Экологическая ф.ч. Конспект лекций. Конспект лекций Донецк 2016
 Скачать 1.94 Mb.
|
|
Донецкий национальный университет Труш Вера Владимировна ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА (конспект лекций) Донецк – 2016 2 УДК 612:504(042.3) ББК Е70*73*80я73-2 Труш В.В. Экологическая физиология человека (конспект лекций) / В.В. Труш. - Донецк: ДонНУ, 2016. - 195 с. В конспекте лекций приводится теоретический материал по основным разде- лам экологической физиологии человека, в частности, рассматриваются общие за- кономерности адаптации человека к различным факторам, адаптация к климато- географическим экстремальным факторам, экологические предпосылки некоторых инфекционных и неинфекционных болезней человека. Пособие соответствует учебной программе по экологической физиологии че- ловека для студентов медико-биологических специальностей университетов и со- ставлено с учетом требований кредитно-модульной системы. Предназначено для студентов медико-биологического профиля. Утверждено на Ученом совете и заседании УМК биологического факультета Донецкого национального университета (протокол №3 от 18 ноября 2016 г.). Донецкий национальный университет, 2016 Труш В.В., 2016 3 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ В ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ ФИЗИОЛОГИЮ ЧЕЛОВЕКА ................................................ 5 Представление об экологии человека, как о самостоятельном междисциплинарном направлении, ее предмет, цели и задачи ........................................................................................ 5 Основные понятия экологии человека ........................................................................................... 6 Краткая характеристика экологических факторов ........................................................................ 8 Классификации человеческих экосистем ..................................................................................... 10 Краткая характеристика основных методов исследований в экологической физиологии человека ......................................................................................... 11 ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРЕССОВЫХ СОСТОЯНИЯХ ОРГАНИЗМА И ОСНОВНЫХ ПРИНЦИПАХ РАЗВИТИЯ АДАПТАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ..................... 12 Понятие о генотипической и фенотипической адаптации ......................................................... 12 Сущность неспецифических и специфических адаптационных процессов ............................. 14 Основные типы адаптационных реакций в зависимости от характера реагирования организма на раздражитель ................................................................................... 16 Понятие о стрессе и общем адаптационном синдроме. Характеристика стадий общего адаптационного синдрома ............................................................................................................. 17 Общие физиологические закономерности развития адаптационных процессов. Понятие о морфологических следах и цене адаптации .............................................................. 19 Понятие об адаптивных типах людей ........................................................................................... 22 ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КЛИМАТИЧЕСКОЙ АДАПТАЦИИ ...................................... 24 Понятие о климате, типы климатических зон Земного шара ..................................................... 24 Физиологические механизмы адаптации человека к условиям высокогорья .......................... 26 Адаптация к различным температурам окружающей среды...................................................... 31 Краткая характеристика физиологической системы терморегуляции ............................ 31 Физиологические реакции организма на действие высоких температур окружающей среды .................................................................................................................. 41 Физиологические реакции организма на действие низких температур окружающей среды .................................................................................................................. 42 Некоторые морфологические признаки людей, обуславливающие возможность оптимального развития температурной адаптации .......................................................... 43 Некоторые особенности адаптации организма в различных климато-географических зонах ..................................................................................................... 44 Особенности жизнедеятельности человека в условиях северных широт ......................... 44 Особенности жизнедеятельности человека в аридной зоне ............................................... 49 Некоторые особенности жизнедеятельности человека в условиях юмидной зоны ......... 51 Адаптация человека в условиях морского климата .............................................................. 54 ВЛИЯНИЕ НА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА КОРОТКОВОЛНОВОГО (ИОНИЗИРУЮЩЕГО И УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО) ИЗЛУЧЕНИЯ ............................................. 58 Влияние на организм человека ультрафиолетового излучения ................................................. 58 Влияние на организм человека ионизирующего излучения ...................................................... 61 ЕСТЕСТВЕННАЯ ГРАВИТАЦИЯ, ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА РАЗВИТИЕ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЖИВОТНОГО ОРГАНИЗМА ............................................................ 66 Механические условия окружающей среды ................................................................................ 66 Принцип действия гравитации на живые организмы ................................................................. 66 Влияние естественной гравитации на опорно-двигательную систему ..................................... 68 Влияние естественной гравитации на сердечно-сосудистую систему ...................................... 70 4 ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА ПРИ ДЕЙСТВИИ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ФАКТОРОВ .. 72 Понятие об экстремальном состоянии и экстремальных факторах ........................................... 72 Общие закономерности патогенеза экстремальных состояний ................................................. 74 Влияние на организм повышенного барометрического давления (погружения под воду) .... 75 Особенности жизнедеятельности человека в условиях действия ускорений и перегрузок .... 80 Понятие о болезни движения и ее патогенезе ............................................................................. 86 Жизнедеятельность человека в условиях невесомости .............................................................. 89 Патогенез изменений в организме в условиях невесомости и его основные причины....... 89 Реакции животного организма, обусловленные перераспределением жидкостей в нем в условиях невесомости .................................................................................................. 91 Реакции животного организма, обусловленные отсутствием весовой нагрузки на костно-мышечную систему в условиях невесомости ...................................................... 93 Влияние на организм человека шума и вибрации ....................................................................... 95 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ БОЛЕЗНЕЙ ЧЕЛОВЕКА .................................................. 98 Краткая характеристика экологических предпосылок болезней ............................................... 98 Экологические предпосылки инфекционных болезней .............................................................. 98 Экологические предпосылки неинфекционных болезней ........................................................ 103 СХЕМАТИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ........................ 106 Схемы к теме «Общие представления о стрессовых состояниях организма и основных принципах развития адаптационных процессов» ................................................. 106 Схемы к теме «Адаптация человека в условиях высокогорья» ............................................... 119 Схемы к теме «Общие представления о терморегуляции человека» ...................................... 127 Схемы к теме «Общие закономерности адаптации человека в различных климато-географических широтах» ............................................................................................ 143 Схемы к теме «Влияние на организм человека коротковолнового излучения» .................... 149 Схемы к теме «Влияние на организм человека естественной гравитации» ........................... 158 Схемы к теме «Общие представления об экстремальных факторах и экстремальных состояниях организма» ................................................................................................................ 169 Схемы к теме «Влияние на организм человека повышенного барометрического давления» ....................................................................................................................................... 172 Схемы к теме «Влияние на организм человека перегрузок» ................................................... 180 Рекомендованная литература ............................................................................................................ 195 5 ВВЕДЕНИЕ В ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ ФИЗИОЛОГИЮ ЧЕЛОВЕКА Представление об экологии человека, как о самостоятельном междисциплинарном направлении, ее предмет, цели и задачи Эрнст Геккель еще в XIX веке определил экологию как общую науку об отношениях (свя- зях) живых организмов с окружающей средой. Традиционная экология в широком смысле означа- ет динамическую взаимосвязь живых существ между собой и со средой обитания. Следовательно, предметом традиционной экологии являются не организмы и не среда, а отношения между ними. Экология человека – это сравнительно новое междисциплинарное направление, сочетающее в себе некоторые отрасли медико-биологических, общественных и технических наук. Экология человека рассматривает проблему взаимодействия человеческого организма с постоянно меняющейся ок- ружающей средой, прежде всего влияние на организм абиотических факторов. Следовательно, предметом экологии человека является взаимодействие человека и космопланетарной среды, на- правленное ему во благо. Экологическое взаимодействие человека с окружающей средой, в свою очередь, складыва- ется из двух типов процессов: биологических, влияющих на жизнедеятельность, рост и воспроизводство потомства в пределах различных популяций людей; небиологических (социальных), которые принимают форму культурных, технических и общественных реакций со стороны популяций людей. Таким образом, в экологии человека можно выделить как минимум два аспекта: 1.рассмотрение связей биологического характера между человеческими индивидами и окру- жающей средой (предполагающее в основном изучение физиологических основ адаптаций людей к природным факторам среды и к сложному их сочетанию в различных физико- географических условиях); 2.изучение социальных процессов в человеческом обществе. Целью биологического аспекта экологии человека является изучение закономерностей взаимодействия людей с окружающей средой, проблемы развития "качества" народонаселения, сохранения и развития здоровья, а также совершенствование психофизических возможностей че- ловека. Под "качеством" народонаселения подразумевается комплекс социально-психологических и медико-генетических характеристик жизнедеятельности людей: физическое здоровье, психифи- зиологический комфорт жизни, уровень развития интеллектуальных способностей, механизмы воспроизводства интеллектуального потенциала общества и т.д. Причем изучение человека – его физического и духовного здоровья – предусматривает широкий и глубокий анализ как социально- экономических, так и эколого-физиологических особенностей среды обитания. Основной концепцией современной экологии человека является представление о том, что человеческий организм находится в активных связях и отношениях с окружающей природой, по- этому природные предпосылки болезней и патологических состояний при некоторых видах связей человека со средой реализуются в полной мере, тогда как при других – являются ослабленными или не реализуются вообще. В связи с отмеченным, при изучении влияния различных факторов среды на здоровье чело- века необходимо учитывать следующие три обстоятельства. Во-первых, в формировании уровня здоровья человека важную роль играет его подверженность влияниям природных объектов. Во- вторых, хозяйственная деятельность человека способна определенным образом модифицировать его контакты с этими объектами. В-третьих, сами природные объекты могут подвергаться измене- ниям в процессе хозяйственной деятельности. Регионы планеты претерпевают различную производственно-хозяйственную дифференци- ровку, связанную с получением природных ресурсов, использованием энергоресурсов, размеще- нием производств, с транспортными и иными социально-значимыми потребностями. Между тем постоянное развитие науки и техники (т.н. "взрывы научного мышления" по В.И. Вернадскому) приводит к глобальной перестройке биосферы и вызывает далеко идущие экологические послед- 6 ствия. Все происходящие изменения в экосфере, связанные с деятельностью человека, оказывают на него воздействие, и чем интенсивнее люди изменяют биосферу, тем быстрее они ощущают дей- ствие обратной связи, которая не всегда благоприятна для здоровья человека. В связи с этим одной из задач экологии человека является не только исследование последствий такого влияния, но и разработка критериев оценки здоровья человека в условиях этого воздействия. Население Земного шара в связи с постоянным развитием науки и техники, с одной сторо- ны, сталкивается с целым спектром новых абиотических факторов, а с другой – различные геогра- фические зоны Земли оказываются все более производственно и хозяйственно гетерогенны (раз- нородны). На фоне этих процессов, быстро меняющих лик Земли, все более интенсивными стано- вятся миграционные потоки людей, обмен населением между различными географическими ре- гионами. Люди оказываются в быстро меняющихся условиях существования, и это требует посто- янной адаптации организма к действию различных факторов. Миграционные потоки людей, изменение экологических условий их жизнедеятельности, вызванные преобразованием биосферы, ведут и к определенным изменениям человеческого здо- ровья (индивидуального и популяционного). Так, адаптация к меняющимся экологическим усло- виям вызывает появление специфических форм напряжения здоровья, выражающихся в увеличе- нии затраты физических и психических резервов организма на предотвращение патологических процессов и может в конечном итоге послужить причиной развития определенных заболеваний. Например, у выходцев из средних и южных широт, мигрирующих в зоны промышленного освоения Севера, как правило, развивается "синдром полярного напряжения", проявляющийся в повышенной утомляемости, "полярной" одышке, временных нарушениях сна, астенизации, невро- тических изменениях. Данный синдром может явиться основой различных по выраженности про- явлений адаптации организма к условиям среды и в дальнейшем послужить причиной патологиче- ских расстройств, прежде всего, в дыхательной и сердечно-сосудистой системах. В связи с отмеченным одной из главных задач экологии человека является изучение меха- низмов приспособления человеческого организма к различным условиям существования с целью сохранения и развития человеческого здоровья на индивидуальном и популяционном уровнях в изменяющихся условиях космопланетарной среды. Так, например, на основе представлений о ме- ханизмах долговременной адаптации животного организма к тем или иным абиотическим факто- рам можно разработать модели возможного профилактического воздействия адаптационных на- пряжений на человеческий организм с целью предупреждения серьезных заболеваний. Следовательно, экологическая физиология человека является основой для разработки гигие- нических мероприятий, методов физического воспитания человека, широкого планирования оздо- ровительных мероприятий, строительства новых городов и их планировки и т.д. Так, например, определенные природные комплексы факторов среды могут использоваться для профилактики и лечения различных заболеваний, что является теоретической основой курортологии. Основные понятия экологии человека Экология – это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей их неорганической природой, о связях в надорганизменных системах (популяциях, сообществах), о структуре и функционировании этих систем. Биота – совокупность всех живых существ Земного шара. Среда обитания – это та часть природы, которая окружает живой организм, и с которой он непосредственно взаимодействует. Окружающая среда для человека – это комплекс условий, в которых он находится. К ней относятся абиотические (неживые) и биотические (живые) компоненты, в том числе особенности рельефа, климата, средства сообщения, растительный и животный мир. Причем в настоящее время естественная природная среда замещена, как правило, одомашненным искусственно созданным окружением, состоящим из жилищ, садов и т.д. Экосистема – это комплекс, состоящий из определенной группы живых существ и среды, в которой эта группа существует и с которой постоянно динамически взаимосвязана. 7 Антропоэкосистема – такая экосистема, где человек выступает центральным элементом, а все остальные рассматриваются как его жизненная среда. Изучение антропоэкосистемы предпола- гает исследование связей между здоровьем человека, состоянием и качеством окружающей среды. Адаптивность (приспособляемость или физиологическая пластичность) – это общее свой- ство как отдельных живых организмов, так и их групп, заключающееся в способности к приспо- соблению (адаптации) к различным факторам внешней среды. Физиологическая пластичность, характерная для человека, выработалась в ходе эволюции и представляет такой же важный про- дукт эволюции, как, например, строение конечностей. Адаптации проявляются на разных уров- нях: от биохимических изменений в определенных клетках организма, структурных функциональ- ных перестройках определенных его органов и систем, его поведенческих реакций до строения и функционирования сообществ и экологических систем. Цель и значение адаптации состоит в со- хранении биологического гомеостаза, что необходимо для нормальной жизнедеятельности. Таким образом, способность к адаптации присуща как каждому в отдельности индивиду (индивидуальная адаптация), так и всей популяции в целом (групповая адаптация). Индивидуальная адаптация по сути физиологический процесс, связанный с возникновением определенных биохимических, структурных и функциональных перестроек в живом организме, возникающих в ответ на действие какого-то внешнего фактора и носящих компенсаторный харак- тер (т.е. эти перестройки направлены на поддержание гомеостаза и обеспечение жизнедеятельно- сти организма при действии определенных факторов, например, низкой или высокой температуры окружающей среды). Так, при действии низкой температуры окружающей среды с целью поддержать температу- ру тела на постоянном уровне в организме рефлекторно возникает комплекс реакций, направлен- ных на: увеличение теплопродукции – повышается активность определенных групп скелетных мышц, увеличивается интенсивность метаболизма в калоригенно активных тканях (печень, почки, сердце, скелетная мускулатура) и уменьшение теплоотдачи – преимущественно за счет сужения кожных артериол и, как следствие, ослабления кровотока через кожные капилляры. Причем способность различных людей к адаптации (т.е. их адаптивная пластичность) во многом зависит от состояния здоровья, в частности от функционального резерва ключевых систем жизнеобеспечения организма (сердечно-сосудистой, дыхательной, выделительной). Функциональный резерв какой-либо физиологической системы организма определяется по тому максимально возможному уровню, на который данная система способна увеличить свою ак- тивность в случае необходимости. Как правило, адаптация животного организма к условиям суще- ствования затрагивает не одну, а несколько его физиологических систем. Так, например, адапта- ция организма к недостатку кислорода охватывает не только систему внешнего дыхания, но и со- пряжено сердечно-сосудистую систему и систему крови. Групповая адаптация – приспособительные реакции группы (или популяции) людей при действии определенных факторов среды. Так, например, уже издавна люди с целью защиты от резких перепадов температур строили жилища, изготовляли одежду, пытались согреть помещения и т.д. Акклиматизация – частный случай адаптации к различным климатическим условиям при- родной среды. Норма здоровья, согласно В. Парину, – это оптимальное состояние живой системы, при ко- тором обеспечивается максимальная адаптивность. Здоровье отдельного человека – это динамиче- ское состояние сохранения и развития его психофизиологических функций, оптимальной трудо- способности и социальной активности при максимальной продолжительности активной жизни. Под здоровьем популяции, в свою очередь, понимается процесс социально-исторического развития биологической и психосоциальной жизнеспособности населения, проживающего на определенной территории, в ряду поколений, повышения его трудоспособности, роста экологического домини- рования и совершенствования вида Homo sapiens. 8 Экологический портрет человека – это совокупность генетически обусловленных его мор- фофункциональных свойств и тех особенностей, которые возникают в результате адаптации к конкретному набору особых факторов среды обитания. Вид Homo sapiens представляет собой обширную сеть популяций, существующих в самых разнообразных условиях обитания. Раса в экологическом смысле – это более или менее искусст- венное понятие, основанное для многих популяций на выделении их из различных экосистем и объединении на основе общности или частоты появления некоторых специфических морфо- функциональных признаков. Отличия же человеческих групп в действительности обусловлены различиями в их общих экологических взаимоотношениях. Последние лишь частично можно счи- тать генетическими, а в наибольшей мере они зависят от приспособления индивидов, проживаю- щих в разных регионах Земного шара, к различному набору факторов среды. Уровень жизни ("жизненный стандарт") различных человеческих популяций и сообществ включает в себя совокупность биологических, медицинских или демографических факторов и ха- рактеризует своеобразную "приспособленность" сообщества к условиям среды. Весьма общими показателями уровня жизни могут служить величина популяции и ее стабильность, смертность, средняя продолжительность жизни индивидов, состояние питания. |