Адаптационные типы населения на примере районов крайнего севера

В результате новый уровень функционирования легких у людей в условиях Севера достигается за счет более напряженной  работы и постоянного использования  структурных и функциональных резервов дыхания.[3]

Питание, метаболизм, терморегуляция

Питание является одним из ведущих  факторов адаптации человека к условиям Арктики и Антарктики. Жизнедеятельность организма при низких температурах требует высокого энергообеспечения. В связи с этим возрастает роль диеты, богатой жирами и белками. Энергетическая роль углеводов при этом снижена. Существенное значение в питании приобретают витамины А и Е, участвующие в жировом обмене.[3]

Существование в экстремальных  условиях Севера формирует полярный метаболический тип. Он характеризуется  сложными изменениями всех видов  обмена веществ. При этом ведущую роль играет переключение энергетического обмена с углеводного типа на жировой.

В высоких широтах у людей  возникает дефицит водорастворимых  витаминов В1, В2, В6, С, PP.[3] Одной из его причин является недостаток микроэлементов, в частности магния, участвующего во всасывании водорастворимых витаминов. В свою очередь, дефицит микроэлементов связан с усиленным выделением мочи – так называемым холодовым диурезом, который наблюдается при адаптации к Северу. Потеря воды и микроэлементов обусловлена эндокринными сдвигами в гипоталамусе и надпочечниках. Исчезновение холодового диуреза служит одним из показателей развития адаптации к низким температурам.[3]

Общепринятого мнения относительно динамики изменений основного обмена при  адаптации к высоким широтам  нет, вероятно, потому, что эти изменения  обусловлены разными факторами, такими как сроки пребывания, время  года и т. п. Основной обмен - совокупность процессов обмена веществ и энергии, происходящих в организме человека.

 У вновь прибывших во время  полярного дня основной обмен  бывает повышен в среднем на 13–17 %. Это связывают с гиперфункцией  щитовидной железы. [3]

Полярная ночь, которая сопровождается уменьшением степени освещенности (это угнетающе сказывается на функции гипоталамуса), относительной  гиподинамией и уменьшением времени  пребывания на холоде, приводит к снижению основного обмена.[3]

У лиц, продолжительно пребывающих  в условиях Заполярья, однозначных  отклонений основного обмена выявить  не удалось.

В поддержании постоянной температуры  тела у людей, адаптирующихся к условиям Арктики и Антарктики, участвуют  все виды терморегуляции.

При низких температурах окружающей среды поддержание температуры  тела осуществляется посредством повышения  теплообразования в организме (химическая терморегуляция) и снижения теплоотдачи (физическая терморегуляция).[3] Одним из важнейших источников регулируемой теплопродукции является специфическая форма сократительной деятельности скелетной мускулатуры – терморегуляторный тонус и холодовая дрожь. В связи с тем, что при дрожательных реакциях на холодовое раздражение не происходит никакой внешней механической работы, тепловая эффективность терморегуляторного тонуса и дрожи значительно выше, чем физической работы, и приближается к 100 %.

Благодаря повышению калоригенной эффективности терморегуляторного тонуса и дрожи отпадает необходимость  в поддержании высокого уровня интенсивности  мышечных сокращений в ответ на охлаждение.

Важную роль в увеличении теплопродукции сократительного термогенеза при  адаптации организма к холоду играет медиатор симпатического отдела вегетативной нервной системы –  норадреналин. В повышении выхода тепла при мышечном сокращении определенную роль играют и гормоны щитовидной железы.[3]

Наиболее экономичной для организма  реакцией на охлаждение является физическая терморегуляция. Связанная с небольшими затратами энергии, эта физиологическая  реакция достаточно эффективно поддерживает постоянство температуры глубоких областей тела при умеренных охлаждениях. Физиологические механизмы регуляции  теплоотдачи позволяют человеку более тонко регулировать теплообмен с внешней средой и совместно  с адекватными погоде и климату  одеждой и химической терморегуляцией  достаточно точно поддерживать температуру  тела на постоянном уровне. За счет физиологических  механизмов регуляции теплоотдачи  теплоизоляция у человека может  изменяться в 3–4 раза. Как известно, основные потери тепла в организме  происходят через поверхность кожи и за счет легочной вентиляции.[3]

Температура кожи у человека в большой  степени определяется состоянием кожного  и подкожного кровотоков. Важное значение при этом имеет регуляция просвета артериол и мелких артерий, которая  осуществляется симпатическими нервными волокнами: расширение сосудов повышает температуру кожи и соответственно теплоотдачу, сужение – снижает ее.

Различные участки поверхности  тела играют неодинаковую роль в регуляции  теплоотдачи. У человека наибольшие потоки тепла при высоких внешних  температурах приходятся на конечности. При холодовых нагрузках температура  конечностей понижается в гораздо  большей степени, чем на других участках тела, и таким образом обеспечивается значительное снижение теплоотдачи. Важную роль при этом играет не только сужение кровеносных сосудов, но и тот факт, что венозные сплетения в конечностях располагаются в непосредственной близости с артериями: передача тепла из артериальной крови в венозную существенно снижает его поступление в поверхностные ткани и способствует сохранению тепла в организме. Поток тепла с поверхности конечностей регулируется также количеством открытых и закрытых артериовенозных анастомозов. Артериовенозный анастомоз — патологическое сообщение между артерией и веной. В норме кровь течет из артерий в капилляры и затем в вены. При наличии артериовенозного анастомоза кровь попадает непосредственно из артерии в вену в обход капилляров.[3]

Однако при очень сильных  охлаждениях вазоконстрикция (сужение просвета кровеносных сосудов) в конечностях может периодически сменяться резкой вазодилятацией (увеличение просвета кровеносных сосудов): кровоток усиливается в десятки раз, температура кожи в результате этого повышается на 7-10 °C (реакция Льюиса).[3] Подобная реакция, несколько усиливающая теплопотери, обеспечивает необходимый минимальный уровень метаболизма в конечностях и способствует предупреждению холодовых травм. В связи с этим особое значение для людей, проживающих на Севере, имеет локальная адаптация к холоду. Например, у эскимосов и рыбаков, руки которых регулярно подвергаются воздействиям холодной воды с температурой 0-10 °C, наблюдается пониженная реакция вазоконстрикции рук на холод. Это проявление адаптации может сохраняться в течение продолжительного времени (до 15 лет) после прекращения работы.[3] Локальная холодовая адаптация характеризуется также более быстрой нормализацией кровообращения и температуры конечностей после холодового воздействия.

Наряду с сосудистыми реакциями  важную роль в адаптации человека на Севере могут играть приспособительные  изменения в системе дыхания. В комфортных условиях в покое  у человека с поверхности легких и верхних дыхательных путей  теплоотдача составляет около 10 % общей  теплопродукции. При интенсивной  работе эти потери тепла уже могут  быть сравнимы с теплопродукцией  при основном обмене. Воздействие  резкого холода вызывает задержку дыхания  и сопровождается сокращением гладкой  мускулатуры бронхов. Последнее, видимо, и является причиной полярной одышки. В дальнейшем по мере адаптации к  холоду эти явления исчезают и  происходят адаптивные перестройки  в сердечно-сосудистой системе: повышаются кислородная емкость крови и  давление в малом круге кровообращения, несколько гипертрофируется «правое сердце».[3]

Одновременно увеличивается коэффициент  использования кислорода в легких из вдыхаемого объема воздуха, что наиболее отчетливо проявляется у людей, работающих круглый год на открытом воздухе. Таким образом, адаптивные сдвиги, наступающие в сердечно-сосудистой и респираторной системах в холодном климате, направлены на ограничение  теплопотерь организма и служат, кроме того, физиологической защитой  органов дыхания от поражения  холодом.

Адаптивные изменения, наступающие в системе терморегуляции человека на Севере, затрагивают не только ее эфферентное звено, но и  афферентное. Эфферентное звено - компонент рефлекторной дуги, осуществляющий передачу возбуждения из ц. н. с. к исполнительным органам или тканям. Афферентное звено рефлекса обеспечивает передачу информации об изменении состояния внешней и внутренней среды организма в структуры центральной нервной системы

Субъективное ослабление чувства  холода в связи с адаптацией к  этому фактору среды отмечается многими исследователями. В основе такого явления может лежать снижение количества функционирующих холодовых  рецепторов кожи.[3]

9. Адаптация коренного населения Севера

У коренного населения Арктики  независимо от этнической принадлежности выявляется много общих черт как  в строении тела, так и в физиологических  особенностях. Это позволило выделить так называемый арктический адаптивный тип, который, как полагают, сформировался  в ходе эволюции.[11]

К характерным чертам конституции  аборигенов Севера относится коренастое телосложение с хорошо развитой костно-мышечной массой, цилиндрическая форма грудной  клетки. Лицо у них имеет овальную форму, широкий уплощенный нос, узкий  разрез глаз. Эти особенности способствуют уменьшению теплоотдачи в условиях переохлаждения.

Функциональные характеристики также  отражают приспособление к условиям холодового стресса. У коренных жителей  высоких широт выработался в  ходе эволюции и генетически закрепился определенный, отличный от приезжих уровень  метаболизма. Энергетические процессы у них более интенсивны. Механизмы  теплообмена имеют ряд особенностей. Чувствительность холодовых рецепторов снижена. Перераспределение кровотока  между поверхностными и глубокими  кровеносными сосудами тела, и особенно конечностей, ограничивает теплопотери через кожные покровы и способствует стабилизации температурного режима. Увеличение теплопродукции и изменения в системе теплоотдачи на клеточном и системном уровнях эффективно обеспечивают температурный гомеостаз аборигенов Севера. [11]Основной обмен у них повышен. Определяющее влияние на характер обмена веществ у коренных жителей высоких широт оказывает питание. Увеличение доли жиров в пищевом рационе, повышенная способность к их окислению за счет гиперфункции щитовидной железы и надпочечников приводит к повышению липидного обмена. Усиление метаболических процессов ведет к интенсификации деятельности кислородтранспортной системы аборигенов Севера. Они обладают большой вентиляционной способностью легких. Коэффициент использования кислорода повышен. Высока скорость кроветворения, увеличено содержание гемоглобина в крови.

Повышенная гамма-глобулиновая фракция  сыворотки обусловливает улучшение  иммунных свойств организма. [11]

Люди, обладающие специфическими признаками тела, уменьшающими теплоотдачу, обладающие интенсивными энергетическими процессами, имеют в условиях арктического климата  преимущества перед теми, кто не отличается этими качествами. Однако цена приспособления аборигенов к жизни  в условиях Севера достаточно высока. Задерживается период полового созревания. Велик процент бесплодия женщин и преждевременных родов. Часто  встречаются различные патологии. [11]

 

 

 

 

 

10. Сравнение признаков  пришлого и коренного населения Севера

Популяции умеренного типа и европеоидной расы часто являются контрольными в  антропологических исследованиях, т.к. обладают «усредненными» признаками. Поэтому неудивительно, что значения признаков у северных этносов  оказываются сходными.

У пришлого населения (мигрантов) многие физиологические  процессы (а теперь, спустя много веков, и строение тела) сдвинуты в направлении характеристик, типичных для аборигенов. Исключение составляют  артериальное давление (при акклиматизации повышается, как  реакция на стресс), иногда - мощное телосложение и выносливость пришлого русского населения (потомков физически  выносливых мигрантов). [8]

В остальном, аборигены более приспособлены  к геоклиматическим условиям Севера  и по уровню метаболизма, строению тела, физической силе и выносливости; у  них наибольшая относительная динамометрия (по отношению к массе тела). [8]

Оптимальная акклиматизация пришлого населения достигается при наибольшем сходстве морфофизиологических особенностей с особенностями коренного населения. Такая адаптация обеспечивается (в меньшей степени) внешним селективным отбором со стороны экстремальных климатических факторов) и (в большей степени) метисацией мигрантов с коренным населением Севера.

В суровом климате Европейского Севера у разных этнических групп наблюдается одна и та ж норма реакции (арктический адаптивный тип). [8] Климатогеографические факторы оказали влияние на русских старожилов (с XV-XVII вв.): у них повышена теплоизоляция и минерализация скелета, основной обмен, они более коротконоги. За пять веков вполне могли возникнуть адаптивные особенности популяции; однако отличия от контрольной группы скорее объясняются метисацией с коренным населением (процент межэтнических браков очень велик), чем прямым влиянием экстремальных климатических условий. Метисация повысила устойчивость русского населения к холодному температурному режиму и минеральной недостаточности Северного края, повысила уровень иммунитета (антител в крови). [8]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение:

Проанализировав и изучив процессы адаптации к условиям высоких  широт можно сделать вывод, соответствуя заявленной цели. Эффективность адаптации  возможно увеличить двумя методами: неспецифическим и специфическим.

Неспецифические методы увеличения эффективности  адаптации: активный отдых, закаливание, оптимальные (средние) физические нагрузки, адаптогены и терапевтические дозировки разнообразных курортных факторов, которые способны повысить неспецифическую резистентность, нормализовать деятельность основных систем организма и тем самым увеличить продолжительность жизни.