Адаптация на уровне организма - эволюция приспособлений

Физиологическая адаптация - это устойчивый уровень активности и взаимосвязи функциональных систем, органов и тканей, а также механизмов управления. Он обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма и трудовую активность человека в новых (в том числе и социальных) условиях существования, способность к воспроизведению здорового потомства.

Для всякого организма существует оптимальная эндогенная и экзогенная, то есть внутренняя и внешняя, экологическая среда, причем среда обитания не только с оптимальными характеристиками физических условий, но и с конкретными производственными и социальными условиями. По обе стороны от оптимума трудовая и биологическая активность постепенно снижается, пока, наконец, условия не станут такими, в которых организм вообще не сможет существовать. Например, человек не сможет полноценно жить и работать в условиях высокогорья на высоте более 4000 м или в аридной, засушливой зоне пустыни при температуре 40°C и выше.

Начиная с момента рождения, организм внезапно попадает в совершенно новые для себя условия и вынужден приспособить к ним деятельность всех своих органов и систем. В дальнейшем, в ходе индивидуального развития, факторы, действующие на организм, непрерывно видоизменяются, порой приобретая необычную силу или необычный характер, что требует постоянных функциональных перестроек. Таким образом, процесс приспособления организма к природным - климато-географическим, а у человека также к производственным и социальным условиям представляет собой универсальное явление.

Эволюция и формы адаптации

Существует генотипическая адаптация, в результате которой на основе наследственности, мутаций и естественного отбора формировались современные виды животных. Комплекс видовых наследственных признаков - генотип - становится исходным пунктом следующего этапа адаптации, приобретаемой в процессе жизни каждой отдельной особи. Эта так называемая индивидуальная или фенотипическая адаптация формируется в процессе взаимодействия конкретного организма с окружающей его средой обитания и обеспечивается специфическими для этой среды структурными морфофункциональными изменениями.

В процессе индивидуальной адаптации человек создает запасы памяти и навыков, формирует векторы поведения в результате образования в организме на основе селективной экспрессии генов банка памятных структурных следов. экологический атмосферный воздух биосфера

Адаптогенные факторы

Г. Селье, подошедший к проблеме адаптации с новых оригинальных позиций, назвал факторы, воздействие которых приводит к адаптации, стресс-факторами. Другое их название - экстремальные факторы. Экстремальными могут быть не только отдельные воздействия на организм, но и измененные условия существования в целом (например, перемещение человека с юга на Крайний Север и т.д.). По отношению к человеку адаптогенные факторы могут быть природными и социальными, связанными с трудовой деятельностью.

Социальные факторы. Помимо того, что человеческий организм подвержен тем же природным влияниям, что и организм животных, социальные условия жизни человека, факторы, связанные с его трудовой деятельностью, породили специфические факторы, к которым необходимо адаптироваться. Их число растет с развитием цивилизации.

Загрязнение окружающей природы, включение в пищу большого числа синтетических продуктов, алкогольных напитков, злоупотребление медикаментами, курение - все это дополнительная нагрузка для гомеостазируемых систем организма современного человека.

Фазы развития процесса адаптации

Фазное течение реакций адаптации, впервые выявленное Г. Селье, ни у кого не вызывает сомнений. Рассмотрим эти фазы.

Первая фаза - «аварийная» - развивается в самом начале действия как физиологического, так и патогенного фактора или измененных условий внешней среды. При этом реагируют висцеральные служебные системы: кровообращение, дыхание. Этими реакциями управляет центральная нервная система с широким вовлечением гормональных факторов, в частности гормонов мозгового вещества надпочечника (катехоламинов), что в свою очередь сопровождается повышенным тонусом симпатической системы. Следствием активации симпатико-адреналовой системы являются такие сдвиги вегетативных функций, которые имеют катаболический характер и обеспечивают организм нужной ему энергией как бы в предвидении необходимых в скором будущем затрат. Эти предупредительные меры являются яркой иллюстрацией проявления «опережающего» возбуждения.

В аварийной фазе повышенная активность вегетативных систем протекает не координированно, с элементами хаотичности. Реакции генерализованы и неэкономны и часто превышают необходимый для данных условий уровень. Число измененных показателей в деятельности различных систем неоправданно велико. Управление функциями со стороны нервной системы и гуморальных факторов недостаточно синхронизировано, вся фаза в целом носит как бы поисковый характер и представляется как попытка адаптироваться к новому фактору или к новым условиям, главным образом за счет органных и системных механизмов.

Тканевые, а тем более молекулярные процессы в клетках и мембранах организма в этой фазе направленно не изменяются, так как для их стационарной перестройки требуется более значительное время.

Аварийная фаза адаптации в основном протекает на фоне повышенной эмоциональности (чаще отрицательной модальности). Следовательно, в механизмы протекания этой фазы также включаются все элементы центральной нервной системы, которые обеспечивают именно эмоциональные сдвиги в организме.

Аварийная фаза адаптации может быть выражена по-разному, в зависимости не только от индивидуальных особенностей организма, но и от силы раздражающих факторов (чем они сильнее, тем эта фаза выраженнее). Соответственно она может сопровождаться сильно или слабо выраженным эмоциональным компонентом, от которого, в свою очередь, зависит мобилизация вегетативных механизмов.

Вторая фаза - переходная к устойчивой адаптации. Она характеризуется уменьшением общей возбудимости центральной нервной системы, формированием функциональных систем, обеспечивающих управление адаптацией к возникшим новым условиям. Снижается интенсивность гормональных сдвигов, постепенно выключается ряд систем и органов, первоначально вовлеченных в реакцию. В ходе этой фазы приспособительные реакции организма постепенно переключаются на более глубокий тканевый уровень. Гормональный фон видоизменяется, усиливают свое действие гормоны коры надпочечников - «гормоны адаптации».

Вслед за переходной фазой наступает третья фаза - фаза устойчивой адаптации, или резистентности. Она и является собственно адаптацией - приспособлением - и характеризуется новым уровнем деятельности тканевых клеточных мембранных элементов, перестроившихся благодаря временной активации вспомогательных систем, которые при этом могут функционировать практически в исходном режиме, тогда как тканевые процессы активизируются, обеспечивая гомеостазис, адекватный новым условиям существования.

Основными особенностями этой фазы являются:

1) мобилизация энергетических ресурсов;

2) повышенный синтез структурных и ферментативных белков;

3) мобилизация иммунных систем.

В третьей фазе организм приобретает неспецифическую и специфическую резистентность - устойчивость организма.

Управляющие механизмы в ходе третьей фазы скоординированны. Их проявления сведены к минимуму. Однако в целом и эта фаза требует напряженного управления, что и обусловливает невозможность ее бесконечного протекания. Несмотря на экономичность - выключение «лишних» реакций, а следовательно, и излишней затраты энергии,- переключение реактивности организма на новый уровень не дается организму даром, а протекает при определенном напряжении управляющих систем. Это напряжение принято называть «цена адаптиции». Любая активность в адаптируемом к той или иной ситуации организме обходится ему много дороже, чем в нормальных условиях (требует, например, при физических нагрузках в горных условиях на 25 % больше затрат энергии, чем в норме).

Нельзя, однако, рассматривать эту фазу как нечто абсолютно стабильное. В процессе жизни организма, находящегося в фазе стойкой адаптации, возможны отклонения - флюктуации: временная дезадаптация (снижение устойчивости) и реадаптация (восстановление устойчивости). Эти флюктуации связаны как с функциональным состоянием организма, так и с действием различных побочных факторов.

Механизмы адаптации

Первое соприкосновение организма с измененными условиями или отдельными факторами вызывает ориентировочную реакцию, которая может перейти в генерализованное возбуждение параллельно. Если раздражение достигает определенной интенсивности, это приводит к возбуждению симпатической системы и выделению адреналина.

Такой фон нейрорегуляторных соотношений характерен для первой фазы адаптации - аварийной. На протяжении последующего периода формируются новые координационные отношения: усиленный эфферентный синтез приводит к осуществлению целенаправленных защитных реакций. Гормональный фон изменяется за счет включения гипофизарно-адреналовой системы. Глюкокортикоиды и выделяемые в тканях биологически активные вещества мобилизуют структуры, в результате деятельности которых ткани получают повышенное энергетическое, пластическое и защитное обеспечение. Все это составляет основу третьей фазы (устойчивой адаптации).

Важно отметить, что переходная фаза стойкой адаптации имеет место только при том условии, что адаптогенный фактор обладает достаточной интенсивностью и длительностью действия. Если он действует кратковременно, то аварийная фаза прекращается и процесс адаптации не формируется. Если адаптогенный фактор действует длительно или повторно прерывисто, это создает достаточные предпосылки для формирования так называемых «структурных следов». Суммируются эффекты действия факторов, углубляются и нарастают метаболические изменения, и аварийная фаза адаптации превращается в переходную, а затем и в фазу стойкой адаптации.

Поскольку фаза стойкой адаптации связана с постоянным напряжением управляющих механизмов, перестройкой нервных и гуморальных соотношений, формированием новых функциональных систем, то эти процессы в определенных слуаях могут истощаться. Если принять во внимание, что в ходе развития адаптивных процессов важную роль играют гормональные механизмы, то становится ясно, что они являются наиболее истощаемым звеном.

Истощение управляющих механизмов, с одной стороны, и клеточных механизмов, связанных с повышенными энергетическими затратами, с другой стороны, приводит к дезадаптации.

Симптомами этого состояния являются функциональные изменения в деятельности организма, напоминающие те сдвиги, которые наблюдаются в фазе острой адаптации.

Вновь в состояние повышенной активности приходят вспомогательные системы -- дыхание, кровообращение, неэкономично тратится энергия. Однако координация между системами, обеспечивающими состояние, адекватное требованию внешней среды, осуществляется неполноценно, что может привести к гибели.

Дезадаптация возникает чаще всего в тех случаях, когда действие факторов, явившихся основными стимуляторами адаптивных изменений в организме, усиливается, и это становится несовместимым с жизнью.

Реакции на добавочные раздражения в условиях фаз адаптации

Любая живая система -- будь то простейший организм, стоящий на низкой ступени эволюционной лестницы, высшее животное или, наконец, человек -- никогда не подвергается изолированному действию какого-либо одного раздражителя. Каждый кратковременно действующий, по выражению И.П. Павлова "экстренный", раздражитель совпадает с определенным фоном реактивности организма. В свою очередь, этот фон создается условиями жизни, теми или иными стрессовыми ситуациями. Следовательно, один и тот же организм в различные периоды времени может находиться в разных фазах адаптационного процесса. Отсюда вытекает, что резистентность его к данному экстренному фактору (раздражителю) может быть различной в зависимости от того, с какой фазой адаптации совпадает в этот раз раздражитель.

Таким образом, сложнейший процесс адаптации в определенной мере управляем. Разработанные учеными способы закаливания организма служат улучшению его адаптивных возможностей. При этом надо учитывать, что адаптация к любому неадекватному фактору сопряжена с тратой не только энергии, но и структурных -- генетически детерминированных -- ресурсов организма. В каждом конкретном случае научно обоснованное определение стратегии и тактики, а также количества и качества («дозы») адаптации является столь же ответственным мероприятием, как и определение дозы сильнодействующего фармакологического препарата.

Жизнь современного человека весьма мобильна, и в обычных естественных условиях его организм непрерывно адаптируется к целому комплексу природно-климатических и социально-производственных факторов

ЛЕКЦИЯ 5. ВРЕМЯ И ФУНКЦИИ ОРГАНИЗМА

Живой организм, подобно любым видам материи, имеет пространственно-временную организацию.

Физиологические системы и составляющие их элементы, вплоть до отдельных клеток, взаимосвязаны. И если форма пространственных связей в значительной мере изучена, то форма временных связей различных систем изучена меньше.

Временные параметры организма и его систем

в виде замкнутых циклов (например, дыхание) или в виде последовательно протекающих этапов (например, пищеварение). При этом как циклы, так и этапы процессов имеют свои временные параметры. Так, для сердечно-сосудистой системы характерной временной мерой является сердечный цикл (в среднем 0,8 с), состоящий, в свою очередь, из строго соотносящихся между собой фаз. Кровь протекает за единицу времени определенное расстояние по сосудам разного калибра с линейной скоростью, разной в различных отделах сосудистой системы. Скорость кругооборота крови, то есть время, за которое частица крови пробегает большой и малый круги кровообращения, составляет около 23-24 с. Дыхание складывается из циклической системы смены вдоха и выдоха (ритм - около 12 дыханий в минуту).

Пищеварительная система также работает со своими временными показателями, характеризующими скорость переработки пищи в каждом отделе и ее перемещение в последующий. Здесь ритмы более длительные - от десятков минут до часов, что зависит от характера пищи и от многообразия внешних и внутренних условий. Наиболее точную временную характеристику дает ритмическая двигательная активность голодного желудка - сокращения его возникают 1 раз за 1-1,5 часа и длятся по нескольку десятков минут.

Фильтрация плазмы почками происходит со скоростью около 120 мл/мин. Для каждой железы внутренней секреции характерно выделение определенного количества в единицу времени. Ткани поглощают в среднем около 300 мг кислорода в минуту. Можно приводить и другие примеры, касающиеся дозировки функции во времени и т. д.

Ритмическая активность разных физиологических систем синхронизирована между собой неодинаково. Например, тесно связаны между собой ритмы работы сердца и внешнего дыхания: изменения частоты сердечных сокращений всегда однонаправлены с частотой вдоха и выдоха. Однако связь этих систем с пищеварением почти не выражена. Выделения того или иного гормона не стабильны во времени и связь между ними бывает нередко опосредованной.

В двигательном аппарате временные параметры изначально многообразны. Из каждого мотонейрона спинного мозга идут потоки импульсов к мышечным волокнам, включенным в данную двигательную единицу. В свою очередь, двигательные единицы каждой мышцы могут работать синхронно и асинхронно, вступать друг с другом в содружественные или антагонистические отношения.

Таким образом, все элементы центральной нервной системы и элементы двигательного аппарата отличаются своими временными характеристиками. Такое свойство А. А. Ухтомский назвал гетерохронизмом.

Синхронизация работы различных систем

Внешние задаватели времени

Если бы деятельность организмов - от самых простейших до человека протекала только в форме реакции на сиюминутные раздражения (по принципу безусловных рефлексов), животный мир не развивался бы, так как такая форма взаимосвязи с внешней средой не несет в себе приспособления. Только реакция на сигналы, то есть условно-рефлекторная деятельность, обеспечивает более высокую форму приспособления. Когда мы реагируем на сигналы, предшествующие отрицательным раздражителям, то тем самым учимся бороться с ними или избегать их. В эксперименте, например, зажигание лампочки предшествует раздражению конечности животного током, что вызывает оборонительную реакцию сгибания. Когда условный рефлекс выработан, животное сгибает лапу на сигнал зажигания лампочки и тем самым избавляется от неприятного раздражения током.

Реакция на сигналы, предшествующие положительным раздражителям, дает возможность приблизить этот раздражитель, ускорить овладение им (например, зверь находит пищу по сигналу, которым служит запах). Так, в ходе эволюции любые животные организмы научились проявлять активность, направленную на будущее время. Наиболее всестороннее освещение принцип опережающего отражения действительности получил в теории функциональной системы Анохина. Информация о результате действия путем обратной афферентации (4) поступает к акцептору действия - происходит сличение акцептора действия с результатом. При их несовпадении формируется новый афферентный синтез, и рефлекс реализуется по-новому.

Таким образом, условно-рефлекторная деятельность как бы включает в себя будущее время. Таково свойство биологических систем в отличие от неживой материи.

Наиболее исчерпывающе описал связь деятельности живых организмов с будущим П. К. Анохин, создавший теорию функциональных систем. Всякая поведенческая реакция, по П. К. Анохину,- это, прежде всего действие в соответствии с заранее сформулированной моделью ожидаемого результата действия, так называемый акцептор действия.

Время в биологических системах выступает как сложная категория, причем живые организмы, существуя в настоящем, в своей деятельности опираются на прошлое, а сама деятельность управляется, регулируется будущим.

ЛЕКЦИЯ 6. КОНСТИТУЦИЯ ЧЕЛОВЕКА И ЗДОРОВЬЕ

Благодаря научно-техническому прогрессу человек расширил сферу своей производственной деятельности. Она стала охватывать не только хорошо освоенные регионы, но и зоны с экстремальными условиями: высокогорье, Крайний Север, пустыни, Арктику, Антарктиду, дно морей и океанов. Сегодня человеком заняты все доступные экологические ниши планеты.

Окружающая среда в совокупности с наследственностью оказывает влияние на все структуры организма, на особенности его конституционального сложения. В последние годы накоплен большой материал, свидетельствующий о конституционально-генетической предрасположенности человека к некоторым заболеваниям, о специфике клинической картины в зависимости от типа индивидуальной конституции человека, об особенностях протекания адаптационного процесса при смене климатогеографического региона у лиц с разными типами конституции.

Конституциональный подход в оценке состояния здоровья человека, разработке индивидуальных рекомендаций для оптимальной адаптации в новой среде обитания, в прогнозировании и лечении патологических состояний должен войти в практику современной медицины.

Учение о конституции человека

В настоящее время отсутствует общепринятая теория и классификация конституций. Многообразие подходов определяет множество оценок и определений конституции. На наш взгляд, наиболее удачным и полным определением конституции является следующее.

Конституция (лат. constitutio - установление, организация) - комплекс индивидуальных, относительно устойчивых морфологических, физиологических и психических свойств организма, обусловленных наследственностью, а также длительными, интенсивными влияниями окружающей среды и проявляющихся в его реакциях на различные воздействия (в том числе социальные и болезнетворные).

Учение о конституции человека зародилось в глубокой древности. Каждая эпоха вкладывала в определение и классификацию конституции свои представления.

Впервые с понятием конституции мы встречаемся в трудах Гиппократа, который считал, что тип конституции присущ человеку от рождения и остается неизменным в течение всей его жизни. Он различал хорошую и плохую конституцию, сильную и слабую, сухую и влажную, вялую и упругую. Четыре варианта конституций человека по темпераменту: сангвиник, флегматик, холерик и меланхолик - соответствовали, по его мнению, преобладанию в организме крови, слизи, желчи и гипотетической «черной желчи» определяя поведение человека и своеобразие течения его болезней.

Анатомо-морфологическому периоду развития медицины присущи классификации конституции, построенные на основе измерения пропорций человеческого тела и размеров внутренних органов. Различные конституциональные типы рассматривались как нормальные вариации в строении человеческого тела. Так, выделялись узкий, средний и широкий типы; долихоморфный (преобладание продольных размеров) и брахиморфный (преобладание поперечных размеров) типы и др. В дальнейшем появилась еще одна группа классификаций конституции человека, основанная на преимущественном развитии определенных функциональных систем организма.

Существовало мнение, что существование различных конституциональных типов - результат воздействия на организм человека окружающей среды. Оно осуществляется по четырем каналам: атмосферный воздух воздействует на органы дыхания, растворенная в воде пища - на полость рта и желудочно-кишечный тракт, почвенные образования - на мышечный аппарат, а свет и звук через анализаторы воздействуют на мозг и периферическую нервную систему. Усиленному развитию дыхательного аппарата соответствует респираторный тип конституции, пищеварительного - дигестивный тип, мускульного - мышечный тип, и, наконец, был специально выделен церебральный тип конституции.

В противоположность этим воззрениям существовало другое направление в учении о конституции, которое признавало ее наследственный характер. Так, Э. Кречмер (1924) выделял три типа конституции: астенический, пикнический и атлетический. По его мнению, телосложение является одним из самых тонких фенотипических проявлений генотипа индивидуума. Кречмер попытался установить связь между морфологическими особенностями и особенностями психики, но этот вопрос решался им только в рамках патологии.

А. А. Богомолец (1926), взяв за основу физиологическую систему соединительной ткани, выделил четыре типа конституции:

1) астенический, характеризующийся преобладанием в организме тонкой, нежной соединительной ткани; 2) фиброзный - с плотной волокнистой соединительной тканью; 3) пастозный - с преобладанием рыхлой соединительной ткани; 4) липоматозный - с обильным развитием жировой ткани.

Принципиально новой явилась предложенная В. Шелдоном (1954) классификация конституциональных типов, связанная со степенью развития дериватов зародышевых листков. В соответствии с наличием трех зародышевых листков он выделяет три типа конституции: эндо-, мезо- и эктоморфный. Диагностика производится с помощью визуальной оценки по фотографиям с помощью измерений 17 поперечных размеров тела. Типология Шелдона широко распространена в США.

Значительный вклад в учение о конституции внесли работы И. П. Павлова (1931) и его учеников о типах нервной системы, которые определялись свойствами нервного процесса - силой, уравновешенностью и подвижностью. Благодаря этим исследованиям в строгих научных экспериментах было подтверждено существование открытых Гиппократом четырех видов темперамента, отражающихся на чертах конституционального строения.

По преобладающему тонусу различных отделов вегетативной нервной системы некоторыми учеными были выделены симпатический, ваготонический и сбалансированный типы конституции человека.

В нашей стране наибольшее распространение получила классификация, предложенная М. В. Черноруцким (1927). Он выделил три типа конституции: 1) астенический; 2) нормостенический; 3) гиперстенический. Отнесение к тому или иному типу производилось согласно величине индекса Пинье: длина тела - (масса + объем груди в покое). У астеников индекс Пинье больше 30, у гиперстеников меньше 10, у нормостеников находится в пределах от 10 до 30. Эти три типа конституции характеризуются особенностями не только внешних морфологических признаков, но и функциональных свойств. Для астеников, в отличие от гиперстеников, характерно преобладание продольных размеров над поперечными, конечностей над туловищем, грудной клетки над животом. Сердце и паренхиматозные органы у них относительно малых размеров, легкие удлинены, кишечник короткий, брызжейка длинная, диафрагма расположена низко. Отмечены различия и физиологических показателей: понижено артериальное давление, ускорено капиллярное кровообращение, увеличена жизненная емкость легких, уменьшены секреция и моторика желудка, всасывательная способность кишечника, снижены гемоглобин крови, число эритроцитов. У астеников отмечается гипофункция надпочечников и половых желез и гиперфункция щитовидной железы и гипофиза; основной обмен повышен, обмен белков, жиров и углеводов ускорен, преобладают процессы диссимиляции; снижено содержание в крови холестерина, мочевой кислоты, сахара, нейтрального жира, кальция.

Успешное развитие биохимического направления в современной биологии и медицине привело к выявлению генетических (конститутивных) и соматических ферментов, определяющих тип реагирования (А. Лабори, 1970). Тип А-с преобладанием цикла Эмбдена-Мейергофа, тип Б - с преобладанием цикла Кребса и тип В - сбалансированный, характеризующийся гармоничным соотношением ферментов обоих типов метаболизма.

Биоритмологический подход к проблеме конституции позволил разделить людей по характеру распределения их активности в циркадном цикле («совы», «жаворонки»), по усвоению экзогенных ритмов.

Вид реагирования - это сравнительно новый конституциональный признак. Он по своей сути во многом отличается от хорошо известного понятия «реактивность». Три выделенных Н. Н. Сиротининым (1981) типа реагирования (гипер-, гипо- и нормэргический) относятся к немедленной (аварийной) реакции организма на изменяющиеся условия среды при непосредственном его контакте с экстремальными раздражителями. В. П. Казначеев (1973, 1980) обосновывает наличие трех видов индивидуального реагирования, выраженного в термине «стратегия адаптивного поведения» («стратегия адаптации»). Первый («спринтер») - способность индивида хорошо выдерживать воздействие кратковременных сильных нагрузок и неспособность противостоять слабым, длительно действующим раздражителям. Второй («стайер») - способность сохранять высокий уровень устойчивости при длительном воздействии слабых раздражителей и крайняя неустойчивость перед сильными кратковременными раздражителями. Третий («микст») - способность сочетать в своих реакциях на внешние раздражители не всегда дополняющие друг друга черты, присущие первому и второму видам реагирования.

Благодаря наличию в популяции индивидов с разными типами стратегии адаптации популяция в целом становится более устойчивой как к действию быстрых и сильных изменений внешней среды, так и к медленным, длительным и слабым переменам последней.

Все ныне существующие классификации не противоречат друг другу. Их авторы отдают предпочтение отдельным функциональным системам или основываются на совокупности морфологических признаков. Недостаток у них один - отсутствие комплексного подхода. Сводные данные о типах конституции человека приведены в табл. 1.

Конституция человека и среда обитания

Наиболее наглядно действие факторов внешней среды проявляется на организм человека в морфофункциональных различиях жителей разных климатогеографических зон: массе, площади поверхности тела, строении грудной клетки, пропорциях тела. За внешней стороной скрываются не менее выраженные различия в структуре белков, изоферментов, антигенной структуре тканей, генетическом аппарате клетки. Особенности строения тела, протекание энергетических процессов определяются в основном температурным режимом среды, питанием; минеральный обмен - геохимической ситуацией. Особенно ярко это проявляется у коренных жителей регионов с экстремальными условиями. Так, у коренных жителей Севера (якутов, чукчей, эскимосов) основной обмен по сравнению с приезжими повышен на 13-16 %. Высокий уровень жиров в пище, повышенное их содержание в сыворотке крови при относительно высокой способности к утилизации являются одним из условий, обеспечивающих усиление энергетического обмена в холодном: климате. Увеличение теплопродукции - одна из основных адаптивных реакций к холоду.

У эскимосов, живущих на островах Гудзонова залива, по сравнению с американцами европеоидного происхождения большее наполнение тканей кровью и выше процент жировой ткани в организме, то есть выше теплоизоляционные свойства тканей. У них наблюдается усиление образования эритроцитов и ослабление способности сосудов к сужению. Артериальное давление у большинства арктических популяций ниже, чем у популяций умеренной зоны. Отмечаются различия 'и в строении тела: увеличены грудной индекс и весоростовое соотношение, усилены мезоморфные черты в пропорциях тела, выше процент индивидов с мускульным типом телосложения.

Аналогичный морфофункциональный комплекс, характеризующийся увеличением; размеров грудной клетки, теплопродукции, скорости кровотока и гемопоэтической активности, наблюдается в высокогорье в условиях кислородной недостаточности и понижения температуры окружающей среды. У коренных жителей высокогорья выше легочная вентиляция, кислородная емкость крови, уровень гемоглобина и миоглобина, периферический ток крови, число и величина капилляров, снижено артериальное давление.

Для населения тропических широт характерны удлинение конечностей и повышение относительной поверхности испарения, увеличение количества потовых желез, а следовательно, интенсивности потоотделения, специфичная регуляция водно-солевого обмена, повышение артериального давления, понижение уровня метаболизма, достигаемое уменьшением массы тела, редукцией синтеза эндогенных жиров и снижением концентрации АТФ.

Черты тропического морфофункционального комплекса свойственны и населению тропических пустынь. Здесь в условиях резких суточных температурных колебаний наблюдается более эффективная вазомоторная регуляция организмом потери тепла. Населению внетропических пустынь также присущи некоторые специфические черты, характерные для аридных популяций: снижение основного обмена, повышение уровня гемоглобина (возможно, как следствие дегидратации и изменения концентрации крови в условиях пустыни).

Население умеренной зоны по многим морфологическим и физиологическим признакам занимает промежуточное положение между арктическими и тропическими группами.

Все эти особенности характеризуют специфику черт, присущих населению конкретных экологических ниш.

Подчинение географического распределения размеров тела климатическим правилам наблюдается даже в группе людей, сравнительно недавно заселивших определенную территорию.

Человек неизмеримо расширил границы своего существования. Быстрое развитие экономики, средств связи и транспорта резко увеличило миграционные потоки населения.

В ответ на эти новые для биологии человека условия в организме возникают адаптивные перестройки, выбор которых во многом определяется типом конституции человека. Главной задачей, стоящей перед медицинскими и биологическими науками, стало сохранение нормального функционирования организма человека в этих новых условиях. Ранее существовавший среднепопуляционный взгляд утратил свое значение. В основе правильного понимания разнообразия конституционального строения и организации человека, входящего в ту или иную популяцию, лежит понятие гетерогенности популяции. Конституциональная гетерогенность популяций является важным приобретением эволюционного развития человечества, так как она формирует конституциональный профиль индивидов, входящих в конкретную людскую популяцию, наиболее полно соответствующий климатогеографическим и социальным условиям их жизни.

С этой точки зрения заслуживает внимания понятие «экологический портрет» человека (Агаджанян Н. А., 1981). Экопортрет человека это совокупность генетически обусловленных свойств и структурно-функциональных особенностей индивидуума, характеризующих специфическую адаптацию к конкретному набору особых факторов среды обитания. При отборе людей для жизни и работы в новых природно-климатических условиях необходимо учитывать и экологический портрет каждого человека. Это станет залогом формирования устойчивых работоспособных коллективов в зонах нового хозяйственного освоения.

ЛЕКЦИЯ 7. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ И ДЕМОГРАФИЯ

Экспоненциальный рост числа людей на Земле и связанное с этим негативное воздействие на окружающую среду явление относительно недавнее. На протяжении длительного времени смертность была настолько высокой, что численность населения увеличивалась медленно. Динамика численности населения, начиная с палеолита, может быть представлена примерно так, как показано на таблице.

Темпы роста населения систематически увеличиваются, возрастание идет по законам геометрической прогрессии. В течение последних 300 лет население Земли удвоилось и к 2000 году может удвоиться еще раз (пунктирная кривая), причем плотность населения достигает при этом 50 человек на квадратный километр (в начале нашей эры 6 человек на квадратный километр).

Таблица Численность населения Земли в разные исторические периоды.

На протяжении 2-го тысячелетия идет непрерывное и быстрое возрастание темпов роста населения планеты. В первое время оно выражается долями одного процента в год, а уже в XX столетии -- одним процентом в год, со второй половины XX века эта, величина дошла до двух процентов в год. Такой уровень роста, по-видимому, является предельным, есть серьезные оснований считать, что в 21-м столетии начнется постепенное уменьшение.

Индустриализация в развитых странах привела к снижению сначала смертности, а потом (немного более века назад) и рождаемости. После этого «демографического перелома» ежегодный прирост населения в западных странах остановился на уровне 0,4%. В противоположность этому, снижение смертности в менее развитых странах пока еще не компенсируется снижением рождаемости.

Таким образом, рост численности населения в развивающихся странах, усиливаемый различными факторами технического развития и политической структуры, угрожает социальной и политической стабильности этих стран. Кроме того, в них не редкими стали явления, связанные с изменением среды обитания, характерные ранее для стран с развитой экономикой. Один из примеров -- это затопления, вызываемые вырубкой лесов. Увеличение заготовок древесины определяется потребностью постоянно увеличивающегося населения в строительном материале, топливе, дополнительных сельскохозяйственных угодьях и в иностранной валюте. Другой пример. Высокая рождаемость в сельских районах вынуждает многих фермеров селиться на необжитых территориях. В Индии в шт. Раджастан аридные земли быстро истощаются в результате их интенсивного возделывания. Дети японских крестьян, будучи не в состоянии добыть пропитание на доставшихся им в результате разделения наследства участках земли, ценой невероятного труда и нарушения экологии расчистили горные склоны под поля и огороды. В Бразилии крестьяне из перенаселенных районов уничтожили миллионы акров дождевых лесов, стремясь восполнить недостаток средств к существованию за счет выращивания урожаев на землях которые фактически непригодны для этого.

Таким образом, «демографический взрыв» создал условия для беспрецедентного антропогенного давления на биосферу и постепенного замещения биосферы, которая возникла в результате миллионов лет эволюции в техносферу, где условия среды создаются за счет непрерывной экспансии.

В то же время все больше людей во всем мире устремляются в города, создавая чрезмерную концентрацию городского населения. Согласно прогнозам, общая численность городского населения в период с 1950 по 2020 г. увеличится в 6 раз. Еще более знаменательным является то, что рост городов перестает зависеть сколько-нибудь значительно от уровня экономического развития. Если в 1950 г. доля городских жителей в менее развитых странах составляла только 17%, то в 2020 г. она, как ожидается, превысит 50%.

Многое говорит за то, что концентрация населения в городах --имеет и положительные стороны Воздух над Мехико, конечно, таков, что им с трудом можно дышать, -- но это явление носит локальный характер. Несмотря на отвратительный воздух, горожане живут дольше своих сверстников в сельской местности. Безусловно, медицинская помощь, образование и другие блага гораздо легче предоставить городским жителям, чем сельским. Когда люди концентрируются в городах, они в меньшей степени воздействуют на леса, живую природу, моря и океаны -- на биосферу в целом. То есть, рост городов своего рода компенсация ущерба природе от демографических тенденций последних 200 лет.

Абсолютное увеличение численности населения и сопутствующие ему явления, такие как урбанизация и повышение мобильности людей, безусловно, являются факторами, представляющими серьезную угрозу, особенно для развивающихся стран. Однако ясно, что абсолютный рост численности населения не может быть бесконечным. Должен существовать некий естественный предел. Ясно поэтому, что рано или поздно, но рост численности населения должен прекратиться. Каков же этот естественный предел и что он означает для нас?

Мальтус считал, что этот предел определяется нехваткой продуктов питания, однако развитие сельского хозяйства в течение последних двух столетий делает это допущение сомнительным. Излишки продовольствия имеются во многих странах, и если где-то все же случается голод, то причиной его является не столько нехватка продовольствия, сколько нарушение в системе его распределения. Поэтому человечество должно изыскать возможности обуздать рост населения и изменить характер деятельности людей, чтобы она была не столь опасна для окружающей.

В европейских странах, США и Японии непропорционально много людей детородного возраста, поскольку в недалеком прошлом в этих странах рождаемость была высокой. Следовательно, население там в течение какого-то времени еще будет расти. Однако, как только нынешнее поколение людей уйдет из жизни, численность населения в этих странах начнет падать, возможно, на 1/10-1/3 в каждом поколении, возникнет так называемый «демографический перелом».

Что требуется выяснить, анализируя демографический перелом, - причину низкой рождаемости в настоящее время или причину высокой рождаемости в прошлом? Одна из точек зрения сводится к тому, что люди всегда хотели освободиться от бремени воспитания детей, но не имели подходящих (или эффективных) методов контроля рождаемости. В соответствии с другой точкой зрения дети всегда были желанны: они служили опорой родителям в старости, создавали дополнительные рабочие руки в семье, через них устанавливались родственные связи с другими семьями. Жены были в подчинении у мужей, и чем бы жена ни занималась, муж мог настоять на рождении ребенка. Эта форма поведения прививалась будущим мужчинам и женщинам с раннего детства, и такой характер семейных отношений поддерживался церковью. Следовательно, для деторождения одно из определяющих значений имеет традиционный уклад жизни и религиозные доктрины.

Каким бы ни был этот механизм, можно, без сомнения, констатировать, что рождаемость в менее развитых странах начинает падать, как только эти страны достигают более высокого уровня благосостояния. Однако экономическое развитие этих стран сдерживается большой и постоянно увеличивающейся численностью населения, и поэтому нужно обеспечить очень высокий уровень развития, чтобы выгоды от этого смог ощутить на себе каждый. По этой причине "нагрузка" на окружающую среду будет чрезвычайно высокой. Бразильцы заявляют, что их страна не может развиваться, если не вырубать леса в бассейне Амазонки, и негодуют, когда другие страны призывают их ограничить сведение лесов. Численность населения в некоторых районах настолько возросла, что расход материальных ресурсов и состояние окружающей среды достигли предельного уровня; эта напряженность замедлила темпы экономического развития, которое могло бы приостановить рождаемость. Перед лицом этой опасности нельзя затягивать решение вопроса о срочном принятии программ по контролю рождаемости.