Текст книги "Экология человека: практикум для вузов"

1. Агаджанян Н. А., Торшин В. И. Экология человека. Избранные лекции. – М.: 1994.

2. Алексеева Т. И. Географическая среда и биология человека. – М.: 1977.

3. Окружающая среда и здоровье человека. – М.: 1979.

4. Орехов К. Н. Проблемы экологии человека. – Ставрополь: 1998.

5. Прохоров Б. Б. Экология человека. Социально-демографические аспекты. – М.: 1991.

Тема: Определение функционального состояния и адаптивных возможностей организма

Цель: оценить функциональное состояние организма с помощью различных проб, выявить уровень физического развития и физической работоспособности, а также состояние здоровья.

Оборудование: секундомер или часы с секундной стрелкой, скамейка для степ-теста, калькулятор.

1. Дайте определение адаптации.

2. Какие системы относятся к ведущим адаптационным системам организма?

3. Что такое степень адаптации?

4. Как изменяется состояние ведущих адаптационных систем при нарушении адаптации?

5. Что включает в себя выражение «кризис внутренней среды организма»?

6. Чем обусловлены различия в показателях популяционного здоровья городского и сельского населения?

Любой вид деятельности в организме человека достигается благодаря тесному взаимодействию органов, тканей и физиологических систем. Эта взаимосвязь формируется на основе интегральных нейрогуморальных механизмов регуляции и представляет единую функциональную систему. Механизмы нейрогуморальной регуляции обеспечивают сохранение жизненно важных констант в относительно большом диапазоне, что дает возможность широких колебаний в состоянии функций организма в различных условиях окружающей среды.

Организм человека обладает гомеостатическими адаптивными механизмами регуляции. Адаптивная регуляция физиологических процессов характеризуется совокупностью физиологических сдвигов, развивающихся в клетках, органах, тканях, системах и организме в целом. Гомеостатические механизмы стремятся стабилизировать этот новый уровень, т. е. удержать на нем активность функциональных систем и не допускать отклонений физиологических параметров от новой адаптивной установки.

Так как в течение жизни индивид подвергается действию самых различных раздражителей, требующих адаптации, каждый человек должен знать и правильно оценивать возможности своего организма. Надо помнить, что чрезмерная деятельность и последующие сила и частота адаптационных процессов могут вызвать перенапряжение компенсаторных механизмов.

Для оценки функционального состояния и степени тренированности сердечно-сосудистой системы применяют различные пробы. Функциональные пробы позволяют выяснить не только степень тренированности, но и состояние регуляторных систем организма. Так, при изменении положения тела из горизонтального в вертикальное происходит перераспределение крови. Это вызывает рефлекторную реакцию в системе кровообращения, обеспечивающую нормальное кровоснабжение всех органов и, в первую очередь, головного мозга. Здоровый организм реагирует на изменение положения тела быстро и эффективно, поэтому неизбежные при этом колебания частоты пульса и артериального давления невелики. Однако при нарушении механизма регуляции периферического кровообращения колебания частоты пульса и артериального давления при переходе из горизонтального положения в вертикальное выражены более значительно.

Для оценки резервных возможностей адаптационных систем и состояния здоровья используют тест максимального потребления кислорода (МПК). Этот тест позволяет судить о резервных возможностях дыхательной, сердечно-сосудистой и других адаптационных систем. Величина МПК зависит, главным образом, от развития систем дыхания и кровообращения. Поэтому Всемирная организация здравоохранения считает тест МПК объективным и информативным интегративным показателем функциональных возможностей человека.

Работа 12
Исследование функционального состояния системы кровообращения с помощью ортостатической пробы

Студенты работают в парах. Многократно подсчитывается пульс (если есть возможность, то измеряется и артериальное давление) до получения стабильного результата в положении стоя и в положении лежа. Затем проводят те же измерения сразу после изменения положения тела и по истечении 1,3,5 и 10 минут. Таким образом оценивается быстрота восстановления частоты пульса и величины артериального давления.

Обработка результатов и выводы

По результатам исследования постройте графики. Сделайте вывод о функциональном состоянии системы кровообращения. Обычно частота пульса достигает первоначального значения (замеренного в положения стоя и до проведения пробы) через 2 минуты. Хорошей переносимостью пробы считается учащение пульса не более чем на 11 ударов, удовлетворительной – на 12–18 ударов, неудовлетворительной – на 19 ударов и более.

Работа 13
Определение функционального состояния сердечно-сосудистой системы с помощью пробы Маринэ

Студенты работают в парах. Измеряется величина артериального давления и подсчитывается частота пульса в состоянии покоя. Затем обследуемый выполняет 20 низких (глубоких) приседаний (ноги на ширине плеч, руки вытянуты вперед) в течение 30 с. Непосредственно после нагрузки и вплоть до полного восстановления измеряют все показатели.

Обработка результатов и выводы

По результатам исследования постройте графики. Определите, насколько участился пульс по сравнению с исходным (в процентах). Сделайте вывод с учетом того, что у здоровых людей состояние сердечно-сосудистой системы оценивается как хорошее при учащении пульса не более, чем на 50–75 % и как неудовлетворительное – при учащении пульса более, чем на 75 %. После проведения пробы при здоровой реакции на физическую нагрузку систолическое (верхнее) артериальное давление возрастает на 25–40 мм рт. ст., а диастолическое (нижнее) остается на прежнем уровне или незначительно снижается (на 5-10 мм рт. ст.). Восстановление пульса длится от 1 до 3 мин, а артериального давления – от 3 до 4 мин.

Работа 14
Определение функционального состояния системы дыхания с помощью пробы Штанге

Студенты работают в парах. Подсчитывается частота пульса в минуту в состоянии покоя. Затем в положении сидя после глубокого вдоха и выдоха делают вдох глубиной 80 % максимального. Затем, задержав дыхание на возможно долгий срок, закрывают рот, зажимают нос пальцами. В конце вдоха включают секундомер и измеряют время задержки дыхания. Сразу же после окончания задержки дыхания определяют частоту пульса (за 1 минуту).

Информативность этого теста можно увеличить, если сразу после задержки дыхания измерить частоту дыхания.

Обработка результатов и выводы

Сделайте вывод о функциональном состоянии системы дыхания с учетом среднестатистических данных, согласно которым здоровые нетренированные люди способны задерживать дыхание на 30–55 с, тренированные – на 60–90 с. При утомлении, перетренированности время задержки дыхания снижается. У хорошо тренированных людей дыхание не должно учащаться, так как возникшая кислородная задолженность у них погашается за счет углубления, а не учащения дыхания.

Работа 15
Оценка состояния здоровья и резервных возможностей адаптационных систем с помощью теста МПК

Наиболее распространен косвенный метод определения МПК. С этой целью применяют метод «степ-теста» (восхождение на ступеньку высотой 30–35 см для детей и 50 см для взрослых).

Работа проводится в группе. Перед выполнением нагрузки у испытуемого определяют массу тела. Затем по команде экспериментатора испытуемый начинает восхождения на ступеньку в среднем темпе (20 восхождений в мин.) в течение 4-х минут.

Обработка результатов и выводы

Зная массу тела испытуемого, высоту скамейки и количество циклов в минуту, рассчитывают мощность работы по формуле:

N = P х h х n х K, где:

N – мощность работы, кгм/мин;

Р – масса тела испытуемого;

h – высота скамейки (м);

n – число циклов;

К – коэффициент, учитывающий величину работы при спуске со ступеньки (таблица 1).

1. Коэффициенты подъема и спуска для детей и взрослых

Например, мальчик 13 лет массой 40 кг совершил восхождение на скамейку с частотой 20 подъемов (циклов) в минуту. Следовательно, мощность выполненной им нагрузки составляет:

N = 40 х 0,3 х 20 х 1,3 = 312 кгм/мин.

Затем по формуле Добельна расчитывают величину МПК в л/мин:

N – мощность работы, кгм/мин;

Н – пульс на 5-й минуте, уд/мин;

А – коэффициент поправки к формуле в зависимости от возраста и пола (таблица 2);

П – возрастно-половой коэффициент поправки к пульсу (таблица 2); К – возрастной коэффициент (таблица 3).

2. Поправочные коэффициенты зависимости от возраста и пола для расчета величины МПК

3. Величина возрастного коэффициента

Затем рассчитывают относительную величину МПК (на кг массы тела) по формуле:

МПК/кг = МПК, мл/мин: Р, где Р – масса тела, кг.

Сравнивая полученные результаты с данными оценочной таблицы 32, определяют уровень физической работоспособности:

Оценка физической работоспособности по показателям МПК/кг

По результатам работы сделайте вывод об адаптивных возможностях и состоянии здоровья обследуемого.

Пример. После проведения тестирования и выполнения расчетов выявили, что величина МПК/кг у студента 19 лет составляет 32,4 мл/мин/кг. Полученный результат свидетельствует о том, что у данного студента низкая физическая работоспособность и, соответственно, низкие резервные возможности адаптационных систем организма. По всей видимости, у него слабое здоровье. Это может послужит причиной снижения резистентности не только к физическим нагрузкам, но и к различного рода заболеваниям.

1. Гуминский А А., Леонтьева Н. Н, Маринова К. В. Руководство к лабораторным занятиям по общей физиологии. – М.: 1990.

2. Ноздрачев А. Д и др. Общий курс физиологии человека и животных. – М.: 1991.

3. Судаков К. В. и др. Основы физиологии функциональных систем. – М.: 1983.

4. Тихвинский С. В., Хрущев С. В и др. Детская спортивная медицина. – М.: 1991.

5. Хрипкова А. Г. Возрастная физиология. – М.: 1978.

Генофонд человека и факторы среды

Тема: Влияние факторов внешней среды на реализацию генотипа

Цель: ознакомиться с генеалогическим методом исследования наследственных данных путем составления генеалогической таблицы семьи. Исследовать генотипические и фенотипические особенности высшей нервной деятельности. Составить характеристику генотипических и фенотипических личностных качеств и выявить влияние окружающей среды на формирование фенотипа.

Оборудование: таблицы с изображением схем родословных, бланк опросника Айзенка, ключ к опроснику, ответный лист, таблица с изображением пяти геометрических фигур.

1. Дайте определение генотипа и фенотипа.

2. Фенотип как результат взаимодействия генотипа и среды.

3. Методы изучения роли факторов среды в реализации генотипа.

4. Тератогенные факторы.

5. Как можно предотвратить или снизить негативное влияние факторов окружающей среды на реализацию генотипа в ходе пренатального и постнатального онтогенеза?

Типологические особенности высшей нервной деятельности, равно как и ряд других признаков, человек получает по наследству. В связи с этим генетическое консультирование стало важной областью клинической генетики человека в случаях, когда диагноз врачей оказывается не совсем ясен. Важную роль может сыграть семейный анамнез, поскольку четкий тип наследования, характерный, например, для аутосомно-доминантных признаков, может обеспечить основу для уточнения характера заболевания.

Из 30–50 % обращающихся за консультацией семей имеют нарушения классического типа (моногенные болезни или хромосомные аберрации). Чаще консультации касаются врожденных пороков, умственной отсталости, задержанного развития, дизморфий, низкорослости и других отклонений, которые могут и не иметь генетической основы.

Генетическое обследование родственников совершенно необходимо при некоторых заболеваниях, например, рака, болезни Вильсона, поликистоза почек и др. При некоторых состояниях выявление латентной формы заболевания у родственников может спасти жизнь, если сопровождается соответствующим лечением. Таким образом, составление генеалогических таблиц расширяет возможности практического здравоохранения. Обоснована программа обследования всех членов популяции с повышенным риском для выявления дефекта в случае, если возможно лечение и профилактические меры.

Неоднократно предпринимались попытки подтвердить наследование гениальности или особых талантов. Например, в качестве доказательства наследственной одаренности приводились родословные знаменитых музыкантов и ученых – Баха, Дарвина, Гальтона, Бернулли; публиковались обширные статистические данные. В частности, в статье «Наследственность таланта и характера» (1865) и в последующей монографии «Наследственная гениальность» (1869) Ф. Гальтон впервые описал людей, чьи достижения по стандартам их общества рассматривались как выдающиеся. Он показал, что люди, которых в британском обществе считали выдающимися, имели среди близких родственников мужского пола во много раз больше знаменитостей, чем можно было бы ожидать при случайном распределении высокой одаренности. Во всех случаях, однако, тесно переплетены наследственность и влияние окружающей среды.

К генетически детерминированным свойствам личности Айзенк относит экстраверсию-интроверсию и нейротизм. Эти свойства составляют тип высшей нервной деятельности (ВНД), или темперамент.

Тип ВНД – это совокупность индивидуальных особенностей психики и поведения, которые характеризуются силой, выраженностью и подвижностью нервных процессов возбуждения и торможения, экстраверсией-интроверсией, эмоциональной стабильностью – нейротизмом.

Наиболее разработанным на физиологическом уровне в теории Айзенка является учение об экстраверсии-интроверсии. Айзенку и его последователям удалось установить более пятидесяти различий по физиологическим показателям между экстра– и интровертами.

Так, экстраверт, по сравнению с интровертом, труднее вырабатывает условные рефлексы, обладает большей терпимостью к боли, но меньшей терпимостью к сенсорной депривации, вследствие чего не переносит монотонности, чаще отвлекается во время работы и т. п. Типичными поведенческими проявлениями экстраверта являются общительность, импульсивность, недостаточный самоконтроль, хорошая приспособляемость к среде, открытость в чувствах. Он отзывчив, жизнерадостен, уверен в себе, стремится к лидерству, имеет много друзей, несдержан, стремится к развлечениям, любит рисковать, остроумен, не всегда обязателен.

У интроверта преобладают следующие особенности поведения. Он часто погружен в себя, испытывает трудности, устанавливая контакты с людьми и адаптируясь к реальности. В большинстве случаев интроверт спокоен, уравновешен, миролюбив, его действия продуманы и рациональны. Круг друзей у него невелик. Интроверт высоко ценит этические нормы, любит планировать будущее, задумывается над тем, что и как будет делать, не поддается моментальным побуждениям, пессимистичен. Интроверт не любит волнений, придерживается заведенного жизненного порядка. Он строго контролирует свои чувства и редко ведет себя агрессивно, обязателен.

На одном полюсе нейротизма (высокие оценки) находятся так называемые нейротики, отличающиеся нестабильностью, неуравновешенностью нервно-психических процессов, эмоциональной неустойчивостью, а также неустойчивостью вегетативной нервной системы. Поэтому они легко возбудимы, для них характерны изменчивость настроения, чувствительность, а также тревожность, мнительность, медлительность, нерешительность. Другой полюс нейротизма (низкие оценки) – это эмоционально стабильные лица, характеризующиеся спокойствием, уравновешенностью, уверенностью, решительностью.

Показатели экстраверсии-интроверсии и нестабильности-стабильности взаимонезависимы и биполярны. Каждый из них представляет собой континуум между двумя полюсами крайне выраженного личностного свойства. Сочетание этих двух в разной степени выраженных свойств и создает неповторимое своеобразие личности. Характеристики большинства испытуемых располагаются между полюсами, чаще где-то близко к центру. Удаленность показателя от центра свидетельствует о степени отклонения от среднего с соответствующей выраженностью личностных свойств.

Связь факторно-аналитического описания личности с четырьмя классическими типами темперамента – холерическим, сангвиническим, флегматическим, меланхолическим – отражается в «круге Айзенка»: по горизонтали в направлении слева направо увеличивается абсолютная величина показателя экстраверсии, а по вертикали снизу вверх уменьшается выраженность показателя стабильности.

Для каждого типа свойственны характерные генетически детерминированные особенности поведения. Однако индивидуальность каждого человека определяет тип личности, который является результатом взаимодействия в ходе онтогенеза генотипа и внешней среды. Пластичность генетически детерминированных типов высшей нервной деятельности обуславливает формирование темперамента и характера.

Темперамент – это совокупность формальных, динамических характеристик поведения. Большинство ученых признает существование двух основных свойств темперамента, или двух базальных формально-динамических характеристик поведения. Это общая активность и эмоциональность, которые, как и внешность, могут изменяться в ходе онтогенеза.

Однако, меняясь, и нередко очень сильно, человек остается самим собой, сохраняет свою связь с прошлым, какую-то часть своего «Я». Как писал Овидий: «Все изменяется, ничто не исчезает». Только при серьезных психических заболеваниях люди полностью теряют свое «Я» или замещают его абсолютно другим.

Работа 16
Выявление наследственных признаков и признаков, появление которых может быть обусловлено влиянием внешней среды

Проведите сбор генетического материала для последующего составления генеалогической таблицы семьи. Соберите сведения, касающиеся особенностей проявления у членов семьи какого-либо нормального признака (цвет глаз, волос, кожи, рост, близнецовость и т. д.) или патологического (сахарный диабет, близорукость, гипертоническая болезнь, язвенная болезнь двенадцатиперстной кишки, желудка и т. д.). Сбор сведений проводите путем тщательного и полного изучения индивидуальных особенностей каждого из членов семьи. От этого зависит достоверность генетических сведений и правильность составления родословных.

Соберите сведения в трех поколениях семьи, куда входят пробанд (человек, на которого составляется родословная), его братья и сестры, его дети, племянники и племянницы, поколение родителей, их братья и сестры, двоюродные братья и сестры, поколение дедов и бабок по обеим родительским линиям. Собранные сведения по каждому из членов семьи должны отразить: фамилию, имя, отчество, возраст, пол, особенности труда и быта, характеристику изучаемого признака. Собранный генетический материал используйте для составления генеалогической таблицы семьи, соблюдая принятые в медицинской генетике условные обозначения, приведенные на рисунке:

Условные обозначения для составления семейных генеалогических таблиц

Поместите в центр составляемой таблицы изучаемой семьи пробанда. Расположите в один ряд, в порядке рождения, слева направо всех его братьев и сестер и соедините их графическим коромыслом. Выше укажите родителей, соединив их друг с другом линией брака и, кроме того, графическим коромыслом. Для отражения родственных связей пробанда обозначьте в составляемой таблице и всех остальных его родственников, расположив представителей одного поколения на одних горизонтальных линиях.

Далее соедините между собой горизонтальными и вертикальными линиями всех лиц одного поколения, обозначив их арабскими цифрами, и всех лиц разных поколений, обозначив их римскими цифрами. Для облегчения ориентировки в семейной таблице в отношении изучаемых признаков следует пользоваться цветными карандашами.

После составления подробной характеристики каждого члена семьи с указанием поколения и места в таблице, произведите тщательный генетический анализ особенностей наследования изучаемого признака. Прежде всего обратите внимание на многократную повторяемость изучаемого признака у отдельных членов семьи на протяжении ряда поколений. Анализируя особенности проявления признака у тех или иных членов семьи, попытайтесь оценить характер его наследования (доминантный или рецессивный тип, моногибридная или полимерная наследственность, аутосомная или сцепленная наследственность и т. д.). Необходимо также учитывать, что в характере появления тех или иных признаков в поколениях существенную роль может играть не только генотипическое предрасположение, но и влияние факторов окружающей среды (условия труда, быта и т. д.).

Обработка результатов и выводы

При выявлении в родословной таблице повторяемости одной и той же патологии в ряде поколений сопоставьте полученные вами данные с данными медицинской генетики. Сделайте соответствующие выводы.