Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Экологическая физиология. Учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
08.09.2026
Размер:
2 Мб
Скачать
☆
Министерство образования и науки Российской Федерации
Волгоградский государственный социально-педагогический университет
Е.Ю. Надежкина, Е.И. Новикова,
О.С. Филимонова
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ
ФИЗИОЛОГИЯ
Учебное пособие
Волгоград
«Перемена»
2015
УДК 581.1 ББК 28.903 Н 172
Надежкина, Е.Ю.
Н 172
кина, Е.И. Новикова, О.С. Филимонова. – Волгоград: Изд-во ВГСПУ «Перемена», 2015. – 163 с.
ния экологической физиологии. Рассмотрены физиологические ме­ханизмы развития стресс-реакции, общие закономерности адапта­ции, особенности приспособления организма человека к различным природно-климатическим и социальным условиям. Показано биоло­гическое воздействие искусственных факторов среды, природной ра­диации и магнитных полей на организм человека. Отражены экологи­ческие аспекты хронобиологии, адаптация организма человека к раз­ным режимам двигательной активности. Пособие содержит тестовые задания, тематику и план рефератов, глоссарий, список литературы.
ной работы студентов и магистрантов дневного и заочного отделе­ний (направление «Педагогическое образование»), а также контро­ля их знаний.
Р е ц е н з ент:
С.В. Клаучек, зав. каф. нормальной физиологии
Волгоградского государственного медицинского
университета, доктор медицинских наук, профессор.
Экологическая физиология: учеб. пособие / Е.Ю. Надеж-
Даны представления о предмете, задачах и методах исследова-
Рекомендуется для учебной, исследовательской, самостоятель-
УДК 581.1
ББК 28.903
© Надежкина Е.Ю., Новикова Е.И.,
Филимонова О.С., 2015 © Волгоградский государственный социально-педагогический универ­ ситет, 2015 © Оформление. Издательство ВГСПУ «Перемена», 2015
1. ПРЕДМЕТ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ
экологической физиологией понимают совокупность знаний
Под о физиологических основах приспособлений (адаптации) к природ­ным факторам среды и сложному сочетанию их в различных физико­географических условиях.
Особенность функционирования организма человека состоит в со­циальной обусловленности всей его деятельности. Вместе с тем чрез­вычайно важно, что физиологические функции организма и их изме­нения, вызванные ранее, например влиянием климата, у современного человека остаются наследственными. Генетическая программа, сфор­мировавшаяся в рамках биологической эволюции предшественников человека, остается без заметных изменений, и прогрессивное разви­тие человечества осуществляется при помощи всё большего овладения энергетическими и материальными ресурсами природы. Кроме при­родных факторов, большая часть которых испытывает антропогенное влияние, человек подвергается мощному воздействию факторов «вто­рой природы», созданной его производственной деятельностью. Осо­бенно сильное влияние на организм человека оказывают факторы про­фессиональной специализации, урбанизации и загрязнения окружаю­щей среды. В формировании индивидуальных различий адаптацион­ных возможностей человека определенную роль играет его генофонд.
Предмет изучения экологической физиологии человека – приспо-
собительное изменение функций человеческого организма в зависи­мости от социальных и природных условий жизни. Такое определе­ние предусматривает охват широкого круга теоретических и практи­ческих вопросов, затрагивающих различные сферы человеческой дея­тельности: влияние условий труда на человека, особенности быта жи­телей больших городов, охрана окружающей среды от загрязнения, разработка мер сохранения здоровья людей, работающих в Арктике, тропиках, пустынях и горах. Особые проблемы возникают при специ­альной подготовке человека к деятельности в экстремальных услови­ях, например в космосе.
3
Задачи экологической физиологии человека в теоретическом плане
заключаются в познании психофизиологических механизмов адапта­ции организма человека к новой для него среде, а в прикладном плане направлены на разработку мероприятий, облегчающих его приспособ­ление к жизни в разных климато-географических зонах при миграци­ях населения, научную организацию и охрану труда, обеспечивающую высокую работоспособность и сохранение здоровья, борьбу с вредны­ми влияниями экстремальных условий, загрязненной среды, помощь при решении вопросов физкультуры и спорта, градостроительства, ре­креационных мероприятий.
Иными словами, экологическая физиология человека рассматрива­ет адаптацию человека к изменению окружающей среды через призму социальных условий. Этот сравнительно новый раздел знаний посвя­щен рассмотрению широкого круга теоретических и практических во­просов, затрагивающих различные сферы человеческого существова­ния. Во-первых, сюда входит изучение взаимодействия организма со средой обитания. Исследуются закономерности и механизмы адапта­ции человека к изменённым условиям среды, различные уровни адап­тации, предел адаптивных возможностей организма и цена адаптации, адаптивные формы поведения. Особое внимание уделяется оценке эф­фективности адаптационных процессов и методам увеличения эффек­тивности адаптации, экологическим аспектам заболеваний. Во-вторых, исследуется адаптация человека к различным природным условиям (световое излучение, магнитные поля, воздушная среда, сдвиги темпе­ратуры и барометрического давления, изменение метеопогодных усло­вий). Затрагиваются вопросы адаптации к Арктике и Антарктике, к вы­сокогорью, аридной зоне (пустыни), юмидной зоне (тропики), услови­ям морского климата и т.п. Уделяется внимание экологическим аспек­там хронобиологии (перестройке биоритмов под влиянием климата и сезонных колебаний, пересечения часовых поясов, при сдвинутых ре­жимах труда и отдыха). В-третьих, рассматривается адаптация чело­века к экстремальным условиям. Здесь можно отметить физиологиче­ские эффекты изменённой гравитации, вибраций, длительных и интен­сивных звуковых нагрузок, гипоксии и гипероксии, высоких и низких температур, влияние электромагнитных полей и ионизирующего излу­чения. Изучается деятельность людей в условиях авиационных и кос­мических полетов, подводных погружений. К экстремальным услови­ям можно отнести влияние катастроф.
Особый интерес представляют аспекты социальной адаптации. Это адаптация к городским и сельским условиям, различным видам тру-
4
довой и профессиональной деятельности. В последнее время особую остроту приобрели вопросы адаптации к антропогенным факторам, включая загрязнение окружающей среды. С практической точки зре­ния представляют интерес разработка методов повышения умственной и физической работоспособности, профессионального отбора, рацио­нальная организация учебного и трудового процессов.
Экологическая физиология тесно связана с проблемами экологии как самостоятельной науки о приспособлении видов и популяций в ши­роком биологическом плане – науки, опирающейся на данные генети­ки, географии, климатологии.
Особенно тесные связи у экологической физиологии челове­ка с экологией человека. Экология человека – ассоциация медико­биологических, географических, исторических и общественных наук, в которых в рамках этой дисциплины изучают взаимодействие групп населения с окружающей средой и её географическими подразделения­ми. При этом исследуются морфологические особенности, потенциаль­ная и актуальная патология, численность, бытовые и хозяйственные на­выки населения, обусловленные влиянием среды. Таким образом, эко­логию человека можно рассматривать как своеобразную методологи­ческую основу, которая объединяет различных специалистов, изучаю­щих взаимодействие внешней среды и населения. Экология человека занимается вопросами развития народонаселения, сохранения здоро­вья, совершенствования физических и психических возможностей че­ловека. Важной задачей экологии человека является раскрытие законо­мерностей производственно-экономического, целевого освоения реги­онов Земли в процессе их преобразования социальной деятельностью человека, изучение естественных законов сохранения здоровья людей в ходе такого освоения.
Развитию экологической физиологии человека способствуют иссле­дования по медицинской географии и географической патологии. Ме­дицинская география изучает географическую среду в тесной связи со здоровьем населения конкретных территорий. Итак, разработками про­блем экологической физиологии человека в разной степени занимаются специалисты различных областей знания. В этой работе участвуют не только физиологи, но и врачи, психологи, генетики, социологи, педаго­ги, гигиенисты, инженеры-проектировщики и инженеры-эргономисты, специалисты по вопросам охраны и научной организации труда, физ­культуры и спорта и т.п.
В экологической физиологии человека используются физиологи­ческие методы исследования и физиологический эксперимент. Как
5
правило, в ходе эксперимента запись физиологических функций осу­ществляют до, во время и после воздействия на организм одного или комплекса факторов. При этом широко применяется телеметрическая регистрация функций. Особенно велико её значение в экстремальных условиях. Эксперименты могут быть модельными либо проводиться в природных условиях. Так, например, влияние высотной гипоксии изучается в барокамере или в высокогорье. В последнем случае мы имеем дело с воздействием на организм комплекса природных факто­ров среды, основным из которых является гипоксический.
Распространённым приёмом исследований является составление физиологической характеристики аборигенного и приезжего населе­ния определённого климатического района. С этой целью устанавли­вают «должные» показатели физиологического состояния человека в данном районе. Наиболее информативными параметрами при этом считают температуру кожи и тела, показатели деятельности сердечно­сосудистой системы, лёгочного дыхания, красной и белой крови, ре­акций терморегуляции, основного обмена и других функций. Специ­альным аспектом таких исследований является изучение возрастных особенностей физиологии человека в данных условиях среды и жиз­ни. Это особенно важно в связи с проблемой развития детей в услови­ях субарктики, жаркого климата и т.д. Большое место в исследованиях человека занимает изучение суточной и сезонной динамики физиоло­гических функций. По существу, без этих знаний трудно говорить об установлении каких-либо физиологических констант. Ряд исследова­ний посвящён проблеме переездов в широтном и долготном направле­ниях и применяется для экспериментального изучения сезонного рит­ма и вопросов акклиматизации.
Необходимость хозяйственного освоения новых территорий, под­водных глубин и космического пространства привела к тому, что мно­жество людей вынуждены жить и работать в новых, зачастую экстре­мальных условиях среды. Возможность этого определяется успешно­стью адаптации. Последняя, в свою очередь, зависит от познания ме­ханизмов приспособления к новым факторам и умения использовать это знание на практике. Именно этим и занимается экологическая фи­зиология человека.
Такие проблемы, как физиолого-гигиеническое обеспечение жиз­ни человека в условиях Крайнего Севера, жаркого и пустынного кли­мата, в условиях высокогорья и т.п., имеют в своей основе глубокое изучение общебиологических закономерностей влияния среды на орга-
6
низм. Сведения о воздействии климата и различных сезонов на людей, влиянии переездов из одних климатических и временных зон в другие являются основой для разработки мер сохранения здоровья, гигиени­ческих мероприятий.
Без данных об умственной и физической работоспособности людей невозможны рациональная организация учебного и трудового процес­са, профессиональный отбор. Особые проблемы возникают при спе­циальной подготовке человека к деятельности в экстремальных усло­виях, например в космосе.
Всё более актуальным аспектом экологической физиологии чело­века становится изучение адаптации к антропогенным факторам сре­ды. Вопрос выживаемости важен не только в космосе или под водой. Он важен в повседневной жизни вследствие глобального загрязнения окружающей среды. Следовательно, социальные аспекты экологиче­ской физиологии человека не менее важны, чем природные. Возмож­но, в будущем они послужат основой для создания искусственной сре­ды обитания человечества. Особого внимания заслуживают возраст­ные аспекты адаптации.
Таким образом, экологическая физиология человека необходима для решения вопросов сохранения здоровья людей, развития народо­населения, решения демографических проблем, планировки и строи­тельства новых поселений, совершенствования физических и психи­ческих возможностей человека.
2. АДАПТАЦИЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА К ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИМ
И СОЦИАЛЬНЫМ УСЛОВИЯМ
2.1. Общие закономерности адаптации
2.1.1. Факторы воздействия окружающей среды
Факторы среды, оказывающие влияние на биологические систе­мы различной степени сложности, весьма разнообразны. Различают 3 группы факторов: биологические, абиотические, антропогенные (со­циальные). Ко многим из них у человека развилась адаптация. Так, А.Д. Слоним выделяет 23 главных фактора внешней среды, воздейству­ющих на организм в техногенно-экологических условиях (гравитация, низкая и высокая температура, атмосферное давление, свет, вибрации
7
и т.д.). Н.А. Агаджанян (1981) выделяет следующие социальные и при­родные факторы, воздействие которых вызывает развитие адаптаци­онных процессов (следует заметить, что и А.Д. Слоним, и Н.А. Агад­жанян рассматривают в основном экстремальные факторы – крайние, жёсткие условия, часто неадекватные врождённым и приобретенным свойствам организма):
Рис. 1. Классификация факторов адаптации по Н.А. Агаджаняну
Однако представление об экологических факторах, оказывающих влияние на биологические системы, всё время меняется, что связано с успехами как фундаментальных, так и прикладных исследований. В частности, накапливается всё больше сведений о том, что биологи­ческая эффективность экологических факторов зависит как от их па­раметров, так и от свойств биологического объекта. Эти представле­ния возникли ещё в древнегреческой медицине 2,5 тысячелетия назад.
Природные факторы. К ним относятся факторы живой и нежи-
вой природы. В соответствии с этим различают биотические и абио­тические факторы. К абиотическим факторам среды относят воздуш­ную среду, атмосферное давление, световое излучение, магнитные поля, температуру окружающей среды, метеопогодные факторы и т.п. Человек адаптировался к различным климатогеографическим услови­ям. Он приспособился к циклическим изменениям в природе: к смене дня и ночи, времён года. К биотическим факторам относят всё много-
8
образие животного и растительного мира, включая возбудителей бо­лезней. Как правило, на человека действует комплекс природных фак­торов. Так, сезонные факторы включают в себя изменения освещён­ности, температуры, влажности и т.п.
Социальные факторы. Социальные факторы в жизни современ-
ного человека весьма разнообразны. В последнее время большое зна­чение приобрели антропогенные факторы, особенно загрязнение по­чвы, воздушной и водной среды. Традиционно социальными фактора­ми считаются различные виды трудовой деятельности, условия жиз­ни в городе и селе. Технический прогресс характерен тем, что изменя­ется соотношение физического и умственного труда, а значит, и ком­плекс сопровождающих их факторов. Освоение труднодоступных рай­онов, богатых полезными ископаемыми, глубоководные погружения, полёты в космос – всё перечисленное сопряжено с экстремальными воздействиями на организм. Это может быть влияние высоких и низ­ких температур, шумов, вибрации, изменение газовой среды и баро­метрического давления, действие изменённой гравитации – перегру­зок или невесомости. Вместе с тем и обычная трудовая деятельность в нормальных условиях, включая учебный процесс, также требует адап­тации к ней организма.
2.1.2. Общее понятие об адаптации человека
Понятие адаптации – одно из основных в научном исследовании организма, поскольку именно механизмы адаптации, выработанные в процессе эволюции, обеспечивают возможность существования орга­низма в постоянно изменяющихся условиях внешней среды. Благода­ря процессу адаптации достигается оптимальное функционирование всех систем организма и сбалансированность в системе «человек–сре­да». Одним из первых, кто стал изучать проблему функционирования живого организма как целостной системы, был французский физио­лог Клод Бернар. Он выдвинул гипотезу о том, что любой живой ор­ганизм, в том числе и человеческий, существует потому, что обладает возможностью постоянно сохранять благоприятные для своего суще­ствования параметры внутренней среды организма, а это, в свою оче­редь, происходит потому, что все системы и протекающие в организ­ме процессы находятся в равновесном состоянии. До тех пор, пока это равновесие сохраняется, организм живет и действует. Таким образом, по определению К. Бернара (1878), «постоянство внутренней среды
9
есть условие свободной жизни организма». Позднее идея К. Бернара о постоянстве внутренней среды организма была поддержана и разви­та американским физиологом У. Кэнноном, который назвал это свой­ство гомеостазом. какой-либо системы, сохраняемое путём её противодействия нарушаю­щим это равновесие внутренним и внешним факторам. Было показано, что в основе механизма поддержания этого постоянства лежит автома­тическая саморегуляция – результат совершенствования приспособи­тельной деятельности в процессе эволюции. Одним из центральных моментов учения о гомеостазе является представление о том, что вся­кая система стремится к сохранению своей стабильности. По мнению У. Кэннона, получая сигналы об угрожающих системе изменениях, ор­ганизм включает устройства, продолжающие работать до тех пор, пока не удастся возвратить её в равновесное состояние. Если же нарушить равновесие процессов и систем организма, то параметры внутренней среды нарушаются, живой организм начинает болеть. Причем болез­ненное состояние будет сохраняться на протяжении всего времени вос­становления параметров, обеспечивающих нормальное существование организма. Если же необходимых для сохранения равновесия внутрен­ней среды прежних параметров достичь не удается, то организм мо­жет попытаться достичь равновесия при других, изменённых параме­трах. В этом случае общее состояние организма может отличаться от нормального. Очень часто проявлением такого равновесия является хроническое заболевание. Однако жизнедеятельность организма обе­спечивается не только за счёт стремления к внутреннему равновесию всех систем, но и за счёт постоянного учёта факторов, воздействую­щих на этот организм извне. Дело в том, что любой живой организм существует в определенной среде. Он не может существовать вне сре­ды, поскольку вынужден постоянно получать из внешней среды необ­ходимые для жизни компоненты (например, кислород). Полная изоля­ция живого организма от внешней среды равносильна его гибели. По­этому живой организм, стремясь к достижению внутреннего равно­весия, должен одновременно приспосабливаться к условиям среды, в которой он находится. Именно это явление и определяет содержание понятия «адаптация». Точно так же и человек не может жить, не со­прикасаясь со средой. Но его главным отличием от других представи­телей животного мира является то, что он не может существовать, не соприкасаясь не только с физической, но и с социальной средой, по­скольку человеческие качества и свойства конкретный индивид приоб-
Гомеостаз – это подвижное равновесное состояние
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]