Морфофизиологическая изменчивость и адаптивные типы человека

ЛЕКЦИЯ 7

Люди живут на планете в различных условиях окружающей среды, что связано с климатическими и географическими особенностями разных регионов. Говоря о морфофизиологических различиях человека, чаще всего имеют в виду расовые различия. Однако в настоящее время все чаще говорят о его адаптивных типах

Адаптивный тип – норма биологической реакции человека на условия окружающей среды, обеспечивающая состояние относительного равновесия популяции со средой и выражающаяся в комплексе морфофизиологических особенностях популяции (Алексеев, 1989).

Выделяют следующие основные адаптивные типы людей: арктический, тропический, зоны, умеренного климата, высокогорный, зоны пустынь (Алексеев, 1989). В адаптивном типе зоны пустынь часто выделяют подтипы зоны жарких и холодных пустынь. В тропическом адаптивном типе выделяют подтип пигмеев – обитателей влажных тропических лесов.

Каждый адаптивный тип представляет специфический комплекс морфо-физиологических, иммунологических и биохимических показателей, сформировавшийся в течение многих поколений людей, Они обуславливают адаптацию человека к существованию в определенных природно-климатических зонах. Адаптивные признаки не зависят от расовой или этнической принадлежности.

В последние годы начали говорить о городском адаптивном типе, к которому относят людей, постоянно проживающих в больших городах в условиях городского микроклимата, в первую очередь - это жилищах, где поддерживаются относительно стабильные условия температурные условия в течение года. Однако скорее городские жители представляют пример дезадаптации. Так, многие жители городов, находящихся в Арктике, даже относящиеся к коренным народам Севера, с трудом могут выжить в природных условиях, в которых жили их предки.

Арктический адаптивный тип распространен почти исключительно в Северном полушарии, преимущественно в Арктике, т.е. территории выше Северного полярного круга (66^о33’ северной широты). Однако этот адаптивный тип распространен и в ряде более южных регионов с резко континентальным климатом – Западной Сибири, Центральная Якутия, К нтральная онов Сибири (Якутия е рии евера, мер дезадаптации, поскольку многие из них с трудом могут выжить олыме, юге Аляски, долина Юкона и др. В Южном полушарии определенное сходство с условиями Арктики наблюдается лишь на архипелаге Огненная Земля – южной оконечности Южной Америки.

Природные условия. Холодный климат с экстремально низкими для человека зимними температурами (до –45…–50^оС и даже ниже) и значительными перепадами температур в течение года – в некоторых районах Якутии – до 70 – 80^оС. Очень короткий вегетационный период (не более 2 – 3 месяцев), а в Арктике – продолжительный период полярного лета и полярной зимы – до двух месяцев каждый. Дефицит кислорода даже в равнинных районах, особенно ощутимый в зимний период. Высокий уровень ультрафиолетового излучения в светлый период года вследствие озоновых дыр; повышенный уровень магнитного поля зимой (полярные сияния). Повышенный уровень естественного радиационного фона, особенно в районах каменистой тундры (Кольский полуостров и др.), вследствие повышенного содержания изотопов урана в гранитных породах. Низкая продуктивность природных экосистем, что вызывает дефицит пищевых ресурсов, особенно в продолжительный зимний период.

Морфофизиологические особенности. Не только по своему происхождению от обезьян, но и по физиологическим особенностям терморегуляции человек относится к тропическим видам. Для него характерна относительно слабое развитие химической терморегуляции, сильная сосудистая реакция, хорошо развитое потоотделение и слабо развитое полипноэ. Температура тела человека подвержена суточным колебаниям в пределах 1^оС и не является стабильной в разных частях тела.

Пониженная температура, наряду с голодом и болезнями, являлась на протяжении многих тысячелетий одном из основных факторов смертности. Еще Геродот отмечал, что большинство моряков флота персидского царя Дария, разгромленного греками в сражении у острова Саламин, не утонули, а погибли в воде от холода. При этом чувствительность к холоду возрастает с возрастом. Даже сейчас в большинстве стран умеренной зоны отмечено достоверное повышение смертности пожилых людей в зимний период.

Из всего многообразия климатических факторов Арктики ведущим для коренных жителей Арктики является холодовой стресс. Он определяет в конечном итоге такие формы морфофункциональной адаптации, которые эволюционно закрепились в виде «арктического адаптивного типа».

Характерным для него являются повышение теплопродукции и изменения в системе теплоотдачи на разных уровнях организации (от клеточного до организменного), которые эффективно обеспечивают поддержание температурного гомеостаза.

К морфофизиологическим особенностям строения тела народов Арктики относятся коренастое телосложение массивного мускульного типа. Для него характерно некоторое укорочение конечностей относительно крупного цилиндрического торса, что приводит к сокращению площади поверхности тела на единицу его массы (правило Бергмана) и соответственно – к снижению теплоотдачи во внешнюю среду.

Мягкие ткани лица приобрели специфические черты – округлый овал лица, уплощенный широкий нос, узкий разрез глазных щелей, плоские молярные области черепа, обеспечивающие формирование на них термозащитных жировых подушек, более высокая степень ороговения кожных покровов. Все это снижает прямое холодовое воздействие на открытую лицевую поверхность. Наряду с этим узкий разрез глазных щелей защищает глаза от солнечного света, отраженного от снега в весенний период.

Отмечается относительно сильное развитие костно-мышечной системы, большие размеры грудной клетки, высокий уровень гемоглобина, белков и холестерина в крови, повышенное содержание минеральных веществ, повышенная способность окислять жиры.

Содержание воды в тканях тела понижено, в результате чего они обладают пониженной теплопроводностью, что способствует удержанию тепла в организме.

Возможности перераспределения кровотока между поверхностными и более глубокими кровеносными сосудами, особенно в конечностях, более выражены у народов Севера, чем у жителей умеренных широт. Это приводит к снижению теплопередачи через кожные покровы и способствует стабилизации температуры внутренних органов. Артериальное давление ниже, чем у жителей умеренной зоны.

У коренных жителей Севера снижена чувствительность холодовых рецепторов. У рыбаков, руки которых подвержены длительному систематическому охлаждению, наблюдается общая пониженная реакция к холоду в результате изменения общей чувствительности к нему. Эти явления адаптации могут сохраняться в течение 15 лет после прекращения работы.

Температура кожи у народов Севера всегда более высокая даже чем у приезжих из умеренных широт, длительное время живущих на Севере. Это обусловлено тем, что на холоде их кожные сосуды периодически расширяются, усиленный кровоток согревает кожные покровы, предохраняя их от замерзания.

Для коренных народов Севера свойственна специфическая диета, которая включает включающая значительное количество жиров и белков. Для переваривания такой пищи необходим особый набор пищеварительных ферментов, который закреплен генетически. Суточный рацион у жителей Крайнего Севера должен быть не менее 3,5 тыс. ккал.

У коренных жителей Арктики, постоянно находящихся на открытом воздухе, в зимний период отмечено повышение уровня основного обмена по сравнению не только с жителями умеренных широт, но и приезжими на Север. У эскимосов в зимнее время основной обмен повышается на 15-30%, объем плазмы крови – на 25-45%, а количество эритроцитов – на 15-20%. Летом все эти сдвиги исчезают, как полагают, в результате дезакклиматизации.

Однако у жителей Севера, работающих в помещениях в условиях пониженной мышечной активности, возрастания основного обмена не обнаружено. Отсюда некоторые специалисты считает, что зимнее повышение обмена у коренных народов Севера скорее связано с ношением тяжелой одежды, чем с непосредственным воздействием холода на терморецепторы.

Основную роль в химической терморегуляции коренных жителей Арктики играет бурая жировая ткань («несократительный термогенез»). Дрожание мышечных тканей («сократительный термогенез») имеет у них второстепенное значение. Источником энергии в последнем случае является менее энергоемкий гликоген.

Печень, обеспечивающая сопряжение белкового, углеводного и жирового обмена, функционирует в условиях повышенной нагрузки, что ведет к увеличению ее размеров и иногда может нарушить ее нормальную деятельность.

С другой стороны, не обнаружено никаких отличий от критической точки обмена у лопарей (27^оС) по сравнению с жителями умеренного и даже тропического поясов.

Поэтому адаптация к существованию в условиях Арктики у человека обусловлена не биологическими, социальными механизмами - одеждой, жилищем, использованием огня и т.п.

У детей коренных народов Арктики в период полярной ночи рост прекращается, но зато в период полярного дня он ускоряется, так что годовой прирост остается таким как у детей из умеренных широт.

Тем не менее, существование в суровых условиях Арктики требует напряженного функционирования всех систем органов, что представляет серьезную нагрузку для организма. Так, у аборигенных народов Арктики часто наблюдается задержка полового созревания, высокий процент первичного бесплодия и преждевременных родов. Часто возникают заболевания желудочно-кишечного тракта и системы органов дыхания, снижение реактивности детского организма.

Адаптация к холодному климату у жителей умеренной зоны. Адаптациячеловека к природным условиям Арктики и Субарктики не аналогична адаптации его к холоду, даже при условии его повседневного воздействия на организм. В процессе акклиматизации человека к условиям Крайнего Севера наблюдаются три фазы:

1. Начальная фаза акклиматизации, длится около 6 месяцев, в которой наблюдается дестабилизация многих физиологических функций.

2. Фаза нормализации и синхронизации вегетативных и соматических функций, которая длится 2–3 года. На ней происходит перестройка механизмов уравновешивания организма со средой. На этой стадии часто наблюдаются явления дезадаптации.

3. Фаза устойчивой акклиматизации, которую достигают далеко не все люди. Она длится не менее 10–15 лет. На этой стадии происходит постепенная стабилизация функций, для чего требуется напряжение регуляторных систем, что чревато их истощением. Далеко не все люди способны пройти эту стадию.

При попадании человека в экстремальные условия процесс его адаптации будет зависеть от его индивидуальных особенностей, или конституции. В первые годы адаптивного процессе разные конституционные типы человека неодинаково реагируют на даже на одинаковые внешние условия.

По способности к адаптации в условиям Севере были выделены три типа: стайеры, спринтеры и миксты, т.е. промежуточный тип (Казначеев, 1980).

Стайеры оказались слабо приспособленными к действию мощных кратковременных нагрузок. Однако после относительно короткой перестройки они становились способными переносить длительное воздействие неблагоприятных экологических факторов.

Спринтеры способны проявлять мощные физиологические реакции в ответ на сильные, но непродолжительные воздействия экстремальных экологических условий. Однако длительное воздействие неблагоприятных факторов они переходят плохо.

Промежуточный тип проявляет средние адаптационные способности.

В популяциях умеренной зоны бывшего СССР большинство составляет промежуточный тип. Так, среди жителей Новосибирска его доля достигает в среднем 66%, а спринтеров и стайеров – только 22 и 12% соответственно.

Среди строителей БАМ в течение первого года с момента переселения на долю спринтеров приходилось 32%, стайеров – 25%, микстов – 43%. Среди лиц, проработавших на БАМе более двух лет, доля стайеров выросла до 53%, микстов – снизилась до 29,4%, а спринтеров – до 17,6%. Это объясняется тем, что значительная часть людей, генетическая конституция не соответствовала стайерам, покинула эту экстремальную зону.

У людей, прибывающих в условия высоких широт, имеет место активация симпато-адреналиновой системы, что сопровождается повышением концентрации адреналина и норадреналина в крови, а также увеличение их экксреция с мочой.

На начальной стадии холодой акклиматизации катехоламины повышают интенсивность обмена в мыщцах, активизируют расщепление жиров (липолиз), увеличивают утилизацию свободных жирных кислот мышцами. В результате термогенного эффекта происходит быстрое повышение основного обмена и увеличение теплопродукции.

На этой стадии также имеет место усиление мочеотделения – «холодовой диурез». Это рассматривается как адаптация, направленная на поддержание водно-солевого гомеостаза, поскольку потоотделение в условиях холода резко снижается, а количество образующейся воды в организме воды в результате расщепления жиров повышается. Уменьшение содержание воды в плазме и тканях организма снижает их теплопроводность и способствует сохранению в нем тепла.

Однако увеличение мочеотделения ведет к дегидратации организма и повышению концентрации минеральных веществ в плазме, что может приводить к нежелательным последствиям.

Количество эритроцитов и гемоглобина у людей при адаптации к холоду меняется неоднозначно. Для полярников высокогорья в Антарктиде характерно увеличение их концентрации, а для полярников в Арктике – уменьшение.

Пребывание человека в условиях Крайнего Севера сопровождается изменениями состояния сердечно-сосудистой системы. В начальный период адаптации наблюдаются такие негативные симптомы, как отдышка, особенно при физической нагрузке, увеличение сердечного ритма, боли в области сердца. Особенно эти симптомы обостряются во время полярной ночи.

Объективно в этот период происходит перестройка сердечно-сосудистой системы к условиям Севера – увеличение сердечного ритма, повышение кровяного давления и скорости кровотока,

На последующей стадии акклиматизации наблюдаются урежение частоты пульса, снижением минутного объема кровообращения, но артериальное давление остается увеличенным.

Длительное пребывание на Севере может отразиться в развитии гипертонической болезни сердца, мозговых инсультов и инфарктов миокарда.

Одним из критериев акклиматизации к условиям Севера можно считать скорость восстановления температуры кожи после стандартного охлаждения. Эта скорость особенно велика у коренного населения Севера – чукчей, эскимосов, якутов. У приезжих из умеренной зоны, работающих на Севере на открытом воздухе, этот показатель приближается к таковому у аборигенов только после трех лет акклиматизации. В зимний период эта реакция выражена сильнее, чем летом.

Адаптация человека к природных условиям Арктики не сводится только к его адаптации его к холоду, даже при условии его повседневного воздействия на организм. Не меньшее значение имеет и изменение фотопериода и светового режима в условиях полярного для и полярной ночи.

Длительная (около 3 месяцев) полярная ночь оказывает значительное отрицательное воздействие на организм человека. Световое голодание и отсутствие ультрафиолетового излучения приводит к заболеваниям детей рахитом и остановке их роста. Наблюдается снижение содержания в крови лейкоцитов и гемоглобина. Изменяются иммунобиологические реакции у детей и взрослых, что выражается в увеличении случаев заболевания скарлатиной и корью в зимний период. Наблюдается снижение неспецифического иммунитета, особенно у тех, кто недавно прибыл в Заполярье.

Проблема успешной акклиматизация к условиям Крайнего Севера решается, по-видимому, в плане создания необходимых санитарно-бытовых и гигиенических условий проживания людей, в т.ч. соляриев, полноценного питания, необходимого режима труда и отдыха.

Тропический адаптивный тип сформировался под воздействием жаркого и влажного климата, а также низкого содержания белков в пище. Это в основном представители экваториальной расы, населяющие тропики и низкие субтропики Африки, Азии, Америки и Австралии с достаточным количеством осадков – преимущественно тропические леса и саванну.

Природные условия. Повышенные летние температуры (до 30 – 35^оС) и положительные температуры зимой. Сравнительно узкие диапазоны годовых колебаний температуры (не более 20 – 30^оС), при этом среднегодовая температура близка к температуре критической точки человека (27 ± 2^оС). Очень малая изменчивость длительности светового дня в течение года. Высокая влажность в зоне влажных тропических лесов и в сезон дождей в саванне, однако в сухой сезон в саванне может иметь место дефицит воды.

Очень высокий уровень солнечного излучения в течение всего года. Естественная биологическая продуктивность природных экосистем очень высокая, однако растительные продукты питания бедны белками.

Дата добавления: 2014-01-06