Биологическая адаптация

Техногенное влияние искусственных электромагнитных полей.

Кроме воздействий со стороны Солнца, магнитное поле Земли подвержено техногенным влияниям. Искусственный магнитный фон может во много раз превышать естественный. В связи с этим в настоящее время встает проблема дифференцировки геомагнитных эффектов и влияния искусственных электромагнитных полей. Живые организмы обладают собственными биомагнитными полями. Они возникают благодаря электрической активности клеточных мембран нервной и мышечной ткани. Другим источником являются ферромагнитные микрочастицы, попавшие в организм. Полагают, что у человека скопления магнетита органического происхождения находятся в надпочечниках и в коре головного мозга. Дж. Беккер, изучая распределение поверхностных потенциалов у животных и человека, обнаружил отрицательные заряды на большей части тела и конечностях и положительные заряды в затылочной области головы и в начале позвоночного столба, т. е. в районе головного и спинного мозга. Вся система рассматривается автором как медленная электромагнитная регуляция организма. Биомагнитное поле человеческого организма измеряется в теслах и нанотеслах. Механизмы воздействия геомагнитного поля. Исследования показали, что реакции живых организмов на внешние естественные электромагнитные поля зависят не от величины воздействующей электромагнитной энергии, а от модуляций временных параметров электромагнитных полей, а также от того, какие системы организма подверглись или оказались наиболее чувствительны к данному воздействию. Большинство авторов полагают, что влияние электромагнитного поля на живой организм носит информационный характер. В последние годы проведено немало исследований по изучению механизмов воздействия колебаний геомагнитного поля. При этом было обнаружено изменение прежде всего биохимических реакций. Полагают, что при воздействии сил электромагнитной природы в водных растворах образуются свободные радикалы, способные инициировать окислительные реакции. Кроме того, под влиянием электромагнитных полей меняются свойства самой воды, изменяется показатель ее преломления. Геомагнитные поля сказываются на конфигурации цепей биополимеров, разрушая слабые связи вторичных, третичных и четверичных структур. Было показано, что в механизм воздействия электромагнитных полей вовлекаются структуры на молекулярном, клеточном, тканевом и органном уровнях. Электромагнитные поля малой напряженности влияют на функциональное состояние организма. На них реагируют основные системы регуляции гомеостаза: центральная нервная система, эндокринная система, кровообращение, система крови. Изменяется метаболизм. Результаты многочисленных исследований показали, что наиболее чувствительна к флюктуациям геомагнитного поля нервная система. Впервые на это обратил внимание А. Л. Чижевский [19]. Что касается механизмов подобных влияний, то электромагнитное поле изменяет проницаемость клеточных мембран. Оно воздействует на физические процессы межнейронального взаимодействия. Происходят сложные изменения корково-подкорковых взаимоотношений, сопровождающиеся активацией лимбических структур и подавлением восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору головного мозга. Отмечено взаимодействие внешних электромагнитных полей с эндогенными того же диапазона частот, в частности с биополями головного мозга. Геомагнитные возмущения влияют на биопотенциалы головного мозга спящего человека и уменьшают продолжительность сна. При длительном действии микроволновой радиации происходит дезинтеграция пространственно-дискретной структуры нейроритмов в системе регуляции функционального состояния мозга.Во время геомагнитных бурь возрастает напряженность вегетативного регулирования. Электромагнитные поля различной интенсивности влияют на формирование условных рефлексов. Они вызывают нарушения адаптивного поведения. Страдают механизмы памяти, особенно кратковременной. Изменяется восприятие времени, объем и интенсивность внимания, увеличивается время простой двигательной реакции. Естественные магнитные поля оказывают влияние на системы свертывания крови. Изменение СОЭ у здоровых людей происходит синфазно с изменением магнитного поля Земли. Этот показатель достоверно увеличивается в дни с повышенной напряженностью геомагнитного поля. От состояния геомагнитного поля зависит цитохимический статус лейкоцитов периферической крови, осмотическая стойкость эритроцитов и уровень реакции перикисного окисления липидов эритроцитов. При геомагнитном возмущении отмечена разобщенность между окислительными и гидролитическими процессами в лимфоцитах, что создает предпосылки для развития заболеваний. Обнаружено, что электромагнитные свойства крови имеют существенное значение для гемодинамики. Если бы кровь не обладала магнитными свойствами, нагрузка на сердце значительно возросла бы. С вариациями геомагнитного поля коррелируют частота сердечных сокращений, артериальное давление, периферическое сопротивление сосудов. При возмущениях геомагнитного поля происходят нарушения мозгового кровообращения, изменяются показатели дыхательной и мышечной систем. Отмечены сдвиги в терморегуляции. Необходимо обратить внимание на то, что естественное магнитное поле Земли, благодаря своему сенсорному действию на организм, поддерживает процессы жизнедеятельности. Искусственное ослабление влияния электромагнитного поля угнетает жизненные функции, и наоборот. При длительном пребывании в электромагнитном поле малой напряженности изменения в организме не ограничиваются функциональными сдвигами и переходят в патологические процессы. Снижается функциональный резерв тканей, что может сопровождаться деструктивными процессами в головном мозге, сердце, легких, печени, поджелудочной железе. Падает устойчивость организма к внешним воздействиям. Особенно отчетливо такие изменения происходят под влиянием искусственных электромагнитных полей, которые накладываются на естественные. В результате в организме возникает комплекс патологических отклонений, известный под названием «магнитная» или «радиоволновая болезнь».Бурное развитие науки и техники в XX веке привело к созданию генераторов электромагнитных полей, которые широко используются в практике промышленности, связи, военной сфере, радионавигации, здравоохранении, быту. Столь широкое их применение сопровождается прогрессирующим электромагнитным загрязнением окружающей среды, создающим угрозу здоровью населения. И действительно, всем известно о вреде многочасового просмотра телевизионных программ и беспрерывной работы за компьютером в течение рабочего дня. В печати все чаще появляются статьи о нежелательных эффектах сотовых телефонов. Например, шведскими учеными были представлены данные о влиянии радиотелефона на мозг животных. В течение двух лет подопытные крысы «пользовались» стандартным аппаратом системы GSM. В результате у животных был обнаружен статистически достоверный рост количества опухолей мозга. При контакте с радиотелефоном всего в течение 40 дней у крыс возникали биохимические изменения в клетках головного мозга. По поручению Управления радиационной и ядерной безопасности Финляндии группа ученых из Хельсинки проводила исследования по влиянию мобильных телефонов на гематоэнцефалический барьер у животных. Они подвергали эндотелиальные клетки, выстилающие капилляры головного мозга, излучению мощностью 2 Вт на 1 кг. Это - максимально допустимый уровень в соответствии с международными стандартами для сотовой связи. После часового воздействия выявлены изменения примерно в 400 белках внутри клеток, включая белок HSP27. Изменения в белке HSP27 вызывают уменьшение эндотелиальных клеток в размере, в результате чего гематоэнцефалический барьер становится более проницаемым (Табл.)

Табл. Влияние мобильных телефонов на гематоэнцефалический барьер

В Японии получены данные о том, что мобильный телефон может служить фактором развития белокровия. Что касается человека, то уже сейчас на основе экспериментов, проведенных в Великобритании, можно сделать вывод, что безопасность зависит от конкретных условий применения аппаратов сотовой связи. В последних отчетах (LN 106 и LN 108) Национального совета радиологической защиты Соединенного Королевства (NRPB) приводится ряд обобщенных данных по излучательным характеристикам базовых станций сотовой связи, ручных и автомобильных сотовых телефонов. Эксперты по защите от излучений выявили, что неправильное размещение базовых станций, антенн, особенно автомобильных, может приводить к значительному облучению. Так, установка антенны вблизи заднего стекла автомобиля для передатчика в 2,5 Вт может дать двух-трехкратное превышение предельно допустимых уровней радиации на заднем сиденье. Использование ручных сотовых телефонов приводит к возникновению как физиологических, так и поведенческих реакций. В таблице 2. приведены данные, позволяющие сравнить пороги некоторых биологических эффектов со средними уровнями мощности сотовых телефонов. В 1996 году в Мюнхене состоялось заседание координационного совета Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) по проблеме влияния электромагнитного излучения на здоровье человека. Было отмечено, что по мере проведения исследований в рамках нескольких национальных программ выявляется все большее количество тревожных фактов, свидетельствующих о возможном вредном воздействии аппаратов сотовой связи на здоровье. Следует отметить, что российские предельно допустимые значения излучения существенно жестче зарубежных. Например, в России предельно допустимый уровень излучения для населения составляет 0,01 МВт/см2, а норматив Международной комиссии по защите от неионизирующих излучений, применяющихся в США, Японии, Европейском союзе, - 1 МВт/см2. В связи с этим мобильные телефоны, которые поставляются на наш рынок из-за рубежа, могут и не соответствовать отечественным стандартам. Источниками волн радиочастотного диапазона являются прежде всего станции радио и телевещания. Классификация радиочастот дана в таблице. Эффект радиоволн во многом зависит от особенностей их распространения. На него влияют характер рельефа и покрова поверхности Земли, крупные предметы и строения, расположенные на пути, и т. п. Лесные массивы и неровности рельефа поглощают и рассеивают радиоволны.

.

Таблица Радиочастотный диапазон

Мощными источниками электромагнитных полей могут служить токи промышленной частоты (f = 50 Гц). Напряженность электромагнитных полей вдоль высоковольтных линий электропередачи достигает нескольких тысяч вольт на метр. Одно время территории под высоковольтными линиями электропередачи широко использовались под дачные застройки. Однако, как показали исследования, напряженность 300-4000 В/см небезопасна для здоровья. Ультразвуковые электромагнитные волны наряду с широким применением в промышленности (механическая обработка материалов, дефектоскопия, ультразвуковая микроскопия) и в медицине (ультразвуковая терапия) также не бесследны для живого организма. Большим достижением квантовой электроники явилось создание в 1960 году оптического квантового генератора (лазера). Принцип его работы основан на согласованном по частоте и направлению излучении электромагнитной энергии колоссальной плотности. Такое вынужденное излучение возможно в диапазонах радиоволн, инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой частей спектра.

Лазерные интерферометры (измерители расстояний), измерители загрязнения воздуха, установки по обработке материалов, оптические квантовые генераторы для лечебных целей, микрохирургические инструменты - далеко не полный перечень областей практического использования лазерного излучения. Лазеры применяют также в связи, локации и т. д. Следует иметь в виду, что, помимо опасности прямого излучения лазера, угрозу для здоровья могут представлять электрически заряженная аппаратура, чрезмерный шум самого лазера и т. п.

Патологические изменения, вызванные искусственными электромагнитными путями в живом организме.

Тяжесть выявленных расстройств ставят в прямую зависимость от напряженности электромагнитного поля, длительности его воздействия, сочетания определенных уровней облучения и времени облучения, физических особенностей различных диапазонов электромагнитного поля, условий внешней среды, функционального состояния организма.

Большинство исследователей, изучавших клиническую картину заболеваний, возникших под влиянием электромагнитных полей, сходятся на том, что раньше других на электромагнитные волны реагирует нервная система. Обследование большого числа пациентов позволило выявить симптомокомплекс, характерный для так называемой магнитной, или радиоволновой, болезни. При этом изменения, происходящие в организме, можно характеризовать как функциональное расстройство центральной нервной системы, протекающее преимущественно по типу вегетативной дисфункции с астеническими явлениями, реже по неврастеническому типу. Систематизация клинических проявлений заболевания позволила выделить три основные ее формы: астенический синдром, вегетативно-сосудистую (нейроциркуляторную) дистонию, диэнцефальный (микродиэнцефальный) синдром. При астеническом синдроме возможны различные нарушения вегетативных функций, лабильность пульса и артериального давления. Изменения, как правило, обратимы и поддаются лечению. В основе вегетативно-сосудистой дистонии лежит сосудистая лабильность: колебания показателей пульса и артериального давления, брадикардия, сменяющаяся тахикардией, артериальная гипотония, иногда гипертензия, изменения функции сердца и капилляров. Заболевание может носить затяжной характер.

Для диэнцефального синдрома характерны комплексные висцеральные дисфункции, вегетативно-сосудистые кризы, протекающие на фоне астенического состояния. Наблюдаются гипокинезии, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая слабость, угнетение полового и пищевого рефлексов. Изменения не всегда обратимы, и такие больные нуждаются в специализированном стационарном лечении.По тяжести течения заболевания различают следующие его степени: первую, или начальную (компенсированную), вторую (умеренно выраженную), третью (выраженную). В отдельных случаях болезнь переходит в хроническую форму. Особенно страдают от радиоволновой болезни дети.

Метеорологические факторы и их влияние на организм.

Человек, находясь в условиях естественной внешней среды, подвергается влиянию различных метеорологических факторов: температура, влажность и движение воздуха, атмосферное давление, осадки, солнечное и космическое излучения и т. д. Перечисленные метеорологические факторы в совокупности определяют погоду. Погода - это физическое состояние атмосферы в данном месте в определенный период времени. Многолетний режим погоды, обусловленный солнечной радиацией, характером местности (рельеф, почва, растительность и т. д.), и связанная с ним циркуляция атмосферы создают климат. Существуют различные классификации погод в зависимости от того, какие факторы положены в основу. С гигиенической точки зрения различают три типа погоды: оптимальный, раздражающий и острый. Оптимальный тип погоды благоприятно действует на организм человека. Это умеренно влажные или сухие, тихие и преимущественно ясные, солнечные погоды. К раздражающему типу относят погоды с некоторым нарушением оптимального воздействия метеорологических факторов. Это солнечные и пасмурные, сухие и влажные, тихие и ветреные погоды. Острые типы погод характеризуются резкими изменениями метеорологических элементов. Это сырые, дождливые, пасмурные, очень ветреные погоды с резкими суточными колебаниями температуры воздуха и барометрического давления. Хотя на человека влияет климат в целом, в определенных условиях ведущую роль могут играть отдельные метеорологические элементы.

Следует отметить, что влияние климата на состояние организма определяется не столько абсолютными величинами метеорологических элементов, свойственных тому или другому типу погоды, сколько не периодичностью колебаний климатических воздействий, являющихся в связи с этим неожиданными для организма. Метеорологические элементы, как правило, вызывают у человека нормальные физиологические реакции, приводя к адаптации организма. На этом основано использование различных климатических факторов для активного воздействия на организм с целью профилактики и лечения различных заболеваний. Однако под влиянием неблагоприятных климатических условий в организме человека могут происходить патологические сдвиги, приводящие к развитию болезней.

Температура воздуха. Этот фактор зависит от степени прогревания солнечным светом различных поясов земного шара. Перепады температур в природе достаточно велики и составляют более 100 °C.Зона температурного комфорта для здорового человека в спокойном состоянии при умеренной влажности и неподвижности воздуха находится в пределах 17-27 °C. Следует заметить, что этот диапазон индивидуально обусловлен. В зависимости от климатических условий, местожительства, выносливости организма и состояния здоровья границы зоны термического комфорта для разных лиц могут перемещаться. Независимо от окружающей среды температура у человека сохраняется постоянно на уровне около 36,6 °C и является одной из физиологических констант гомеостаза. Пределы температуры тела, при которых организм сохраняет жизнеспособность, сравнительно невелики.

Смерть человека наступает при повышении до 43 °C и при падении ниже 27-25 °C.Относительное термическое постоянство внутренней среды организма, поддерживаемое посредством физической и химической терморегуляции, позволяет человеку существовать не только в комфортных, но и в субкомфортных и даже в экстремальных условиях. При этом адаптация осуществляется как за счет срочной физической и химической терморегуляции, так и за счет более стойких биохимических, морфологических и наследственных изменений. Между организмом человека и окружающей его средой происходит непрерывный процесс теплового обмена, состоящий в передаче вырабатываемого организмом тепла в окружающую среду. При комфортных метеорологических условиях основная часть тепла, вырабатываемого организмом, переходит в окружающую среду путем излучения с его поверхности (около 56 %). Второе место в процессе теплопотери организма занимает отдача тепла путем испарения (примерно 29 %). Третье место занимает перенос тепла движущейся средой (конвекция) и составляет примерно 15 %.Температура окружающей среды, влияя на организм через рецепторы поверхности тела, приводит в действие систему физиологических механизмов, которая в зависимости от характера температурного раздражителя (холод или жара) соответственно уменьшает или увеличивает процессы теплопродукции и теплоотдачи. Это, в свою очередь, обеспечивает сохранение температуры тела на нормальном физиологическом уровне.При понижении температуры воздуха возбудимость нервной системы и выделение гормонов надпочечниками значительно повышаются. Основной обмен и выработка тепла организмом увеличиваются. Периферические сосуды сужаются, кровоснабжение кожи уменьшается, тогда как температура ядра тела сохраняется. Сужение сосудов кожи и подкожной клетчатки, а при более низких температурах и сокращение гладких мышц кожи (так называемая «гусиная кожа») способствуют ослаблению кровотока во внешних покровах тела. При этом кожа охлаждается, разница между ее температурой и температурой окружающей среды сокращается, а это уменьшает теплоотдачу. Указанные реакции способствуют сохранению нормальной температуры тела. Местная и общая гипотермия способны вызвать ознобление кожи и слизистых оболочек, воспаление стенок сосудов и нервных стволов, а также отморожение тканей, а при значительном охлаждении крови - замерзание всего организма. Охлаждение при потении, резкие перепады температур, глубокое охлаждение внутренних органов нередко ведут к простудным заболеваниям.

При адаптации к холоду терморегуляция изменяется. В физической терморегуляции начинает преобладать расширение сосудов. Несколько снижается артериальное давление. Выравнивается частота дыхания и сердечных сокращений, а также скорость кровотока. В химической терморегуляции усиливается не сократительное теплообразование без дрожи. Перестраиваются различные виды обмена веществ. Сохраняются гипертрофированными надпочечники. Уплотняется и утолщается поверхностный слой кожи открытых участков. Увеличивается жировая прослойка, а в наиболее охлаждаемых местах откладывается высококалорийный бурый жир. В реакции приспособления к холодовому воздействию вовлекаются почти все физиологические системы организма. При этом используются как срочные меры защиты обычных реакций терморегуляции, так и способы повышения выносливости к продолжительному воздействию. При срочной адаптации происходят реакции термической изоляции (сужение сосудов), понижения теплоотдачи и усиления теплообразования. При длительной адаптации те же реакции приобретают новое качество. Реактивность понижается, но резистентность повышается. Организм начинает отвечать значительными изменениями терморегуляции на более низкие температуры внешней среды, поддерживая оптимальную температуру не только внутренних органов, но и поверхностных тканей.

Таким образом, в ходе адаптации к низким температурам в организме происходят стойкие приспособительные изменения от клеточно-молекулярного уровня до поведенческих психофизиологических реакций. В тканях идет физико-химическая перестройка, обеспечивающая усиленное теплообразование и способность переносить значительные охлаждения без повреждающего действия. Взаимодействие местных тканевых процессов с саморегулирующимися общеорганизменными происходит за счет нервной и гуморальной регуляции, сократительного и не сократительного термогенеза мышц, усиливающего теплообразование в несколько раз. Повышается общий обмен веществ, усиливается функция щитовидной железы, увеличивается количество катехоламинов, усиливается кровообращение мозга, сердечной мышцы, печени. Повышение метаболических реакций в тканях создает дополнительный резерв возможности существования при низких температурах. Умеренное закаливание значительно повышает устойчивость человека к повреждающему действию холода, к простудным и инфекционным заболеваниям, а также общую сопротивляемость организма к неблагоприятным факторам внешней и внутренней среды, повышает работоспособность .При повышении температуры основной обмен, а соответственно и выработка тепла у человека снижаются. Физическая терморегуляция характеризуется рефлекторным расширением периферических сосудов, что увеличивает кровоснабжение кожи, при этом отдача тепла организмом увеличивается в результате усиления излучения. Одновременно увеличивается потоотделение - мощный фактор теплопотери при испарении пота с поверхности кожи. Химическая терморегуляция направлена на понижение теплообразования путем снижения обмена веществ. При адаптации организма к повышенной температуре вступают в действие механизмы регуляции, направленные на поддержание термического постоянства внутренней среды. Первыми реагируют дыхательная и сердечнососудистая системы, обеспечивающие усиленную радиационно-конвекционную теплоотдачу. Далее включается наиболее мощная потоиспарительная система охлаждения. Значительное повышение температуры вызывает резкое расширение периферических кровеносных сосудов, учащение дыхания и пульса, увеличение минутного объема крови с некоторым снижением артериального давления. Кровоток во внутренних органах и в мышцах уменьшается. Возбудимость нервной системы падает.

Когда температура внешней среды достигает температуры крови (37-38 °C), возникают критические условия терморегуляции. При этом теплоотдача осуществляется главным образом за счет потения. Если потение затруднено, например при сильной влажности окружающей среды, происходит перегревание организма (гипертермия).Гипертермия сопровождается повышением температуры тела, нарушением водно-солевого обмена и витаминного равновесия с образованием недоокисленных продуктов обмена веществ. В случаях недостатка влаги начинается сгущение крови. При перегревании возможны нарушения кровообращения и дыхания, повышение, а затем падение артериального давления. Длительное или систематически повторяющееся действие умеренно высоких температур приводит к повышению толерантности к тепловым факторам. Происходит закаливание организма. Человек сохраняет работоспособность при значительном повышении температуры внешней среды. Таким образом, изменение температуры окружающей среды в ту или иную сторону от зоны температурного комфорта приводит в действие комплекс физиологических механизмов, способствующих сохранению температуры тела на нормальном уровне. В экстремальных температурных условиях при срыве адаптации возможны нарушения процессов саморегуляции и возникновение патологических реакций.

Влажность воздуха. Зависит от присутствия в воздухе водяных паров, которые появляются в результате конденсации при встрече теплого и холодного воздуха. Абсолютной влажностью называют плотность водяного пара или его массу в единице объема. Переносимость человеком температуры окружающей среды зависит от относительной влажности. Относительная влажность воздуха - это процентное отношение количества содержащихся в определенном объеме воздуха водяных паров к тому их количеству, которое полностью насыщает этот объем при данной температуре. При падении температуры воздуха относительная влажность растет, а при повышении - падает. В сухой и жаркой местности днем относительная влажность составляет от 5 до 20 %, в сырой - от 80 до 90 %. Во время выпадения осадков она может достигать 100 %.Относительную влажность воздуха 40-60 % при температуре 18-21 °C считают оптимальной для человека. Воздух, относительная влажность которого ниже 20 %, оценивается как сухой, от 71 до 85 % - как умеренно влажный, более 86 % - как сильно влажный. Умеренная влажность воздуха обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма. У человека она способствует увлажнению кожи и слизистых оболочек дыхательных путей. От влажности вдыхаемого воздуха в определенной мере зависит поддержание постоянства влажности внутренней среды организма. Сочетаясь с температурными факторами, влажность воздуха создает условия для термического комфорта или нарушает его, способствуя переохлаждению или перегреванию организма, а также гидратации или дегидратации тканей. Одновременное повышение температуры и влажности воздуха резко ухудшает самочувствие человека и сокращает возможные сроки пребывания его в этих условиях. При этом происходит повышение температуры тела, учащение пульса, дыхания. Появляется головная боль, слабость, понижается двигательная активность. Плохая переносимость жары в сочетании с повышенной относительной влажностью обусловлена тем, что одновременно с усилением потоотделения при высокой влажности окружающей среды пот плохо испаряется с поверхности кожи. Теплоотдача затруднена. Организм все больше перегревается, и может возникнуть тепловой удар. Повышенная влажность является неблагоприятным фактором и при пониженной температуре воздуха. При этом происходит резкое увеличение теплоотдачи, что опасно для здоровья. Даже температура 0 °C может привести к отморожению лица и конечностей, особенно при наличии ветра. Низкая влажность воздуха (менее 20 %) сопровождается значительными испарениями влаги со слизистых оболочек дыхательных путей. Это приводит к уменьшению их фильтрующей способности и к неприятным ощущениям в горле и сухости во рту.

Границами, в пределах которых тепловой баланс человека в покое поддерживается уже со значительным напряжением, считают температуру воздуха 40 °C и влажность 30 % или температуру воздуха 30 °C и влажность 85 %.

Движение воздуха. Неравномерное прогревание различных участков земной поверхности приводит к перемещению воздушных масс. Холодные и тяжелые массы воздуха непрерывно вытесняют более теплые и легкие, создавая ветер. Скорость или сила ветра измеряется узлами, баллами и метрами в секунду. В соответствии с этим была предложена следующая шкала ветров (табл.).

Таблица Сила ветра по Бофорту

Ветер, являясь составной частью погоды, может оказывать значительное влияние на организм. Нормальными для человека считают условия, когда в области термического комфорта дует тихий и легкий ветер со скоростью 1-4 м/с.Умеренный ветер оказывает тонизирующее действие на организм. Усиливая испарение с поверхности кожи и конвекционно снимая тепло, он способствует лучшей теплоотдаче и охлаждению тела. Это облегчает переносимость жары. Однако когда температура воздуха начинает превышать температуру кожи человека, то ветер уже не охлаждает, а конвекционно нагревает организм. Сухой и горячий ветер раздражает слизистые оболочки дыхательных путей, высушивает кожу. Умеренный ветер при холодной погоде стимулирует увеличение теплообразования. Он бодрит здорового человека, способствует закаливанию организма. Интенсивный ветер передвигает границы температурного комфорта, что стимулирует теплорегуляцию, усиливает деятельность нервной и эндокринной систем организма, вызывает изменение просвета кровеносных сосудов кожи. Сильный ветер также оказывает давление на механорецепторы кожи. Он затрудняет дыхание, угнетающе влияет на психическую сферу человека. В сочетании с высокой температурой сильный ветер способствует перегреванию организма, дегидратации кожи. В холодную погоду, особенно при больших морозах, он не только оказывает высушивающее действие, но и приводит к охлаждению, озноблению и отморожению. Таким образом, различные скорости движения воздуха вызывают неоднозначные изменения жизненных функций организма.

Атмосферное давление. На уровне моря в среднем атмосферное давление составляет 101,3 кПа (760 мм рт. ст.). Общее барометрическое давление распределяется между составляющими воздух газами в соответствии с их процентным содержанием. Каждый газ имеет свое парциальное давление, т. е. суммарное давление всех молекул данного газа в объеме. Давление играет важную роль в функционировании организма. Вследствие разности парциальных давлений в теле человека совершается газообмен. Вся система кровообращения работает по принципу разности гидростатических давлений, которые находятся в коррелятивных связях с внешним давлением. Меняющееся давление в придаточных полостях черепа способствует кровообращению в мозге. Изменения разности давлений между внешней средой и замкнутыми полостями тела сказываются на состоянии человека. Перепады атмосферного давления вызывают ряд функциональных изменений в организме. Прежде всего они касаются сердечно-сосудистой системы. Так, в нормальных условиях при повышении барометрического давления снижается артериальное давление, возрастает частота сердечных сокращений. При понижении барометрического давления отмечаются противоположные сдвиги. Могут возникнуть признаки кислородного голодания. Значительные перепады атмосферного давления, гипер- и гипобария приводят к разнообразным патологическим проявлениям.

Метеопатология. Большинство здоровых людей практически не чувствительны к изменениям погоды. Вместе с тем довольно часто встречаются люди, которые проявляют повышенную чувствительность к колебаниям метеопогодных условий. Таких людей называют метеолабильными. Как правило, они реагируют на резкие, контрастные смены погод или на возникновение метеоусловий, необычных для данного времени года. Известно, что метеопатические реакции обычно предшествуют резким колебаниям погоды. Как правило, метеолабильные люди чувствительны к комплексам погодных факторов. Однако существуют лица, плохо переносящие отдельные метеорологические факторы. Они могут страдать анемопатией (реакции на ветер), аэрофобией (состояние страха на резкие изменения в воздушной среде), гелиопаией (повышенная чувствительность к состоянию солнечной активности), циклонопатией (болезненное состояние на погодные изменения, вызванные циклоном) и т. п. Метеопатические реакции связаны с тем, что адаптивные механизмы у таких людей или недостаточно развиты, или ослаблены под влиянием патологических процессов.

Субъективными признаками метеолабильности являются ухудшение самочувствия, общее недомогание, беспокойство, слабость, головокружение, головная боль, сердцебиение, боли в области сердца и за грудиной, повышение раздражительности, снижение работоспособности и т. п.

Субъективные жалобы, как правило, сопровождаются объективными изменениями, происходящими в организме. Особенно чутко реагирует на перепады погоды вегетативная нервная система: парасимпатический, а затем и симпатический отдел. В результате появляются функциональные сдвиги во внутренних органах и системах.

Возникают сердечно-сосудистые расстройства, происходят нарушения мозгового и коронарного кровообращения, изменяется терморегуляция и т. п. Показателями подобных сдвигов являются изменения характера электрокардиограммы, вектор кардиограммы, реоэнцефалограммы, параметров артериального давления. Увеличивается количество лейкоцитов, холестерина, повышается свертываемость крови.

Метеолабильность обычно наблюдается у людей, страдающих различными заболеваниями: вегетативными неврозами, гипертонической болезнью, недостаточностью коронарного и церебрального кровообращения, глаукомой, стенокардией, инфарктом миокарда, язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки, желчно- и мочекаменной болезнью, аллергией, бронхиальной астмой. Часто метеолабильность появляется после перенесенных заболеваний: гриппа, ангины, воспаления легких, обострения ревматизма и т. п. На основании сопоставления синоптических ситуаций с реакциями организма (биоклиматограмма) стало известно, что наиболее чувствительны к метеофакторам больные с сердечно-сосудистой и легочной недостаточностью по причине возникновения у них спастических состояний.

Механизмы возникновения метеопатических реакций недостаточно ясны. Полагают, что они могут иметь разную природу: от биохимической до физиологической. При этом известно, что местами координации реакций организма на внешние физические факторы являются высшие вегетативные центры головного мозга.

С помощью лечебных и особенно профилактических мероприятий метеолабильным людям можно помочь справиться со своим состоянием.

Генотипическая адаптация народов Крайнего Севера.

Экстремальность влияния климата Севера на организм человека определяется в основном необычайно длительной и суровой зимой, коротким холодным летом, выраженной неустойчивостью и изменчивостью погоды, резким нарушением обычной для умеренного климата фотопериодичности (с чем неизбежно связано явление «светового голодания» во время полярной ночи и «светового излишества» во время полярного дня), повышенной геомагнитной активностью, пустынностью и однообразием ландшафта, бедностью флоры и фауны.

Ведущим в комплексе климатических элементов Севера является радиационный режим, который имеет отрицательный либо незначительно положительный баланс в течение года низких температур относительная влажность воздуха во все время года высокая и составляет 65-95%.

Важное значение в формировании погоды в высоких широтах имеет охлаждение огромных масс воздуха в арктической и антарктической областях, которые при циркуляции соприкасаются с нагретым воздухом субтропических и экваториальных районов, образуя различные фронты. Движение вихревых течений циклонов и антициклонов из Арктики сопровождается резкими и частыми колебаниями атмосферного давления, перепадами температуры и влажности. Установлено, что для человека особенно неблагоприятны области низкого давления циклогенетического характера и области высокого давления с возмущениями атмосферы.

Специфические изменения фотопериодики в высоких широтах заключаются в том, что в течение двух периодов года Солнце либо постоянно находится над горизонтом (полярное лето), либо постоянно скрыто за горизонтом (полярная зима). По мере приближения к полюсам продолжительность непрерывного дня и непрерывной ночи увеличивается.

Полярный день за счет атмосферной рефракции на 14-15 дней продолжительнее полярной ночи.

Это своеобразие лета и зимы в высоких широтах определяет значительное снижение притока физиологически активной радиации за вегетационный период. Продолжительность периода ультрафиолетового голодания на Севере, наиболее выраженного осенью и зимой, в зависимости от широты и погоды составляет не менее 5-6 месяцев. [15]

Важной характеристикой «ультрафиолетового климата» является оценка продолжительности периода с биологически активной солнечной радиацией. За длительность этого периода рекомендуется принимать число ясных дней (нижняя облачность в 13 ч 0-5 баллов) с полуденной высотой Солнца над горизонтом выше 25°. Если высота Солнца меньше этой величины, то ультрафиолетовая (УФ) радиация с длиной волны 304-295 мкм, которая является наиболее активной в биологическом отношении, не достигает земной поверхности. При этом следует учитывать, что облачность нижнего яруса понижает интенсивность прямой УФ-радиации на 100 и рассеянной - на 55% по сравнению с ее интенсивностью при ясном небе.

Существенными и весьма специфическими для высоких широт являются сильные геомагнитные возмущения. Это связано с особенностями строения магнитной сферы Земли в области высоких широт, в результате чего на Крайнем Севере и в Антарктиде влияние космических и солнечных факторов выражено больше, чем в средних широтах. Частота возникновения полярных сияний, являющихся следствием внедрения в ионосферу Земли заряженных частиц, которые выбрасываются при мощных хромосферных вспышках на Солнце, растет по мере продвижения к северу и достигает максимума в области зоны полярных сияний. Именно с зоной полярных сияний связана наибольшая геомагнитная активность. [15]

Кроме волнового излучения, Солнце постоянно выбрасывает большое количество корпускул, представленных протонами и электронами.

Среди широкого спектра электромагнитных колебаний, вызванных взаимодействием солнечного (волнового и корпускулярного) излучения с магнитосферой Земли, существенное значение с точки зрения биологического эффекта придается возмущению естественного электромагнитного поля Земли, лежащему в области сверхнизких частот.

Изменения интенсивности как первичного, так и вторичного излучения Солнца изменяют характер циркуляции воздушных масс в тропосфере, обусловливают перераспределение энергии и могут приводить к изменению атмосферы в целом, что вызывает изменения погоды и ряда физико-химических параметров у растительных и животных организмов. Особого внимания в этом аспекте заслуживает гипотеза В. П. Казначеева о «синдроме полярного напряжения», в основе которого лежат биофизические закономерности взаимодействия организма и среды и своеобразные механизмы биоэнергетики. На уровне целостного организма этот синдром проявляется перестройкой нейроэндокринной регуляции, многообразными изменениями функций, которые развиваются фазово и по своей биологической значимости варьируют от приспособительных до патологических. [17]

Несмотря на большую общность экологических факторов, климатообразующая характеристика различных регионов высоких широт очень неоднородна. С точки зрения климатогеографических условий, например, Европейский Север и Азиатский Север значительно отличаются друг от друга. Характерные климатогеографические особенности определяются конкретным расположением региона, его удаленностью от океана, рельефом и высотой местности, геохимическими особенностями, флорой, фауной, степенью развития социальных коммуникаций. Эти особенности во многом определяют характер взаимодействия человека с факторами окружающей среды и существенно влияют на формирование ряда цитологических процессов.

Европейская часть Заполярья характеризуется особенно тяжелым аэродинамическим режимом, неоднородностью климатических условий и неустойчивым характером атмосферы. Для этих районов типичны внезапные и резкие перепады температур и барометрического давления, достигающие абсолютной амплитуды в 70-85 гПа зимой и 40-50 гПа летом при скорости изменения давления на 9-12 гПа за 3 ч. Среднегодовые температуры воздуха на территории Европейского Севера колеблются (с запада на восток) от +3 до -8 °С, а периодические колебания температуры зимой могут достигать 15-20 °С в сутки. В переходные периоды, как и зимой, наблюдается значительная облачность, высокая относительная влажность, большая изменчивость метеорологических характеристик. Лето пасмурное, прохладное, температура возрастает с севера на юг. Средняя продолжительность снежного покрова в районе Архангельска составляет 190 дней в году, а в районе Амдермы- 265 дней. Количество дней с туманом и метелью в.указанных пунктах достигает 140. Важной медико-географической характеристикой Кольского Заполярья является длительный период «субнормальных» температур, с колебаниями от 0 до ± 10 °С, которые, согласно многочисленным данным, могут быть причиной охлаждения не менее часто, чем воздействие низких температур.

Близость теплого течения Гольфстрим у побережья Кольского полуострова в отличие от сухого климата Азиатского Севера создает высокую влажность воздуха, что в сочетании с низкими температурами оказывает наиболее неблагоприятное действие на организм. По данным Б. А. Яковлева, число дней в году с относительной влажностью воздуха более 80% составляет от 120 до 140. Наибольшая относительная влажность воздуха отмечается зимой, а наименьшая - летом. Изменения абсолютной влажности имеют обратную направленность.

Характерным климатообразующим фактором Европейского Заполярья является резко усиленный ветровой режим с интенсивным развитием частых, сильных и порывистых ветров различных направлений, скорость которых достигает 15 м/с, причем число штормовых дней в данном регионе достигает 100-122 в год, тогда как в Москве оно не превышает 19. Среднегодовой ход скорости ветра изменяется в сторону усиления в осенне-зимний период, достигая очень больших величин на побережье Кольского полуострова.

Для Азиатского Заполярья характерны повышенное давление и сверхнизкие температуры. Среднегодовая температура в наиболее суровой части - западной части архипелага Северная Земля - составляет -13.5 °С. Только в течение 1-1.5 месяцев средняя температура немногим превышает 0 °С, и практически нет ни одного месяца, когда температура не опускалась бы ниже 0 °С. Число дней с минусовой температурой в районе Таймырского полуострова составляет в среднем 200, в том числе с температурой ниже -30 °С - 85 дней в году. На протяжении многолетних измерений среднегодовая температура составляет -10 °С. Режим погоды на Таймыре крайне неустойчив и каждый день сопровождается резким контрастным изменением погоды. В среднем на протяжении года в течение 90 дней внутри суточные перепады температуры воздуха превышают 10 °С. Наибольшие перепады температуры отмечаются в осенне-зимний период. Снижение температуры воздуха сопровождается повышением давления - и, наоборот, при повышении температуры уменьшается атмосферное давление. По данным Ж. Ж. Рапопорта, перепады в течение суток атмосферного давления более чем на 10 мм рт. ст. отмечаются на протяжении 20-40 дней в году.

Частые колебания атмосферного давления на фоне больших перепадов температуры и повышения относительной влажности воздуха нередко сопровождаются сильными ветрами, скорость которых достигает иногда 40 м/с. Экстремальным ситуациям зимой, так же как в районах Европейского Заполярья, свойственно практически полное отсутствие УФ-радиации.

Приведенные характеристики отдельных физических факторов Европейского и Азиатского Заполярья определяют своеобразные для каждого конкретного региона погоду, климат и существенную часть природного ландшафта. Понятно, что детальное изучение климатических условий и сопоставление их с различными функциональными параметрами дают возможность найти качественные особенности и количественные критерии ответных реакций организма в каждом регионе. В. П. Казначеев подчеркивает, что в интегральной оценке экологических факторов различных климатогеографических регионов важно выделять прежде всего тот комплекс, который определяет специфику адаптационных изменений в организме человека и животных. Особенности адаптационных процессов при таком подходе используются как инструмент для выявления одного или группы наиболее типичных физиологически значимых экологических факторов.

Ландшафтная структура Крайнего Севера подразделяется на следующие зоны: арктическая, зоны тундры и лесотундры, лесная зона. Почти для всех этих зон характерно наличие вечной мерзлоты - слоя многолетнемерзлых грунтов с небольшим содержанием глеевых и подзолистых почв. Водонепроницаемость мерзлых грунтов и обилие поверхностных вод приводят к тому, что 75-90% осадков расходуется на сток и задерживается в мерзлотном слое почв. Отсутствие возможности для самоочищения в почвах обусловливает вынос отдельных элементов промышленных выбросов с водами в реки и накопление их в растениях и почвенных микроорганизмах, которые могут вызвать возникновение или передачу заболеваний. Следует отметить, что в этих условиях развитие аэробных бактерий исключено, а потому окислительные процессы и нитрификация совершаются анаэробными микроорганизмами и протекают, как и химическое выветривание, очень медленно. [15]

Ландшафтные особенности Севера обусловливают низкую минерализацию воды, своеобразные сочетания макро- и микроэлементного состава местных пищевых продуктов и снижение или полную утрату минеральных веществ в продуктах, доставляемых из других районов страны, а эколого-фаунистические особенности способствуют широкому распространению природно-очаговых и паразитарных заболеваний. [7]

Установлены закономерные связи между ландшафтно-геохимическими особенностями отдельных регионов и распространением ряда заболеваний. В частности, недостаточное содержание фтора в питьевой воде и изменение соотношения Са и Sn, Mg и Na ведут к широкому распространению кариеса и поражениям слизистой оболочки рта в виде катаральных и гипертрофических гингивитов, хейлитов и нарушений костной ткани, характерных для начальной стадии пародонтоза у новоселов и постоянных жителей Европейского Севера. Примером воспитания устойчивости к неблагоприятным условиям является закаливание. У многих северных народов распространен ритуал, при котором после рождения ребенка выносят из чума на улицу, где он проводит с матерью от 4 до 7 дней (Красильников В.П. , [13] Такой ритуал направлен на активизацию защитных сил организма младенца, который при помощи матери постепенно адаптируется к холоду. На следующем этапе ребенка переносят в чум (в локальную оздоровительную среду), где прохладно и дети без теплой одежды ползают по полу. При этом происходит дальнейшее повышение устойчивости функций организма к простуде и заболеваниям.Следующим этапом закаливания было привлечение детей и подростков к промысловой деятельности с преодолением больших расстояний, с колоссальными физическими и психическими нагрузками, в суровых погодных условиях (Ким В.В.,[12] Так, В.Г. Богораз [8] отмечает, что чукотские пастухи не стремились тщательно защитить свои ноги от холода. Тепло поддерживалось преимущественно за счет движения.Такой режим закаливания обеспечивает не только формирования адаптационных физиологических механизмов, но и жесткий отбор наиболее здоровых и приспособленных детей.Стоит отметить так же и рацион питания: до 2 кг сырого мяса в день. Суровые условия Севера не дают коренным народам времени на постепенный процесс закаливания, а система традиционного воспитания позволяет в кратчайший срок определить уровень здоровья, активизировать иммунную систему и защитные силы, а затем с раннего детства быстро начать осваивать прикладные умения и навыки Ким В.В., [12].

Обобщая сказанное, важно отметить, что у коренных народов Севера оздоровление не выделяется как отдельный процесс, а является неотъемлемой частью воспитания и функционирования человека.

Такая культурная особенность объясняется необходимостью развития адаптационных физиологических процессов для существования в суровых климатических условиях. Основные оздоровительные мероприятия являются неотъемлемой частью образа жизни и образовательного процесса народов крайнего Севера. Примерами таких мероприятий могут служить традиционные игры и соревнования, направленные на поддержание физической формы и формирование военных и промысловых навыков. Такие обряды и традиции закреплены на уровне многовековой культуры, религиозных верований и обрядов северных народов.

Фазы адаптации человека к условиям Крайнего Севера. Продолжительность каждой фазы обусловлена объективными и субъективными факторами, такими как климатогеографические и социальные условия, индивидуальные особенности организма и т. п. Начальный период адаптации длится до полугода. Он характеризуется дестабилизацией физиологических функций.

Вторая фаза занимает 2-3 года. В это время происходит некоторая нормализация функций, что отмечается как в покое, так и при нагрузках.

В третьей фазе, которая длится 10-15 лет, состояние организма стабилизируется. Однако для поддержания нового уровня жизнедеятельности необходимо постоянное напряжение регуляторных механизмов, что может привести к истощению резервных возможностей организма.

Природные условия Крайнего Севера и приравненных к нему районов могут считаться адекватной средой обитания для аборигенов и неадекватной для населения, мигрировавшего из других широт с более благоприятным климатом

3.3 Дезадаптация

Организм может одновременно приспосабливаться ко многим внешним факторам, разграничивая соответствующие специализированные реакции во времени. Однако адаптационные возможности организма не безграничны. Поэтому важной предпосылкой возникновения новых долговременных адаптаций является частичное или полное устранение ранее сложившихся адаптаций - дезадаптация - после прекращения действия фактора. Исключение фактора приводит к постепенному исчезновению долговременной адаптации, в основе чего лежит прекращение адаптационного биосинтеза белков. Процесс дезадаптации протекает медленнее, чем адаптация.

При многократном повторении этапов адаптации и дезадаптации (к одним и тем же факторам среды) может наступить так называемая стадия изнашивания (или локального старения). На этой стадии, а также при очень сильной и длительной нагрузке, способность клеточных систем к биосинтезу белка может быть исчерпана. В результате в клетках, ответственных за обеспечения адаптации, снижается синтез РНК и белков, в следствие чего может происходит гибель некоторых клеток и замещение их соединительной тканью (развитие органного или системного склероза и явления функциональной недостаточности). Таким образом, на стадии изнашивания происходит превращение адаптационной реакции в патологию, а адаптации-в болезнь.