Biometeorologia - jest to nauka o pośrednim i bezpośrednim wpływaniu czynników meteorologicznych, które zmieniają się nieregularnie lub też regularnie, na organizmy chore i zdrowe oraz na układy chemiczno-fizyczne.
Czynniki meteorologiczne mają wpływ na rośliny, zwierzęta jak również na człowieka.
Człowieka powiązany jest ze środowiskiem i stąd wynikają efekty zdrowotne. Na te efekty wpływ mają także czynniki atmosferyczne. Wpływy możemy podzielić na klimatyczne oraz na pogodowe.
Pogoda - jest to fizyczny stan atmosfery, który występuje w określonym momencie i na pewnym obszarze. Stan ten określany jest poprzez zespół czynników tworzących pogodę, czyli poprzez ciśnienie, natężenie promieniowania słonecznego, temperaturę, ruchy powietrza, wilgotność, zachmurzenie czy opady atmosferyczne. Występują jeszcze inne dodatkowe czynniki, niedostrzegalne, do których należy jonizacja powietrza, promieniowanie z kosmosu, pole elektromagnetyczne.
Klimat- jest to przeciętny stan atmosfery, występujący na danym obszarze w ciągu dłuższego okresu czasu. Podstawą do określenia charakteru klimatu są długoletnie obserwacje sięgające nawet dziesięć lat.
Klimat to specyficzny reżim pogodowy, który jest typowy dla pewnego obszaru. Przejawia się on w częstości oraz prawidłowości pojawiania się kilku typów pogody. Klimat kształtuje się różnie, zależy od obszaru kuli ziemskiej, zależy także od szerokości i położenia geograficznego. Ma to związek z ilością docierającej energii słonecznej a także z odległością od morza czy oceanu. Istotne jest także położenie nad poziomem morza czy porastająca dany obszar szata roślinna.
W biometeorologii stosuje się raczej termin bioklimat. Bioklimat jest to ogół czynników atmosferycznych, działających pobudzająco na człowieka.
Bodźce biometeorologiczne dzielimy na:
-fotochemiczne
Powstają one w wyniku działania promieni UV, które wnikają przez skórę do wnętrza organizmu i inicjują szereg reakcji biochemicznych, które maja działanie ogólnorozwojowe.
- świetlne
Bodźce te są wynikiem promieniowania elektromagnetycznego o zakresie fali o widzialnych długościach. Promieniowanie to działa na komórki siatkówki oka i wpływają w pośredni sposób na procesy biologiczne zachodzące w ustroju.
-termiczne
Wynikają one z działania temperatury, wilgotności, prędkości wiatru, czyli wszystkich czynników, które maja wpływ na bilans cieplny ustroju.
- mechaniczne
Są one skutkiem działania bardzo silnego wiatru lub ciśnienia atmosferycznego.
- chemiczne
Powstają one poprzez zmiany ciśnienia tlenu cząsteczkowego zawartego w powietrzu. Ich wynikiem mogą być także toksyczne zanieczyszczenia oraz aerozole które dostają się poprzez układ oddechowy, pokarmowy a także poprzez skórę do wnętrza organizmu.
- zespoły bodźców neurotropowych
Bodźce te są następstwem szybkich i nieokresowych zmian pogodowych wartości.
Bodźce meteorologiczne wpływają na organizmy stymulująco, obciążająco lub mogą działać w sposób obarczający ( osłaniający).
Czynniki meteorologiczne mogą być wykorzystywane przez klimatoterapię do celów leczniczych. Klimatoterapię w zależności od dominujących czynników możemy podzielić na:
- helioterapię
Metoda ta wykorzystuje promienie słoneczne do napromieniowywania całego ciała albo poszczególnych jego części. Terapie tę stosuje się w celu zwiększenia produkcji witaminy D, co ma istotne znaczenie w hamowaniu osteoporozy. Helioterapia stymuluje procesy odnawiania się skóry w łuszczycy. Dzięki niej dochodzi do zwiększenia wytrzymałości oraz sprawności układu immunologicznego. Głównym czynnikiem jest w niej promieniowanie ultrafioletowe.
-aeroterapię
W tej terapii leczniczo działa przebywanie na powietrzu, zarówno w spoczynku jak i w niewielkim wysiłku fizycznym. Głównym elementem, który się tutaj wykorzystuje jest podniesienie odporności na infekcyjne czynniki. W taki sposób można leczyć gruźlicę. Wykorzystuje się wówczas czystość oraz suchość górskiego klimatu. Co więcej dochodzi tam do zmniejszonego pochłaniania i rozpraszania promieni świetlnych, w momencie pokonywania przez nie atmosfery, szczególnie na terenach o ekspozycji południowej. Dzięki tej terapii dochodzi także do wzrostu wytrzymałości oraz sprawności układu krwionośnego.
- kinezyterapia
Terapia ta łączy w sobie aeroterapię z ruchem. Kinezyterapia skuteczna jest w schorzeniach układu krążenia, w miażdżycy oraz w chorobach serca. W wyniku kuracji następuje zwiększenie wytrzymałości organizmu. Zespół fizyczny jest głównym czynnikiem bodźcowym.
-talasoterapia
Metoda ta wykorzystuje właściwości klimatu morskiego. Stosuje się głównie kąpiele morskie i aerozol. Do czynników bodźcowych należy także temperatura, prędkość wiatru oraz ilość promieniowania ultrafioletowego. Morski klimat działa hartująco, gdyż na skutek jego działania dochodzi do usprawnienia termoregulacji ustroju.
W talasoterapii wykorzystuje się także dobroczynne działanie alg morskich.
Dobre warunki termiczne i insolacyjne są również podstawą do helioterapii. Wilgotne, czyste oraz chłodne powietrze, zawierające dużo morskiego aerozolu, działają korzystnie na organizm a przede wszystkim na błony śluzowe. Po pobycie nad morzem dochodzi do pogłębienia się oddechu oraz wzrostu życiowej pojemności płuc. Bodźce termiczne dodatkowo sprzyjają przemianie materii oraz zwiększają zawartość białka w organizmie.
Właściwości klimatu morskiego korzystne są w leczeniu schorzeń układu oddechowego, alergii oraz w leceniu chorób skóry. Pobyt nad morzem istotny jest w profilaktyce oraz w leczeniu chorób cywilizacyjnych i zawodowych.
Założeniami klimatoterapii jest głównie odprężenie i spoczynek oraz adaptacja do nowych warunków środowiskowych. W wyniku przystosowania się no nowych warunków dochodzi do pojawienia się korzystnych zmian w ustroju. Dodatkowym czynnikiem ułatwiającym odprężenie jest ruch.
Bimeteorologiczna analiza czynników pogodowych bada zachowanie się wartości synoptycznych w bardzo krótkim czasie. W analizie biometeorologicznej podstawą jest masa powietrza. Jest to warstwa atmosfery, zlokalizowana nad powierzchnią globu ,która ma podobne właściwości chemiczno- fizyczne. Jej wielkość sięga czasem wiele setek kilometrów.
W zależności od obszaru ziemi, wyróżniamy powietrze tropikalne, polarne i kontynentalne. Przy spotkaniu się dwóch mas powietrza nie dochodzi do ich mieszania się. Tworzą one płaszczyznę frontu. W wyniku pomieszania się powietrza we froncie, dochodzi do szybkich zmian parametrów meteorologicznych.
Dochodzi do zmiany temperatury, wilgotności, kierunku i prędkości wiatru, stanu zanieczyszczenia i in. Front ciepły powstaje w momencie przesuwania się ciepłego powietrza na obszar zimny. Front zimny powstaje w sytuacji odwrotnej. Jeśli dwa fronty się ze sobą zetkną, to następuje wypieranie ciepłego powietrza do góry. Zjawisko to określamy okluzją. Jest to końcowe stadium frontu atmosferycznego, który zanika w czasie mieszania się odmiennych warstw powietrza.
Ten obszar, który cechuje się podwyższonym ciśnieniem powietrza określamy jako wyż, czyli antycyklon. Obszar z ciśnieniem obniżonym to niż, albo cyklon.
Temperatura zmienia się zazwyczaj wraz z wysokością. Istnieją pewne warunki, w których dochodzi do odwrócenia różnic temperatur. Inwersje taka spotyka się najczęściej zimą w warunkach wyżowych.
Za najbardziej korzystną uważa się pogodę ze średnim natężeniem promieniowania słonecznego, bez parności powietrza czy parności. Pogoda taka cechuje się znacznym ciśnieniem oraz małymi dopływami innych mas powietrza.
Wrażliwość organizmu na bodźce pogodowe, nazywamy meteotropizmem.
Pod wpływem pogody u ludzi pojawiają się reakcje, które możemy podzielić na trzy grupy.
- reakcja pogodowa fizjologiczna
Jest to szereg reakcji związanych z przystosowaniem się do pogodowych zmian. Reakcje te nie ujawniają się w psychicznych odczuciach człowieka. Występują one w każdym ustroju i obejmują całe zespoły czynników, które utrzymują równowagę wewnętrzną organizmu.
II nadmierna reakcja pogodowa
Są to świadomie odczuwalne zmiany pogody. Występują one w wyniku przekroczenia pewnego poziomu reakcji pogodowych i obejmują zaburzenia czynności układu nerwowego, autonomicznego. Dochodzi do obniżenia szybkości reakcji organizmu. Reakcje takie stwierdza się u osób przeciążonych wysiłkiem, nadwrażliwych czy tez u osłabionych , które nie są przystosowane do aktualnych warunków klimatu.
U osób tych występuje niechęć do działania, bóle głowy, zaburzona koncentracja czy trudności ze snem.
III patologiczna reakcja pogodowa
Jest to nadwrażliwość na zmieniającą się pogodę. Przejawia się ona najczęściej w zaostrzeniu zmian czy pogłębianiu się występujących schorzeń.
Według współczesnego podejścia biometeorologii, pogoda nie jest elementem etiologicznym, tylko stanowi dodatkowe obciążenie ustroju, w wyniku którego dochodzi do zachwiania homeostazy organizmu. Dochodzi wówczas do pojawienia się choroby czy w przypadku toczącego się schorzenia do jego zaostrzenia.
Ogniska chorobowe zakaźne, występują najczęściej w tych warunkach geograficznych, w których istnieją korzystne do ich rozwoju czynniki. Warunki klimatyczne sprzyjają lub też utrudniają istnienie czynników koniecznych w łańcuchu epidemiologicznym.
Sytuacjami meteotropowymi są gwałtowne przemiany pogody, na które składają się okluzje i zmieniające się fronty. Typowa sytuacja meteotropowa w górach związana jest z występowaniem wiatru fenowego.
Chorobami meteotropowymi, czyli związanymi z określonymi sytuacjami pogodowymi są:
- choroby gośćcowe
Choroba gośćcowa przejawia się znacznym nasileniem bólów stawów, powstawaniem licznych nerwobóli, zaostrzeniem zapaleń stawów czy kości. Większość bólów wynika ze zmian w obrębie mazi stawowej. Następuje bowiem zwiększenie jej lepkości, co przyczynia się do zmniejszenia poślizgu stawu. Często następuje do wystąpienia tzw. bólów fantomowych ( pacjent odczuwa ból w kończynie, która mu amputowano). Bóle pojawiają się na klika godzin przed spodziewana zmianą pogody.
-choroba wieńcowa
Do zawałów serca dochodzi zazwyczaj w czasie przechodzenia frontu atmosferycznego.
Częste zmiany pogody są przyczyną bólów serca. Fronty chłodne powodują zmiany we właściwościach fizycznych i chemicznych krwi. Następuje zwiększenie lepkości oraz skrócenie czasu krzepnięcia krwi. Zmiany te oraz dodatkowo miażdżyca są powodem częstych zawałów serca.
Upalne lato i znaczna wilgotność sprzyjają chorobom serca. Stres cieplny zmniejsza się w okresie zimy, dochodzi wówczas do zwiększenia elastyczności oraz oporu naczyń obwodowych. Zmienia się czas krzepnięcia krwi a w niektórych przypadkach dochodzi do łamliwości włośniczek.
-choroby alergiczne
Napływ zimnych mas powietrza oraz wzrost burzliwości atmosfery powoduje zwiększenie liczby ataków schorzeń dróg oddechowych w tym przede wszystkim astmy.
Duszności, astma, katar sienny czy odczyny alergiczne częstsze są w okresie pylenia i kwitnienia traw i wielu innych roślin. Większa zawartość zanieczyszczeń występuje w czasie słonecznej i suchej pogody.
Zwiększenie częstości ataków padaczkowych następuje w czasie przepływu zimnych mas powietrza.
Katar, nieżyty gardła, tchawicy czy krtani pojawiają się częściej w czasie napływu zimnego powietrza. Ochłodzenie ciała powoduje wystąpienie skurczu naczyń krwionośnych, a tym samym spadek ukrwienia ciała i zmniejszenie ilości dostarczanego tlenu. Następuje zablokowanie przemiany materii w niektórych partiach ciała, a tym samym dochodzi do spadku odporności organizmu.
Najwyższa zapadalność na grypę pojawia się w czasie spadku ciśnienia oraz w czasie frontu chłodnego i napływie mroźnego powietrza znad morza oraz w czasie silnego wiatru. W czasie pogody niżowej zmniejsza się odporność organizmów na zakażenia i atak wirusów.
Suche i gorące powietrze sprzyja pobudzeniu i zwiększonej zapadalności na choroby psychiczne.
Wiatry fenowe nasilają depresję, pobudzenie seksualne są także przyczyną zwiększenia się częstości samobójstw czy bójek. W czasie halnego częściej powstają obrzęki, zatory płucne. Zwiększa się także prawdopodobieństwo krwotoku śródmózgowego.
Niektóre choroby częściej pojawiają się częściej w określonej porze roku. Wrzody dwunastnicy i żołądka częściej występują w okresie zimy lub jesieni.
Środowisko atmosferyczne a farmakodynamika leków.
Czynniki meteorologiczne wywołują w organizmie człowieka zmiany wewnątrzwydzielnicze oraz metaboliczne. Czynniki te sprawiają, że leki przyjmowane przez pacjentów w tych samych dawkach mogą działać odmiennie, co więcej ta sama dawka lekarstwa może w zależności od różnych czynników meteorologicznych działać w różny sposób. W momencie przegrzewania atmosfery następuje szybsze wchłanianie się leków z przewodu pokarmowego. Jeśli organizm nie jest zbytnio dogrzany to wstrzyknięte pod skórę leki wchłaniają się znacznie wolniej. Wzrost temperatury powoduje podniesie aktywności i toksyczności glikozydów nasercowych.
Hormony kory nadnerczy, amfetamina czy efedryna są bardziej toksyczne wraz ze wzrostem temperatury.
Niska temperatura powietrza powoduje wydłużenie działania hipoglikemicznego insuliny.
Wysoka temperatura powoduje zwiększenie toksyczności leków oraz innych zanieczyszczeń ze względu na zwiększoną absorpcję poprzez drogi oddechowe oraz przez skórę.
Aklimatyzacja i adaptacja.
Reakcje ze strony organizmu na czynniki klimatyczne nazywamy adaptacja, czyli przystosowaniem.
Aklimatyzacja to zbiór odwracalnych procesów, które zachodzą w organizmie. Są to zmiany reakcji fizjologicznych, wzmagające wydolność organizmu, który przebywa w środowisku innym niż normalne, które uważane jest za środowisko neutralne.
Odruchy przystosowawcze obserwujemy już w czasie pierwszego kontaktu ze środowiskiem. Aklimatyzacja organizmu następuje jednak dopiero po dłuższej ekspozycji na bodziec. Dochodzi wówczas do zmian morfologicznych i metabolicznych ustroju. Jeśli organizm stale przebywa w takim samym pod względem czynników klimatycznych środowisku to dochodzi do wykształcenia się stałych zmian, które nazywamy aklimatyzacją. Proces ten może być odwracalny. Zmiany takie występują u ludzi, zmieniających na stałe miejsce zamieszkania. W czasie powrotu do tych samych warunków dochodzi do deaklimatyzacji. Reaklimatyzacja zaś obserwowana jest u turystów, którzy często odwiedzają góry. Jeśli człowiek dużo przebywa w klimacie wysokogórskim to ponownie musi przejść proces przystosowawczy.
Adaptacja- to biologiczne dostosowywanie się organizmu na drodze genetycznej. Adaptacja danej cechy dla gatunku może przebiegać przez wiele pokoleń i generacji, a głównym motorem jej przebiegu jest wpływ otoczenia.
Adaptacją fizjologiczną nazywamy zmiany funkcji organizmów, które wywoływane są bodźce dochodzące poprzez receptory oraz układ nerwowy.
Aklimatyzacja zachodzi jednocześnie na poziomie komórkowym, na poziomie tkanek, narządów oraz całego ustroju.
Do głównych procesów powstałych na drodze aklimatyzacji w komórkach są:
- pigment w komórkach skóry, powstający pod wpływem promieniowania ultrafioletowego,
- zwiększenie aktywności oksydazy w cytochromach oraz zwiększenie ilości mioglobiny w mięśniach na skutek obniżania się ciśnienia.
Procesy aklimatyzacyjne zachodzące na poziomie narządów to:
- zwiększenie grubości naskórka na skutek silnego promieniowania ultrafioletowego,
- powiększenie się prawej komory serca w wyniku małego ciśnienia tlenu we krwi.
Zwiększenie się pojemności życiowej płuc, szybszy przepływ płucny, intensywniejsza erytropoeza zachodzą w czasie stale obniżonego ciśnienia.
