Текст книги "Экология человека"

• Хроническая форма. Существенная ее черта – чрезмерное проявление адаптивных сдвигов в системах, испытывающих в условиях гипоксии гиперфункцию, морфологическим проявлением чего являются гиперплазия красного костного мозга с резко выраженной полицитемией, резкая гипертрофия правого желудочка с клиническим проявлением синдрома легочного сердца, гиперплазия мышечных стенок артериол и бронхиальной ткани, каротидных телец и т. д.

Важный диагностический признак горной болезни – почти полное исчезновение всех нарушений после спуска с высоты. Наиболее опасными осложнениями горной болезни являются высотный отек легких и отек мозга.

Признаком надвигающегося отека легких служит одышка. Дыхание становится шумным и клокочущим. Появляется кашель. Важную роль в развитии отека легких играет возникновение гипертензии сосудов малого круга кровообращения. Его возможными причинами считают трансартериальный выход жидкой части крови в дыхательные пути под влиянием повышенного легочного артериального давления, увеличение проницаемости легочных капилляров, рост объема циркулирующей крови в организме, микротромбозы сосудов малого круга.

Основное средство лечения высотного отека легких – немедленный спуск вниз и кислородная терапия, иногда в условиях гипербарии в целях улучшения насыщения крови О₂.

Помимо отека легких, на больших высотах в течение нескольких часов может развиваться острый отек мозга. Симптомами этого менее распространенного, но крайне опасного осложнения горной болезни, развивающегося уже на высотах 3600–4000 м, являются вначале сильная головная боль, иногда рвота, расстройство координации движений, возникновение слуховых и зрительных галлюцинаций, а затем нарушение и потеря сознания, после чего может развиться паралич, кома и наступить смерть. Причиной отека мозга является нарушение проницаемости клеточных мембран при гипоксии в результате снижения эффективности калий-натриевого насоса, связанного с дефицитом АТФ.

Для лечения отека мозга необходимы срочный спуск с высоты, кислородная и лекарственная терапия.

Морфофункциональные особенности коренных жителей высокогорья. В процессе длительной адаптации к недостатку кислорода организм коренных жителей высокогорья приспособился энергетически более экономно осуществлять газообмен. Равномерность альвеолярной вентиляции всех долей легкого, оптимальные режимы вентиляционно-перфузионных отношений и высокие диффузионные способности альвеол позволяют аборигену гор менее интенсивно вентилировать легкие. Большая кислородная емкость крови и высокое сродство гемоглобина к кислороду создают условия для умеренной активности сердечно-сосудистой системы. Необходимый запрос организма по кислороду удовлетворяется за счет лучшей утилизации О₂ в тканях благодаря более эффективной организации биофизических механизмов клеточного метаболизма.

Из морфологических характеристик у коренных жителей гор указывают на обусловленное повышенным основным обменом более массивное телосложение. Крупная грудная клетка сочетается с более высокой жизненной емкостью легких. Относительное увеличение длинных костей скелета связывают с гипертрофией костного мозга, которая соотносится с повышенным эритропоэзом.

Для большинства высокогорных популяций характерно замедление ростовых процессов и сроков полового созревания.

Перечисленный комплекс наследственно закрепленных морфо-функциональных черт определяют как высокогорный адаптивный тип, сформировавшийся в результате приспособления поколений людей к основному внешнему фактору – гипоксии.

Морской климат характеризуется относительно малой изменчивостью температуры воздуха в течение года и суток, определенными ветровыми и влагообразующими режимами, а также влиянием химических свойств морской воды на воздушные массы. Под влиянием энергии Солнца огромные массы воды, испаряясь, поступают в атмосферу. Вместе с ними в воздух попадают газы и соли морской воды. При этом образуются аэрозоли и свободные положительные заряды (аэроионы). Морской воздух, кроме обычных газов (включая кислород с несколько увеличенным количеством озона), содержит повышенное количество влаги в молекулярном и зольном состоянии, а также кристаллы морской соли. Морские аэрозоли содержат NСl, КСl, MgCl₂, NВг, СаSО₄, МgSО₄, СаСО₂, МgСО₃ и др. 0ни постоянно образуются, осаждаются и окисляются. Наибольшее количество аэрозолей находится над водой и вблизи береговой линии. В 1 м³ прибрежного морского воздуха содержится от 1 до 10 мг и более NСl и других солей, соответствующих минеральному составу морской воды, от 0,001 до 0,02 мг и более соединений иода и брома. Качественный состав морских аэрозолей варьирует в зависимости от метеорологических условий и химического состава вод различных морей. Концентрация химических веществ возрастает при волнении моря прямо пропорционально скорости движения воздуха.

Морской климат может быть подразделен на климат морей холодного, умеренного и жаркого пояса. На него оказывают влияние климатические условия прилегающей суши.

• Климат морей холодных зон Земли несколько мягче сурового климата континентов, но низкие температуры воды, холодные сырые соленые ветры, нередкие штормы создают своеобразие этих мест. Климатические факторы холодных морей сочетаются с суточными и сезонными особенностями светового режима, ультрафиолетовой недостаточностью в темное полугодие и повышенной космической радиацией высоких широт.

• Климат морей умеренных широт в значительной степени определяется влиянием Атлантического и Тихого океанов. В зоне широт 40–60° в обоих океанах Северного полушария средняя температура августа +22 и +8 °C соответственно. В феврале в Атлантическом океане + 15-0 °C, в Тихом – от +10 до -10 °C. В Западной Европе и Северной Америке в зоне умеренных широт отчетливо преобладает перенос на материк морских воздушных масс.

• Климат морей жаркой зоны Земли представлен пассатным климатом, который отличается сравнительно высокой температурой воздуха, устойчивыми направлением и скоростью ветра, умеренной облачностью и малым количеством осадков. Эти восточные ветры тропических широт распространяются на большие пространства, особенно над океаном, по обращенным к экватору перифериям субтропических антициклонов.

В некоторых географических областях выражен муссонный климат, который характеризуется сезонным режимом воздушных течений. Зимние муссоны, как правило, направлены с суши на океан (континентальный муссон), а летние – с океана на сушу (океанический муссон). Со сменой муссонов происходит смена сухой малооблачной погоды зимой на влажную дождливую – летом. Муссонная циркуляция воздуха связана с солнечно-тепловым режимом больших территорий морей и суши.

Адаптация человека к условиям морского климата по своему характеру не является однозначной. 0на определяется разнообразием физических свойств климатообразующих факторов различных географических поясов земного шара, а также химическими свойствами морского воздуха.

Адаптация к морскому климату высоких широт. Ведущее значение в этом случае приобретают факторы охлаждения, длительной световой и ультрафиолетовой недостаточности и повышенной космической радиации. Начальный период адаптации сопровождается усилением физиологических реакций. Вдыхание прохладного, резко увлажненного воздуха, повышенный ветровой режим, ощущение пронизывающего холода оказывают раздражающее действие на гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую и симпатоадреналовую системы. Это вызывает гипертензивное состояние и усиление обмена веществ. Так, основной обмен может повышаться до 100–150 %. Со стороны крови отмечено увеличение количества эритроцитов, некоторое падение, а затем выравнивание индекса гемоглобина. Проявляется небольшой лейкоцитоз и лимфоцитоз, эозинофилия и умеренный нейтрофильный сдвиг. Процесс адаптации часто сопровождается невротическими реакциями. По мере адаптации ответные реакции уменьшаются. Исследователи отмечают большую вариабельность в показателях физиологических функций, которая, однако, не исключает общей направленности реакций на климат холодных морей. В высоких широтах возрастает потребность в увеличении калорийности пищи.

Адаптивные реакции в морской зоне умеренных широт. Характер приспособлений постоянно меняется соответственно сезонам года. Адаптация к комфортным или субкомфортным условиям морского климата умеренного пояса сопровождается физиологическими и биохимическими сдвигами в организме, которые наиболее отчетливо проявляются в первые дни и недели пребывания у моря. В это время основной обмен повышается на 10–20 % от исходных величин. При этом усиливается водный и солевой обмен. В пределах физиологической регуляции повышается диурез и гидрофильность тканей. 0рганизм обогащается иодом и бромом, что имеет жизненно важное значение. Происходит интенсификация фосфорно-кальциевого обмена и ферментативных процессов. 0бычно начальный период адаптации к морскому климату сопровождается положительными эмоциями, некоторой расторможенностью. Усиливаются функции вегетативной нервной системы. Активизируются гипофизарно-адреналовая, кортикостероидная функции и деятельность щитовидной железы.

Активация нервно-гуморальной регуляции и обменных реакций сопровождается усилением деятельности кардиореспираторной системы, сократительной функции миокарда и улучшением коронарного кровообращения, повышением ударного и минутного объемов сердца, увеличением числа функционирующих капилляров кожи и некоторым ускорением тока крови, небольшим снижением артериального давления. Увеличивается легочная проходимость и дыхательный объем легких. Активизируется газообмен с последующим ростом утилизации кислорода тканями. Под влиянием морского воздуха повышается тонус скелетной мускулатуры.

Адаптация к морским условиям низких широт. В этих областях преобладают факторы высоких температур и избыточности ультрафиолетовой радиации. Реакции организма в условиях тропического и субтропического морского климата в основном направлены на приспособление к этим факторам. Умеренно жаркие погоды, особенно в начальном периоде адаптации, несколько снижают уровень окислительно-восстановительных процессов и симпатико-адреналовой регуляции. Проявляются атонические, гипотензивные состояния.

Жаркий влажный воздух, затрудняя охлаждение тела через потовыделение, вызывает значительное расширение периферических сосудов, в результате чего увеличивается нагрузка на деятельность сердца. В случаях роста внешней температуры выше температуры тела создается значительное напряжение терморегуляционных механизмов. Исключительно жаркие погоды могут вызвать стрессовое состояние с активацией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, с усилением дыхания, кровообращения при условии резкого расширения периферических сосудов тела.

Адаптация к условиям жаркого климата тропических морей обычно сопровождается у большинства здоровых людей увеличением минутного объема крови за счет роста ударного объема или частоты сердечных сокращений. Снижение тонуса периферических сосудов приводит к снижению максимального и минимального артериального и венозного давления. Вместе с тем условия перегревания способны вызвать не только гипотензивные, но и гипертензивные реакции, а также нарушения кровообращения.

Исследователи отмечают определенное разнообразие в проявлении индивидуальных реакций приспособления к климату морей низких широт. При этом в начальный период адаптации преобладающее влияние оказывает симпатическая нервная система, а в дальнейшем – парасимпатическая. Возрастает потребность в восполнении водно-минерального дефицита и появляется необходимость в изменении режима питания в соответствии с жарким климатом.

Муссонный климат в прибрежных районах вызывает разнонаправленные реакции приспособления: зимой – к сильным морозам, а летом – к жарким и влажным погодам.

В период зимних муссонов у человека увеличивается обмен веществ и слегка – температура тела и потребление O₂. Усиливается тонус симпатической нервной системы и кровеносных сосудов. Повышается артериальное давление. Активизируется кроветворение (эритроцитоз, лейкоцитоз, нейтрофилез, моноцитоз).

В летний муссон снижены основной обмен, температура тела, потребление О₂, тонус кровеносных сосудов и артериальное давление. Повышен тонус парасимпатической системы. Количество эритроцитов и их осмотическая стойкость несколько уменьшены. Появляются признаки лейкопении.

Приморские районы с благоприятными климатическими условиями широко используются в лечебных и профилактических целях. Многочисленные исследования показали, что в оздоровляющем действии морского климата, кроме природных условий, существенное значение имеют реакции адаптации. 0ни проявляются как при смене климатических условий, так и при использовании климатозакаливающих и климатолечебных процедур (гемо-, аэро-, бальнеотерапии). Именно тренировки адаптации через стимуляцию нейроэндокринной и иммунобиологической реактивности приводят к повышенной резистентности организма.

Глава 3. Адаптация человека к экстремальным условиям среды

Бороться и искать, найти и не сдаваться.

А. Теннисон. Улисс

Эти строки выбиты на памятнике в Антарктиде над могилой Роберта Скотта и его товарищей, покоривших Южный полюс 18 января 1912 года

Погружаясь в глубины морей, поднимаясь в воздушный океан, проникая в космос, осваивая труднодоступные районы земного шара, человек попадает в необычные условия существования, к восприятию которых его психофизиологическая организация не была подготовлена ни в процессе филогенеза, ни в процессе онтогенеза. Вот почему пребывание в необычных условиях поставило на повестку дня серьезную теоретическую проблему: насколько и каким образом психофизиологическая организация человека может обеспечить адекватное восприятие реальной действительности в условиях, к которым она не была приспособлена в процессе своего развития? Решение этого вопроса имеет не только теоретическое, мировоззренческое значение, но и очень важно в практическом плане.

В новых природных и производственных условиях люди нередко испытывают влияние необычных факторов окружающей среды, оказывающих неблагоприятное влияние на их общее состояние, самочувствие и работоспособность. Такого рода факторы принято относить к разряду экстремальных. Несмотря на широкое распространение этого термина, точного и обобщающего определения, отражающего основные характеристики такого рода факторов, в литературе не имеется.

Экстремальные факторы – это крайние, весьма жесткие условия среды, неадекватные врожденным и приобретенным свойствам организма.

По мнению П. Д. Горизонтова и Н. Н. Сиротинина, экстремальными следует считать необычные раздражители, оказывающие вредоносное воздействие на организм, в необычных условиях среды. Некоторые авторы относят к экстремальным такие условия среды, пребывание в которых ведет к дополнительным затратам энергии, к расходованию резервных сил организма.

От прочих раздражителей внешней среды экстремальные воздействия могут отличаться интенсивностью (силой), социальной или биологической значимостью, новизной или специфичностью воздействия на организм. Провести четкую границу между обычными и экстремальными факторами среды не представляется возможным. Одни и те же факторы в одно и то же время для одних индивидуумов могут являться обычными, для других – экстремальными. Различия определяются не только спецификой раздражителей, но и свойствами организма.

В последние годы в литературе по физиологическим наукам отчетливо выявилась тенденция к толкованию такого понятия, как экстремальное состояние. Появление подобного состояния у человека обычно связывают с действием на организм различных факторов естественной или искусственной внешней среды, носящих крайний или максимальный характер. Экстремальное состояние связывают также с максимальной напряженностью физиологических функций, истощением или исчерпанием физиологических резервов, срывом адаптационных процессов и т. д. Терминология с таким пониманием экстремального состояния широко используется в литературе, особенно в последние 2–3 десятилетия, в период бурного технического прогресса, ознаменовавшегося освоением новых сырьевых ресурсов и разработкой современных технологий, принесших человеку не только благополучие, но и дополнительные факторы внешнего воздействия, со многими из которых он раньше не встречался.

В литературе пока нет четких формулировок, определяющих экстремальность состояния организма, не проанализированы причины, условия и механизмы возникновения такого состояния, не разработаны критерии его оценки. Все эти вопросы еще должны стать предметом глубоких аналитических и экспериментальных исследований, начиная с определения понятий и разработки теории об экстремальных состояниях и заканчивая созданием комплексной системы прогнозирования состояния человека в различных условиях его деятельности.

И. Т. Демченко (1994) предлагает использовать разные подходы к определению понятия экстремального состояния.

1. Один из них исходит из того, что формирование такого состояния определяется в основном спецификой внешних раздражителей. При этом многочисленные факторы окружающей среды, действующие на организм и вызывающие соответствующие реакции, разделяются на адекватные и неадекватные врожденным и приобретенным свойствам организма. При изменениях адекватных условий среды организм приспосабливается к своему существованию за счет механизмов срочной и долговременной адаптации. Факторы, неадекватные гено– и фенотипическим свойствам организма, представляют собой крайние, весьма жесткие условия среды, при которых не полностью реализуются адаптационные возможности организма, либо отсутствует всякая возможность адаптации в силу высокой интенсивности фактора, его новизны и специфичности действия. Отсюда и возникло понятие об экстремальных факторах среды, которые предъявляют организму требования, превышающие его физиологические возможности.

В качестве критериев экстремального состояния могут выступать такие показатели, как уровень функционирования, степень напряжения и функциональный резерв физиологических систем.

• Под уровнем функционирования обычно понимают относительно стабильную величину специфических реакций, обусловленную природой раздражителя и свойствами системы. При оценке уровня функционирования используются показатели интегративной деятельности отдельных систем, например ударный и минутный объем крови, объем легочной вентиляции, потребление кислорода, мышечная сила, скорость психомоторных актов и др. При этом важное значение приобретает оценка градаций в изменениях каждого показателя, необходимая для распознавания переходов с одного уровня функционирования на другой. Так как величина реакции или активность системы тесно связаны с деятельностью местных и центральных механизмов управления, можно полагать, что уровень функционирования физиологических систем зависит от степени централизации управления. Чем сильнее действие центрального механизма управления на местный, тем выше уровень функционирования системы в целом. Экстремальные состояния характеризуются максимальной централизацией управления, что является вынужденной мерой для сохранения целостности и выживания организма в неадекватных его существованию условиях внешней среды.

• Степень напряжения регуляторных механизмов определяется как величина затрат вещества, энергии и информации, необходимых для поддержания заданного уровня функционирования физиологической системы. Защитно-приспособительная деятельность целостного организма при смене условий окружающей среды представляет собой непрерывно следующие друг за другом переходные процессы, которые требуют для своей реализации определенного напряжения механизмов регуляции. Степень их напряжения при разных состояниях определяется текущим уровнем функционирования, характером воздействия внешних факторов и особенностями комплекса нервно-гуморальных реакций организма. Уже при нормальной жизнедеятельности человека требуется определенная степень напряжения регуляторных механизмов. Производственные, социальные и психологические нагрузки требуют более высокого уровня функционирования и более высокой степени напряжения систем управления. Воздействие экстремальных факторов требует соответственно реализации максимального напряжения регуляторных механизмов.

• Функциональный резерв определяется как готовность или способность организма или органа выполнить заданную деятельность с минимальным напряжением регуляторных механизмов и количественно характеризуется как разность между максимально достижимым уровнем специфической функции и уровнем этой функции в условиях физиологического покоя.

2. Вышеуказанные критерии не полностью определяют состояние организма при всех разнообразных условиях, поэтому была предложена иная концепция с более общими оценочными критериями, согласно которой все состояния человека, возникающие под действием факторов среды, разделяются на две группы:

– состояние адекватной стабилизации;

– состояние динамического рассогласования.

Первое из указанных состояний характеризуется полным соответствием степени мобилизации и напряжения функций требованиям, предъявляемым конкретными условиями. В случае нарушения адекватной мобилизации под влиянием внешних и внутренних факторов возникает состояние динамического рассогласования, когда ответ организма неадекватен нагрузке или же требуемый адекватный ответ превышает физиологические возможности организма.

Определение понятия экстремального состояния должно базироваться как на использовании оценочных критериев такого состояния, так и на причинах и условиях его возникновения. Общие подходы к определению рассматриваемого состояния представлены в работах В. В. Парина, В. П. Казначеева, О. Г. Газенко, В. И. Медведева, Р. М. Баевского, Ф. З. Меерсона и др.

Действие факторов внешней среды на организм является одним из непременных условий возникновения экстремального состояния. Однако очевидно, что формирование такого состояния включает в себя ряд стадий, на которых организм пытается приспособиться к новым для него условиям путем изменения функций отдельных систем и напряжения соответствующих регуляторных механизмов. Другое дело, что гомеостатические нарушения в организме, возникающие под действием экстремальных факторов, в одном случае могут компенсироваться за счет максимального напряжения функций, а в другом полная компенсация не достигается или вообще невозможна. Тем не менее при всех названных условиях организм предпринимает попытки восстановить развившиеся гомеостатические нарушения путем включения различных защитных и приспособительных механизмов. Сказанное дает основание заключить, что экстремальные состояния следует рассматривать как следствие полностью нереализованных приспособительных реакций, а механизмы развития такого состояния необходимо рассматривать с общих позиций адаптивных процессов в организме.