Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экологическая физиология. Учебное пособие
.pdf
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
Издательство ВГСПУ
«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]
