Чебышев Н.В. Гринева Г.Г. Биология 2000

-301-

Приспособляемость - свойство вида: все представители вида Homo sapiens способны проявлять необходимую пластичность реакций в ответ на изменение внешних условий.

Второе направление - это биологические реакции, специфические для данного

индивидуума и определяемые данным частным генотипом. Такие реакции и признаки могут быть свойственны лишь немногим индивидуумам; иногда они гарантируют особые преимущества целым популяциям (как, например, узкий нос у жителей холодных и засушливых стран). Появление приспособительных признаков, выработка их в процессе естественного отбора сыграли важную роль в эволюции первых гоминид.

6.2.4. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ НА УРОВНЕ ОРГАНИЗМА

Человек со дня рождения до смерти находится под воздействием меняющихся условий среды (суточные и сезонные ритмы, производственные отношения, смена труда и отдыха и т.д.). Эти изменения будут еще более существенными и ощутимыми, когда меняется род занятий, образ жизни, местожительство с

перемещением в районы с отличным от прежнего климатом и другими физикохимическими характеристиками. Не остаются одинаковыми потребности человека на разных этапах его индивидуального развития. В ответ на варьирующие условия среды на каждом отрезке жизни организм отвечает функциональными перестройками, направленными на оптимизацию его жизнедеятельности. Процесс приспособления организма к условиям среды называется адаптацией.

Физиологическая адаптация - достижение организмом в новых условиях устойчивого гомеостатического состояния, при котором обеспечивается согласованная работа всех функциональных систем, поддерживается нормальная жизнедеятельность и трудовая активность человека, способность его к

воспроизведению здорового потомства.

Сдвиги, происходящие в организме в процессе физиологической адаптации,

затрагивают все уровни его организации: от молекулярно - субклеточного до организменного. Закалка и тренировка организма повышают его функциональные

резервы, раздвигают границы существования. Амплитуда колебания условий не

может быть беспредельной; ограничены и функциональные возможности человека. Наиболее комфортные условия для организма создаются при оптимальном значении воздействующих на него природных и социальных факторов. Это среда, идеальная для каждого человека. Биологическая сущность человека, как и

популяции в целом, сформировалась в процессе длительной эволюции в конкретном районе Земли, со свойственными этому району климатическими и геохимическими условиями. Выработались генетически устойчивые механизмы адаптации к конкретному набору факторов. В условиях, где гармонично сочетаются

природные и социальные факторы в полной мере раскрываются способности

человека, осуществляется их реализация в трудовой деятельности, сохраняется его

-302-

здоровье и жизнь продлевается на многие годы. Организм и среда сосуществуют в единстве. Средой для каждого отдельного индивида и коллектива являются и окружающие их люди. Форма и характер поведения каждого члена общества - это важнейший фактор в обеспечении полноценной жизни не только отдельной личности, но и средство к достижению устойчивости популяции и человечества в целом. При отклонении от оптимальных условий в ту или иную сторону

биологическая и социальная активность человека снижается; в условиях крайнего отклонения от оптимума (и тем более за пределами минимума и максимума) даже одного из жизнеобеспечивающих факторов организм не сможет существовать.

6.2.4.1.ОБЩИЙ АДАПТАЦИОННЫЙ СИНДРОМ

Вответ на действие значительных по силе и продолжительности внешних и внутренних раздражителей организм отвечает защитными реакциями, направленными на восстановление нарушенного равновесия. Этот процесс

называют "общим адаптационным синдромом" [Селье, 1936]. Факторы, вызывающие адаптационный синдром, - резкое изменение температуры, большая мышечная

нагрузка, физическая и психическая травма и тому подобное - называют стрессорами, а состояние организма, вызванное тем или иным стрессором или их совокупностью, - стрессом (от англ. stress - напряжение). Стрессовое состояние

может завершиться повышением устойчивости организма к вызвавшему его фактору или может окончиться гибелью человека, если действие раздражителя велико по силе и продолжительности, а резервы организма оказываются недостаточными, чтобы противостоять стрессу.

Сохранение организмом способности к нормальному функционированию, несмотря на продолжающееся воздействие фактора, к которому сформировалась адаптация, называют критерием адаптации.

6.2.4.2.АДАПТИВНЫЙ ТИП

Эволюционно возникший тип организмов, приспособленный к условиям среды, с выраженными изменениями их внешних и внутренних особенностей называют

адаптивным типом. Адаптивный тип не зависит от расовой и этнической принадлежности популяции.

К комплексам признаков адаптивных типов относят показатели костно-

мускульной массы тела, количество иммунных белков сыворотки крови человека. Эти элементы повышают общую сопротивляемость организма к неблагоприятным условиям среды.

Одним из результатов приспособления человека к окружающей среде

является изменение размеров тела и веса. Установлено, что средний вес жителя

северной Финляндии равен 69,3 кг, монголов, проживающих в более южных

-303-

широтах, - 63,9 кг, испанцев - 59,4 кг, коренного населения тропического Вьетнама - 50,4 кг. Бушмены, живущие в пустыне Калахари, имеют вес 40 кг и менее. Ученые считают, что крупному человеку легче переносить холод, по сравнению с теми, кто имеет малый рост и вес. Чем крупнее организм, тем медленнее происходит охлаждение и наоборот.

Специфические признаки отличаются разнообразием и связаны с

преобладающими условиями в данном месте обитания, например, жизнь в странах с жарким или холодным климатом.

Выделяют шесть адаптивных типов человека: тропический, высокогорный, арктический, континентальный, пустынный, умеренного пояса.

6.2.4.3. АККЛИМАТИЗАЦИЯ

Привыкание живых организмов к новым климатическим условиям, в которые они попадают в результате переселения, называют акклиматизацией.

Акклиматизация осуществляется при помощи морфологических, физиологических, биохимических, биофизиологических и поведенческих реакций,

сочетающихся между собой. Это сложный процесс, зависящий не только от климатических, но и от экологических, гигиенических и психологических факторов.

Выделяют несколько фаз акклиматизации:

•ориентировочная - для нее характерна общая заторможенность, снижение газообмена, кровообращения, работоспособности при комфортных условиях среды;

•высокая реактивность - стимуляция физиологических функций. Она выражается в нервно - психической возбудимости, повышении основного обмена, тонуса симпатической нервной системы, активации эндокринной, сердечно - сосудистой и дыхательной систем;

•нормализующая фаза - характерен выраженный газообмен при высоком коэффициенте использования кислорода вдыхаемого воздуха, увеличение минутного объема сердца, возрастание выносливости, работоспособности;

•полная акклиматизация наступает после длительного воздействия климатических условий.

Повышение сопротивляемости организма к неблагоприятным условиям достигается рациональным питанием, улучшением режима труда и отдыха.

6.2.4.4.БИОРИТМЫ

Влюбом явлении окружающей нас природы есть строгая ритмичность - повторяемость процессов, день и ночь, отлив и прилив, зима и лето.

Ритмичность биологических процессов - одно из основных свойств живой

материи. Любое биологическое явление, любая физиологическая реакция периодичны. Функциональные системы организма - ритмические системы.

-304-

Биологические ритмы - это эволюционная форма адаптации, определяющая выживаемость живых организмов. Выработанная в результате эволюции временная последовательность взаимодействия различных функциональных систем организма с окружающей средой способствует согласованию разных ритмических биологических процессов и таким образом обеспечивает нормальную жизнедеятельность целостного организма.

Нарушение этого согласования приводит к поломке регуляторных физиологических механизмов организма, к возникновению отклонений - болезненных состояний.

Четкий ритм энергетических процессов обеспечивается последовательностью взаимодействия многочисленных физиологических и биохимических реакций.

Точность, с которой каждый организм придерживается свойственного ему ритма, привела к возникновению понятия "биологические часы".

В повседневной жизни человека окружают многочисленные процессы и явления, способствующие наилучшему согласованию ритмов организма с ритмами окружающей среды.

Периодичность жизненных процессов связана со сменой дня и ночи, с чередованием света и темноты, с суточными колебаниями температуры и влажности воздуха, барометрического давления, напряженности электрического и магнитного полей Земли, космического излучения. На ритмические жизненные явления оказывает влияние распорядок нашей производственной и бытовой деятельности.

Важное значение имеет не только регулярное чередование труда и отдыха, сна и бодрствования, но и организация учебного процесса в институте, быта в доме, колебания интенсивности городского шума, освещения улиц, а также совпадение

ритма каждого индивидуума с общим ритмом жизни коллектива.

Биологические ритмы выявлены на всех уровнях организации жизни, начиная от простейших биохимических реакций в клетке и кончая сложными поведенческими реакциями.

Каждая клетка, каждый организм имеет свой собственный "рабочий ритм". Рабочие ритмы связаны друг с другом на основе суточного ритма с периодом около 24 часов (циркадный ритм).

Суточные ритмы у живых организмов имеют широкий диапазон проявления (рис. 302). С ними связаны периодические колебания дыхания и температуры тела,

сердечной деятельности и картины крови, работа органов пищеварения и выделения. В различное время суток изменяется ощущение боли, способности видеть, запоминать, ощущать вкус и запах, восприимчивость к болезням, чувствительность к шуму, психическим травмам, страху и т.д. Периодическим

циклам подчиняются выработка ферментов, время репродуцирования клеток и протекание биохимических процессов, а также процесс размножения, ритмы рождения и смерти.

-305-

Рис. 302. Суточная периодизация физиологических функций организма.

Биологическая значимость смены дня и ночи велика и является частью самих

жизненных процессов. Адаптация к смене дня и ночи имеет генетическую основу. Суточный ритм физиологических функций организма наиболее ярко выражен в периодах бодрствования и сна, в необходимости смены периодов активной

деятельности и покоя. Во время сна происходит восстановление биоэнергетических

ресурсов организма, предохраняющих мозг и другие ткани от истощения.

Сохранение энергетического баланса на определенном уровне в течение

-306-

суток обеспечивается за счет ритмических колебаний температуры тела. Суточная динамика температуры тела имеет волнообразный характер с максимальным значением периода близким к 18 часам и самым низким уровнем между 1 часом ночи и 5 часами утра. У человека колебания температуры не превышают 1 градус.

Длительное проживание людей в определенном часовом поясе формирует биологический ритм, соответствующий интенсивности жизненных процессов в

течение суток. Быстрый перелет человека в другие часовые пояса, особенно с большой разницей во времени, нарушает биологический ритм. В организме возникают болезненные ощущения: головная боль, перепады кровяного давления, состояние слабости, усталости, расстройство сна и снижается работоспособность.

Полная адаптация к новым биологическим ритмам наступает после длительного пребывания в иных условиях смены дня и ночи.

Для жизнедеятельности организма и его выживания в постоянно изменяющейся окружающей среде требуется координация и регуляция сложных и разнообразных процессов, имеющих место в организме. Некоторые процессы регуляции протекают быстро, в течение долей секунды, другие длятся часами. Они нуждаются в постоянной корректировке, обеспечивающей приспособление - тончайшую связь различных элементов сложной системы между собой и всего их комплекса с окружающей обстановкой.

Бурный технический прогресс, появление сложных видов трудовой деятельности постоянно нарушают "привычный" ритм жизни человека, предъявляя особенно серьезные требования к его нервно - психической сфере. Нервно -

эмоциональное напряжение, обусловленное темпами современной жизни, ведет к существенным нарушениям регуляции функций организма человека, прежде всего к нарушению систем, обеспечивающих психофизиологическую стабильность

организма, возможность его активного функционирования.

Рассогласование биологических ритмов приводит к неврозам и неврозоподобным состояниям. Нарушение биологических закономерностей жизнедеятельности .человека вызывает неизбежные социальные последствия.

Биологические ритмы необходимо учитывать при лечении и предупреждении различных заболеваний. Например, установлено, что определенную роль в увеличении частоты приступов при стенокардии, гипертонической болезни,

бронхиальной астме играет снижение уровня физиологических функций в ночное время. Тромбоз мозговых сосудов, инсульт, инфаркт миокарда чаще возникают

ночью.

Причиной более частого возникновения инфаркта миокарда в ночное время является изменение ночью уровня протромбина и других компонентов свертывающей системы крови.

Для успешного лечения больных необходимо учитывать время применения в течение суток различных фармакологических веществ, биостимуляторов, физиотерапии, лечебной физкультуры и т.д.

-307-

Экспериментально подтверждено, что в определенное время суток, а именно в 23 часа, организм в 2 раза чувствительнее к гистамину, чем в утренние часы. При введении антигистаминного препарата в 7 часов эффект длится около 14 часов, в при введении в 19 часов - только 6 часов.

На людей с сердечно - сосудистыми заболеваниями один препарат в 4 часа утра действует в 40 раз сильнее, чем в другое время суток. При диабете введение

инсулина в 4 часа утра оказывает наиболее сильное действие.

Суточному ритму подчинена работа всего человеческого организма как единой, сложной саморегулирующейся системы. Благодаря этому обеспечивается приспособление к изменяющимся во времени условиям внешней среды (так физиологическая подготовка организма к активной деятельности начинается до пробуждения, а подготовка ко сну - задолго до засыпания).

Самочувствие людей связано также с сезонными ритмами, в формировании которых основное значение имеет обращение нашей планеты вокруг Солнца, смена времен года. По мере этого меняется температура, влажность воздуха, длительность светового дня, интенсивность солнечной радиации и многие другие природные процессы, которые особенно контрастны в умеренных широтах.

С сезонными ритмами связана чувствительность и устойчивость организма к различным внешним воздействиям: ионизирующим излучениям, кислородному голоданию, токсическим веществам, инфекциям. Содержание общего белка в сыворотке крови увеличивается зимой, а летом быстро нарастает усвоение кальция и фосфора. Отмечена неуравновешенность настроения и повышение функций

эндокринных желез в переходные сезоны года.

Синхронизация биологических ритмов с природными циклами важна для нормального функционирования организма современного человека и адаптации его

к окружающей среде.

6.2.4.5. СПЕЦИФИКА АДАПТАЦИИ ЧЕЛОВЕКА

На основе достижений науки и техники человек способен противостоять жесткому давлению неблагоприятных физико-биологических факторов созданием комфортных сооружений для жилья и работы, рациональной организацией труда и отдыха, медицинского обслуживания. "Умелые машины" и автоматы - роботы в ряде производств освободили человека от физического труда, хотя и повысилась

нагрузка на психику при обслуживании пультов управления. Развитие транспортных средств обеспечивает быстрое преодоление расстояний без локомоторных

напряжений и повышенных энергетических затрат. Сверхскоростные лайнеры за короткое время доставляют человека из одного пункта в другой, удаленный от первого. Все накопленные человечеством блага направлены на удовлетворение его

потребностей и обеспечение благосостояния. Нередко стремление как можно полнее оградить себя от природной среды и мышечного напряжения сказываются

отрицательно на функциональных отправлениях; понижается сопротивляемость

-308-

организма. Например, увлечение теплой одеждой снижает возможности естественной терморегуляции, и незначительное охлаждение тела может вызвать серьезное заболевание. Злоупотребление искусственной иммунизацией и медикаментозными средствами приводит к детренированности собственных иммунологических механизмов. Ограничение физических нагрузок, особенно при параллельном усилении психических, негативно сказывается на всех системах, в

том числе нервной, в которой под влиянием двигательной активности возникают и устанавливаются сложные координационные соотношения. Мышечное напряжение оказывает существенное положительное влияние на развитие психики. Напротив, гипокинезия негативно проявляется на всех уровнях организации человеческого тела, начиная с субклеточного. В частности, уменьшение уровня физической активности - один из существенных факторов риска заболеваний сердечно - сосудистой системы, представляющих важную проблему современной медицины. Быстрое транспортное перемещение в пространстве из среды, к которой адаптирован организм, к новому месту пребывания, существенно отличному от первого природными и прежде всего климатическими условиями, может вызвать перенапряжение в функциональных отправлениях, и они будут тем значительнее, чем менее тренирован организм; в последнем случае удлиняется и адаптационный период. Блага, приобретенные человечеством за длительную историю развития, должны разумно сочетаться с биологическими качествами человека и не противостоять его естественной природе. Рациональное использование среды - естественной и искусственной - должно идти параллельно с укреплением здоровья

человека через закаливание и тренировки организма.

6.2.4.6.АДАПТАЦИЯ ОРГАНИЗМА И МЕДИЦИНА

Впрактической деятельности врача и медицинского работника любого уровня должны непременно учитываться диапазон адаптивных свойств человека, его функциональные резервы, факторы, влияющие на физиологические перестройки и границы допустимости их воздействия на человека, а также механизмы, вызывающие нарушение функций.

Несмотря на то, что все люди принадлежат к одному виду, они обладают сугубо индивидуальными качествами, в том числе и разными адаптационными возможностями. Это должно учитываться в медицинской практике и обеспечиваться

индивидуальным подходом к каждому пациенту.

Адаптивные свойства организма определяются рядом причин. Исходным

является генотип, комплекс наследственных признаков. В процессе жизни и взаимодействия со средой вырабатываются индивидуальные фенотипические признаки в пределах нормы реакции. В значительной мере адаптация к природной и,

особенно, социальной среде зависит от сочетания резервных возможностей организма к функциональным перестройкам, социального положения человека в

обществе и формы поведения, определяющейся интеллектуальным и духовным

-309-

состоянием человека. Гибкость поведения и способность к созданию искусственной среды, изолирующей от воздействия негативных факторов, у человека выражена гораздо сильнее, чем у других обитателей планеты и отличает его от последних.

6.2.5. МЕХАНИЗМ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ОРГАНИЗМА К ФАКТОРАМ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ (НА ПРИМЕРЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ФАКТОРА)

Искусственная среда обитания, созданная человеком, может сгладить прямое воздействие природных факторов, но не может полностью отделить его от природы. В отношении каждого фактора организм вырабатывает приспособительные реакции. Например, рассмотрим влияние температурного фактора на организм человека и ответную реакцию на него.

6.2.5.1. ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА К ТЕМПЕРАТУРЕ В

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ

Температурный фактор - обязательное условие существования живого; температура влияет на все функции организма. В процессе эволюции животного мира имело место совершенствование систем регуляции теплообмена со средой.

Внешние температурные воздействия человек воспринимает периферическими рецепторами - холодовыми и тепловыми. От них сигналы о температурном воздействии поступают в головной мозг, в центр терморегуляции - гипоталамус, а от него в кору больших полушарий. Кора и гипоталамус регулируют

работу органов, непосредственно участвующих в ответных реакциях, обеспечивая приспособление организма к новым температурным условиям.

При низких температурах во внешней среде происходит сужение кожных и

подкожных сосудов, перераспределение крови в кровеносном русле. В результате уменьшается ее количество в периферической зоне и сокращается теплоотдача с поверхности тела. Увеличение крови в сосудах брюшной полости способствует сохранению тепла во внутренних органах. При резком охлаждении тела включается особый механизм - холодовая дрожь, приводящая к увеличению теплообразования. Дрожь - это непроизвольная мышечная активность. Кроме того, усиливается выделение физиологически активных веществ, стимулирующих энергообмен во всех

тканях. В результате этого происходит накопление тепла, и температура тела поддерживается на устойчивом уровне.

Перераспределение кровотока и мышечное дрожание называют физической теплорегуляцией. Эти реакции проявляются моментально при попадании человека в условия пониженной температуры во внешней среде. Биохимические процессы, обеспечивающие выработку тепла, называют химической терморегуляцией.

В условиях повышенных температур и перегревания организма первыми также активизируются механизмы физической терморегуляции. Происходит перераспределение крови, увеличивается ее количество в поверхностных тканях при расширении кожных и подкожных сосудов. Это обеспечивает теплоотдачу

посредством радиации (теплоизлучения) и конвекции (скорости движения воздуха).

-310-

Успешное протекание этих процессов возможно в тех случаях, когда температура наружных слоев кожи выше температуры окружающей среды. Возрастает теплоотдача при испарении жидкости с поверхности дыхательных путей и кожи. Велико значение потоотделения для поддержания температуры тела в условиях нагревающего микроклимата. Теплоотдача путем испарения с поверхности кожи особенно важна, когда окружающая температура превышает температуру

поверхности тела. Лица с ослабленным потоотделением обычно обладают пониженной сопротивляемостью к высоким температурам. Хорошо выраженная способность к секреции пота обеспечивает лучшую приспособленность организма к тепловым нагрузкам, его более высокую термоустойчивость.

Выработка организмом тепла уменьшается при химической терморегуляции. Процесс терморегуляции сложный и затрагивает все системы организма. В

регуляции температуры тела участвуют не только центральная нервная система, но и железы внутренней секреции, щитовидная и надпочечники, деятельность которых контролируется нервной системой.

Эффективность механизмов защиты от перегревания и переохлаждения организма повышается в случае длительного пребывания человека в условиях высоких или низких температур во внешней среде. Это явление называют температурной адаптацией, или температурной акклиматизацией.

В условиях температурного комфорта в теплонейтральной зоне организм не нуждается в работе механизмов терморегуляции, не требуется ни дрожи, ни выделения пота, и кровоток в периферических органах сохраняет обычную скорость.

6.2.5.2. ВНЕШНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА И ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

ЧЕЛОВЕКА. ПОНЯТИЕ О ГИПЕРТЕРМИИ И ГИПОТЕРМИИ

1. Адаптация к температурному фактору протекает неодинаково у разных

людей, что определяется наследственными качествами, состоянием здоровья, длительностью пребывания в иной температурной среде, к которой был приспособлен человек, закаленностью и тренированностью организма. Она легче и полнее осуществляется у людей с хорошим здоровьем и привыкших к температурным колебаниям в окружающей среде. Ослабленное здоровье, резкая смена условий могут явиться причиной нарушений в согласованном функционировании жизненно важных систем; период адаптации в этом случае

затягивается. Все это должно учитываться в медицинской практике. Людям, выезжающим в районы с другим климатом по сравнению с тем, к которому приспособлен их организм, а также приступающим к работе в условиях холодного и

жаркого микроклимата (горячий или холодный цеха, холодильники и т.д.) должны быть выданы соответствующие рекомендации по охране здоровья. Желательно

проведение мероприятий по закаливанию и тренировке организма, повышению его резистентности (устойчивости) к изменяющимся условиям среды. Необходимость

этого возрастает, если учесть, что при длительном пребывании человека в

экстремальных температурных условиях могут оказаться недостаточными