Żywienie w niskich temperaturach – dieta w ekspedycjach polarnych i zimowych wyprawach

Klimat polarny uważany jest za jeden z najbardziej wymagających środowisk na kuli ziemskiej. Ze względu na występowanie skrajnie niskich temperatur powietrza określany jest także jako najbardziej surowy. Odnotowywane temperatury w ciągu roku wahają się od –60 stopni do – 70 stopni w zimie, a latem od –30 do –50 stopni Celsjusza. Występujący tam silny wiatr dodatkowo wzmaga subiektywne odczucie zimna. Są to niewątpliwie trudne do życia okoliczności, mimo to wiele osób decyduje się na ekstremalne wyprawy. Czy wiemy zatem, jak powinno wyglądać żywienie w niskich temperaturach?

Co się z nami dzieje w bardzo niskich temperaturach?

Przebywanie w takich warunkach sprawia, że człowiek jest wyjątkowo narażony na utratę ciepła przez skórę. Podaje się, że w chłodnym środowisku może sięgać nawet 80%. Mechanizm ten polega na utracie ciepła na drodze przewodnictwa konwekcji przez wilgotną odzież, kontakt z zimnymi przedmiotami oraz promieniowania.

Naturalną reakcją obronną organizmu jest skurcz naczyń krwionośnych powodujący zmniejszenie przepływu krwi przez tkanki. Następuje ogólne obniżenie temperatury ciała oraz zmiana szybkości wymiany temperatury z otoczeniem. Organizm broniąc się przed utratą ciepła, wykorzystuje termogenezę drżeniową (wykonując mimowolne skurcze mięśni szkieletowych) oraz bezdrżeniową (stymulację nerwową i hormonalną). Te dodatkowe aktywności, zwiększają trzykrotnie metaboliczną produkcję ciepła. W środowisku klimatu zimnego wzrasta zapotrzebowanie człowieka na wodę, energię oraz składniki odżywcze.

Wymagania żywieniowe w trakcie ekspedycji polarnych

Zapotrzebowanie na energię w niskich temperaturach

Wartość energetyczna pożywienia spożywanego przez osoby przebywające w klimacie zimnym powinna w pełni pokrywać zapotrzebowanie energetyczne, które wynika z wykonywanej aktywności oraz dostarczać energię niezbędną do ogrzania organizmu.

Badania prowadzone na potrzeby armii wykazały, że w skrajnych zimnych warunkach zapotrzebowanie na energię zwiększało się od 30% do 50%. Dla przykładu oszacowano, że żołnierze przebywający w temperaturze od –10 stopni do +5 stopni Celsjusza posiadali wydatek energetyczny na poziomie 5250 kcal na dobę, a w temperaturze -15 stopni Celsjusza – 5322 kcal na dobę. Całkowita wartość wydatku energetycznego była uzależniona od intensywności wykonywanej pracy, odzieży wierzchniej oraz dodatkowego obciążenia.

🔎 Należy mieć świadomość, że nawet tak wysokokaloryczna dieta w ekstremalnych warunkach może być niewystarczająca dla utrzymania masy ciała. Podczas ekspedycji antarktycznych, pomimo wysokiego spożycia kalorii (ponad 5000 kcal/dzień), uczestnicy doświadczają utraty masy ciała oraz zmniejszenia poziomu hormonów regulujących apetyt. Wyniki przeglądu badań [5] wskazują na konieczność bardziej precyzyjnego planowania strategii żywieniowych w warunkach ekstremalnych, aby lepiej zabezpieczyć organizm przed skutkami długotrwałego wysiłku i stresu środowiskowego. Dietetycy mogą rozważyć opracowywanie bardziej skoncentrowanych na potrzebach uczestników planów posiłków, uwzględniających nie tylko wysoką kaloryczność, ale także składniki wspierające równowagę hormonalną i regenerację.

🔎 Efekt z poczuciem głodu może być też odwrotny. Jeżeli odczuliście kiedykolwiek w zimnych warunkach wilczy apetyt, nie jest to nic niezwykłego. W ten sposób może działać nasz organizm [4]. Badacze sprawdzili na myszach, że w zimnie zwierzęta przełączają się między zachowaniami oszczędzającymi energię a poszukiwaniem jedzenia w zimie na podstawie potrzeb energetycznych, a nie tylko odczucia zimna. Zidentyfikowali również odpowiedzialny za to region mózgu.

Nawadnianie w niskich temperaturach

Niezależnie od miejsca i warunków środowiska, odpowiednia podaż wody stanowi bardzo istotny element prawidłowego funkcjonowania organizmu. Wśród najważniejszych czynników utraty wody w środowisku zimnym zaliczamy utratę wody poprzez układ oddechowy oraz zwiększoną ilość wydzielanego potu. Niskie temperatury powietrza nasilają ustrojowe procesy metaboliczne, a tym samym wzmagają diurezę indukowaną zimnem.

Prowadzone badania nad ilością utraty wody przez układ oddechowy wykazały, że im niższa temperatura powietrza, tym większa jej ucieczka pod postacią pary. W takim samym cyklu aktywności, 8 godzin spoczynku, 12 godzin pracy fizycznej lekkiej lub umiarkowanej oraz 4 godzin pracy intensywnej, lecz zmiennej temperaturze otoczenia, utrata wody wynosiła 680 ml (+25 stopni Celsjusza), 905 ml (0 stopni Celsjusza) oraz 1020 ml (-20 stopni Celsjusza). Badania wykazały również, że dodatkowe obciążenie może nasilać utratę wody, co może prowadzić do stanu odwodnienia i powstania zaburzeń takich jak w środowisku gorącym. Osoby przebywające w środowisku zimnym nie odczuwają jawnego pragnienia przy zwiększonym zapotrzebowaniu na wodę.

Białko, tłuszcze i węglowodany w zimnym klimacie

Podczas długiej ekspozycji na zimno dochodzi do nasilenia się procesów katabolicznych, a tym samym wzrostu zapotrzebowania na białko, węglowodany oraz tłuszcze. Badania wykazały, że udział makroskładników nie ulega zmianie i jest taki sam jak w klimacie umiarkowanym, tropikalnym i arktycznym. W przypadku ograniczonego dostępu do właściwej odzieży i wyjątkowego narażenia na wychłodzenie, zwiększa się spalanie węglowodanów, a reakcje przemian tłuszczów ulegają zahamowaniu.

Witaminy

Witaminy z grupy B biorą udział w przemianach katabolicznych, które są związane z produkcją ciepła. Zapotrzebowanie na witaminę B1 w środowisku zimnym określa się dawkę 3 mg na dobę, witaminę B2 – 2,5 mg na dobę, B3 – 20 mg na dobę, B5 – 10 mg na dobę. Zaleca się spożywanie biotyny w dawce od 30 mg – 100 mg na dobę oraz kwasu foliowego 400 µg na dobę. Kwas askorbinowy charakteryzuje się niską toksycznością, bierze także udział w regulacji hormonalnej oraz procesach odpornościowych. Zalecana dawka dzienna to 250 mg w warunkach zimnego środowiska.

Zapotrzebowanie na witaminy z grupy rozpuszczalnych w tłuszczach nie ulegają zmianie. Wyjątek stanowi witamina E. Prowadzone badania wykazały istotny wpływ witaminy na zmniejszenie ryzyka występowania objawów obrzęku płuc oraz mózgu, które są skutkiem przebywania na dużych wysokościach. Odpowiednia dostarczona ilość tego związku chroni błony białkowo-lipidowe komórek przed stresem oksydacyjnym. Zaleca się spożywanie 400 mg w ciągu doby.

Składniki mineralne

Wskutek nadmiernego wydzielania potu, nasilonych procesów katabolicznych oraz utraty wody przez układ oddechowy, może dojść do zaburzenia elektrolitowych organizmu. Zachwianie gospodarki wodno-elektrolitowej skutkuje konsekwencjami zdrowotnymi. Podaż składników mineralnych nie odbiega od ogólnoprzyjętego zapotrzebowania w racji pokarmowej. Wyjątek stanowi podaż żelaza oraz cynku.

Żelazo jest pierwiastkiem biorącym udział w procesach krwiotwórczych oraz regulacji temperaturowej ciała. W klimacie zimnym jego podaż powinna wynosić 20 mg na dobę dla kobiet oraz 15 mg na dobę dla mężczyzn.

Cynk jest mikroelementem, który bierze udział w syntezie hormonów oraz krwinek czerwonych. Reguluje wytwarzanie energii oraz zwiększa odporność organizmu. Jego podaż powinna wynosić odpowiednio dla kobiet 15 mg na dobę oraz dla mężczyzn 20 mg na dobę.

Bibliografia:

1. Gawęcki J., Grzymisławski M., Żywienie człowieka zdrowego i chorego, PWN, 2012, 92-114.
2. Gawęcki J., Żywienie człowieka. Podstawy nauki o żywieniu, PWN, 2012.
3. Jabłoński M., Vademecum żywienia człowieka, Medyk, 2016, 38-40.
4. Lal, N. K., Le, P., Aggarwal, S., Zhang, A., Wang, K., Qi, T., … & Ye, L. (2023). Xiphoid nucleus of the midline thalamus controls cold-induced food seeking. bioRxiv, 2023-03.
5. Thuany M, Viljoen C, Gomes TN, Valero Burgos E, Knechtle B, Costa R, Steinach M, Scheer V. Antarctic Expeditions: A Systematic Review of the Physiological, Nutritional, Body Composition and Psychological Responses to Treks Across the Continental Ice. Sports Med. 2024 Dec 29. doi: 10.1007/s40279-024-02151-9. Epub ahead of print. PMID: 39733373.

• Data pierwotnej publikacji: 26.12.2019
• Data ostatniej aktualizacji o wyniki badań: 28.08.2023