Адаптация человека к пустынной и тропической зонам

Размещено на http://www.allbest.ru/

Адаптация человека к пустынной (аридной) зоне

Аридная зона характеризуется сочетанием таких факторов, как высокая температура, малая относительная влажность воздуха, повышенные ультрафиолетовое и тепловое излучения, отсутствие воды, ветер с пылью. Подобные области встречаются в пустынях, которые имеют определенное климатическое разнообразие.

В жаркое время года в дневные часы условия пребывания в пустыне предъявляют к организму человека повышенные требования. Основным механизмом, поддерживающим тепловой баланс человека в пустыне, является испарение, осуществляемое путем прямой транспирации кожи, отдачей воды с дыханием и потоотделением. Эти функции определяют характер соответствующих физиологических изменений в организме.

Борясь с перегревом, человек теряет значительное количество воды с потом. Это ведет не только к обезвоживанию тканей, но и к их обессоливанию. В результате нарушается водно-солевой обмен, что создает реальную угрозу для организма. Ухудшается деятельность сердца и кровообращение. Ослабевают защитные силы организма. Тормозится секреторная деятельность желудочно-кишечного тракта. Нарушается углеводный и белковый обмен. Угнетаются функции центральной и периферической нервной системы.

«Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты - сама жизнь. Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснишь нашими чувствами. С тобой возвращаются к нам силы, с которыми мы уже простились. По твоей милости в нас вновь начинают бурлить высохшие родники нашего сердца. Ты самое большое богатство на свете» - так воспел воду Антуан де Сент-Экзюпери.

Критерием переносимости тепловой нагрузки служит температура тела. Критической температурой для организма человека считают 38,4-38,9 °C. Первой ступенью экзогенного нагревания тела человека является резкое повышение температуры кожи. Раздражение температурных рецепторов кожи и повышение температуры циркулирующей крови приводит к активации центральных терморегулирующих структур, находящихся в гипоталамусе. Гипоталамические терморегуляционные центры регулируют общее теплосодержание несколькими путями, преимущественно через симпатические влияния на потовые железы, периферические артериолы и на мозговое вещество надпочечников. Влияние это оказывается также на переднюю долю гипофиза, через который регулируется деятельность эндокринной системы.

При температуре воздуха +33 °C поддержание теплового баланса у человека осуществляется фактически лишь испарением пота. Роль пота в охлаждении организма велика, поскольку вода обладает большой скрытой теплотой испарения.

Каждый испарившийся грамм уносит 580 кал тепла. Организм человека содержит от двух до пяти миллионов потовых желез. При возрастании тепловой нагрузки в работу включаются все новые и новые группы желез, усиливается их активность. Однако по мере траты запасов жидкости в организме потоотделение замедляется.

Изучение структуры дегидратации показало, что при потере массы тела при потоотделении от 4,0 до 4,5 % обезвоживание происходило за счет внесосудистой, экстрацелюллярной жидкости; при дефиците от 4,5 до 6,0 % - сократился объем циркулирующей плазмы. В дальнейшем при потере массы тела до 8,0-10,0 % уменьшалось количество внутриклеточной воды. Адаптации человека к обезвоживанию не выявлено.

Сигналом того, что организм нуждается в воде, является чувство жажды. Существует несколько гипотез ее возникновения.

* В соответствии с одной из них датчики-осморецепторы, находящиеся во внутренних органах, сигнализируют о повышении осмотического давления в головной мозг, где и формируется чувство жажды.

* По другой гипотезе, жажда появляется при подсыхании слизистой оболочки рта и глотки.

* Третья гипотеза предполагает, что обезвоживание тканей вызывает выделение гормона ангиотензина-11, раздражающего рецепторы, расположенные в подбугорной области головного мозга, которые вызывают жажду.

Тепловая нагрузка приводит к увеличению вязкости крови, повышению содержания гемоглобина и количества эритроцитов. Происходит дегрануляция базофильных лейкоцитов и тучных клеток. В результате в кровь секретируются гепарин, гистамин и другие биологически активные вещества.

Воздействие тепла вызывает расширение сосудов кожи и подкожной клетчатки, причем с повышением температуры крови на каждую 0,01 °C периферическое кровообращение возрастает на 15 мл/мин. При этом объем циркулирующей крови начинает снижаться, чему способствует также некоторое сгущение крови, вызываемое дегидратацией организма. Эти процессы могут вызвать замедление скорости кровотока, уменьшение ударного объема сердца.

Чтобы удержать минутный объем крови и артериальное давление на уровне, близком к нормальному, сердце вынуждено сокращаться чаще. Учащение пульса связано также с изменением функционального состояния экстракардиальных центров вегетативной нервной системы под влиянием импульсов с периферических терморецепторов и в результате прямого воздействия нагретой крови на эти центры.

В тесной связи с изменениями водного обмена находятся нарушения электролитного равновесия, вызванные значительными потерями электролитов с потом. В условиях пустыни, когда потоотделение от воздействия жары увеличивается до 10 л в сутки, организм теряет с потом 20-40 г солей. В результате в тканях может возникнуть дефицит электролитов - натрия и калия, что повлечет за собой серьезные расстройства функций многих органов и систем. Эти нарушения остаются даже тогда, когда устранена дегидратация организма.

Стараясь предотвратить обессоливание, и в первую очередь потери натрия, организм пускает в ход защитные механизмы. Так, например, содержание в поте хлористого натрия снижается с 0,2-0,4 % до 0,1-0,15 %. Уменьшается количество натрия, выделяемого с мочой. Это происходит в результате снижения мочеотделения, которое способствует сохранению воды в тканях и направлено на уменьшение солей, выводимых с мочой. В механизме развития тепловой олигурии большую роль играет симпатическое возбуждение, которое вызывает сужение почечных сосудов и, как следствие, уменьшение почечного кровотока и скорости клубочковой фильтрации. В результате выделительная функция почек снижается. Этому же способствует и повышенная секреция гормонов - вазопрессина и альдостерона.

Серьезными последствиями грозит обеднение организма калием. Этому процессу предшествует усиленный распад белков, вызываемый перегревом организма, а механизмы удержания калия маломощны. При уменьшении его содержания в плазме до 1,55 ммоль/л (норма 41-47 ммоль/л) снижается кровяное давление, нарушается энергообеспечение мышечной деятельности, появляется аритмия. Наблюдаются выраженные изменения кардиограммы: удлиняются интервалы Р - Q, Q - Т, увеличивается зубец Р, уменьшается и уплощается зубец Т, появляется зубец V. Эти показатели свидетельствуют о серьезных нарушениях деятельности сердца. Дефицит калия снижает и тепловую устойчивость.

При высокой температуре окружающей среды легочная вентиляция увеличивается преимущественно за счет глубины дыхания. Гипервентиляция способствует вымыванию угольной кислоты и сдвигу рН крови в щелочную сторону. Способность крови связывать СО₂ снижается под влиянием роста ее температуры. Таким образом, гипокапния и дыхательный алкалоз - характерные признаки и перегревания организма человека. Повышение температуры тела ведет к угнетению секреторной, всасывательной и моторной функций органов пищеварения, к ухудшению аппетита. В литературе имеются многочисленные данные о снижении основного обмена при адаптации человека к аридной зоне. Это связывают с некоторой гипофункцией щитовидной железы при длительном воздействии тепла.

Тепловая нагрузка, активируя симпатоадреналовую и гипофизарно-адренокортикальную системы, стимулирует секрецию катехоламинов мозговым веществом надпочечников и глюкокортикоидов их корой. Под влиянием этих гормонов усиливается образование глюкозы в печени в ходе гликолиза.

Поскольку щитовидная железа и надпочечники регулируют интенсивность метаболизма, они играют большую роль в приспособлении человека к высоким температурам пустыни.

Патологические реакции. К патологическим реакциям организма в аридной зоне можно отнести солнечный удар, тепловой удар и пустынную болезнь.

* Солнечный удар - внезапно наступающее состояние, зависящее от глубокого перегревания непокрытой головы. В легких случаях наступает общая слабость, покраснение лица, головокружение, потемнение в глазах, обморочное состояние; возможны головная боль, тошнота, рвота, понос. Частота пульса и дыхания может оставаться без резких изменений, иногда отмечается небольшое повышение температуры тела. При охлаждении больного или прекращении перегревания болезненное состояние обычно заканчивается относительно быстрым выздоровлением. В тяжелых случаях возможны резкое нервное возбуждение, галлюцинации, бред, судороги эпилептоидного типа, одышка, учащение пульса, повышение, а затем падение артериального давления, коллапс, отек мозга и его оболочек, точечные кровоизлияния.

* Тепловой удар - быстроразвивающееся состояние с той же симптоматикой, что и солнечный удар, но с более выраженными общими явлениями нарушения теплорегуляции и ослабления сердечно-сосудистой деятельности. Возможно повышение температуры тела до 40-41 °C и выше. Кожа бледная, сухая, тоны сердца глухие, пульс замедлен или учащен на 10-120 уд./мин. В отдельных случаях гипертермия развивается через некоторое время после воздействия или принимает затяжное, хроническое течение. Перегревание средней и тяжелой степени обычно сопровождается последействием. Повторяющиеся и длительные влияния перегревающих факторов способны вызвать невротические реакции, ваготонию, диэнцефальные кризы, гипотонию, миокардиодистрофию, нарушение функций желудка, почек, менструального цикла и пр.

* Пустынная болезнь - собирательное понятие, включающее нервно-психическое напряжение, состояние тоски и страха перед опасностью, реакцию стресса и, самое главное, сочетание перегревания с обезвоживанием организма. В этих случаях симптомы перегревания дополняются или начинаются с синдрома дегидратационного истощения. В этом случае, кроме жажды и сухости во рту, появляются чувство недомогания, беспокойство или сонливость, желание сесть или лечь, мышечное утомление, повышение температуры тела, учащение пульса, покалывание в мышцах конечностей, одышка, потеря аппетита. В случаях небольшого перегревания теплорегуляция сохраняется. После приема жидкости у здоровых людей наступает восстановление водяного обмена через 6-12 ч. В случаях значительного солнечно-теплового перегревания процесс восстановления затягивается.

Морфофизиологические особенности коренного населения аридной зоны

Коренное население аридной зоны, несмотря на различную расовую принадлежность, характеризуется комплексом общих морфологических и физиологических черт, способствующих облегчению процессов теплообмена.

К типичным морфологическим особенностям можно отнести большой процент астенического типа телосложения, возросшую относительную поверхность тела, увеличенные размеры скелета, уплощенную грудную клетку, сравнительно слабое развитие подкожного жирового слоя и мускулатуры, низкий уровень минерализации скелета. Из физиологических признаков обращают на себя внимание понижение метаболической активности и увеличение удельной поверхности испаряемости. Отмечено повышение содержания гемоглобина, снижение артериального давления, увеличение пульса и частоты дыхания, понижение окислительных процессов.

Более эффективная сосудодвигательная нервная регуляция потери тепла в условиях резких температурных колебаний в течение суток также считается приспособительной чертой аборигенов.

Адаптация человека к условиям тропической (юмидной) зоны

Климат тропической зоны характеризуется следующими особенностями. Среднемесячные температуры составляют +24…29 °C, причем колебания их в течение года не превышают 1-6 °C. Годовая сумма солнечной радиации достигает 80-100 ккал/см². Воздух насыщен водяными парами, и поэтому относительная влажность его крайне высока - 80-90 %. Тропическая природа не скупится на осадки. За год их выпадает 1,5-2,5 тыс. мм. Высокая температура и влажность воздуха, а также недостаточная циркуляция служат причиной образования густых туманов не только в ночное, но и в дневное время.

Температура в сочетании с большой влажностью воздуха в тропиках ставит организм человека в крайне неблагоприятные условия теплообмена. «Вверху над лесом стоит как бы туман. Воздух влажный, теплый, трудно дышать, как в бане в парном отделении. Это не палящая жара тропической пустыни. Температура воздуха +26 °C, самое большее +30 °C, но во влажном воздухе почти нет охлаждающего испарения, нет и освежающего ветерка. Томительный зной не спадает в течение всей ночи, не давая человеку отдыха», - писал А. Уоллес.

Высокая температура воздуха исключает теплоотдачу организма конвекцией и радиацией, а большая его влажность сводит до минимума возможность избавиться от избыточного тепла потоотделением, так как пот не испаряется, а стекает с кожи. Все это создает условия для перегрева организма даже при относительно невысокой температуре окружающей среды.

Интенсивное потоотделение при тепловой нагрузке ведет к обеднению организма жидкостью. Это отрицательно сказывается на функциональном состоянии сердечнососудистой системы, влияет на сократительную способность мышц и развитие мышечного утомления вследствие изменения физических свойств коллоидов и последующей их деструкции.

Потоотделению предшествует расширение сосудов. Местное расширение периферических сосудов связывают с ослаблением сосудосуживающего тонуса, активным холинергическим механизмом и автономными реакциями. Они вызываются как из центра в ответ на небольшое общее повышение температуры тела, так и через спинальную дугу от терморецепторов кожи.

Увеличение объема русла периферических сосудов компенсируется уменьшением кровотока во внутренних органах.

Реакцией организма на значительное расширение сосудистого русла является увеличение объема циркулирующей жидкости. Механизм этого явления мало изучен. Известно, что сначала происходит освобождение запасов крови из внутренних органов. Возможно, в этом случае стимулируются объемные рецепторы, а эндокринные изменения вызывают увеличение задержания воды и натрия с последующим расширением объемов внеклеточной и циркулирующей жидкости. При нагревании возрастает секреция АДГ, при этом освобождается альдостерон, что подтверждает данные о разжижении крови в тепле. Объем плазмы увеличивается больше, чем объем циркулирующих эритроцитов, поэтому величины гематокрита снижаются.

В связи с изменениями объема крови происходят сдвиги и в ее распределении.

У неадаптированного человека в тропиках отмечается падение артериального давления, увеличение частоты сердечных сокращений. Возрастание пульса, связанное с повышением температуры тела, приводит к значительному увеличению минутного объема крови.

Система дыхания реагирует на тропические условия непроизвольной гипервентиляцией и сопутствующей ей гипокапнией. В результате в организме развивается дыхательный алкалоз.

Функция органов пищеварения теснейшим образом связана с состоянием теплового баланса. В связи с этим в тропиках существенно изменяются секреторная, всасывательная и моторно-эвакуаторная деятельность желудочно-кишечного тракта. Действительно, широко известно, что у людей, впервые прибывших из европейских стран в тропики, ухудшается аппетит, пропадает желание принимать пищу животного происхождения. Это явление связывают либо со снижением секреции соляной кислоты и пепсина желудочными железами, либо с уменьшением потребности организма в высококалорийных продуктах из-за снижения обмена веществ. Считают также, что в условиях тропиков наблюдается атония двигательного аппарата желудочно-кишечного тракта, которая также приводит к ухудшению аппетита. Кроме того, происходит значительное перераспределение крови, в результате часть крови переходит к подкожным сосудам, а кровоснабжение внутренних органов резко снижается. Все это приводит к уменьшению секреции желудочного и панкреатического соков и желчи.

Многочисленные исследования показали, что у человека в условиях тропиков основной и энергетический обмен понижен. Уровень основного обмена в значительной степени зависит от условий питания, в частности от потребления белков. Полагают, что адаптивные изменения основного и энергетического обмена обусловлены гормональными сдвигами, преимущественно снижением активности щитовидной железы.

Морфофункциональные особенности коренных жителей тропиков

Население тропического пояса разнообразно в расовом, этническом и культурном отношениях. К коренному населению тропиков относятся жители Центральной Америки, Антильских островов, Африки, Индии, Большого Никобара, Новой Гвинеи.

Комплекс морфофункциональных черт тропических популяций, выделенных в тропический адаптивный тип, во многих отношениях специфичен. Это проявляется как в строении тела, так и в характеристике внутренней среды организма, включая глубинные механизмы обмена веществ. По мнению Т. И. Алексеевой (1998) [6], этот морфофункциональный комплекс возник в результате длительного, наследственно закрепленного приспособления к высоким температурам и влажности окружающей среды, к условиям белковой недостаточности и избытку углеводов в диете, к некоторым эндемическим заболеваниям.

Специфическая удлиненная форма тела с повышенной относительной поверхностью испарения, увеличение количества потовых желез на 1 см², интенсивность потоотделения, специфика регуляции водно-солевого обмена, понижение уровня метаболизма, достигаемое уменьшением мышечной массы тела, редукцией синтеза эндогенных жиров и понижением концентрации АТФ, - характерные черты тропических аборигенов. Если к этому добавить темный цвет кожи, курчавые волосы, удлиненную и высокую форму головы, сильное развитие слизистых оболочек носа и губ, то адаптивный характер морфо-функционального комплекса коренного населения тропиков не будет вызывать сомнения. Наследственная природа этого комплекса, по-видимому, также бесспорна. Перечислим также концентрацию медленно мигрирующих трансферинов, связанных с уменьшением интенсивности основного обмена в тропической зоне, пониженную чувствительность периферических тканей к гормону роста у пигмеев, редукцию синтеза холестерина у масаев, лактозную непереносимость у арабов и некоторых других групп тропического пояса. Непереносимость лактозы, в основе которой лежит недостаточная ферментативная активность, может быть, следует интерпретировать как наличие избирательной способности в отношении пищи. В свете такой интерпретации становится понятным приспособление к диете с избытком углеводов и резким дефицитом белков.

Таким образом, несмотря на жесткие климатические условия тропиков, у их жителей выработались приспособления, позволившие им успешно адаптироваться к жизни в этой среде.

Акклиматизация прибывающих в зоны жаркого климата

аридный тепловой физиологический обессоливание

Вопросы акклиматизации к условиям жаркого климата имеют большое практическое значение, связанное с миграцией населения Советского Союза в субтропические районы и освоением сухих пустынь, а также ввиду расширения международных связей и задач оказания помощи развивающимся странам. При переезде на временное или постоянное местожительство в районы жаркого климата человек испытывает его влияние на все физиологические функции. От того, насколько успешно организм приспособится к этим условиям, зависит его здоровье и работоспособность. Поэтому знание закономерностей и свойств перестроек основных функций в процессе акклиматизации имеет важное значение для облегчения и создания оптимальных условий труда и быта. Изучение динамики приспособительных изменений функций организма человека, оказавшегося в сухой жаркой пустыне, позволило выделить четыре фазы процесса акклиматизации (А. Д. Слоним, 1980). Первая фаза сверхкомпенсации характеризуется бурной реакцией дыхания, кровообращения, потоотделения и других функций и несет в себе элементы неспецифического напряжения -- стресса. Во второй фазе происходит перестройка функций применительно к новым условиям путем сокращения избыточных реакций до уровня, требуемого новым состоянием гомеостаза. В третьей, которую именуют фазой энергетической адаптации, организм приспосабливается к более экономному способу функционирования, ограничению потерь воды и солей с потом, уменьшению трат энергии на мышечную работу и т. д. Наконец, четвертая фаза завершает процесс акклиматизации стабилизацией новых гомеостатических параметров на основе перестроенных нервных и гуморальных регуляций применительно к условиям жаркого климата. Продолжительность течения этих фаз чрезвычайно варьирует как индивидуально, так и в отношении разных функций. Описаны случаи, когда все показатели теплообмена и гемодинамики людей, прибывших из Подмосковья в Среднюю Азию, уже через 20 -- 30 дней перестроились на уровень, близкий к показателям местных жителей (П. А. Соломко, 1960). Наряду с этим отмечались и гораздо более длительные сроки акклиматизации, особенно по показателям обмена веществ, отдельные из которых стабилизируются на новом уровне лишь через несколько месяцев (Ф. Сульман, Н. Гиршман, И. Пфейфер, 1962). Изучение механизмов наступающих при этом изменений показало, что в начальной стадии акклиматизации срочно развиваются неснецифические реакции, использующие гуморальные механизмы, с образованием симпатических аминов и кортикостероидов, снижающие чувствительность тканей к температуре и вызывающие общее повышение устойчивости организма. Затем наступает стадия развития специфических терморегуляторных реакций, а срочные неспецифические, дорого обходящиеся организму, идут на убыль (Ф. Ф. Султанов, 1986). Скорость акклиматизации зависит и от того, в условиях какого климата приезжие жили раньше. Так, пребывание на солнце в день приезда в Ташкент вызвало потоотделение у приехавших из северных областей Советского Союза в 10 раз, а у прибывших из средней полосы в 4 раза большее, чем у местных жителей, но после двух лет акклиматизации количество выделяемого пота у всех стало одинаковым (А. Ю. Юнусов, Ф. М. Исмангалиева, 1972). Одно из важных проявлений акклиматизации состоит в повышении эффективности отдачи тепла. Например, в течение 30 дней приспособления к работе в пустыне увеличивалось количество пота (в первые дни -- 6,25 л, на 30-й день -- 7,09 л), ускорялось начало его выделения (на лбу: в первые дни -- через 7,2 мин, на 22-й день -- через 3,0 мин), уменьшалась доля избыточного бесполезно стекающего пота (в первые дни -- 80%, на 24-й день -- 40%) (А. Ю. Тилис, П. А. Соломко, 1968). Такое усиление теплоотдачи за счет повышения эффективности потоотделения позволяет уменьшить нагревание тела при интенсивной физической нагрузке в пустыне (ректальная температура в первые дни -- 39,4° С, в последние дни -- 38,2° С). Потоотделение при адаптации к жаре возрастает главным образом за счет увеличения количества работающих желез, а не усиления секреции каждой из них (В. Ладелл, 1957). При акклиматизации происходит перераспределение зон интенсивного потоотделения в сторону конечностей, более выгодных для теплоотдачи по отношению массы к поверхности и наличию своеобразных артериовенозных теплообменников. В результате 18--35-дневной адаптации к теплу доля потоотделения на конечностях возрастает от 28--42% до 34--54% общего количества выделенного пота (В. Хёфлер, 1968). Изменениям потоотделения всегда предшествуют сосудистые реакции (И. Родди, Дж. Шефард, Р. Уилен, 1957). В процессе акклиматизации уменьшаются потери солей с потом. Так, в первые два дня пребывания в жарком сухом климате нот содержал 0,63% хлоридов, а к концу месяца только 0,21%; общая суточная потеря хлоридов с потом составила в первый день 40,0 г, а к концу месяца -- 15,6 г (А. Ю. Тилис, П. А. Соломко, 1968). Через 2 года жизни в условиях жаркого сухого климата водносолевой обмен приезжих практически сравнивается с таковым у местных жителей (Ф. Ф. Султанов, А. X. Бабаева, А. И. Фрейнк, 1976). В процессе акклиматизации перестройка системы кровообращения прежде всего направлена на увеличение переноса тепла, образующегося в теле, к его кожной поверхности. Это достигается возрастанием объема циркулирующей крови и расширением русла сосудов кожи. Однако, как уже отмечалось, в первой фазе акклиматизации возникают избыточные реакции, и дальнейшая их динамика часто принимает фазный характер (табл. 8). У 20 мужчин в возрасте 18 -- 21 года, впервые приехавших в жаркие районы Средней Азии, артериальное давление в первые три дня после приезда колебалось в пределах 115 --120 мм рт. ст. (максимальное) и 70--80 мм (минимальное); через 7 дней у 15 из них давление снизилось до 100 и 65 мм ртутного столба соответственно, и только через 4 -- 5 месяцев у всех обследуемых давление стабилизировалось на уровне 110 и 70 мм, свойственном местным жителям (Ф. Ф. Султанова, А. С. Данешвар, 1969). Наблюдения за акклиматизацией приезжающих в Ташкент показали, что снижение максимального и минимального артериального

В первые дни акклиматизации у приезжих из средней полосы возникает учащение сердечных сокращений. Такая тахикардия наблюдается у 360 человек, прибывших из Московской области для работы и пустыне Каракумы (С. И. Сперанский, 1955), и у молодых здоровых людей, приехавших в Туркмению (П. А. Соломко, 1960). Однако по мере акклиматизации частота сокращений сердца возвращается к исходным средним значениям. Это обстоятельство, а также отсутствие тахикардии при постепенном переходе от умеренного к жаркому климату, наблюдавшиеся, например, при путешествии из Германии в Центральную Америку, приводят к заключению, что учащение сердечных сокращений возникает как временная реакция на острое воздействие высокой температуры. В условиях влажного тропического климата тахикардия и резкое падение кровяного давления могут вызвать у человека, не успевшего акклиматизироваться, тяжелое состояние с потерей сознания (К. Уайндхем, 1951). Акклиматизация жителей умеренного климата, оказавшихся в условиях тропиков, отражается и на составе крови. Так, у европейцев, проживших 22 -- 36 месяцев в тропической Африке (Гвинея), было значительно снижено образование эритроцитов и уменьшено содержание гемоглобина, как и у аборигенов-африканцев (И. Захаров, И. Дзиковски, 1977). Потеря большого количества солей при интенсивном потоотделении нарушает солевой состав крови. Однако в процессе акклиматизации складываются регуляторные механизмы, устраняющие эти нарушения и обеспечивающие осматические свойства и ионный баланс крови, необходимые для жизни в новых условиях. Об эффективности этих регуляций говорят результаты опытов с двухчасовым пребыванием на солнце людей, в разной степени приспособленных к жаре. У местных жителей значительных изменений в электролитном составе крови не отмечалось, у приезжих из средней полосы содержание натрия в крови возросло на 22,1%, а у прибывших из северных районов -- на 70%, содержание калия уменьшилось соответственно на 19,7 и 23% (А. Ю. Юнусов, 1971). В сложном вопросе о физиологических механизмах акклиматизации остается еще много неясностей, нет единого мнения об их природе и приспособительном значении. Некоторые исследователи рассматривают развивающиеся при адаптации реакции как проявление неспецифического адаптивного синдрома (Г. Сельё, 1949). Однако их взаимосвязанность и последовательность развития имеют специфический характер механизма определенной целенаправленности, осуществляющего поддержание постоянства внутренней среды организма в условиях жаркого климата (Ф. Ф. Султанов, А. X. Бабаева, А. И. Фрейнк, 1976). Эти условия характеризуются затрудненным выведением избытка эндогенного тепла, к которому добавляется значительное количество экзогенного, в связи с чем встает основная гомеостатическая задача поддержания постоянства температуры тела путем усиления теплоотдачи. Прежде всего возникают реакции кровообращения, выносящие эндогенное тепло на поверхность.

Однако они не в состоянии решить эту задачу. Тогда приводится в действие главный способ усиления теплоотдачи путем испарения больших масс нота. Возникающая при этом потеря значительного количества воды и солей в свою очередь ставит новую гомеостатическую задачу поддержания постоянства изотонии и изотонии внутренней среды. В процесс решения задач гомеостаза вовлекается все больше функций организма, сдвиги параметров которых ставят все новые задачи поддержания их постоянства. Таким образом, складывается сложная цепь взаимосвязанных приспособительных реакций, которые организуются нейрогуморальными механизмами управления, перестроенными на поддержание иного уровня гомеостаза адекватно новым климатическим условиям. Перестройка происходит главным образом в нервных центрах теплорегуляции, сосудодвигательном, сердечной деятельности, потоотделительном и эндокринной системе гипофиза, надпочечников, щитовидной железы, которые связаны между собой через гипоталамус и его нейросекреторные структуры. Поскольку форсированный вынос тепла кровью из глубины тела в кожные сосуды начинается до повышения его температуры, можно предположить, что механизм этих реакций кровообращения связан с рефлексами от терморецепторов кожи при измененной возбудимости центров регуляции просвета сосудов и сердечной деятельности. В процессе акклиматизации неизбежно формируется и условно-рефлекторный механизм приведения в действие реакций расширения кожных сосудов и увеличения минутного объема крови, перекачиваемой сердцем. При хорошем функциональном состоянии сердца минутный объем увеличивается за счет возрастания систолической отдачи, а при относительной слабости миокарда -- за счет учащения систол. Отсутствие сезонных колебаний минутного объема может свидетельствовать > завершении процесса акклиматизации к сухому жаркому климату (А. Д. Слоним, 1949). Эти перестройки кровообращения через рецепторы сосудов и гипоталамические центры вызывают реакции гуморальных регуляторов, в первую очередь гормонов гипофиза и надпочечников. Потоотделение также может начинаться условно-рефлекторно, по различным сигналам внешней среды (Н. В. Данилов, А. Ю. Юнусов, 1948), но после появления реакции кровообращения. Затем вступают в действие базовые рефлексы от терморецепторов кожи, внутренних органов и центров гипоталамуса. Последние имеют особое значение в начале акклиматизации, когда потоотделение вызывается лишь повышением температуры тела (В. Ладелл, 951). Высказывались также предположения, что местное нагрешив кожи путем прямого действия тепла или освобождения медиаторов в окончаниях потоотделительных нервов может возбуждать деятельность потовых желез. В процессе адаптации потоотделения к условиям жаркого климата важную роль играют гормональные механизмы регуляции, в частности деятельность коры надпочечников (Г. Конн, 1949). Нарастающая в результате усиленного потоотделения потеря воды и солей вызывает интенсивное выделение альдостерона, который ограничивает выведение натрия с мочой и, возможно, влияет на состав пота, уменьшая в нем концентрацию солей (Н. А. Юдаев, 1955). Однако существует мнение, что последнее нельзя считать доказанным (Ф. Ф. Султанов, 1973). С точки зрения некоторых ученых, изменения солевого состава пота определяются водно-электролитным состоянием кожи (А. Ю. Юнусов, М. Г. Мирзакаримова, 1971). Оценка деятельности коры надпочечников по экскреции 17-оксикортикостероидов с мочой показала их возможное участие в механизме адаптации к жаркому климату. Было установлено, что после трех месяцев акклиматизации фракция гидрокортизона выросла в 3 раза, а активность П-дегидрогеназы и редуктаз печени снизилась (Г. Н. Иванова, 1973). Однако автор отмечает, что через 15 месяцев происходит восстановление этих показателей. Функциональная проба нагрузкой адренокортикотропным гормоном показала снижение глюкокортикоидной и андрогенной функций надпочечников. Вопрос о роли щитовидной железы в механизме адаптации к высокой внешней температуре осложняется ввиду отсутствия сезонных изменений тиреоидной активности по белково-связанному коду (Ф. Ф. Султанов, Г. М. Клочкова, 1972). Поэтому было высказано предположение, что ее влияние на обмен осуществляется опосредованно в условиях измененной чувствительности энергетических процессов в митохондриях (Ф. Ф. Султанов, А. X. Бабаева, А. И. Фрейнк, 1976). Определенное отношение к механизму акклиматизации имеет влияние адреногломерулотопического гормона эпифиза, который вместе с альдостероном осуществляет «консервацию» воды и солей в организме (Р. Кении, 1963). Видимо, в этом механизме участвуют и тучные клетки, связанные с такими гуморальными регуляторами метаболизма, как гистамин, серотонин, гепарин и другие, поскольку в экспериментах на животных адаптация к высокой внешней температуре выражалась снижением их стрессовых реакций (Ф. Ф. Султанов, 1973). Наблюдения за реакциями обмена веществ у испытуемых, находящихся в термокамере при 34 -- 36° С и относительной влажности 80%, показали, что при низкокалорийном суточном рационе питания (1800 калорий) глюкокортикоидные функции коры надпочечников и траты энергии снижаются, а при высококалорийном рационе (4000 калорий) они повышаются. Эти результаты могут быть основанием для рекомендаций ограничивать калорийность пищи как одно из средств облегчения адаптации к жаркому климату. Хотя механизмы акклиматизационных перестроек физиологических функций человека, оказавшегося в условиях жаркого климата, до конца не изучены, имеющиеся сведения и народный опыт дают основания для рекомендаций, способствующих более быстрой и эффективной акклиматизации. Прежде всего следует вначале избегать больших тепловых нагрузок, которые могут вызвать тепловой удар и необратимый срыв системы адаптивной терморегуляции. Акклиматизация происходит наиболее эффективно при постепенном наращивании таких нагрузок. Необходимо помнить об аналогичных реакциях организма на высокую внешнюю температуру и на мышечную работу. Поэтому, с одной стороны, при физической работе в жару организм испытывает опасную двойную нагрузку, а с другой стороны, практика показала, что наиболее эффективная акклиматизация достигается при сочетании действии постепенно повышаемой температуры и уме- ренных физических нагрузок (Ф. Ф. Султанов, Л. X. Бабаева, А. И. Фрейнн, 1976). Некоторые исследователи считают, что женщины по ряду причин труднее, чем мужчины, акклиматизируются в жарких зонах (Р. Фоке, Р. Голдсмит, Д. Ридд и др.. 1963). Об особенностях жилищ и одежды, распорядка дня и питания на юге было сказано выше. К этому можно добавить, что для успешной акклиматизации необходимо также облегчать теплоотдачу гигиеническим уходом за кожей, прохладными обмываниями под душем, защищать глаза дымчатыми очками и закрывать голову от прямых солнечных лучей.

Генотипическая и фенотипическая адаптация. Пределы адаптивных возможностей (норма реакции)

В основе индивидуальной адаптации лежит генотип - комплекс видовых признаков, закрепленных генетически и передающихся по наследству.

В результате генотипической адаптации на основе наследственной изменчивости, мутаций и естественного отбора сформировались современные виды животных.

Однако генетическая программа организма предусматривает не заранее сформировавшуюся адаптацию, а возможность ее реализации под влиянием среды. Это согласуется с суждением И. И. Шмальгаузена (1968):

наследственным является не внешнее проявление какого-либо признака, а способность реагировать определенным образом на определенные изменения во внешней среде, т. е. норма реакции на условия внешней среды.

Наличие такой пластичности позволяет сохранить относительное постоянство видоспецифических характеристик, т. е. поддерживать гомеостаз, несмотря на неизбежные различия, в которых протекает развитие отдельных особей. По А. С. Северцову, «нормой реакции называют пределы, в которых может изменяться фенотип без изменения генотипа».

Такая норма реакции вырабатывается в онтогенезе (индивидуальном развитии) по отношению к любым колеблющимся факторам среды: атмосферному давлению, климатическим и метеорологическим условиям и т. п. Широкой нормой реакции обладают почти все онтогенетические реакции, обычно именуемые модификациями, а также физиологические реакции и большинство поведенческих реакций.

В настоящее время под нормой адаптивной реакции понимают пределы изменения системы под влиянием действующих на нее факторов среды, при которых не нарушаются ее структурно-функциональные связи.

Если воздействие факторов среды на организм превышает норму адаптивной реакции, он теряет способность к адаптации.

Адаптация, приобретаемая в ходе индивидуальной жизни организма при его взаимодействии с окружающей средой, называется фенотипической. При этом изменения, которые накапливаются в организме, не передаются по наследству, а как бы накладываются на наследственные признаки. Это позволяет следующим поколениям приспособиться к новым условиям, используя не специализированные реакции предков, а потенциальную возможность адаптации.

Адаптивные формы поведения

При воздействии нового фактора первой включается в реакцию психофизиологическая сфера. Речь идет об адаптивных формах поведения, которые выработались в ходе эволюции и направлены на экономизацию затрат организма.

Существует несколько классификаций адаптивных форм поведения. В одной из них различают три типа приспособительного поведения: бегство от неблагоприятного раздражителя; пассивное подчинение ему; активное противодействие (специфические адаптивные реакции). Примером первого типа у человека может быть ношение одежды, обитание в помещениях, преобразование среды с помощью технических средств, миграции в наиболее благоприятные районы существования и др. Второй тип состоит в формировании устойчивости функций при изменении силы воздействия экологического фактора по принципу толерантности. Третий тип - активная адаптация по принципу резистентности (специфические адаптивные механизмы поддержания гомеостаза) - включается, когда организм не имеет возможности использовать первые два типа адаптивного поведения.

В адаптивном поведении человека существует компромисс между биологическими и социальными аспектами. В связи с этим предложена более сложная классификация адаптивных форм поведения

Вместе с тем автор указывает на индивидуальные особенности выраженности психофизиологических и физиологических реакций в ответ на действие неблагоприятного фактора. Так, есть группа людей, у которых роль поведения невелика и доминируют физиологические («вегетативные») изменения. В другой группе поведенческие реакции позволяют несколько ослабить проявление «вегетативной адаптации». Такое разделение связывают с конституционными и типологическими характеристиками индивидуумов.

Итак, если адаптивные формы поведения не позволяют избежать неблагоприятного фактора, включаются физиологические механизмы адаптации. Такой тип адаптации является активным. Он связан с развитием неспецифических и специфических реакций и направлен на поддержание гомеостаза в изменяющихся условиях среды.

Использованные истоникии

1. Елена Петровна Гора «Экология человека»

2. Коган А. Б. «Экологическая физиология человека»

3. Интернет-источники (http://ru.wikipedia.org)

Размещено на Allbest.ru