Экологическая ф.ч. Конспект лекций. Конспект лекций Донецк 2016
 Скачать 1.94 Mb.
|
|
развитие утом- ления, ограничи- вающего уровень функциональной активности кле- ток к частичной нормализации уровня АТФ в клетках что обуславливает усиление митохондриального окисле- ния компенсаторное расширение ар- териол органа, делающее воз- можным лучшее его кровоснаб- жение поддержания гиперфункции специфического органа адаптации что создает возможность усиление синтеза РНК (рибосомаль- ной, матричной и других видов) инициирует усиление синтеза белков в клетке (прежде всего, митохондриальных белков, а также структурных белков) что обуславливает происходит увеличение количества митохонд- рий в клетке и возрас- тание мощности мито- хондриального окисле- ния как следствие, нормализуется уровень макроэргов в клетке увеличивается количество ор- ганоидов, обес- печивающих вы- полнение специ- фической функ- ции клетки что создает условия для длительного поддержания ГИПЕРФУНКЦИИ органа на фоне восста- новления его ФУНКЦИОНАЛЬНОГО РЕЗЕРВА что обеспечивает повышение устойчивости ор- гана к развитию утомления переход клеток на другой, более высокий уровень метаболизма (как энергетического, так и пластического) при этом происходит 117 ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ РАЗЛИЧНЫМИ ФУНКЦИЯМИ КЛЕТКИ АНАБОЛИЧЕСКАЯ (синтетическая) функция обеспечивает синтез определенных клеточных белков (структурных белков, ферментов, белков, выполняющих специфические функции клетки) делает возможным репликацию ДНК и деление клетки ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ функция обеспечивается постоянно протекающими катабо- лическими (окислительными) процессами в клет- ке, в результате которых высвобождается энергия (большая ее часть рассеивается в форме тепла, а меньшая аккумулируется в форме универсальных клеточных макроэргов – АТФ и креатинфосфата) энергия клеточных макроэргов в дальнейшем час- тично используется клеткой для выполнения раз- личных видов работы (механической, осмотиче- ской, синтетической и т.д.) СПЕЦИФИЧЕСКАЯ функция обеспечивается определенными внутриклеточными ор- ганоидами (миофибриллами, в гепатоцитах – микросо- мами, в секреторных клетках – гранулярным или глад- ким эндоплазматическим ретикулумом и аппаратом Гольджи и т.д.) определяет специфическую функцию органа (например, мышечная ткань специализируется на функции сокра- щения, нервные клетки – генерации и проведения нерв- ного импульса, секреторные – синтеза и секреции ка- ких-то веществ) 118 ФОРМЫ АДАПТАЦИЙ по А.Д. Слониму: 1. индивидуальные адаптации , возникающие на протяжении постнатального развития включают как формирование условных рефлексов , так и более сложных стереотипов и комплек- са морфо-физиологических и биохимических изменений в определенных органах, воз- никающих при действии факторов среды на организм все эти изменения (особенно при относительно коротких воздействиях) обратимы и срав- нительно легко обнаруживаются в эксперименте 2. видовые, наследственно закрепленные адаптации обусловлены наследственно закрепленными особенностями нервной системы , гормональными и тканевыми механизмами регуляции и в значительной мере всей динамикой морфоло- гических изменений , возникших в процессе онтогенеза особи данного вида охватывают отдельные системы органов с характерным для каждого типа адаптаций заме- щением функции одного органа (и системы) другой например, адаптивные особенности врожденных актов поведения обеспечивают у высших орга- низмов контакт с кормящей самкой в гнездовой период развития, закономерности рас- селения молодняка (распад гнезд и гнездовых отношений) и т.д. эти наследственно программированные рефлекторные акты и сложные гормональ- ные отношения весьма специализированы и различаются даже у близких в таксоно- мическом отношении видов 3. популяционные адаптации возникают в процессе формирования популяции в конкретных условиях ее существования данные адаптации очень сложны по своей генетической структуре , в связи с тем, что отражают как наследственно обусловленные формы адаптации , так и накладываю- щиеся на них изменения , возникающие под влиянием среды на всех этапах пренатального и постнатального развития, включая явления импринтинга и ранней памяти кроме того, этот тип адаптаций включает и все генетические отношения , связанные с ес- тественным (а иногда и искусственным ) отбором 119 СХЕМЫ К ТЕМЕ «АДАПТАЦИЯ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОГОРЬЯ» НАИБОЛЕЕ СЛОЖНЫЕ ДЛЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОГОРЬЯ ЖИЗНЬ В ГОРАХ представляет целый комплекс экологических трудностей низким барометрическим давлением в горах (т.н. разреженностью воздуха), а, сле- довательно, и низким парциальным давлением кислорода во вдыхаемом воздухе низкой температурой трудностью обработки почвы вследствие ее каменистости, требующей от человека больших физических усилий. обусловленных В горной местности на высоте от 3600 до 4000 м над уровнем моря некоторые обрабатываемые человеком земли в Тибете находятся на высоте 2700-4500 м над уровнем моря почти 10 миллионов людей проживает например, постоянные поселения в Андах рас- полагаются даже на высоте 5200 м над уровнем моря , причем их жите- ли ежедневно поднимаются в рудни- ки , находящиеся на высоте 5800 м 120 ПРИЧИНЫ РАЗВИТИЯ КОМПЕНСАТОРНЫХ АДАПТАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ГОРАХ Самый неблагоприятный экологический фактор в ус- ловиях ВЫСОКОГОРЬЯ пониженное барометрическое давление снижению парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе (внутренней газовой среде ор- ганизма) снижение парциального напряжения кислорода в артериальной крови недостаточное кислородное снабжение тканей запуск механизмов , направлен- ных на оптимизацию кислородно- го снабжения тканей как следствие, ощущением усталости, головной болью, по- терей внимания и возникновением состояния, подобного опьянению (вследствие преобладания тормозных процессов в коре головного мозга) проявляется СРОЧНЫЕ АДАПТАЦИОННЫЕ РЕАКЦИИ связаны лишь с определенными функциональными перестрой- ками в организме и предпола- гают, в первую очередь, интенси- фикацию деятельности сердца и аппарата внешнего дыхания ; запускаются сразу же с момента появления человека в горных условиях ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ АДАПТАЦИОННЫЕ РЕАКЦИИ предполагают возникновение определенных морфологических изменений в органах, вы- полняющих в условиях высокогорья гипер- функцию (прежде всего, в сердце и дыхатель- ной системе ), что приводит к оптимизации деятельности этих органов и повышению их функционального резерва эти реакции развиваются в течение довольно длительного промежутка времени после начала пребывания человека в условиях высокогорья (не меньше месяца) и могут дли- тельное время сохраняться после возвращения человека в равнинную местность. и, как следствие, что обуславливает и, как следствие, что обуславливает развитие гипоксии в них по мере увеличения высоты атмосферное дав- ление падает , тогда как концентрация кисло- рода остается постоянной снижению парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе что приводит к на высоте 5500 м над уровнем моря парциальное давление кислорода в атмосферном воз- духе снижается в 2 раза по сравнению с таковым над уров- нем моря в частности, 121 В зависимости от длительности воздействия пониженного парциального давле- ния кислорода во вдыхаемом воздухе различают: острую гипоксию (например, при резкой разгерметизации самолета или неполад- ках в дыхательной аппаратуре) быстро развивающуюся гипоксию (например, при подъеме в фуникулере) хроническую гипоксию (при длительном пребывании на больших высотах) Наряду с продолжительностью воздействия очень большое значение на перено- симость высоты оказывает ХАРАКТЕР ПОДЪЕМА большие высоты легче переносятся , если человек достигает их активно (пеш- ком), а не пассивно (на машине или самолете) Кислородная недостаточность , развивающаяся у человека при подъеме на высоту сопровождается развитием высотной болезни определенный симптомокомплекс , обусловленный развитием как патологи- ческих , так и компенсаторных реакций представляющей собой ощущением усталости, снижением волевого начала, головной болью, потерей внимания, сонливостью, потерей аппетита, одышкой, тахикардией, головокружением, развитием интоксикации (может развиваться в отсутствии каких- либо других нарушений, начиная с высоты 3000 м и более) и вы- званной ею рвотой и возникновением состояния, подобного опь- янению (развитию эйфории вследствие преобладания тормозных процессов в коре головного мозга или наоборот апатии, неспособно- сти осознавать опасность и неадекватной оценке происходящего) проявляется 122 Выраженность влияния кислородной недостаточности на организм человека можно разделить по 4 зонам высоты , разграниченным порогами эффектов (однако такое подразделение является нежестким, так как имеются различные переходные эффекты, а пороги могут сдвигаться за счет акклиматизации и предрасположенности людей): нейтральная зона ( до 2000 м ) При подъеме в горы до этой высоты даже у предварительно неадаптированного челове- ка многие физиологические функции и максимальная скорость динамической ра- боты страдают мало или вовсе не подвергаются влиянию зона полной компенсации ( 2000-4000 м над уровнем моря ). На высоте 2400-3000 м над уровнем моря разреженность атмосферного воздуха такова, что парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе и соответственно его концентрация в артериальной крови у неадаптированного к высокогорью человека (впервые попавшего в горную местность) становится недостаточной для выполнения физической работы На высоте 4000 м он ощущает нехватку кислорода даже в сидячем положении и не способен к выполнению любых физических нагрузок . В данном диапазоне высот даже в покое становятся заметными реакции организма на гипоксию : несколько возрастает частота сердечных сокращений, сердечный выброс и минутный объем дыхания . Во время работы степень увеличения этих показателей превышает таковую на уровне моря, в результате чего и физическая, и умственная работоспособность снижа- ются зона неполной компенсации ( зона опасности, 4000-7000 м над уровнем моря ) В этом высотном диапазоне у неадаптированного человека развиваются различные расстройства , которые, как правило, начинают проявляться на высоте свыше 4000 м (предел безопасности или порог нарушений ) и состоят в падении физической рабо- тоспособности, ослаблении способности к принятию решений, появлении мышеч- ных подергиваний (вследствие нарушения кислородного снабжения мышц), сниже- нии артериального давления и затуманивании сознания . Эти изменения обратимы критическая зона ( от 7000 м и выше ) На высоте 7000 м парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе становится ниже критического порога – 30-35 мм рт.ст. , в связи с чем резко нарушается кислородное снабжение периферических тканей , что проявляется в нарушении обмена веществ и функционирования , прежде всего, органов с высокой функциональной активностью (сердца и головного мозга), которое сопровождается потенциально летальными расстройствами центральной нервной системы (появлени- ем бессознательного состояния и судорог) эти расстройства обратимы при условии быстрого повышения парциального напряжения кислорода во вдыхаемом воздухе 123 Исход влияния критической зоны на человека зависит от длительности кислородной недостаточности а именно, в случае слишком продолжительной гипоксии нарушения в регулирующих звеньях ЦНС обуславливают наступление смерти В случае, когда человек оказывается на высоте, превышающей 7000 м (например, вслед- ствие потери давления в кабине самолета ), острая кислородная недостаточность развивается внезапно при этом в течение короткого времени (т.н. периода милосердия) сохраняются нормальные функции , позволяющие человеку воспользоваться специальными дыхательными аппара- тами если же острая гипоксия продолжается , у человека нарушается сознание , а затем следуют не- обратимые нарушения, приводящие к гибели В случае, если разгерметизация самолета возникает на высоте 13-14 км , наступает смерть даже при вдыхании чистого кислорода , поскольку в связи с пониженным барометрическим давлением в окружающем воздухе оказывается значительно пониженным и давление в легких как следствие этого, на долю парциального давления кислорода приходится всего 30 мм рт.ст , что ниже критического порога гипоксии для предотвращения гипоксии на этой высоте требуются наряду с вдыханием чистого кислорода еще и специальные костюмы или кабины с высоким давлением 124 СРОЧНЫЕ АДАПТАЦИОННЫЕ РЕАКЦИИ (начинают срабатывать сразу же с момента развития гипоксии в перифериче- ских тканях при пребывании человека на большой высоте) ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА В ВЫСОКОГОРЬЕ развитие гипоксии (недостатка кислорода в периферических тканях) 1. Интенсификация внешнего дыхания ( гиперпноэ ) 2. Усиление сер- дечной деятельно- сти способствует увеличению содержания О 2 в альвеолярном воздухе и арте- риальной крови может способствовать развитию гипокапнии возможное ослабление деятельности ды- хательного центра некоторый дыхательный алкалоз (защелачивание крови) усиленного выделения излишков щелочей с мочой увеличение минутного объема кровотока тахикардия оптимизация кровоснабжения |