Біокліматологія

Біокліматоло́гія (від біо… та …кліматологія) — міждисциплінарна галузь науки, яка вивчає взаємодію між двома оболонками Землі біосферою та атмосферою в часових масштабах від одного сезону і більше; розділ кліматології, що вивчає вплив кліматичних чинників на живі організми (передусім на людину, тварин і рослини).

Історична довідка

Біокліматологія як наука виникла у 1920-х. Її засновником вважають природодослідника К. Дорно (1865–1942; тепер РФ — Швейцарія).

Характеристика

Живі організми здебільшого взаємодіють між собою і з атмосферою в тропосфері, де здійснюється найінтенсивніший теплообмін земної поверхні та атмосфери.

До головних кліматичних чинників, які впливають на живі організми належать:

• радіація сонячна (важлива для росту і розвитку рослин, тварин, людини та інших організмів, наприклад, позначається на температурі середовища існування або фотосинтезі);
• температура навколишнього середовища (повітря, ґрунту, води) визначає умови існування біологічних видів;
• атмосферні опади і вологість повітря (впливають на доступність вологи для рослин і тварин, на випаровування і транспірацію, що важливо для водного балансу в організмі);
• атмосферний тиск і вітер (впливають на розподіл тепла і вологи, визначають поширення біологічних видів).

Структура і предмет дослідження

Основні напрями

У біокліматології виділяють такі головні напрями:

• клімат і людина (вивчення впливу та використання кліматичних ресурсів у медицині, впливу зміни клімату на поширення захворювань);
• клімат і рослинність (вивчення впливу погодних умов на поширення та сезонну динаміку рослинних угруповань);
• клімат і тварини (вивчення адаптацій тварин до різних кліматичних умов, міграцій, впливу погодних чинників на популяції).

До біокліматології належать медична кліматологія, агрокліматологія, лісова кліматологія, екокліматологія. Біокліматологія досліджує мікроклімат урбанізованих і промислових зон та його вплив на здоров’я людей, а також історичні кліматичні умови, які позначилися на розвитку і поширенні рослин, тварин і людей. Медична кліматологія (або біокліматологія людини) вивчає вплив фізичних і хімічних властивостей навколишнього середовища на фізіологічні реакції та спричинені ними патологічні (див. Патологія) зміни в організмі людини; процеси адаптації (акліматизації) до цих впливів, географічне поширення хвороб, роль кліматичних чинників у виникненні й розвитку захворювань; можливості використання кліматичних чинників у лікуванні та профілактиці (див. Профілактика в медицині) хвороб. У біокліматології людини виділяють:

• кліматофізіологію (вивчає вплив кліматичних і погодних чинників, сезонних змін на організм людини у місцях її проживання, а також акліматизацію);
• кліматотерапію (вивчає можливості використання кліматичних умов для профілактики та лікування захворювань);
• географію медичну (досліджує вплив різних географічних зон на поширення хвороб).

Важливим напрямом біокліматології є дослідження впливу кліматичних чинників на рослинний світ і тваринний світ. Клімат визначає географічне поширення (див. Біогеографія), впливає на ріст, розвиток і продуктивність рослин і тварин, а також на виробничу діяльність в сільському господарстві. Дослідження впливу клімату на сільськогосподарське виробництво, розроблення рекомендацій для його ведення є головним завданням агрокліматології.

Лісова кліматологія вивчає вплив кліматичних умов на ріст, розвиток, продуктивність та структуру лісових екосистем і лісових насаджень, впливу лісів і лісових насаджень на клімат. Тривалість вегетаційного періоду та співвідношення тепла й вологи є критично важливими для росту, формування річних кілець у дерев та загальної біологічної продуктивності лісів. Клімат впливає не лише на кількість, але й на якість деревини. Кліматичні умови визначають:

• оптимальні терміни посіву й посадки лісу та методи обробітку ґрунту;
• сезонність рубок лісу;
• організацію та технології лісозаготівель;
• швидкість атмосферного сушіння деревини.

Клімат і метеорологічні умови є головними чинниками ризику виникнення та поширення лісових пожеж. Взаємний вплив клімату й лісів існує на всіх рівнях: від локального до глобального. Ліси знижують температуру повітря влітку завдяки тіні та транспірації, пом’якшують добову амплітуду температури, сприяють збільшенню вологості повітря і кількості опадів, формуванню хмар, зниженню швидкості вітру. Ліси є потужними поглиначами діоксиду вуглецю (CO₂) — основного парникового газу. Завдяки фотосинтезу вони зменшують концентрацію CO₂ в атмосфері, що сповільнює глобальне потепління.

Методи досліджень

У дослідженнях впливу кліматичних чинників на організм людини вчені застосовують різні наукові підходи й методи. Найпоширенішим серед них є вивчення умов теплообміну людини з навколишнім середовищем, оскільки основні фізіологічні показники теплового балансу людини залежать від теплового балансу земної поверхні (сонячної радіації, температури повітря і ґрунту, вологості повітря і швидкості вітру). У 20 ст. було розроблено чимало інструментів, моделей та індексів для оцінки впливу тепла на загальний стан і самопочуття людини. Зокрема, досить часто для такої оцінки використовують метод ефективних температур (наприклад, для дозування геліо- і аеротерапевтичних процедур у курортології, виділення зон комфорту, оцінки біокліматичних умов і рекреаційного районування територій відпочинку і туризму).

Експерименти в кліматичних камерах та розрахунки енергетичного балансу дали поштовх розробленню різноманітних теплових індексів дискомфорту людини. Ці індекси розроблені з урахуванням місцевих кліматичних умов, адаптовані до різних географічних зон. Модифікація теплових індексів людини для різних кліматичних зон стала невід’ємною частиною сучасних біокліматичних досліджень. Від початку 21 ст. оцінка теплових показників за суб’єктивним сприйняттям стала традиційним методичним інструментом визначення теплового комфорту людини в різних кліматичних умовах.

За ініціативи Комісії 6 Міжнародного біометеорологічного товариства в рамках Європейського співробітництва в галузі науки і технологій (англ. European Cooperation in Science and Technology, COST) від 2009 розробляється універсальний індекс теплового комфорту (англ. Universal Thermal Climate Index, UTCI) або універсальний тепловий кліматичний індекс. Він розрахований на увесь спектр кліматичних умов та регіонів від холодних до спекотних для прогнозування погоди, моделювання впливу зміни клімату, епідеміологічних досліджень смертності та захворюваності, пов’язаних із кліматом тощо.

Крім методу ефективних температур в Україні також широко використовують метод комплексної кліматології, який дозволяє описати клімат регіону через призму характерних погодних сценаріїв, визначити біологічну значущість клімату шляхом аналізу частоти різних класів «погоди доби», інтерпретувати їх з медичної точки зору.

В Україні

В Україні головною методологічною установою з вивчення впливу кліматичних і погодних чинників на організм людини, а також розробки ефективних методів кліматотерапії та реабілітації був Кримський республіканський НДІ фізичних методів лікування і медичної кліматології ім. І.М. Сєченова МОЗ України (розташований у м. Ялта; від 2014 перебуває в окупації (див. Окупація Криму). Фахівці інституту досліджували вплив кліматичних умов на людський організм, сезонні кліматопатичні реакції (відповідь живих організмів на погодні зміни в межах природного річного циклу), проблеми адаптації до нових кліматичних умов, а також потенціал природних лікувальних чинників у профілактиці та терапії захворювань різних органів і систем. Зокрема, дослідниками установи було встановлено, що подорожі до курортів, які розташовані в кліматично контрастних регіонах, спричинюють зростання частоти сезонних навантажень на організм.

Вивченням механізму дії природних лікувальних ресурсів і розробленням технологій їхнього використання в санаторно-курортній практиці займається Український науково-дослідний інститут реабілітації та курортології МОЗ України. Установу засновано 1927 в м. Одесі як Бальнео-фізіотерапевтичний інститут. Науковці інституту мають вагомий доробок із біокліматичної оцінки курортів, профілактики та лікування захворювань.

Значного розвитку в Україні набули біокліматичні дослідження курортів, міст і окремих регіонів, зокрема Криму та Карпат Українських. Проведено оцінку комфортності кліматичних умов курортів України, визначено типи погоди, сприятливі для кліматотерапії. Агрокліматологічні дослідження в Україні проводять наукові установи Національної академії аграрних наук України, Український гідрометеорологічний інститут ДСНС України та НАН України, Одеський державний екологічний університет та ін.

Фахівці Українського гідрометеорологічного інституту вивчали агрогідрологічні властивості ґрунтів, вологозабезпеченість культур, моделювали фази розвитку рослин та вплив погоди на їхню врожайність, оцінювали енергетичні ресурси, досліджували тепловий баланс, водно-сольовий режим посівів, ФАР та фітоклімат, небезпечні погодні явища тощо. Розроблено прогностичні моделі для різних сільськогосподарських культур, які використовуються для прогнозування їхньої врожайності, встановлено вплив зміни клімату на продуктивність сільськогосподарських культур, зміну агрокліматичних зон, ймовірні зміни кліматичних умов та агрокліматичних зон до кінця століття. Розвиток супутникових спостережень та комп’ютерних технологій відкрив нові можливості у дослідженні агрометеорологічних і кліматичних умов України.

Науковці Одеського державного екологічного університету проводили агрокліматичне районування для різних культур; вивчали тепловий та водний баланс посівів; досліджували вплив агрометеорологічних умов на ефективність агротехнічних заходів та врожайність різних культур; розробляли методи прогнозування врожаю та вологозапасів; здійснювали математичне моделювання продуктивності культур залежно від гідрометеорологічних умов, екстремальних явищ, розвитку шкідників та хвороб; розробляли математичні методи оцінки агрокліматичних ресурсів та їх застосування для районування сільськогосподарських культур; вивчали вплив зміни клімату на продуктивність сільського господарства та розробляли рекомендації щодо його адаптації до сучасних умов.

Провідною науково-дослідною установою України з розробки наукових засад ведення лісового та мисливського господарства, агролісомеліорації та раціонального природокористування є Український ордена «Знак Пошани» НДІ лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М. Висоцького. Фахівці установи здійснюють моделювання впливу природних та антропогенних чинників, на ріст, продуктивність і стан лісових екосистем (включно зі зміною клімату); проводять наукові дослідження з метою збереження біорізноманіття, вивчення структури та стану генофондів лісових видів рослин і тварин, росту, розвитку та репродукції лісових рослин, їхньої адаптації до нових умов; займаються удосконаленням прогнозування та способів боротьби зі шкідниками й хворобами лісу в умовах зміни клімату.

Результати наукових досліджень з агрокліматології та лісової кліматології в Україні використовують для розробки рекомендацій щодо ведення сільського господарства та його адаптації до зміни клімату.

Додатково

Виникнення та поширення окремих захворювань значною мірою залежать від кліматичних умов певних регіонів. Наприклад, такі хвороби, як малярія, лихоманка денге або гостра вірусна інфекція, спричинена вірусом Чикунгунья, трапляються переважно в тропічних і субтропічних зонах, де теплий і вологий клімат сприяє розвитку збудників цих інфекцій. Інше гостре вірусне інфекційне захворювання — кліщовий енцефаліт, найчастіше трапляється в лісових місцевостях помірного клімату, сприятливого для розвитку переносників збудника захворювання. Випадки обморожень і переохолоджень переважають у полярних широтах через характерні низькі температури, які спостерігаються протягом тривалого часу.

Література

1. Бокша В. Г., Богуцкий Б. В. Медицинская климатология и климатотерапия. Киев : Здоровье, 1980. 262 с.
2. Дмитренко В. П. Погода, клімат і урожай польових культур. Київ : Ніка-Центр, 2010. 620 с.
3. Silva R. G. da, Maia A. S. Principles of Animal Biometeorology. Dordrecht : Springer, 2013. 264 p.
4. Bröde P., Napoli C. Di, Rosa L. et al. Sensitivity of UTCI Thermal Comfort Prediction to Personal and Situational Factors — Residual Analysis of Pedestrian Survey Data // Applications of the Universal Thermal Climate Index UTCI in Biometeorology. Cham : Springer, 2021. P. 67–80.
5. Malakar K., Kumar M., Anand S. et al. Climate Change and Socio-Ecological Transformation: Vulnerability and Sustainability. Singapore : Springer Nature, 2023. 512 p.

Автор ВУЕ

В. О. Балабух

Покликання на цю статтю: Балабух В. О. Біокліматологія // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Біокліматологія (дата звернення: 11.10.2026).

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 31.07.2025

Медичні науки