Факторы внешней среды человека температура

Среди факторов внешней среды наибольшее значение для микроорганизмов имеют физические факторы, к которым относятся температура, свет и другие виды лучистой энергии, влажность, механические воздействия и т. д. Эти факторы могут благоприятствовать или же препятствовать развитию микробов.

При воздействии каждого физического фактора различают три кардинальные точки: минимум, оптимум и максимум. Минимум означает наименьшее значение любого фактора, ниже которого развитие микроба невозможно, оптимум – наиболее благоприятные условия и максимум – наиболее высокое значение фактора. Развитие микроорганизма возможно между максимальными и минимальными пределами (границами), вне которых жизнь данного организма невозможна. При наилучших (оптимальных) условиях все процессы жизнедеятельности этого организма протекают наиболее интенсивно.

Если же хотя бы один фактор будет находиться ниже минимума, организм не сможет развиваться даже при оптимальном значении всех остальных факторов среды.

Температура.

Важнейшим физическим фактором внешней среды является температура. Она определяет скорость размножения микроорганизмов, а также интенсивность протекания химических реакций процессов обмена веществ в клетках. При переходе к крайним температурам жизненные процессы сначала замедляются, а затем или совсем приостанавливаются и жизнь переходит в скрытую форму, или вообще прекращаются.

О влиянии температуры чаще всего судят по росту и размножению микробов. Для каждого микроорганизма можно определить кардинальные температурные точки. Оказалось, что границы жизни в мире микробов гораздо шире, чем у животных и растений. Они лежат в области от нескольких градусов ниже нуля до 70-90 °С.

Широкие температурные пределы жизни имеют огромное значение для микроорганизмов. Они позволяют развиваться микрофлоре на поверхности земного шара в районах, резко различающихся своими климатическими условиями. Температурные пределы довольно широки и для отдельных видов микроорганизмов (табл. 1).

Таблица 1. Температурные пределы роста некоторых микроорганизмов.

По отношению к температурным условиям микроорганизмы делят на три группы: психрофилы, мезофилы и термофилы.

Психрофилы – холодостойкие микроорганизмы, способные размножаться и проявлять химическую активность при низких температурах. При этом степень холодостойкости разных микроорганизмов различна. Психрофильные микробы представляют опасность для продуктов, находящихся в холодильниках. Среди психрофильных микроорганизмов известны палочковидные бактерии, микрококки, плесневые грибы. Порча охлажденных продуктов связана главным образом с размножением психрофильных бактерий семейства Псевдомонас и Ахромобактер. Некоторые психрофилы способны к размножению даже при температуре от -5 до -9 °С, образуя на продуктах сначала отдельные колонии, а затем слизистые пленки.

Мезофилы – широко распространенные формы микроорганизмов, имеющие оптимум около 30 °С, минимум около 0 °С и максимум 42 °С. Среди них известны многие вредные для пищевой промышленности микроорганизмы, вызывающие порчу продуктов, а также полезные.

Термофилы – теплолюбивые микроорганизмы с оптимумом 50-60 °С, минимумом 30 °С и максимумом около 70-85 °С. Они могут развиваться в местах с повышенной температурой: в горячих источниках, в верхних слоях почвы жарких стран, в самосогревающихся скоплениях навоза, влажного сена, зерна и др. Среди термофилов известно много возбудителей порчи пищевых продуктов, например в сахарном, консервном и рыбном производствах.

При таком делении микроорганизмов остается еще несколько дополнительных групп. Примером могут служить патогенные микробы, которые приспособились к жизни в теле теплокровных животных и человека. Их оптимум точно совпадает с температурой тела хозяина – у человека 37 °С, млекопитающих 38-39 °С, птиц 40-43 °С. Так, туберкулезная палочка имеет оптимальные условия для развития при 37 °С, очень близко к нему расположен максимум и очень высокий минимум (выше 30 °С).

В широком температурном диапазоне могут расти некоторые бактерии, например рода Бациллус (сенная палочка).

Не всегда происходит отмирание клеток при температуре ниже минимума развития. Стойкость к низкой температуре велика у микроорганизмов, а в некоторых случаях они сохраняют жизнеспособность даже вблизи абсолютного нуля. Так, споры некоторых бактерий прорастали после пребывания в жидком водороде при температуре -252 °С в течение 10 ч. Такую же стойкость имеют многие дрожжи и плесневые грибы. Однако механизм этой устойчивости изучен недостаточно.

Более изучен механизм действия на микробные клетки высоких температур. Так, уже небольшое превышение температурного максимума останавливает процесс жизнедеятельности микроорганизмов.

Дальнейшее незначительное повышение температуры вызывает быстрое отмирание клеток. Причина этого в необратимых изменениях свойств белков цитоплазмы, при которых золи (растворы) переходят в гели (твердое вещество).

Стойкость к повышенным температурам неодинакова у разных микробов. Вегетативные клетки бактерий, споры дрожжей, конидии плесневых грибов быстро погибают при температуре 60-80 °С. Устойчивы к воздействию высоких температур споры бактерий – самые стойкие в этом отношении живые образования на Земле. Среди бактерий известны многие с чрезвычайно высокой термостойкостью спор – они выдерживают длительное кипячение и погибают лишь при нагревании до температуры 120-130 °С. При этом нагревание в сухом состоянии оказывается менее эффективным, чем во влажном. По-видимому, в термоустойчивости спор играет значительную роль химический состав оболочки.

Термоустойчивость спор микроорганизмов представляет большую опасность при производстве различных пищевых продуктов.

Свет и другие формы лучистой энергии.

На поверхности земли все микроорганизмы подвергаются действию различных видов лучистой энергии, которые представляют собой электромагнитные колебания с различной длиной волн. Солнечная радиация приносит на поверхность Земли ультрафиолетовые, тепловые и видимые световые лучи. Часть их, поглощаемая атмосферой, теряется, остальные достигают поверхности суши и океана.

Солнечные лучи подавляют развитие всех микроорганизмов. Подобное воздействие обусловлено ультрафиолетовой частью солнечного спектра – электромагнитными колебаниями с длиной волны 250-260 нм. Ультрафиолетовые лучи обладают сильным бактерицидным действием, поэтому УФ-лампы используют как средство, стерилизующее воздух и предметы. Многие патогенные микробы, в частности тифозные и туберкулезные бактерии, очень чувствительны к действию УФ-лучей. Палочки сибирской язвы под действием солнечного света погибают за 10 мин. Однако бактерицидное действие света распространяется на очень тонкий слой почвы – всего 2-3 мм. Эффективность действия солнечных лучей в воде уменьшается по мере увеличения ее мутности, и в мутных (загрязненных) водах содержится наибольшее количество микробов.

В основе действия лучистой энергии лежат химические и физические изменения, которые происходят в организмах или в окружающей среде, вследствие чего она становится непригодной для развития микробов. УФ-лучи адсорбируются белками и нуклеиновыми кислотами клеток. Это вызывает повреждение клеточных структур и химические изменения.

Тепловые (инфракрасные) лучи спектра слабо действуют на микроорганизмы и только нагревают среду.

Рентгеновские лучи (коротковолновые электромагнитные колебания) обладают высокой проникающей способностью.

Короткие и длинные радиоволны не оказывают действия на микроорганизмы, но ультракороткие радиоволны очень активны из-за нагревания среды. Ультразвуковые колебания оказывают определенное биологическое действие и полностью подавляют жизнь микроорганизмов.

Влажность.

Жизнедеятельность микроорганизмов зависит от воды, так как в ней растворяются питательные вещества. При отсутствии свободной воды становится невозможным питание микроорганизмов и останавливается их развитие.

По потребности в воде микроорганизмы делят на три группы: гидрофиты – влаголюбивые, мезофиты – средневлаголюбивые и ксерофиты – устойчивые к высушиванию. Гидрофитами являются большинство бактерий и дрожжей и некоторые грибы. Плесневые грибы – гидрофиты требуют относительной влажности воздуха 80-98 %, а при влажности 70-75 % развитие замедляется. Среди плесневых грибов многие являются мезофитами, но есть и ксерофиты. Они способны расти при меньшем содержании влаги по сравнению с бактериями и дрожжами. Предельная для размножения дрожжей влажность воздуха 65%. Для большинства бактерий и дрожжей требуется влажность не менее 85-90 %, некоторым достаточно содержания влаги 80-85 %. Влажность воздуха зависит от его температуры, так как с понижением температуры влагоудерживающая способность воздуха снижается.

Вследствие разной потребности во влаге микробы неодинаково переносят высушивание. Хорошо сохраняют жизнеспособность при высушивании споры бактерий и грибов, и в сухом виде они длительное время не теряют способности к прорастанию. Например, споры палочки сибирской язвы сохраняются в высушенном виде более 20 лет. Такая стойкость представляет очень большую эпидемиологическую опасность.

Споры и конидии грибов сохраняют способность к прорастанию в течение 2-3 лет.

Вегетативные клетки неспорообразующих бактерий переносят высушивание по-разному. Например, уксуснокислые бактерии при высушивании погибают через несколько часов. Высушенные молочнокислые бактерии длительно сохраняют жизнеспособность и применяются в некоторых производствах в качестве сухих заквасок. Сухие хлебопекарные дрожжи остаются жизнеспособными в течение года. Довольно устойчивы к высушиванию и патогенные микробы. Так, холерный вибрион переносит высушивание в течение 24 ч, палочка чумы – до 8 сут, брюшнотифозные бактерии – до 70 сут, туберкулезная палочка и стафилококк – до 90 сут.

Давление.

Большинство микроорганизмов развивается обычно в условиях невысокого (100-200 кПа) давления. Глубоководные микроорганизмы в морях и океанах испытывают гораздо большее давление. Вегетативные клетки бактерий, вирусы и другие микроорганизмы погибают при увеличении давления до 600-700 МПа. Споры бактерий переносят давление 2000 МПа. Поэтому для уничтожения микробов применять повышенное давление неэффективно.

Шептикина Т.С.

1

Иванась Н.И.

1

Сентябрев Н.Н.

1

Шептикин С.А.

1

1 ФГБОУ ВПО «Волгоградская государственная академия физической культуры»

В процессе жизнедеятельности человек переносит физические, психические нагрузки, воздействия неблагоприятных факторов внешней среды, ухудшающие его адаптационные возможности, и отражающиеся, прежде всего, на состоянии регуляторных механизмов организма. Продолжительное или совпадающее по времени действия нескольких неблагоприятных факторов сопровождается снижением адаптационного потенциала организма. Высокие летние температуры оказывают негативное влияние на регуляторные системы организма человека. Повышенный тепловой режим летнего периода предшествует началу учебного года у школьников с его резко возрастающими умственными и физическими нагрузками. Высокий уровень совокупной нагрузки на фоне сниженной активности регуляторных систем организма приводит к ослаблению устойчивости организма школьников к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды.

концентрация различных нагрузок по времени.

учебные нагрузки

тепловой режим

неблагоприятные факторы внешней среды

адаптационный потенциал

1. Агаджанян Н.А., Баевский Р.М., Берсенева А.П. Проблемы адаптации и учение о здоровье. – М.: Изд-во РУДН, 2006. − 288 с.

2. Верхошанский Ю.В. Программирование и организация тренировочного процесса. – М.: Физическая культура и спорт, 1985. – 176 с.

3. Константинов Е.И., Афанасьева Р.Ф. Влияние тепловой нагрузки среды на функциональное состояние работников газовой промышленности на открытой территории в летний период года // Безопасность в техносфере. − 2014. − Т. 3. – № 5. − С. 11-16.

4. Лейфа А.В. Состояние здоровья и физической подготовленности студентов классического университета // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. − 2003. – №13. − С.42-45.

5. Маляренко Т.Н. Климат и здоровье человека. Сообщение 1 // Валеология. − 2008. – № 3. − С. 34-48.

6. Солопов И.Н. Изменение параметров гемодинамики у спортсменов при предельных физических нагрузках в жарком климате с помощью эргогенических средств // Современные проблемы науки и образования. − 2014. – № 6. − С. 1386.

7. Ушаков И.Б., Штемберг А.С. Резистентность организма к экстремальным факторам: физиологические основы, регуляция, прогнозирование // Успехи физиологических наук. − 2011. − Т. 42. – № 3. − С. 26-45.

8. Федоткин А.Ю., Лобов А.Н., Волченкова О.В. Современный взгляд на состояние здоровья студентов и влияющие на него факторы // Физкультура в профилактике, лечении и реабилитации. – 2008. – №4(27). – С. 63-66.

9. Шклярук В.Я. Адаптация человека к отрицательным воздействиям окружающей среды // Вестник Тамбовского университета. Серия: Гуманитарные науки. − 2009. – № 7 (75). − С. 159-164.

10. Шептикина Т.С., Шептикин С.А.Направленность физических упражнений как предмет планирования в школьном физическом воспитании // Ученые записки университета им. П.Ф.Лесгафта. – 2014. – № 4 (110). – С. 190 – 194.

Проблема
здоровья является центральной в сфере физической культуры и в значительной
степени связана с характером адаптационных возможностей организма [1]. Роль
двигательной активности в деле укрепления здоровья школьников признается практически
безоговорочно. Однако Н.А. Агаджанян подчеркивает, что даже при нормальных
качественных показателях организм может быть чрезвычайно уязвимым, а значит, не
абсо­лютно здоровым [1]. Именно это обстоятельство определяет сложность решения
данной задачи: в последние годы многие исследователи стали отмечать, что среди заболевших
в одинаковой степени встречаются люди как с низким, так и с высоким уровнем
физической подготовленности [4, 8].

В процессе жизнедеятельности организм человека испытывает
различные воздействия, связанные с учебной или профессиональной деятельностью,
переносит различного уровня физические нагрузки. Характер возникающих адаптивных
реакций определяется индивидуальными особенностями организма и исходным
функциональным состоянием, а также особенностями факторов, действующих на
организм, их природой, силой и продолжительностью воздействия. При этом повышается
напряжение функционирования различных систем организма, включая регуляторные механизмы
[1, 7, 10].

Одной из важнейших характеристик адаптационных возможностей
организма является продолжительность сохранения устойчивости работы его систем,
прежде всего  регуляторных, к воздействию возмущающих факторов [2]. Чрезмерная
продолжительность воздействия какого-либо фактора приводит к срыву процессов
адаптации, развитию неблагоприятных состояний для функционирования организма. К
числу таких длительно воздействующих условий в южных регионах России в полной
мере можно отнести высокие летние температуры, предъявляющих повышенные
требования не только к системе терморегуляции, но и ко всему комплексу
регуляторных механизмов организма школьников [3, 5, 6, 9]. В данной проблеме
важен ее педагогический аспект, заключающийся в управлении параметрами нагрузок,
применяемых в школьном физическом воспитании [10] для уменьшения силы
воздействия на функциональное состояние организма и повышению степени его
устойчивости к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды.

Целью работы явилось изучение влияния температурных режимов
внешней среды в летний период на состояние регуляторных механизмов и степень
устойчивости к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды.

Материалы и методы исследования

Была изучена динамика температуры в Волгограде по данным Гидрометцентра.
У участников исследования (лиц различного возраста)  оценивали показатели
вариабельности сердечного ритма (ВСР). Исследования проводились в нескольких
направлениях. В рамках первого из них в июне – сентябре 2012 года у одного из
участников исследований ежедневно регистрировали показатели ВСР. Во втором направлении
у детей школьного возраста изучали динамику показателей ВСР. В третьем
направлении оценивали итоги действия высоких летних температур на  изменения параметров
ВСР  у детей дошкольного возраста.

Результаты исследований и их обсуждение

 Проведенный анализ многолетнего температурного режима в летние
месяцы в г. Волгограде (рис. 1 А, Б) показал наличие тренда повышения летних
температур.

А                                                       
Б

Рис. 1. Многолетняя динамика среднемесячной
температуры летних месяцев (А) и многолетняя динамика средней температуры по
месяцам лета (Б)

            Для уточнения предварительных данных был проведен анализ
температурного фона в летние месяцы (рис. 2).

Рис. 2. Динамика среднемесячной температуры
в июне-сентябре в разное время суток. Примечание: 1- июнь; 2 – июль; 3 –
август; 4 – сентябрь (2012)

               Действие такого значительного фактора не могло не
сказываться на  степени напряжения работы регуляторных механизмов,
состоянии неспецифической резистентности организма. Это подтвердил характер
изменения показателей ВСР обследованного участника (в рамках первого направления)
за изучаемый период (рис. 3).

Рис. 3. Показатели вариабельности
сердечного ритма в июне – сентябре 2012

                 В сентябре месяце обследованный Ш. приступил к работе
после отпуска. Быстрая и существенно выросшая напряженность трудовой
деятельности отразилась на изменении показателей вегетативной регуляции.
Произошедшее в сентябре значительное снижение Ин указывало на срыв
адаптационных процессов. Можно полагать, что итогом этого стало то, что в
начале октября участник исследования  заболел вирусной респираторной инфекцией
(до начала сезонного всплеска данного заболевания).

              
У школьников динамика показателей ВСР за аналогичный период (сентябрь)
характеризовалась тремя разнонаправленными трендами. В первой группе отмечалось
незначительное повышение напряжения  деятельности регуляторных механизмов или
они оставались неизменными. Во второй группе школьников наблюдался значительный
рост индекса напряжения. Наконец, в третьей группе данный показатель уменьшался.
Именно в третьей группе школьников было выявлено наибольшее количество
заболевших, т.е. отмечалось аналогичное с первым направлением (обследованный
Ш.) следствие срыва адаптационных механизмов (рис. 4).

Рис.  4 . Особенности индивидуальной негативной динамики
показателей ВСР у обследованных школьников, подвергшихся простудному
заболеванию

Рис. 5. Тренд изменений показателей ВСР в первые недели
учебного года у не болевших школьников

         
Изучение уровня простудной заболеваемости школьников показало, что в той или
иной мере из 14 участников наблюдений переболели 10 человек.

Аналогичные
наблюдения, проведенные на дошкольниках, показали близкую тенденцию (рис. 6). Особенностью
переходного периода лето-осень  у  дошкольников стало то, что рост заболеваний
наблюдался значительно позже, в ноябре. Данное обстоятельство могло быть связано,
скорее, с действием других условий жизни. У этой группы отсутствовали резкие
изменения физических и интеллектуальных нагрузок, характерные  для школьников.
Одной из причин роста заболеваний могли быть адаптивные перестройки, связанные
с изменением температурных условий в детском дошкольном учреждении (до- и во
время начала отопительного сезона). Анализ содержания основных параметров жизнедеятельности
дошкольников в летний и осенний периоды показал, что особых различий не было,
повышения напряженности жизнедеятельности в сентябре не наблюдалось.

Рис.   6. Индивидуальная динамика изменений показателей ВСР
у дошкольников

          Заключение

           
Длительное воздействие повышенного теплового фона в режиме жизнедеятельности человека
оказывает негативное воздействие на состояние регуляторных механизмов его организма,
сопровождается снижением адаптационных возможностей. Резкое усиление
напряженности учебной деятельности, наблюдаемое с начала учебного года, приводит
к срыву процессов адаптации и значительному возрастанию риска простудного
заболевания инфекционной природы. Основным регулируемым фактором в снижении
общего уровня напряжения работы организма в этот период является направленность
и величина двигательной нагрузки. Поэтому при определении содержания и направленности 
воздействия занятий по физической культуре в школе в начале учебного года необходимо
учитывать исходное состояние регуляторных механизмов и обеспечивать минимизацию
уровня психических и физических нагрузок школьников. Данное положение
предполагает полноценную реализацию принципа волнообразности величины и
направленности используемых нагрузок в процессе физического воспитания.

Статья выполнена по специальности 13.00.04 – Теория и
методика физического воспитания, спортивной тренировки, оздоровительной и
адаптивной физической культуры

Рецензенты:

Голубева
Г.Н., д.п.н., профессор, заведующий кафедрой спортивного менеджмента, рекреации
и спортивно-оздоровительного туризма Поволжской ГАФКСиТ, г. Волгоград;

Кудинов
А.А., д.п.н., профессор, заведующий кафедрой «Теория и история физического
воспитания»  ФБГОУ ВПО ВГАФК, г. Волгоград.