Kalte Umgebung

Aus biologischer Sicht sind Menschen gleichwarme Säugetiere die relativ selten kalter Umgebung ausgesetzt werden. Verhaltensänderungen wie die Nutzung von Kleidung und schützender Behausungen sind die wichtigsten Mechanismen, um ihn vor der Einwirkung kalter Umgebung zu bewahren. Dennoch existieren physiologische Anpassungsvorgänge an Kältexposition, die zu einer Akklimatisierung beim Menschen führen können.

Die bisherige Forschung zeigt, dass eine allgemeine Kälteadaptation zu Anpassungen des Stoffwechsels und der isolativen Eingenschaften führen kann, mit der Zunahme der Wärmeproduktion und einer verminderten Wärmeabgabe von Körperkern an die Peripherie und damit einer Verringerung des Wärmeverlustes an die Umwelt. Die hypotherme Anpssung hingegen führt zu einer geringeren Körperkerntemperatur während die Hauttemperatur gegenüber nicht-adaptierten Individuen relativ unverändert bleibt. Die Vorgänge der allgemeinen Kälteadaptation verändern die Thermoregulation und führen zu Veränderungen bei der Ausschüttung von Katecholaminen und der Schilddrüsenhormone, was in der Folge zu Veränderungen beim Kältezittern und der Thermogenese (über das braune Fettgewebe) führt. Dadurch ergeben sich weitere Einflüsse auf den Energieumsatz, aber auch auf die Flüssigkeitsverteilung, Salzkonzentrationen, hämodynamische Eigenschaften und Veränderungen im hämodynamischen Risikoprofil.

Neben den allgemeinen Anpassungsvorgängen existieren auch lokale Anpassungsmechanismen. Die lokale Kälteanpassung adaptierter Extremitäten ist dadurch charakterisiert, dass eine höhere Hauttemperatur, geringere Vasokonstriktion und eine früher einsetzende Vasodialtation (“Lewis’ Reaktion”) mit der Folge einer geringeren Schmerzempfindung erreicht werden kann. Lokale Vorgänge führen zu einer geringeren Inzidenz von Erfrierungen und dem längeren Aufrechterhalten von manueller Geschicklichkeit und Leistungsfähigkeit, was für Arbeiten in kalten Umgebungen von hoher Relevanz ist.

Verschiedene Ansätze werden genutzt, um die physiologsichen Veränderungen von Menschen in kalten Umgebungen zu untersuchen:

Auf der Deutschen Forschungsstation Georg-von-Neumayer III können die Umgebungstemperaturen auf unter -60°C fallen. Die Einflüsse dieser Kalten Umgebung sowie die isolierte Lage, die beengten Lebensverhältnisse und die Änderungen im circadianen Rhythmus werden bei den Überwinterern untersucht.

Die Kombination von kalter Umgebung mit extremer körperlicher Belastung wird bei Teilnehmern des “Yukon Arctic Ultra” untersucht, bei dem Ultra-Ausdauerathleten zu Fuß die Distanz von 690 km durch das nordkanadische Yukon-Territorium bei Tagestemperaturen von -30°C und darunter zurücklegen. Die Beurteilung des Energieumsatzes, der Körperzusammensetzung, des Schafes sowie anderer Variablen mit Hilfe von modernen miniaturisierten Messinstrumenten ermöglicht es, die menschlichen Adaptationsvorgänge besser zu verstehen.

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