniający)
Bodźce meteorologiczne działające na organizm człowieka stymulująco lub odbarczjąco są wykorzystywane w klimatoterapii w celach leczniczych.
W zależnoścci od czynników mających w tym oddziaływaniu dominujące znaczenie wyróżnia się następujące rodzaje klimatoterapii:
Helioterapia - metoda wykorzystująca promieniowanie słoneczne w napromienianiu całego ciała lub poszczególnych chorych części. Stosowana m.in. celem zwiększenia syntezy wit.D. Uzyskuje się hamowanie rozwoju osteoporozy, stymulację procesów odnowy skóry w łuszczycy, wzrost wytrzymałości i sprawności układu odpornościowego. Najistotniejszym czynnikiem bodźcowym jest promieniowanie UV.
Aeroterapia- w aeroterapii leczniczo wykorzystuje się pobyt na świeżym powietrzu w spoczynku lub podczas niewielkiej aktywności ruchowej np. spacer. Uzyskuje się obniżenie wrażliwości na czynniki infekcyjne /hartowanie/. W aeroterapii uzyskuje się również wzrost sprawności układu krążenia i wytrzymałości . Czynnikami bodźcowymi w aeroterapii mogą być również niska temperatura i wilgotność
W klimatycznym leczeniu gruźlicy wykorzystuje się czystość, suchość klimatu górskiego, promieniowanie UV związane ze zmniejszonym pochłanianiem i rozpraszaniem promieni słonecznych podczas ich przechodzenia przez atmosferę (zwłaszcza na stokach południowych)
Kinezyterapia- jest to połączenie aeroterapii z ruchem np. tzw. ścieżki zdrowia . Dodatni efekt uzyskuje się w zaburzeniach czynnościowych układu krążenia, miażdżycy , chorobie niedokrwiennej serca. Kinezyterapia zwiększa wytrzymałość organizmu. Czynnikiem bodźcowym jest zespół fizyczny, a w górach np. dodatkowo obniżone ciśnienie
Talassoterapia- jest metodą wykorzystującą czynniki bodźcowe klimatu morskiego. Najbardziej istotne znaczenie mają aerozol morski i kąpiele. Czynnikami bodźcowymi są ponadto : niska temperatura , duża prędkość wiatru i promieniowanie UV.
Ze względu na swe właściwości, klimat morski oddziaływa korzystnie w leczeniu chorób dróg oddechowych, alergicznych i chorób skóry. Wskazany jest również w profilaktyce zdrowotnej, leczeniu chorób zawodowych i cywilizacyjnych.
Podstawowe założenie klimatoterapii opiera się na dwóch zasadniczych czynnikach - spoczynek lub odprężenie i adaptacja do nowego przyrodniczego środowiska w wyniku której następują korzystne zmiany w organizmie. Ruch jest często czynnikiem dodatkowym ułatwiającym odprężenie ( zwłaszcza psychiczne) i adaptację.
masa powietrza - w-wa atmosfery o względnie podobnych właściwościach fizyko-chemicznych rozciągająca się setki lub tysiące kilometrów nad powierzchnią ziemi, o wysokości ponad 1km.
Zależnie od obszaru pochodzenia wyróżnia się powietrze polarne, tropikalne, kontynentalne itp. Jeśli dwie masy się spotkają /to zazwyczaj nie następuje ich wymieszanie, lecz stykając się tworzą płaszczyznę frontu , rzut tej płaszczyzny na powierzchnię ziemi daje front.
Na skutek mieszania się tych mas powietrza w warstwie frontalnej zachodzą szybkie, równoczesne zmiany wielu parametrów meteorologicznych. Zmienia się temperatura, wilgotność, prędkość i kierunek wiatru, stopień i rodzaj zachmurzenia widzialność, stan zanieczyszczenia , występują opady i inne zjawiska atmosferyczne. Jeśli ciepłe powietrze przesuwa się na obszar chłodny mówi się o froncie ciepłym , w sytuacji odwrotnej o chłodnym.
Zetknięcie się frontu ciepłego z chłodnym powoduje wypieranie ciepłych mas powietrza ku górze /od powierzchni ziemi/ zjawisko to nazywa się okluzją. Okluzja jest końcowym stadium frontów atmosferycznych, zanikających w wyniku mieszania się kontrastowych mas powietrza. Obszar podwyższonego ciśnienia mas powietrza nazywa się wyżem /antycyklonem/ , natomiast obszar z obniżonym ciśnieniem - cyklonem czyli niżem.
Jako biometeorologicznie korzystne uważa się warunki pogodowe ze średnio nasiloną pogodą słoneczną i uspokojenie pogody po przejściu frontu, bez mgieł i parności. Charakteryzują się one wysokim ciśnieniem atmosferycznym oraz niewielkim dopływem mas powietrza.
Wyjątek stanowią antycyklony w lecie z dużym obciążeniem cieplnym i obecnością zanieczyszczeń natomiast w zimie wyjątkiem są wszelkie warunki inwersji.
Jako niekorzystne uważa się także warunki słoneczne w ustępującym obszarze antycykonu, zbliżającą się zmianę pogody (czyli obszar poprzedzający front z wypieraniem mas cieplnych ku górze oraz samą zmianę pogody
Meteotropizm - oznacza wrażliwość organizmów żywych na bodźce meteotropowe.
Reakcje , wywołane zmianami pogody u ludzi dzieli się zazwyczaj na 3 grupy:
Fizjologiczna reakcja pogodowa - są to fizjologiczna reakcje związane z przebiegiem adaptacji do zmian pogodowych , nie ujawniające się w świadomości danej osoby. Występuje u wszystkich ludzi i obejmuje zespół mechanizmów mających na celu utrzymanie czynnościowej równowagi wewnętrznej/homeostazy/ organizmu.
Nadmierna reakcja pogodowa /świadome odczucie zmian pogodowych/ występujące po przekroczeniu określonego poziomu zjawisk pogodowych i obejmuje zaburzenia czynnościowe z układu autonomicznego, występuje obniżenie sprawności organizmu reakcje te występują głównie u osób nadwrażliwych, przeciążonych pracą, osłabionych np. rekonwalescentów i nie przystosowanych do danych warunków klimatycznych. Stwierdza się między innymi niechęć do pracy, zaburzenia koncentracji uwagi, bóle głowy zaburzenia czynności serca i snu.
Patologiczna reakcja pogodowa czyli nadwrażliwość na zmiany pogody obejmują najczęściej zmiany związane z zaostrzeniem , pogłębieniem istniejących już schorzeń.
Sytuacje meteotropowe - większe nagłe zmiany pogody np. przechodzenie frontów i okluzje, rozwój ośrodków niżowych i stadium ich zaniku. W górach typową sytuacją meteotropową jest wiatr fenowy w Alpach i jego odmiany w innych regionach np. halny w Tatrach.
Do chorób meteotropowych tzn. takich co do których znaleziono korelację między ich występowaniem, a zaistnieniem określonych sytuacji pogodowych można zaliczyć :
Choroby gośćcowe - zaobserwowano nasilenie bólów stawów , nerwobóli, zaostrzenie stanów zapalnych stawów i kości w kilka godzin przed nadejściem frontu ciepłego lub zimnego.
Dyzergie pourazowe i poamputacyjne - bóle mięśni i stawów, które uległy urazowi przed laty , bóle kikutów tzw. fantomowe , pojawiają się najczęściej na kilka godzin przed zmianą pogody. (zwiększenie lepkości masi stawowej-co zmniejsza poślizg powierzchni stawowej).
Choroba wieńcowa - szacuje się ,że ok. 90% ataków zawału serca koreluje dodatnio z przechodzeniem frontów atmosferycznych
Przy nagłych zmianach pogody u osób chorych występują częściej bóle serca. Przy przechodzeniu frontów chłodnych obserwuje się zmiany fiz-chem we krwi , występuje wzrost lepkości i skrócenie czasu krzepliwości ->> te zmiany i miażdżyca naczyń u chorych sprzyjają zawałom serca.
W regionach , gdzie lato jest upalne i wilgotne zapadalność na choroby układu krążenia wzrasta w lecie i zmniejsza się w zimie ma na to wpływ stres cieplny działający na elastyczność i opór obwodowy naczyń krwionośnych, lepkość krwi, czas krzepnięcia i łamliwość włośniczek.
choroby alergiczne - pprzy napływie chłodnych mas powietrza i nagłym wzroście burzliwości atmosfery gwałtownie wzrasta częstość napadów astmy oskrzelowej. Napady duszności , katar sienny , astma , odczyny alergiczne skóry nasilają się w czasie kwitnienia i pylenia traw i drzew owocowych i innych gat, roślin , a więc od wiosny do jesieni , unoszeniu tych zanieczyszczeń sprzyja sucha słoneczna pogoda (oprócz grzybów) z dużymi ruchami powietrza.
wzrost napadów padaczkowych obserwuje się również przy przepływie chłodnych mas powietrza.
Wrzody żołądka i dwunastnicy występują częściej jesienią i zimą
Nieżyt nosa , gardła , krtani , tchawicy -nasilają się podczas przepływu zimnych mas powietrza. Oziębienie ciała wywołuje skurcz naczyń ->> spadek ukrwienia->> spodek dostarczanego O2 -.>> zablokowanie miejscowej przemiany materii ->> spadek odporności org.
Grypa - najwyższa zachorowalność występuje przy nagłym spadku ciśnienia, nadejściu frontów chłodnych, napływie polarnego powietrza morskiego i silnym wietrze. Podczas pogody niżowej maleje odporność organizmu na zakażenia, a wirusy wykazują większą aktywność.
Na choroby psychiczne pobudzający wpływ ma napływ mas gorącego i suchego powietrza. Podczas wiatrów fenowych zaobserwowano nasilenie takich objawów jak: depresje, zwiększoną liczbę samobójstw, wzrost liczby bójek, kłótni, podniecenie płciowe, bóle gośćcowe, bóle głowy wzrost temp. ciała zwiększenie ciśnienia tętniczego krwi u chorych na nadciśnienie, powstawanie obrzęków, krwotoki śródmózgowe i zatory płuc.
Wpływ środowiska atmosferycznego na farmakodynamikę leków
Zmiany metaboliczne, wewnątrz wydzielnicze, zmiany ukrwienia wywoływane w ustroju człowieka działaniem czynników meteorologicznych sprawiają, że jednakowe dawki leku mogą wywierać różne działanie u tego samego człowieka.
Podczas upałów leki wchłaniają się szybciej w przewodzie pokarmowym, a przy ochłodzeniu wchłanianie wstrzykniętych podskórnie leków zachodzi wolniej.
W miarę wzrost temp. ciała wzrasta aktywność i toksyczność. nasercowych glikozydów.
Toksyczność hormonów kory nadnerczy, efedryny, amfetaminy wzrasta ze wzrostem otaczającej temp. Obniża się natomiast toksyczność kofeiny, która ulega szybszemu rozkładowi.
W niskich temp. otaczającego powietrza przedłuża się hipoglikemiczne działanie insuliny.
Toksyczność leków i substancji zanieczyszczających powietrze zwiększa się w wyższej temp. w wyniku szybszej absorpcji przez drogi oddechowe i skórę.
ADAPTACJA I AKLIMATZACJA
Wszystkie reakcje ustroju na klimat nazywamy przystosowaniwem , rozróżniając przystosowanie fizjologiczne i fizjopatologiczne.
Aklimatyzacja - odwracalny zbiór procesów zachodzących w organizmie, zmian reakcji fizjologicznych, które wzmagają sprawność ustroju w czasie, gdy przebywa on w środowisku przekraczającym strefę neutralną
Już w pierwszych chwilach kontaktu z nowym środowiskiem obserwujemy odruchy przystosowania, jednak dopiero dłuższe działanie bodźca prowadzi do aklimatyzacji ustroju - drogą zmian czynnościowych, metabolicznych i morfologicznych.
Stałe przebywanie jednostki w nowych warunkach klimatycznych prowadzi do stałych zmian przystosowawczych ustroju określanych jako aklimacja. Jest to również proces odwracalny , ale zakłada się że zachodzi u ludzi, którzy na stałe zmienili miejsce zamieszkania.
Deaklimacja- zachodzi przy powrocie do warunków pierwotnych
Reaklimatyzacja- obserw. np. u wielokrotnych uczestników wypraw wysokogórskich. Po długiej przerwie przebywania w warunkach obciążających /wysokogórskich/ człowiek znów musi przejść okres przystosowawczy.
Adaptacja- biologiczne przystosowanie drogą genetyczną ( ewolucyjne przystosowanie) gatunku w ciągu wielu generacji, głównie pod wpływem bodźców otoczenia.
Adaptacja fizjologiczna - szybkie zmiany f-cji org, wywołane przez trwałe bodźce docierające głownie przez receptory i układ nerwowy.
Procesy aklimatyzacji przebiegają równocześnie na poziomie komórek , tkanek narządów i układów ustroju.
Odczynami aklimatyzacyjnymi komórek są np.
odkładanie się pigmentu w kom. naskórka pod wpływem prom. UV
Wzrost aktywności oksydazy cytochromowej i zwiększenie mioglobiny we włóknach mięśniowych pod wpływem obniżonego ciśnienia.
Narządy:
Pogrubienie w-wy zrogowaciałej naskórka pod wpływem prom. UV
Przerost mięśnia prawej komory serca pod wpływem obniżonego ciśnienia tlenu.
Wzrost pojemności oddechowej płuc, wzmożony przepływ płucny, wzmożona erytropoeza są czynnościowymi odczynami ustroju na obniżone ciśnienie.