Хомутов Антропология 2004. Учебное пособие Издание третье ростов на дону ф еникс 2004
 Скачать 11.85 Mb.
|
|
ЧЕЛОВЕКА Для каждой среды обитания, в которой живет человек, характерен свой климатический режим. Наземном шаре распределение и смена в течение года жары и холода, ясных и облачных дней, ветра и безветрия, дождей и засухи зависит от большого числа различных факторов географической широты, удаленности от моря, защищенности от ветров, рельефа поверхности и высоты над уровнем моря. Главный из отдельных факторов, который обусловливает существование больших климатических зон, — это широта местности. В конкретных условиях он проявляется в сложной форме вследствие взаимодействия остальных перечисленных факторов в любом данном месте или в любое время года. Самое древнее и наиболее простое разделение земного шара на климатические пояса — жаркий, теплый, умеренный и холодный — связано с астрономическими наблюдениями за движением солнца в разных широтах. Эти пояса простираются от 0 до 30° широты (жаркий, от 30 до 45° (теплый, от 45 до 60° (умеренный, от 60 до 90° (холодный). Каждый большой пояс включает множество подпоя-сов, или климатических провинций, так как влияние широты на климат может принимать различные формы в за" имости от действия таких факторов, как высота над 324 [уровнем моря, близость к морю, защищенность от вет- с ров. Эти дальнейшие подразделения, вводимые климатологами, основаны на вариациях масштабов и времени на отупления температурных изменений и количества осад-Ш ков; они соответствуют, следовательно, особенностям рельефа провинции внутри каждого пояса, определяются различными комбинациями величин, характеризующих температуру воздуха, влажность, интенсивность солнечной ' радиации, скорость движения воздушных масс. Эти комбинации изменяются в зависимости от времени суток и времени года, они определяют собой комплекс физиологических воздействий, характерных для данного климатического пояса. Для каждого пояса можно установить приближенную среднюю годовую эффективную темпера- ч туру для жаркого климата — 27—21 С, для теплого — С, умеренного С, холодного — ниже С. Температурные адаптации Климат, в котором живет человек, в действительно-щ. сти состоит из ряда климатических оболочек — микроклимата его одежды, микроклимата его жилых и производственных помещений и географического макроклимата. Среди всех географических факторов первостепенную физиологическую роль играют те, которые оказывают прямое влияние на интенсивность теплового обмена между поверхностью тела и окружающей средой. Эффективность адаптации организма зависит от степени нарушения гомойотермии. Адаптивные температурные приспособления человека бывают трех типов. Общие физиологические приспособления, связанные с функцией терморегуляторной, метаболической и циркуляторной систем, обеспечивают возможность жить и работать в самых разнообразных условиях температурной среды. Способность к таким приспособлениям это свойство, получившее наибольшее развитие у человека как вида. Приспособления могут быть как кратковременными, таки длительными. 2. Специализированные физиологические, анатомические и антропологические адаптивные реакции, в основе которых лежат особенности генотипа. Культурные и социальные приспособления, связанные с обеспечением человека жильем, одеждой, теплом, системой вентиляции. Эффективная адаптация человеческого организма к климату необходима для а) обеспечения состояния комфорта б) выполнения физической работы без повышенной утомляемости в) выполнения различных видов квалифицированной работы, требующей внимания и сноровки, с минимумом ошибок г) обеспечения нормальных условий для роста и развития. Рассмотрим крайние, наиболее трудные условия среды как показатель способности человека приспосабливаться к климату. В Верхоянске — одном из городов Восточной Сибири, находящемся вблизи Полярного круга, где зарегистрированы самые низкие температуры на Земле, — средняя температура января на 35 С ниже средней годовой СВ оазисе Ин-Салах в алжирской Сахаре средняя температура июля достигает С, что на С превышает среднюю годовую температуру. Таким образом, человеческие сообщества успешно выживают в различных областях с летней температурой от — 17 до +Си зимней температурой от — 36 до +28°С. Несмотря на столь резкие изменения внешней температуры, внутренняя температура тела изменяется вот- носительно небольших пределах. Суточные колебания температуры тела не превышают С. Она имеет максимальное значение вечером и минимальное около 4 часов утра. В тропических странах этот цикл сдвинут вверх примерно да 0,2 С. Подобный сдвиг имеется у всех расу европейцев, находящихся в Индии или Сингапуре, температура такая же, как укоренных жителей. Организм не может перенести значительных отклонений от средней суточной температуры, й существование столь узкого интервала колебаний для различных условий (суточных, сезонных и географических) подразумевает наличие весьма чувствительной системы внутренней регуляции. Регуляция осуществляется в первую очередь термостатическим механизмом мозга (гипоталамусом, который чувствителен к повышению или понижению температуры тела в тех случаях, когда тело отдает или получает тепло в большом количестве. Пределы климатических изменений, к которым может приспособиться организм, определяются взаимоотношением двух биологических факторов — поддержанием необходимого комфорта и сохранением теплового баланса. Перегревание Немедленная физиологическая реакция на перегревание увеличение теплоотдачи организмом. Оно осуществляется, во-первых, через систему кровообращения и во-вторых, путем потоотделения. Роль системы кровообращения состоит в усилении тока крови через кожу, которое становится возможным благодаря расширению кожных сосудов, а также увеличению минутного объема сердца, сопровождающегося увеличением пульса. Тепло, поступающее в избытке к поверхности тела, рассеивается за счет увеличения конвекции и излучения рассеяние тепла возрастает вследствие увеличения температуры кожи. Интенсивность конвекционной отдачи тепла на единицу поверхности пропорциональна разности температур кожи и окружающего воздуха (и квадратному корню из скорости движения воздуха. Интенсивность излучения на единицу излучающей поверхности приблизительно пропорциональна разности средних температур кожи и окружающей среды. Человеческая кожа, независимо от цвета, действует как абсолютно черное излучающее тепло. Если указанные процессы недостаточны для сохранения теплового баланса и температура тела возрастает, начинается усиленное потоотделение. Интенсивность теплоотдачи при испарении пота зависит от разности давления паров воды на поверхности кожи и давления воздуха, от размеров увлажненной поверхности и от движения воздуха. Теплоотдача за счет скрытой теплоты парообразования может сильно увеличиться вследствие как увеличения числа функционирующих потовых желез, таки прогрессирующего увеличения активности каждой железы. Максимально возможная потеря воды, равная примерно 1 л/час, эквивалентна отдаче 2500 кДж тепла в час. Хотя общее число потовых железу разных людей неодинаково, нет данных о сколько-нибудь существенных различиях между расовыми группами. Число потовых желез на одних и тех же участках тела у представителей разных групп примерно одинаково. Число желез на различных участках тела располагается в порядке убывания следующим образом на верхней конечности — тыльная сторона кисти, предплечье, плечо на нижней конечности — ступня, голень, бедро на туловище — живот, грудь (табл. Таблица 7 Число потовых желез на 1 см 2 поверхности тела у взрослого мужчины ( Томсон , Области тела 2 3 4 5 6 -Европейцы 206 98 85 132 87 Голландцы 145 86 80 119 66 Индусы 209 97 91 152 91 Хинди 170 121 93 119 81 Африканцы Зап. Африка 240 1 109 119 175 78 Примечание 1 — живот 2 — рука, кисть 3 — предплечье 4 — пле-ж • 5 —- тыльная сторона стопы 6 — стопа 7 — бедро. 328 Однако в дальнейшем было обнаружено, что в комнате при температуре С после ряда определенных движений негры теряли несколько меньше пота и показывали более низкую ректальную температуру, чем европейцы. В других экспериментах было показано, что после 15 минут пребывания при высокой температуре (Су белого выделялось 107 см пота, ау негра 170 см. Имеются сведения, что потовые железы у африканских негров крупнее, чему европейцев, поэтому и выделение пота при одинаковом количестве желез выше. Кожа негрской расы в большей степени приспособлена к жаркому климату, чем кожа европейской, причем пигментация играет здесь большую, хотя далеко и не единственную роль. Было показано, что у негров содержится больший процент меди по сравнению с европейцами это связано с участием меди в процессах образования меланина путем каталитического воздействия на оксидазу ди- оксифенилаланина. Курчавые волосы, возможно, были полезны в том отношении, что они образую вокруг головы весьма пористую оболочку при сильном нагревании солнечными лучами наружной поверхности волосяной шапки тепло вследствие малой теплопроводности воздуха плохо передается к коже и к сосудам головы. Таким образом, курчавая шапка волос негра играет роль изолирующей воздушной подушки. Имеется указание, что в самом волосе негра находится большее количество пузырьков воздуха, чем, например, в волосе монгола, что и придает негрским волосам более тусклый отблеск по сравнению с монгольскими. В жарких областях температура воздуха в среднем ненамного ниже, чем температура внутренних органов человека. Поэтому можно предположить, что для тропических рас было целесообразно увеличить испаряющую поверхность ротовой полости для охлаждения. Большая ширина ротовой щели (по отношению к размерам лица и головы) и большая протяженность слизистых поверхностей губ негров могли быть полезны в тропиках, усиливая . потерю влаги и, тем самым, охлаждая вдыхаемый воздух. Характерная для рас тропического пояса узко-высо- кая форма черепа более благоприятна в условиях сильной инсоляции, чем плоско-широкая. Кроме анатомо-антропологнческих адаптивных признаков существует физиологическая акклиматизация к высоким температурам. Так, при постоянном иди многократном воздействии тепловой нагрузки происходит поразительное улучшение в приспособлении организма к реакции на эту нагрузку. Особенно заметно улучшается способность выполнять физическую работу. В лабораторных экспериментах испытуемые, подвергавшиеся действию тепла, в первый день прекращали работу менее через час после начала опыта, тогда как на й день могли выполнять туже работу в течение 4 часов. Заметно улучшалось состояние системы кровообращения — уменьшались такие показатели, как частота пульса и минутный объем. Более эффективной становилась терморегуляция. Впервые дни опыта температура тела быстро и значительно повышалась, достигая довольно высоких значений, а в последующие дни она повышалась медленнее и достигала плато, несмотря на продолжавшееся воздействие тепла. При акклиматизации уменьшалась также и температура кожи. Было показано, что все эти изменения, наблюдавшиеся в искусственных условиях, происходят также в естественной среде в странах с жарким экваториальным или засушливым климатом. Главная причина улучшения системы регуляции состоит в том, что потовые железы становятся более чувствительными к тепловому раздражению, их реакция ускоряется и потоотделение усиливается. . Это означает, что площадь, с которой происходит испарение, увлажняется гораздо быстрее и равномернее, а теплоотдача за счет испарения возрастает, как это и должно быть в случае, если необходимо свести к минимуму увеличение температуры тела и накопление тепла. 330 Весь комплекс изменений, который обеспечивает физиологическую акклиматизацию к высоким температурам, был подтвержден наблюдениями над людьми различных рас, живущими в странах с жарким климатом, — ниге- рийцами, китайцами, индусами, малайцами, бушменами в пустыне Калахари и южноафриканскими банту, а также над европейцами, живущими в тропиках и пустынях. Охлаждение Непосредственные реакции организма на охлаждение направлены к уменьшению теплоотдачи и к увеличению количества вырабатываемого организмом тепла, тек сохранению гомойотермии. У человека, незащищенного одеждой, в состоянии покоя при температуре воздуха 31 С происходит повышение интенсивности обмена веществ, чтобы предотвратить падение внутренней температуры тела это и есть критическая температура. Этот уровень критической температуры характерен для тропических животных вообще. Теплоотдача снижается за счет повышения изолирующих свойств поверхности тела. Теплопроводность кожи заметно уменьшается из-за сужения сосудов, однако максимальный эффект достигается довольно быстро, так что ниже критической точки температура кожи непрерывно снижается с понижением температуры воздуха. Для жизни в холодном климате человек должен обладать добавочной теплоизоляцией, что позволяет снизить критическую температуру. Известно, что у арктических животных высокоэффективная изоляция обеспечивается толстым слоем жира и мехом. Такой степени изоляции человек может достичь, используя для защиты от холода шкуры животных или другой материал. Дополнительная изоляция всю (теплоизоляция, эквивалентная теплоизолирующему действию слоя неподвижного воздуха толщиной 0,6 см) понизит критическую температуру до С, а в 2 clo — С. При более низких значениях необходимо прогрессирующее повышение интенсивности теплообразования, чтобы человек мог находиться на холоде несколько часов подряд. Теплоизолирующая способность одежды из оленьего меха толщиной от 3,75 до 7,5 см, которую носят эскимосы, соответствует 7—12 do. Этого достаточно для удовлетворения всех требований организма вовремя сна необходимо 10—12 clo, а для активной деятельности при — СВ жилищах эскимосов днем сохраняется температура 21 С, а ночью 10°С. Большое значение имеет толщина подкожного жира, определяющая тот уровень, до которого падает температура кожи, подвергающейся действии холода. Люди с большими жировыми отложениями способны к более длительному пребыванию в холодной воде. На холоде количество вырабатываемого организмом тепла увеличивается это может происходить непроизвольно мышечная дрожь) или потому, что с целью согреться человек намеренно работает, двигается. При дрожи вырабатывается почти втрое больше тепла, чем в состояниапо- коя. Дрожь возникает вследствие уменьшения температуры кожи и последующей рефлекторной стимуляции особого центра, находящегося в гипоталамусе. Большое количество тепла вырабатывается при физической нагрузке это количество лимитируется только функциональной приспособленностью организма и наличием пищи. Если температура окружающего воздуха соответствует точке замерзания, годом поддержания постоянной температуры тела, даже в теплой одежде, толщина которой втрое превосходит обычную, затрачивается вдвое больше энергии, чем на основной обмен. Известно, что эскимосы могут долгое время бежать за санями достаточно быстро, чтобы согреться набегу, но вместе стем не выбиваясь из сил их функциональная приспособленность, измеренная обычными тестами, выше, чему канадцев европейского происхождения. Важное значение имеет реакция рук на действие холода. Сначала происходит интенсивное сужение сосудов, за ним, примерно через 5 минут, следует их расширение; 332 в дальнейшем эти вазомоторные реакции периодически повторяются. Такое местное расширение сосудов прешгг- i сгвует понижению температуры ткани и отморожениям. Имеются четкие данные, свидетельствующие о том, что акклиматизация к холоду развивается постепенно. Было замечено, что утех участников северных экспедиций, которые проводили большую часть времени в помещениях, отморожения появлялись при низких температурах впервые мина те, кто преимущественно находился на воздухе, выдерживали домин. Привычные к fr холоду люди способны к более точной оценке температуры лица и ноги вовремя принимают необходимые меры, чтобы предотвратить появление отморожений. Имеются также данные, указывающие на стимуляцию процессов, связанных с поддержанием теплового равновесия. Основной обмен несколько возрастает по сравнению сего величиной в тропических условиях. У эскимосов наблюдается более заметное повышение интенсивности основного обмена (на 7—30%), чему европейцев (8%), живущих в аналогичных условиях. Факторы термоадаптации Анатомические признаки. Размеры и форма тела в какой-то степени влияют на интенсивность теплообмена. Теплоотдача за счет конвекции и испарения оказывается тем больше, чем больше поверхность кожи. Теплообмен р. за счет излучения происходит тем быстрее, чем больше >, площадь излучающей поверхности. Если главную роль в теплоотдаче играет потоотделение (при температуре воздуха, близкой к температуре кожи или несколько большей, то общая теплоотдача должна коррелироваться с Г. площадью поверхности. Однако действительная величина корреляции составляет + 0,8, что указывает на значительную индивидуальную изменчивость в способности к потоотделению следовательно, телосложение — это не единственный фактор, влияющий на теплообмен 333 Количество тепла, выделяемого человеком в процессе мышечной работы, тесно связано сего весом, причем это относится к самым разнообразным видам физической работы. Количество тепла, производимого на 1 кг веса тела, оказывается приблизительно одинаковым улиц с большими малым весом. Это количество, однако, небу- дет постоянным, если относить его к единице поверхности тела, так как чем меньше индивидуум, тем большая поверхность приходится на 1 кг веса тела. Последнее вытекает из того, что вес тела пропорционален кубу, а поверхность квадрату линейных размеров тела приданном весе у людей эндоморфного типа площадь поверхности тела меньше, чему людей эктоморфного типа. У более крупных людей отношение веса к площади поверхности больше. Таким образом, меньшие по размерам индивидуумы обладают на единицу производимого телом количества тепла относительно большей площадью, участвующей в рассеянии этого тепла отдача тепла на единицу поверхности у них меньше, что подтверждается данными прямых наблюдений. Форма тела влияет на теплоотдачу и другим путем. И коэффициент теплоотдачи путем конвекции, и коэффициент теплоотдачи путем испарения становятся приблизительно постоянными, если поверхность велика. Этико- эффициенты быстро увеличиваются, если диаметр конечности меньше 10 см так, при диаметре 7 см коэффициент, характеризующий испарение, почти вдвое больше, чем при диаметре 15 см. Из этих анатомических соотношений вовсе не следует, что у индивидуумов, размеры тела которых меньше, потоотделение на единицу поверхности должно быть таким же, как у более крупных. Последние потребляют также больше воды, чем индивидуумы малых размеров. У человека большого веса образуется больше пота на единицу поверхности тела потовые железы должны в этом случае быть более активными, так как количество этих желез не 334 зависит отвеса. Из сказанного следует, что при высокой температуре индивидуумы меньших размеров и с более удлиненной формой тела обладают некоторыми биологическими преимуществами. Третий анатомический фактор—толщина подкожного жирового слоя. При высокой температуре большая часть тепла уносится на периферию усиленным током крови. Но жировой слой сравнительно беден кровеносными сосудами толщина слоя оказывает большое влияние на общую теплопроводность. Все рассмотренные факты, которые в жарких странах благоприятствуют установлению теплового баланса, оказывают прямо противоположное действие на теплообмен в районах с холодным климатом. В экспериментах установлено, что индивидуумы с эндоморфным типом телосложения и с большим слоем подкожного жира лучше переносят холод. Антропологические признаки. Сточки зрения приспособления к климату большое значение имеют различия в характере телосложения между разными популяциями. Эти различия подчиняются экологическим правилам Бергмана и Аллена, которые справедливы для популяций животных и человека. Правило Бергмана утверждает, что в пределах одного политипического теплокровного вида размер тела подвида обычно увеличивается с уменьшением температуры окружающей среды. Правило Аллена гласит у теплокровных животных, относящихся к одному виду, имеется тенденция к увеличению относительного размера сильно выступающих частей (уши, хвост) с увеличением температуры окружающей среды. В ряде исследований было показано, что форма и размеры тела человека также подчиняются этим правилам. В популяциях жарких странна всех континентах средний вес тела ниже, чем в популяциях, живущих в умеренном и холодном климате. Было показано, что отношение длины тела человека в сидячем положении к общей длине * 335 тела становится меньше тр я увеличении средней годовой температуры, те. у жители жарких стран нижние конечности относительно дли 4нее То же можно сказать и о верхних конечностях отщ шение размаха рук к длине тела у жителей жарких стран больше у Них меньше размеры туловища. В совокупное все эти даН ные указывают на то, что при переходе от умеренного к жаркому климату отношение веса тела к щ ощади его поверхности уменьшается. Следует замети^ что корреляция между размерами или формой тел и средней температурой тела объясняет до 50-60% ме^ популяционной изменчивости. Конечно, вариации в xap toepe телосложения зависят и от других факторов, ив первую очередь от подвижности популяций. Исследователи располагают весьма СК удными данными о толщине подкожно жирового слоя у представителей различных наро Ъв . Установлено, что у американских негров толщина * 6 жной складки меньше, чему белых у эскимосов, по-в^ имому> жировой слой толще, чему негров. С этим фа^ ом согласуется наблюдение, что у кикуйю и ДРУгихаф^канщв эндоморфный компонент в конституции мене выражен, чему европейцев и японцев. Различие в характере телосложения между коренастыми эскимосами, с одно стороны, и длинными и тонкими аборигенами Центральна Австралии или нилотами, с другой, служит примеров проявления правила Аллена. Правдоподобным кажется утверждение, что пигмеи и ни- лоты представляют два кр пр ймера правил Бергмана и Аллена. л Отмеченные различу в характере телосложения взрослых индивидуумов Позволяют предположить, что ив характере роста должна являться некоторая зависимость от климатических у^вий. Тот факт, что удлиненная форма тела преобладав у людей> живувдих в жарких странах, согласуется с на6 людением> ^ период роста в 336 этих странах удлинена наступление половой зрелости несколько запаздывает. Удлиненная форма тела, те. относительно большая длина на единицу веса, обычно связана с задержкой развития скелета и общего физиологического созревания. Ряд авторов выдвинул гипотезу, что черты лица монголоидного типа — это специальный приспособительный признак для жизни в условиях суровых холодов Для этого типа характерны уменьшенные надбровные дуги и лобные пазухи, более плоские и широкие глазничные и молярные области, уменьшенный носовой выступ. Связывая происхождение монгольской расы с континентальными областями Центральной Азии, указывают, что особые признаки монгольского глаза (узость щели, складка века, эпи- кантус) возникли как защитный аппарат, охраняющий орган зрения от ветров, пыли и вредоносного действия отраженной солнечной радиации на заснеженных простран- ствах. Возникновение эпикантуса могло быть связано с другими причинами. Так, доказана внутригрупповая связь между выраженностью эпикантуса и уплощенностью переносья, а именно, показано, что чем выше перенрсье, тем в среднем меньше эпикантус. Эта связь обнаруживалась на всех исследованных в этом отношении сериях бурятов, киргизов, казахов, береговых чукчей, эскимосов. Однако низкое переносье не единственное и недостаточное условие для возникновения эпикантуса. По-видимому, эпикантус зависит также и от толщины жирового слоя под кожей верхнего века. Эпикантус до известной степени является жировой складкой верхнего века. При изучении туркмен Ашхабада обнаружилось, что у индивидов сочень сильным жироотложением на лице эпикантус был отмечен значительно чаще, чему лиц со слабой степенью жироотложения. Известно, что усиленное жироотложение на лице характерно для детей монголоидной расы, обладающих, как известно, особенно сильным развитием эпикантуса. - * 337 Локальное отложение жировой клетчатки у детей монголоидной расы могло в прошлом иметь разное значение как средство против обмерзания лица в условиях холодных зим и, что менее вероятно, как местный запас питательного вещества с высоким калорийным содержанием. Стеатопигия бушменов и готтентотов представляет также пример местного отложения жира у населения, физический тип которого сформировался в условиях засушливого климата. Определенную зависимость от климата испытывает и строение наружного носа. Не исключена возможность, что крупные размеры и сильное выступание наружного носа имели известное значение в сравнительно высокогорных областях, где некоторая разреженность воздуха требовала большой площади носового отверстия, а низкая температура благоприятствовала увеличению объема носового входа как согревающей камеры. Подобные черты обнаруживаются укоренных жителей Кавказа и переднеазиатских нагорий. Ортогнатность европейцев и северных монголоидов могла быть полезной, так как делала более крутым изгиб вдыхаемого воздуха и тем предохраняла носоглотку от охлаждения. |