Некоторые особенности жизнедеятельности человека в условиях юмидной зоны

В отличие от условий существования в аридной зоне, где периодическая смена температуры среды и низкая относительная влажность воздуха являются основными благоприятными для организма человека факторами, – юмидная (влажная тропическая) зона предъявляет к организму исключительно большие требования. Практическое постоянство температуры среды в течение года и поддержание ее на достаточно высоком уровне (27-30°С), а также очень высокая абсолютная (около 30 мБ) и относительная влажность (около 85-87%) воздуха сильно затрудняют теплоотдачу. Всякое мышечное или нервное напряжение, приводящее к повышению теплопродукции, в таких условиях нарушает тепловой баланс человека. Возникающий при этом избыток тепла в организме элиминируется лишь в течение длительного времени, и, как правило, мало адаптированный человек в условиях тропиков резко снижает работоспособность. Столь обычная для крупных тропических млекопитающих, особенно копытных, ночная активность, для человека оказывается исключенной в силу генетических и социальных предпосылок, делающих его исключительно дневным организмом. Вследствие этого человек в юмидной зоне подвергается воздействию

Ø солнечного облучения, которое, с одной стороны, при высокой температуре воздуха способствует нагреванию тела, а с другой – делает неэффективной теплоотдачу путем радиации (т.е. имеет место положительный радиационный баланс), теплопроведения и конвекции. Кроме того, довольно интенсивное солнечное облучение обуславливает и выраженное воздействие на организм ультрафиолетового и ионизирующего излучения

Ø постоянно высокой температуры воздуха, что предполагает напряжение механизмов теплоотдачи и минимизацию теплопродукции в организме

Ø высокой влажности воздуха, которая исключает возможность эффективной теплоотдачи испарением, реализующейся в аридной зоне.

У жителей тропической зоны, как правило, наблюдаются следующие морфо-функциональные особенности:

Ø понижение уровня обменных процессов (он составляет 60-65% от такового людей с подобным соотношением массы тела к его поверхности, живущих в умеренных широтах). Понижение основного обмена в юмидной зоне имеет компенсаторное значение, поскольку снижает уровень теплопродукции организма и обеспечивается следующими возможными механизмами:

ü во-первых, характером питания. В частности, люди, проживающие в тропической зоне, употребляют пищу, сравнительно бедную белками, но богатую углеводами. Малое содержание белков в пище уменьшает их специфически динамическое действие на обмен веществ (после приема белковой пищи уровень обменных процессов и соответственно теплопродукция увеличиваются на 30%, тогда как после приема жирной или углеводной пищи – всего на 14-15%). Кроме того, большое количество углеводов в пище оказывает угнетающее действие на функциональную активность щитовидной железы (тогда как жирная пища, напротив, стимулирующе влияет на щитовидную железу). Действительно, функциональная активность щитовидной железы у представителей юмидной зоны оказывается сниженной по сравнению с таковой людей, проживающих в умеренных и северных широтах. В пользу зависимости уровня обменных процессов от характера питания свидетельствует и тот факт, что у японцев, питающихся в летний сезон преимущественно углеводной пищей, наблюдается резкое снижение основного обмена летом, тогда как у американцев, потребляющих значительное количество жиров и зимой и летом, основной обмен в летний период остается неизменным

ü во-вторых, снижение функциональной активности щитовидной железы сопровождается и определенными изменениями мембранных процессов, в частности, уменьшением интенсивности активного ионного транспорта в главных органах теплообразования (почки, скелетные мышцы, печень), что уменьшает и уровень их теплопродукции. Такое предположение правомерно в связи с тем, что тиреоидные гормоны обладают способностью усиливать активный ионный транспорт как непосредственно (негеномным путем) активируя Na⁺/К⁺-АТФазу мембран большинства клеток организма (гепатоцитов, эритроцитов, тимоцитов, скелетных и сердечных мышечных волокон, почечных клеток), так и ускоряя синтез этого белка-фермента в клетках (данный эффект реализуется геномным путем), а также повышая пассивную проницаемость мембран ряда клеток для натрия, что сопровождается компенсаторным усилением активного транспорта этого иона. Соответственно некоторое снижение функциональной активности щитовидной железы, типичное для тропических широт, должно сопровождаться ослаблением работы систем активного транспорта, а, следовательно, уменьшением уровня теплопродукции. Кроме того, несколько сниженное по сравнению с умеренными и северными широтами содержание тиреоидных гормонов в организме жителей тропиков приводит к некоторому увеличению КПД биологического окисления (поскольку тиреоидные гормоны вызывают некоторое его разобщение), а, следовательно, сопровождается снижением энергетической стоимости всех видов деятельности организма

ü в-третьих, у жителей юмидной зоны в результате долговременной адаптации к жаркому влажному климату несколько повышается КПД мышечной работы, что проявляется только в условиях небольших мышечных нагрузок и обусловлено следующими обстоятельствами. При небольшой нагрузке в мышечную деятельность вовлекаются не все мышечные единицы, часть же их пассивно перемещается вслед за сокращающимися единицами, в результате чего общие энергетические затраты мышцы (а следовательно, и образование тепла) гораздо ниже, чем при условии вовлечения в реакцию всех двигательных единиц. В то же время тяжелая мышечная работа нивелирует различия в КПД мышечного сокращения у жителей различных широт, поскольку предполагает вовлечение в реакцию всех двигательных единиц

Ø определенные изменения возникают и в физиологической системе крови. В частности, эритропоэз у жителей тропических зон замедляется (что отчасти обусловлено понижением обменных процессов и функциональной активности щитовидной железы). Соответственно уменьшается абсолютное содержание эритроцитов в периферической крови (а, следовательно, и ее вязкость) и концентрация гемоглобина (такая реакция наблюдается у здоровых нормально питающихся жителей, а, следовательно, не может быть связана с недостатком питания). Снижение вязкости крови, обусловленное некоторой эритропенией, препятствует затруднению ее движения в случае сильного обезвоживания организма, возникающего вследствие усиленного потоотделения и пассивной диффузии воды через кожу в жарком климате. Кроме того, у аборигенного населения тропиков часто встречается мутация гена гемоглобина, приводящая к образованию НbS и развитию в случае гомозиготного состояния мутировавшего гена серповидноклеточной анемии. Причем гомозиготы по такой мутации умирают обычно в раннем возрасте по причине развития у них анемии, тогда как у гетерозигот данное заболевание не возникает, но в эритроцитах обнаруживается небольшое количество НbS, защищающего организм от развития малярии (зараженные малярийным плазмодием эритроциты, содержащие НbS, разрываются, предотвращая тем самым созревание паразитов). Таким образом, мутация гена, кодирующего синтез гемоглобина, в условиях тропиков оказалась выгодной для гетерозиготных его носителей и закрепилась в ходе эволюции

Ø определенные морфо-функциональные изменения возникают в потовых железах и коже адаптированных людей. Эти изменения проявляются

ü в некоторой гипертрофии потовых желез. Кроме того, общее их количество (и соответственно плотность в различных участках кожи) у аборигенного населения юмидных и аридных зон на 6-20% больше такового людей, проживающих в умеренных широтах. У взрослых людей, переехавших в тропические и экваториальные широты из других регионов Земного шара, общее количество потовых желез не изменяется, что обусловлено окончательным завершением их образования к 2,5-летнему возрасту

ü происходит сдвиг температуры активации потовых желез в сторону более низких температур, что препятствует перегреванию организма

ü изменяется качественный состав пота. В частности, у жителей юмидных и экваториальных регионов пот оказывается менее концентрированным, что защищает организм от излишней потери солей

ü вместе с тем верхний предел температуры кожи, при котором потовые железы выключаются из функционирования, и наступает резкое перегревание организма (тепловой удар или гиперпирексия) у жителей юмидных и аридных зон не отличается от такового людей умеренных широт и составляет 39°С. В связи с этим режимы работы, которые выбирает человек в условиях высокой температуры воздуха, особенно сочетающейся с высокой влажностью, должны поддерживать температуру тела ниже этой опасной точки

ü наблюдается некоторое расширение микроциркуляторного русла кожи (увеличивается плотность капилляров), что позволяет увеличивать интенсивность ее перфузии; сама кожа истончается, что уменьшает ее теплоизолирующие свойства и делает более проницаемой для пассивно диффундирующей воды

Ø определенные изменения возникают и в водно-солевом обмене организма. В частности, действие высокой температуры окружающей среды и, как следствие, нагревание кожи, приводит к усилению потоотделения и первоначальному уменьшению объема циркулирующей крови на фоне некоторого ее сгущения. Компенсаторно увеличивается секреция вазопрессина передним гипоталамусом и минералокортикоидов клубочковой зоной коры надпочечников. Эти гормоны уменьшают диурез, задерживая воду и соли в организме, что приводит к увеличению объема крови (прежде всего, объема плазмы), и на фоне замедления эритропоэза будет способствовать некоторому разжижению крови, а, следовательно, облегчать ее движение. Содержание электролитов в крови, несмотря на усиленное потоотделение, как правило, поддерживается нормальным (хотя иногда у жителей тропиков и пустынь наблюдаются тепловые судороги, обусловленные низким содержанием солей в организме). Причем потребление солей коренными жителями юмидных и аридных зон, как правило, не является повышенным по сравнению с таковым в умеренных широтах (наоборот, оно зачастую даже ниже, чем у жителей умеренных и северных широт). Отсутствие развития "солевого голода" у аборигенного населения в условиях юмидных и аридных зон является следствием некоторого привыкания их периферических тканей к слабой дегидратации. Приезжие европейцы, как правило, употребляют гораздо больше солей с пищей, чем аборигены. Вместе с тем избыточное употребление солей может привести к резкому повышению их содержания в крови, что затруднит нормальную секрецию альдостерона в ответ на дегидратацию организма и может воспрепятствовать развитию адаптационных процессов

Ø изменения в сердечно-сосудистой системе жителей юмидной зоны во многом аналогичны таковым аридных зон. В частности, артериальное давление вследствие значительного расширения кожных артериол (с целью увеличить кожный кровоток, а, следовательно, потообразование и пассивную диффузию воды через кожу) уменьшается. Частота сердечных сокращений увеличивается в ответ на падение артериального давления, снижение объема циркулирующей крови, затруднение ее движения, связанное с повышением вязкости. Длительное пребывание человека в юмидной зоне требует развития некоторой гипертрофии миокарда, что позволяет ему перейти на более высокий уровень функциональной активности и обеспечить хорошую перфузию кожи и самого сердца кровью. Развитие гипертрофии сердца сопровождается увеличением систолического выброса и некоторой нормализацией частоты сердечных сокращений, что служит проявлением наступившей долговременной адаптации

Ø деятельность пищеварительной системы у жителей тропиков претерпевает изменения во многом аналогичные таковым в аридной зоне, с той лишь разницей, что они носят гораздо более выраженный характер, поскольку человек в юмидной зоне подвергается постоянному действию не только высокой температуры, но и высокой влажности. В частности, резко ослабевают моторная, секреторная и всасывательная функция желудочно-кишечного тракта, снижается аппетит, а пониженное содержание в составе желудочного сока пепсинов и уменьшение его кислотности являются одной из причин уменьшения употребления с пищей белков животного происхождения (люди начинают испытывать отвращение к высокобелковой пище). Для жителей тропиков очень часты гастриты с пониженной кислотностью. Вместе с тем применение в пище таких приправ как лук, чеснок, стручковый красный перец способствует улучшению процессов пищеварения; добавление к пище лука сопровождается нормализацией секреции соляной кислоты в составе желудочного сока, а красного перца – полностью нормализует моторно-эвакуаторную и секреторную функции желудочно-кишечного тракта.

Таким образом, характер изменений со стороны морфо-функционального состояния большинства систем организма в юмидной зоне является во многом аналогичными таковому в аридной зоне с той лишь разницей, что эти изменения носят более выраженный характер, поскольку направлены на поддержание постоянства температуры тела не только в условиях высокой температуры воздуха, но и высокой влажности.

Дата добавления: 2015-07-14