Upały dają się we znaki. Ile stopni maksymalnie może wytrzymać ludzkie ciało? Jaka temperatura to już „za gorąco”?

Tego lata mamy do czynienia z falą niespotykanych do tej pory upałów na całym świecie. Temperatury osiągają poziomy jakich nie było od setek lat, wzrastając do ponad 40 st. C w wielu krajach Europy, jak i na innych kontynentach. 4 lipca 2023 roku był najgorętszym dniem na ziemi od ok. 125 tys. lat. Średnia temperatura tego dnia wyniosła 17,18 st. C, a naukowcy ostrzegają, że może być jeszcze wyższa. Temperatury wzrastają nie tylko w krajach położonych w ciepłych strefach klimatycznych takich jak Grecja, Hiszpania czy Australia, gdzie z ich powodu płoną lasy i całe miejscowości, ale też na Antarktydzie czy Grenlandii. Jak donosi Reuters temperatury na północy Afryki osiągnęły 122 st. C!

Wzrost temperatur jest spowodowany zmianami klimatu, które powodują ocieplenie kuli ziemskiej. Globalne temperatury są już o 1,25 st. C powyżej średniej przedprzemysłowej. Według ekspertów klimat ociepla się o 0,25 st. C każdej dekady, jest to więc stały wzrost, który może prowadzić do katastrofy ekologicznej oraz zagrożenia dla życia nie tylko ludzi, ale całego ekosystemu.

Wysokie temperatury negatywnie wpływają na zdrowie człowieka. Organizm musi utrzymywać stałą temperaturę ciała, która wynosi ok. 37 st. C. Jak wynika z wcześniejszych ustaleń naukowców optymalna temperatura powietrza dla organizmu ludzkiego to 28 st. C. W takich warunkach organizm nie musi zwiększać tempa metabolizmu ani zużywać więcej energii, aby utrzymać idealną temperaturę wewnętrzną. Gdy na zewnątrz panuje niższa temperatura organizm musi zachować odpowiednią ciepłotę. Wtedy pojawiają się dreszcze, czyli mimowolne skurcze mięśni, które poprzez ruch wytwarzają ciepło.

W badaniach ustalono dolną granicę temperatury, w jakiej organizm nie musi podejmować dodatkowych działań, aby utrzymać odpowiednią temperaturę ciała. Jednak górna granica nie została wcześniej dokładnie odkryta. Wiadomo, że przy wyższych temperaturach ciało zaczyna się pocić, a naczynia krwionośne rozszerzają się, aby ułatwić odprowadzanie ciepła.

Jedno z badań sugeruje, że górna granica może wynosić około 32 st. C, ponieważ wtedy ludzie zaczynają się pocić. Jednak inne badanie wykazało, że tempo metabolizmu zaczyna rosnąć przy 40 st. C. Aby dokładniej określić górną granicę temperatury naukowcy z University of Roehampton w Wielkiej Brytanii przeprowadzili drugi zestaw eksperymentów jako kontynuację badań z 2021 roku. Swoje odkrycia zaprezentowali na konferencji Society for Experimental Biology w Edynburgu w Szkocji.

Do badania naukowcy zrekrutowali 13 zdrowych ochotników w wieku od 23 do 58 lat. Uczestników wystawiono na działanie pięciu grup czynników obejmujących różne temperatury i wilgotność powietrza. Przebywali oni w takim otoczeniu przez godzinę podczas odpoczynku. Warunki obejmowały:

• 28 st. C i 50 proc. wilgotności powietrza,
• 40 st. C i 25 proc.,
• 40 st. C i 50 proc.,
• 50 st. C i 25 proc.,
• 50 st. C i 50 proc.

W każdym stanie i na początku badania naukowcy rejestrowali wskaźniki takie jak temperatura ciała i skóry, ciśnienie krwi, szybkość pocenia się, tętno, częstość oddechów oraz objętość powietrza wdychanego i wydychanego na minutę.

Badania ujawniły, że tempo metabolizmu uczestników wzrosło w porównaniu do wartości wyjściowej o:

• 35 proc. po ekspozycji na 40 st. C i 25 proc. wilgotności powietrza,
• 48 proc. przy 40 st. C i 50 proc. wilgotności,
• 56 proc. przy 50 st. C i 50 proc. wilgotności.

Zwiększonemu tempu metabolizmu w stanie 40 st. C i 25 proc. wilgotności nie towarzyszył wzrost temperatury wewnętrznej. Jednak uczestnicy w stanie 50 st. C i 50 proc. wilgotności doświadczyli wzrostu temperatury wewnętrznej o 1 st. C. Naukowcy zauważyli, że te odkrycia sugerują, że organizm jest w stanie rozproszyć ciepło w temperaturze 40 st. C, ale nie w 50 st. C.

– W badaniu pojawiły się dowody na to, że spoczynkowe tempo metabolizmu było wyższe przy wyższej wilgotności, nawet w tej samej temperaturze. Wygląda na to, że wilgotność również odgrywa dużą rolę w tempie metabolizmu – powiedział dr Mark Guido, endokrynolog z Novant Health Forsyth Endocrine Consultants w Winston Salem w Północnej Karolinie (USA), nie zaangażowany w badanie.

Według ustaleń naukowców organizm ludzki może więc utracić zdolność pozbywania się nadmiernego ciepła i przestać optymalnie funkcjonować, gdy temperatura na zewnątrz przekroczy 40 stopni Celsjusza. Naukowcy zauważyli ponadto, że uczestnicy w warunkach 50 st. C i 50 proc. wilgotności pocili się o 74 proc. więcej i doświadczyli 64 proc. wzrostu częstości akcji serca w porównaniu z wartością wyjściową.

Doświadczyli więc zwiększonego obciążenia mięśnia sercowego, co oznacza, że ich serca potrzebowały więcej tlenu do utrzymania prawidłowego działania. Co więcej, o 23 proc. wzrosła u nich również częstość oddechów oraz aż o 78 proc. ilość powietrza wdychanego i wydychanego w ciągu minuty. Dodatkowo naukowcy zauważyli, że picie wody w każdym z warunków nie pomaga wychłodzić organizmu.

Jak zauważają badacze ciało ludzkie ma zdolność do aklimatyzowania się i dostosowywania do panujących na zewnątrz warunków:

– Ludzie żyjący w ciepłym klimacie zwykle aklimatyzują się i nie podnoszą temperatury ciała, a co za tym idzie, tempa metabolizmu. Podobnie ludzie żyjący w niskich temperaturach mogą bardziej reagować na ekspozycję na ciepło, ponieważ nie są tak bardzo zaaklimatyzowani do upału – zauważył dr Johna P. Higginsa, kardiolog sportowy z McGovern Medical School w University of Texas Health Science Center w Houston (UTHealth), nie biorący udziału w badaniu.

Jednak mimo to zbyt wysokie temperatury znacznie obciążają organizm i nawet w czasie spoczynku zwiększają tempo przemiany materii oraz wysiłek, jaki organizm musi włożyć w utrzymanie homeostazy i równowagi termicznej ciała. Powoduje to znaczny wzrost częstości akcji serca, co może doprowadzić do wzrostu zachorowań na choroby sercowo-naczyniowe i zagrażać życiu wielu ludzi.

Źródło: The cardio‐respiratory effects of passive heating and the human thermoneutral zone Physiological Reports