Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экологическая физиология. Учебное пособие
.pdf
Необходимо обратить внимание на то, что естественное магнитное поле Земли, благодаря своему сенсорному действию на организм,
поддерживает процессы жизнедеятельности. Искусственное ослабление влияния электромагнитного поля угнетает жизненные функции, и
наоборот. При длительном пребывании в электромагнитном поле малой напряжённости изменения в организме не ограничиваются функциональными сдвигами и переходят в патологические процессы. Снижается функциональный резерв тканей, что может сопровождаться деструктивными процессами в головном мозге, сердце, лёгких, печени,
поджелудочной железе. Падает устойчивость организма к внешним
воздействиям. Особенно явно такие изменения происходят под влиянием искусственных электромагнитных полей, которые накладываются на естественные. В результате в организме возникает комплекс патологических отклонений, известный под названием «магнитная или
радиоволновая болезнь».
Бурное развитие науки и техники в XX в. привело к созданию генераторов электромагнитных полей, которые широко используются в
практике промышленности, связи, военной сфере, радионавигации,
здравоохранении, быту. Столь широкое их применение сопровож дается
прогрессирующим электромагнитным загрязнением окружающей среды, создающим угрозу здоровью населения. И действительно, всем известно о вреде многочасового просмотра телевизионных программ и
беспрерывной работы за компьютером в течение рабочего дня. В печати всё чаще появляются статьи о нежелательных эффектах сотовых
телефонов. Например, шведскими учёными были представлены данные о влиянии радиотелефона на мозг животных. В Японии получены
данные о том, что мобильный телефон может служить фактором развития белокровия. Что касается человека, то уже сейчас на основе экспериментов, проведенных в Великобритании, можно сделать вывод, что
безопасность зависит от конкретных условий применения аппаратов
сотовой связи. В последних отчётах Национального совета радиологической защиты Соединённого Королевства приводится ряд обобщённых данных по излучательным характеристикам базовых станций сотовой связи, ручных и автомобильных сотовых телефонов. Эксперты
по защите от излучений выявили, что неправильное размещение базовых станций, антенн, особенно автомобильных, может приводить к значительному облучению. Так, установка антенны вблизи заднего стекла автомобиля для передатчика в 2,5 Вт может дать двух-трёхкратное
превышение предельно допустимых уровней радиации на заднем сиденье. Использование ручных сотовых телефонов приводит к возник-
111
новению как физиологических, так и поведенческих реакций. В 1996 г.
в Мюнхене состоялось заседание координационного совета Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) по проблеме влияния электромагнитного излучения на здоровье человека. Было отмечено, что
по мере проведения исследований в рамках нескольких национальных
программ выявляется всё большее количество тревожных фактов, свидетельствующих о возможном вредном воздействии аппаратов сотовой связи на здоровье.
Следует отметить, что российские предельно допустимые значения излучения существенно жёстче зарубежных. Например, в России
предельно допустимый уровень излучения для населения составляет
2
0,01 МВт/см
, а норматив Международной комиссии по защите от не-
ионизирующих излучений, применяющихся в США, Японии, Евро-
2
пейском союзе, – 1 МВт/см
. В связи с этим мобильные телефоны, которые поставляются на наш рынок из-за рубежа, могут и не соответствовать отечественным стандартам.
Источниками волн радиочастотного диапазона являются, прежде
всего, станции радио- и телевещания. Эффект радиоволн во многом
зависит от особенностей их распространения. На него влияют характер рельефа и покрова поверхности Земли, крупные предметы и строения, расположенные на пути, и т.п. Лесные массивы и неровности рельефа поглощают и рассеивают радиоволны.
Мощными источниками электромагнитных полей могут служить
токи промышленной частоты (f = 50 Гц). Напряжённость электромагнитных полей вдоль высоковольтных линий электропередачи достигает нескольких тысяч вольт на метр. Одно время территории под высоковольтными линиями электропередачи широко использовались под
дачные застройки. Однако, как показали исследования, напряжённость
300–4000 В/см небезопасна для здоровья.
Ультразвуковые электромагнитные волны, наряду с широким применением в промышленности (механическая обработка материалов,
дефектоскопия, ультразвуковая микроскопия) и медицине (ультразвуковая терапия), также не проходят бесследно для живого организма.
Патологические изменения, вызванные искусственными электромагнитными полями в живом организме.
Тяжесть выявленных
расстройств находится в прямой зависимости от напряжённости электромагнитного поля, длительности его воздействия, сочетания определенных уровней облучения и времени облучения, физических особенностей различных диапазонов электромагнитного поля, условий внешней среды, функционального состояния организма.
112
Большинство исследователей, изучавших клиническую картину заболеваний, возникших под влиянием электромагнитных полей, сходятся на том, что раньше других на электромагнитные волны реагирует
нервная система. Обследование большого числа пациентов позволило
выявить симптомокомплекс, характерный для так называемой магнитной, или радиоволновой, болезни. При этом изменения, происходящие
в организме, можно характеризовать как функциональное расстройство центральной нервной системы, протекающее преимущественно
по типу вегетативной дисфункции с астеническими явлениями, реже
по неврастеническому типу. Систематизация клинических проявлений
заболевания позволила выделить три основные ее формы: астенический синдром, вегетативно-сосудистую (нейроциркуляторную) дистонию, диэнцефальный (микродиэнцефальный) синдром.
При астеническом синдроме возможны различные нарушения вегетативных функций, лабильность пульса и артериального давления.
Изменения, как правило, обратимы и поддаются лечению.
В основе вегетативно-сосудистой дистонии лежит сосудистая лабильность: колебания показателей пульса и артериального давления,
брадикардия, сменяющаяся тахикардией, артериальная гипотония, иногда гипертензия, изменения функции сердца и капилляров. Заболевание может носить затяжной характер.
Для диэнцефального синдрома характерны комплексные висцеральные дисфункции, вегетативно-сосудистые кризы, протекающие на
фоне астенического состояния. Наблюдаются гипокинезии, гипоталамогипофизарно-надпочечниковая слабость, угнетение полового и пищевого рефлексов. Изменения не всегда обратимы, и такие больные нуждаются в специализированном стационарном лечении.
По тяжести течения заболевания различают следующие его степени: первую, или начальную (компенсированную), вторую (умеренно
выраженную), третью (выраженную). В отдельных случаях болезнь
переходит в хроническую форму. Особенно страдают от радиоволновой болезни дети.
5. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ХРОНОБИОЛОГИИ
Жизнедеятельность любого организма возможна лишь при оптимальной его приспособленности к условиям окружающей среды. Воздействия этой среды на организм могут возникать либо непредсказуемо,
либо закономерно, в соответствии с ритмичностью явлений природы.
Для того чтобы нужным образом отреагировать на непредсказуемые воздействия, должна быть развита способность быстро найти сре-
113
ди имеющегося диапазона степеней выраженности функций те значения, которые наиболее адекватны данной ситуации. Но для этого должен существовать и сам диапазон, т.е. значения функций должны колебаться. Чем больше размах колебаний, тем более широким «выбором» обладает организм.
5.1. Биологические ритмы
Это свойство живых организмов обеспечивает их готовность встретить как предсказуемое, так и непредсказуемое воздействие. Биологические ритмы должны, с одной стороны, быть достаточно устойчивыми
и по возможности независимыми от многочисленных случайных факторов, а с другой – все время подстраиваться к новой среде обитания,
чтобы создать организму максимальные возможности для оптимальной
адаптации. Подобные механизмы регулирования взаимоотношений со
средой выработались в ходе эволюции как следствие закреп ленных
повторных временных внешних воздействий, в первую очередь воздействий геофизических факторов. Следует подчеркнуть, что наследуются только генетически обусловленные возможности. Для их реализации каждый организм должен строить свою личную систему временных отношений, формировать соответствующие биоритмы, отличающиеся большей или меньшей амплитудой колебаний, так называемый индивидуальный биоритмологический портрет. Биоритмы в той
или иной форме присущи всем живым организмам.
Существует несколько определений биологических ритмов. Согласно одному из них, биоритмы – это регулярное, периодическое повторение во времени характера и интенсивности жизненных процессов,
отдельных состояний или событий.
Для экологической физиологии человека подходит определение, в
соответствии с которым биологический ритм – это самоподдерживающийся автономный процесс периодического чередования интенсивности и частоты физиологических процессов и реакций.
5.1.1. Классификация биоритмов
В зависимости от критериев, положенных в их основу, существует
несколько видов классификаций биоритмов.
1. В зависимости от источника происхождения биологические ритмы делят на экзогенные и эндогенные. Экзогенные ритмы – это колебания, вызванные периодическими воздействиями извне. Они являются пассивными реакциями на колебания факторов окружающей сре-
114
ды. Эндогенные ритмы – автономные (спонтанные, самоподдерживающиеся, самовозбуждающиеся) колебания, обусловленные активными
процессами в самой системе. Эндогенные биоритмы поддерживаются
механизмами обратной связи. В зависимости от того, на каком уровне биологической организации она замыкается, различают биоритмы
в клетках (митотический цикл), органах (сокращения кишечника), организмах (овариальный цикл) и т.п.
2. По выполняемой функции биологические ритмы делят на физиологические и экологические. Физиологические ритмы – рабочие циклы отдельных систем (сердцебиение, дыхание и т.п.). Экологические
(адаптивные) служат для приспособления организмов к периодичности окружающей среды. Период (частота) физиологического ритма может изменяться в широких пределах в зависимости от степени функциональной нагрузки. Период экологического ритма, напротив, сравнительно постоянен, закреплен генетически. Экологические ритмы в
естественных условиях подчиняются циклам окружающей среды, которые могут быть как природными, так и социальными. Они выполняют функцию биологических часов. С их помощью организмы ориентируются во времени.
По величине периода биологические ритмы выстраиваются в широкий спектр – от долей секунды до десятков лет. При этом их, как правило, подразделяют на следующие классы: высокой частоты; средней
частоты; низкой частоты; сверхмедленные.
Высокочастотные ритмы процессов жизнедеятельности – это большинство рабочих ритмов эндогенного происхождения, отражающих состояние соответствующих физиологических систем. В их основе лежат ритмические осцилляторы клеточных мембран возбудимых клеток. Нервные и мышечные клетки благодаря ионным процессам, происходящим на их мембранах, способны генерировать серии ритмично
следующих импульсов. Это обеспечивает работу сердца, дыхательных
мышц и других висцеральных органов.
Для многих физиологических процессов отмечено одновременное
наличие ряда ритмов с различной длиной периода. Так, ритмы дыхания и кровообращения обладают кроме своей собственной ещё и суточной периодикой. Биоритмы с разными периодами у одного организма могут оказывать взаимное модулирующее влияние, но обычно сравнительно независимы. Биоритмы с одинаковым периодом, напротив,
часто сопряжены иерархическим образом. Оптимальное осуществление физиологических функций организма возможно лишь при условии согласования, координации его биоритмов как между собой, так и
с ритмами окружающей среды.
115
5.1.2. Адаптационная перестройка биологических ритмов
При резком изменении ритмов внешней среды (геофизических или
социальных) происходит рассогласование эндогенно обусловленных
колебаний физиологических функций человека. Такое нарушение сопряженности периодических осцилляций функционально взаимосвязанных систем организма получило название десинхроноза.
Симптоматика десинхроноза сводится к расстройствам сна, снижению аппетита, настроения, умственной и физической работоспособности, различным невротическим расстройствам. В некоторых случаях
отмечают органические заболевания (гастрит, язвенная болезнь и т.п.).
Состояние, когда система циркадианных ритмов организма не соответствует временным условиям окружающей среды, называется внешним десинхронозом. Под влиянием новых «датчиков времени» начинается перестройка сложившейся ранее системы циркадианных ритмов организма. При этом физиологические функции перестраиваются с
различной скоростью, нарушается фазовая структура их ритмов – развивается внутренний десинхроноз. Он сопровождает весь период приспособления организма к новым временным условиям и длится иногда на протяжении нескольких месяцев.
Среди факторов, приводящих к адаптивной перестройке биологических ритмов, выделяют:
– смену временных поясов (переезды на значительные расстояния
в широтном направлении, трансмеридианные перелеты);
– устойчивое рассогласование по фазе с местными датчиками времени ритма «сон – бодрствование» (работа в вечернюю и ночную смену);
– частичное или полное исключение географических датчиков времени (условия Арктики, Антарктики и др.);
– воздействие различных стрессоров, среди которых могут быть
патогенные микробы, болевые и физические раздражители, психическое или усиленное мышечное напряжение и т.п.
Все чаще появляются сведения о рассогласовании биологических
ритмов человека с ритмами его социальной активности, составляющими уклад жизни, – режимом труда и отдыха и т.п.
Перестройка биоритмов происходит также и под влиянием неблагоприятных условий, первично не связанных с трансформацией ритмов
и приводящих к развитию десинхроноза лишь вторично. Такой эффект
оказывает, например, утомление. Поэтому в одних случаях возникает
специфический синхроноз как последствие необычных или чрезмерных
требований к циркадианной системе (например, временные сдвиги),
116
в других – неспецифический десинхроноз как следствие воздействия
на организм неблагоприятных социальных и биологических факторов.
Выделяют следующие виды десинхроноза: острый и хронический,
явный и скрытый, частичный и тотальный, а также асинхроноз.
Острый десинхроноз появляется эпизодически при экстренном рассогласовании датчиков времени и суточных ритмов организма (например, реакция на быстрое однократное перемещение в широтном направлении), хронический же – при повторных рассогласованиях датчиков времени и суточных ритмов организма (например, реакция на
повторяющиеся перемещения в трансмеридиональном направлении
или при адаптации к работе в ночную смену).
Явный десинхроноз проявляется в субъективных реакциях на рассогласование датчиков времени с суточными циклами организма (жалобы на плохой сон, снижение аппетита, раздражительность, сонливость в дневное время и т.п.). Объективно отмечается снижение работоспособности, несогласование по фазе физиологических функций с
датчиками времени. Явный десинхроноз с течением времени исчезает: самочувствие улучшается, работоспособность восстанавливается и
частично происходит синхронизация по фазе ритмов отдельных функций и датчиков времени. Однако от частичной до полной перестройки
циркадианной системы требуется значительно больший период времени (до нескольких месяцев), в течение которого определяются признаки так называемого скрытого десинхроноза.
Частичный, тотальный десинхроноз и асинхроноз в основном отражают различную степень выраженности десинхронизации функций в
организме, которая обусловлена степенью расхождения фаз их ритмов.
При первом (рассогласование суточных ритмов функций) десинхронизация наблюдается лишь в некоторых звеньях, при втором – в большинстве звеньев циркадианной системы. При наиболее тяжёлой степени – асинхронозе – отдельные звенья циркадианной системы оказываются полностью разобщёнными, десинхронизированными, что фактически несовместимо с жизнью.
Большую нагрузку на хронофизиологическую систему организма создают перелёты со сменой часовых поясов. Продолжительность
и характер перестройки физиологических функций при этом зависят
от многих факторов, из которых ведущий – величина часового сдвига.
Отчётливая перестройка циркадианных ритмов начинается после перелёта через 4 и более часовых поясов. Следующим фактором является направление переезда. Обследования разных контингентов людей
при трансмеридиональных перелётах как на запад, так и на восток по-
117
казали, что перемещения в разных направлениях имеют свою специфику. Не меньшую роль при прочих равных условиях играет климатическая контрастность пунктов перелёта.
Интересно отметить, что при трансмеридиональном перелёте функциональные сдвиги в организме (субъективный дискомфорт, эмоциональные, гемодинамические реакции и т.п.) выражены резче, чем при
медленном пересечении поясных зон (поездом, на судах), когда человек «вписывается» в смещенную пространственно-временную структуру окружающей среды постепенно. Тем не менее переезд поездом
сопровождается своим, специфическим для разных направлений субъективным дискомфортом.
Скорость перестройки суточного ритма зависит также от возраста и
пола человека, его индивидуальных особенностей и профессиональной
принадлежности. Так, нормализация циркадианного ритма у женщин
происходит быстрее, чем у мужчин. Анатомо-физиологическая незрелость детского организма и мобильность функциональных проявлений
у подростков являются причиной лёгкого возникновения десинхроноза. Вместе с тем высокая пластичность ЦНС у подростков обеспечивает более быстрое и менее трудное приспособление их к трансмеридиональному перемещению. Наименее выражены и быстрее перестраиваются все реакции организма у хорошо тренированных спортсменов.
Исследования показали, что процесс адаптации организма при смене часовых поясов происходит поэтапно. Выделяют стадию десинхронизации, стадию неустойчивой синхронизации и стадию устойчивой
синхронизации, когда нормализуются как фазы самих суточных ритмов, так и соотношения между ними. Следует отметить, что процесс
перестройки циркадианных ритмов различных физиологических систем протекает относительно независимо и с разной скоростью. Наиболее быстро перестраиваются режим сна и бодрствования, простые
психомоторные реакции. Восстановление циркадианного ритма сложных психофизиологических функций происходит в течение 3–4 суток.
Для перестройки ритмов сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной, выделительной систем нужен более длительный период. Наиболее продолжительное время (12–14 суток) требуется для перестройки в соответствии с новым поясным временем циркадианного
ритма терморегуляции, гормональной деятельности, основного обмена.
Существуют специальные рекомендации по профилактике десинхронозов и ускорению хронофизиологической адаптации. Сильными
синхронизаторами суточных ритмов биохимических и физиологиче-
118
ских процессов являются двигательная активность, время сна и приёма пищи. Режим сна и бодрствования играет основную роль в ускорении нормализации суточного ритма при многочасовых широтных перемещениях.
При составлении специальной диеты и режима питания учитыва-
ют следующее:
1) действие пищи как датчика времени;
2) хронобиологическое действие теофиллина в чае и кофеина в кофе;
3) свойство пищи, богатой белками, способствовать синтезу кате-
холаминов, а пищи, богатой углеводами, – синтезу серотонина.
Показано, что необходимо относительно высокое содержание в крови адреналина и норадреналина во время бодрствования, а серотонина – во время сна. Некоторые исследователи предлагают за несколько дней до перелёта установить режим жизнедеятельности, соответствующий новому поясному времени. Однако этот вопрос остается
дискуссионным. При кратковременных командировках рекомендуют
не менять привычный распорядок дня и часы сна, а при необходимости – принимать снотворное или тонизирующий препарат. Возможна
и комбинация этих средств. Циркадианные ритмы после полёта значительно быстрее восстанавливаются при специальных режимах чередования света и темноты.
6. АДАПТАЦИЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА К РАЗНЫМ
РЕЖИМАМ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ
И УМСТВЕННОЙ НАГРУЗКЕ
Основными элементами трудового процесса, оказывающими влияние на функции систем человека и его здоровье, являются стере отипно повторяющаяся мышечная работа, вынужденная рабочая поза,
повышенные нагрузки на зрительную систему, нервное и психоэмоциональное напряжение, монотонность рабочих дей ствий, гипокинезия. Совокупность элементов трудового процесса определяет характер трудовой нагрузки и, следовательно, уровень физиологического
напряжения работающего человека. Величина трудовой нагрузки зависит не только от характера трудового процесса, но и от организации
его ритмичности, режима труда и отдыха работающего, неблагоприятных факторов производственной среды (температура, давление и влажность воздуха, шум и вибрация, плохая освещённость, действие вредных химических веществ), необходимости использования средств индивидуальной защиты.
119
Трудовая нагрузка может адресоваться различным физиологи ческим
системам, значительно повышая уровень их функциональной активности. В зависимости от степени вовлечения в процесс трудо вой деятельности нервно-мышечного аппарата или нервно-психи ческих функций
нагрузки подразделяют на физические и нервно-психические.
Перестройка физиологических функций, обеспечивающая организму возможность успешно справляться с выполнением трудовой задачи, зависит в основном от двух меняющихся независимо друг от друга факторов:
1) работоспособности человека, т.е. способности выполнять работу максимально возможное время, не снижая ее эффективности. Работоспособность зависит от степени тренированности и склонности к
данному виду деятельности, состо яния окружающей среды, здоровья
человека, мотивации работающе го;
2) коэффициента полезного действия, определяемого как отно шение
величины затрат энергии на внешнюю (физическую) работу к величине общих энергозатрат организма человека. Чем ниже ко эффициент
полезного действия, тем больше напряжение организма и меньше эффективность работы.
Интенсивность трудовой деятельности (характер труда) определяет состояние человека как во время, так и после работы. Если интенсивность работы невысока, то восстановление затрат энергии и функционального потенциала нагруженных физиологических систем полностью происходит во время работы. При возрастании трудовой нагрузки восстановление затрат не успевает произойти во время работы и переносится на период после её окончания. В этом случае в конце периода работы наступает утомление. Если интенсивность работы
большая, а времени отдыха достаточно для полного восстановления
всех энергетических затрат человека, то в процессе восстановления не
только достигается исходный уровень физиологических систем, но и
отмечается даже некоторое превышение его, т.е. имеет место эффект
тренировки (упражнения).
Если после работы отдых оказывается недостаточным для полного
восстановления работоспособности к началу следующего дня, то происходит постоянное накопление утомления. В результате каждый последующий день работа будет становиться всё более напряженной и
утомительной. При продолжении работы чрезмерное утомление перерастает в переутомление, т.е. хроническое утомление, не исчезающее
за обычные периоды отдыха. В случае отсутствия спе циальных мер
профилактики переутомление может привести к пере напряжению – не-
120
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]