В процессе адаптации к хронической гипоксии метаболическое обеспечение сердца О2 приводит к структурным сдвигам в организме, одним из проявлений которых является повышенная васкуляризация сердца. Отмечено возрастание концентрации миоглобина и количества митохондрий в миокарде.
Система дыхания
При развитии кислородного голодания, возникающего в результате снижения парциального давления рО2 во вдыхаемом воздухе, происходят существенные сдвиги всех основных параметров дыхания. Различные механизмы влияния гипоксии на организм человека представлены в виде обобщенной схемы на рисунке 2.5.
Рис. 2.5. Обобщенная схема механизмов влияния гипоксии на организм человека (по: В. Б. Малкин и др., 1977)
Изменяется внешнее дыхание, изменяются условия, определяющие диффузию газов и транспорт О2 к тканям, могут происходить сдвиги и в самом тканевом дыхании.
Одной из важнейших адаптивных реакций как при острой, так и при хронической гипоксии является рост легочной вентиляции. Исследования показали, что вентиляция легких начинает увеличиваться уже на высоте 1000 м над уровнем моря. Это происходит в основном благодаря углублению дыхания. Частота дыхания изменяется незакономерно. Следует отметить, что у различных людей при развитии острой гипоксии величина рО2, при которой происходит начальный рост МОД, широко варьирует. Вместе с тем установлено, что у большинства здоровых людей достоверное увеличение МОД отмечается, начиная с высот 2500–3000 м.
Известно, что повышенная легочная вентиляция улучшает газообмен в плохо вентилируемых альвеолах и способствует росту парциального альвеолярного давления кислорода рАО2. Отсюда ясно, что при высоких уровнях вентиляции градиент намного меньше давления О2 в альвеолах и в трахее, чем при низких уровнях легочной вентиляции. Выигрыш в градиенте давления О2 имеет решающее значение для высокогорной адаптации, так как позволяет поддерживать в условиях данной атмосферы максимально возможное рО2 в альвеолах.
Рост легочной вентиляции при развитии острой гипоксии сопровождается быстрой перестройкой нейрогуморальной регуляции дыхания. При этом исследования показали, что автоматическая перестройка дыхания не является оптимальной. Как правило, уровень вентиляции бывает ниже того, который необходим для более эффективного снабжения организма О2 в новых условиях обитания.
Что же препятствует развитию гипервентиляции при гипоксии? На этот вопрос Холден и Пристли (1937) однозначно ответили еще в начале столетия. Они объясняли это развитием гипокапнии – падением рА СО2, которое неизбежно сопровождает гипервентиляцию.
На высотах более 3000 м ритм дыхания может нарушаться и возникает так называемое периодическое дыхание. Оно проявляется чаще ночью, во время сна. При этом происходит снижение легочной вентиляции, влекущее за собой еще большее падение насыщения крови О2. Существуют разные мнения относительно механизма возникновения периодического дыхания.
Появление выраженных нарушений ритма дыхания в начальный период пребывания в горах свидетельствует о том, что устойчивая высокоэффективная адаптация к гипоксии еще не достигнута.
Возникновение периодического дыхания при хронической гипоксии расценивают как неблагоприятный фактор, так как оно часто отмечается у лиц, недостаточно адаптированных к гипоксии.
Многие исследователи отмечают уменьшение жизненной емкости легких (ЖЕЛ) как при острой, так и при хронической гипоксии. Снижение ЖЕЛ сопровождается изменением всех составляющих ее компонентов: резервные объемы вдоха и выдоха уменьшаются, дыхательный же объем возрастает.
Большой интерес представляют данные К. Ю. Ахмедова о том, что после возвращения с гор функциональный остаточный объем легких в течение многих дней остается повышенным. Увеличение остаточного объема легких при гипоксии принято связывать с повышением тонуса мышц, осуществляющих вдох, в результате которого изменяется среднее положение грудной клетки. 0но приближается более к вдоху, что приводит к увеличению объема легких при нормальном дыхании. Увеличение среднего объема легких было названо функциональной или физиологической эмфиземой. Ее возникновение при гипоксии имеет определенное адаптивное значение. Физиологическая эмфизема способствует более равномерной перфузии и вентиляции легких, а также увеличению дыхательной поверхности легких, и тем самым увеличивает рост диффузионной способности легких. Кроме того, ее возникновение приводит к демпфированию выраженных колебаний насыщения артериальной крови О2 в различные фазы дыхания, и в результате этого условия регуляции дыхания оказываются более благоприятными.
В результате следует отметить, что порог реакции дыхания, равно как и степень роста легочной вентиляции, при гипоксии варьирует у различных людей в широком диапазоне. Это весьма существенно, так как определяет значительные индивидуальные колебания при гипоксии альвеолярного ра СО2, ра О2 и артериального ра СО2, раО2 парциального давления газов, а также Sa О2. В результате индивидуальных колебании на одной и той же высоте при равном снижении рО2 во вдыхаемом воздухе у различных практически здоровых людей уровень гипоксемии и уровень гипокапнии оказываются неодинаковыми. В процессе длительной адаптации к гипоксии происходит приспособление и к гипокапнии. При этом отмечается тенденция к росту рА О2, т. е. к сохранению более высокого уровня кислородного снабжения организма. Индивидуальное многообразие проявления адаптивных сдвигов системы дыхания при гипоксии обусловлено многими факторами: индивидуальными особенностями нервной регуляции дыхания; различной чувствительностью хеморецептивных образований и самого дыхательного центра к изменениям ра СО2 и ра О2. Процесс адаптации системы дыхания к гипоксии внутренне противоречив. Этим и определяются неодинаковая устойчивость различных людей к острой гипоксии и некоторые индивидуальные различия в структуре адаптации к хронической форме кислородного голодания.
Горная болезнь. При постепенно развивающейся гипоксии реакции систем носят вначале приспособительный характер. 0днако в дальнейшем, при нарастании кислородной недостаточности, появляются серьезные патологические сдвиги. Человек заболевает горной болезнью.
Горную болезнь подразделяют на острую, подострую и хроническую.
• Острая форма. Симптомокомплекс, характеризующий острую форму горной болезни, наблюдается при быстром перемещении людей на большие горные высоты. Высотный уровень, на котором впервые появляются признаки горной болезни, бывает различным, но у большинства синдромы острой формы отмечаются начиная с 3000 м.
К наиболее частым признакам этой формы относят головную боль, одышку, побледнение кожного покрова лица, цианоз губ, ногтей, выраженную слабость, анорексию, тошноту и рвоту, нарушение сна с тяжелыми сновидениями, расстройство ритма дыхания, сходное с дыханием Чейн-Стокса. Эти и другие симптомы обычно проявляются не сразу, а спустя несколько часов после быстрого подъема в горы.
• Подострая форма. Характеризуется симптомами, более устойчивыми (более длительно проявляющимися) по сравнению с симптомами острой горной болезни. Одним из признаков является расстройство ночного сна – от легких нарушений до почти полной утраты способности спать. Причину бессонницы многие связывают с нарушением ритма дыхания. При этой форме горной болезни наблюдаются головная боль, состояние депрессии, чрезмерная раздражительность, повышенная утомляемость, резкая одышка, анорексия. Нарушения со стороны системы пищеварения проявляются в непереносимости жирной пищи и метеоризме. Часто отмечается кожный зуд.
• Хроническая форма. Существенная ее черта – чрезмерное проявление адаптивных сдвигов в системах, испытывающих в условиях гипоксии гиперфункцию, морфологическим проявлением чего являются гиперплазия красного костного мозга с резко выраженной полицитемией, резкая гипертрофия правого желудочка с клиническим проявлением синдрома легочного сердца, гиперплазия мышечных стенок артериол и бронхиальной ткани, каротидных телец и т. д.
Основное средство лечения высотного отека легких – немедленный спуск вниз и кислородная терапия, иногда в условиях гипербарии в целях улучшения насыщения крови О2.
Помимо отека легких, на больших высотах в течение нескольких часов может развиваться острый отек мозга. Симптомами этого менее распространенного, но крайне опасного осложнения горной болезни, развивающегося уже на высотах 3600–4000 м, являются вначале сильная головная боль, иногда рвота, расстройство координации движений, возникновение слуховых и зрительных галлюцинаций, а затем нарушение и потеря сознания, после чего может развиться паралич, кома и наступить смерть. Причиной отека мозга является нарушение проницаемости клеточных мембран при гипоксии в результате снижения эффективности калий-натриевого насоса, связанного с дефицитом АТФ.
Для лечения отека мозга необходимы срочный спуск с высоты, кислородная и лекарственная терапия.
Морфофункциональные особенности коренных жителей высокогорья. В процессе длительной адаптации к недостатку кислорода организм коренных жителей высокогорья приспособился энергетически более экономно осуществлять газообмен. Равномерность альвеолярной вентиляции всех долей легкого, оптимальные режимы вентиляционно-перфузионных отношений и высокие диффузионные способности альвеол позволяют аборигену гор менее интенсивно вентилировать легкие. Большая кислородная емкость крови и высокое сродство гемоглобина к кислороду создают условия для умеренной активности сердечно-сосудистой системы. Необходимый запрос организма по кислороду удовлетворяется за счет лучшей утилизации О2 в тканях благодаря более эффективной организации биофизических механизмов клеточного метаболизма.
Из морфологических характеристик у коренных жителей гор указывают на обусловленное повышенным основным обменом более массивное телосложение. Крупная грудная клетка сочетается с более высокой жизненной емкостью легких. Относительное увеличение длинных костей скелета связывают с гипертрофией костного мозга, которая соотносится с повышенным эритропоэзом.
Для большинства высокогорных популяций характерно замедление ростовых процессов и сроков полового созревания.
Перечисленный комплекс наследственно закрепленных морфо-функциональных черт определяют как высокогорный адаптивный тип, сформировавшийся в результате приспособления поколений людей к основному внешнему фактору – гипоксии.
2.3.5. Адаптация человека к условиям морского климата
Глава 3. Адаптация человека к экстремальным условиям среды
В новых природных и производственных условиях люди нередко испытывают влияние необычных факторов окружающей среды, оказывающих неблагоприятное влияние на их общее состояние, самочувствие и работоспособность. Такого рода факторы принято относить к разряду экстремальных. Несмотря на широкое распространение этого термина, точного и обобщающего определения, отражающего основные характеристики такого рода факторов, в литературе не имеется.
Экстремальные факторы – это крайние, весьма жесткие условия среды, неадекватные врожденным и приобретенным свойствам организма.
По мнению П. Д. Горизонтова и Н. Н. Сиротинина, экстремальными следует считать необычные раздражители, оказывающие вредоносное воздействие на организм, в необычных условиях среды. Некоторые авторы относят к экстремальным такие условия среды, пребывание в которых ведет к дополнительным затратам энергии, к расходованию резервных сил организма.
3.1. Экстремальное состояние
Система дыхания
При развитии кислородного голодания, возникающего в результате снижения парциального давления рО2 во вдыхаемом воздухе, происходят существенные сдвиги всех основных параметров дыхания. Различные механизмы влияния гипоксии на организм человека представлены в виде обобщенной схемы на рисунке 2.5.
Рис. 2.5. Обобщенная схема механизмов влияния гипоксии на организм человека (по: В. Б. Малкин и др., 1977)
Изменяется внешнее дыхание, изменяются условия, определяющие диффузию газов и транспорт О2 к тканям, могут происходить сдвиги и в самом тканевом дыхании.
Одной из важнейших адаптивных реакций как при острой, так и при хронической гипоксии является рост легочной вентиляции. Исследования показали, что вентиляция легких начинает увеличиваться уже на высоте 1000 м над уровнем моря. Это происходит в основном благодаря углублению дыхания. Частота дыхания изменяется незакономерно. Следует отметить, что у различных людей при развитии острой гипоксии величина рО2, при которой происходит начальный рост МОД, широко варьирует. Вместе с тем установлено, что у большинства здоровых людей достоверное увеличение МОД отмечается, начиная с высот 2500–3000 м.
Известно, что повышенная легочная вентиляция улучшает газообмен в плохо вентилируемых альвеолах и способствует росту парциального альвеолярного давления кислорода рАО2. Отсюда ясно, что при высоких уровнях вентиляции градиент намного меньше давления О2 в альвеолах и в трахее, чем при низких уровнях легочной вентиляции. Выигрыш в градиенте давления О2 имеет решающее значение для высокогорной адаптации, так как позволяет поддерживать в условиях данной атмосферы максимально возможное рО2 в альвеолах.
Рост легочной вентиляции при развитии острой гипоксии сопровождается быстрой перестройкой нейрогуморальной регуляции дыхания. При этом исследования показали, что автоматическая перестройка дыхания не является оптимальной. Как правило, уровень вентиляции бывает ниже того, который необходим для более эффективного снабжения организма О2 в новых условиях обитания.
Что же препятствует развитию гипервентиляции при гипоксии? На этот вопрос Холден и Пристли (1937) однозначно ответили еще в начале столетия. Они объясняли это развитием гипокапнии – падением рА СО2, которое неизбежно сопровождает гипервентиляцию.
На высотах более 3000 м ритм дыхания может нарушаться и возникает так называемое периодическое дыхание. Оно проявляется чаще ночью, во время сна. При этом происходит снижение легочной вентиляции, влекущее за собой еще большее падение насыщения крови О2. Существуют разные мнения относительно механизма возникновения периодического дыхания.
Появление выраженных нарушений ритма дыхания в начальный период пребывания в горах свидетельствует о том, что устойчивая высокоэффективная адаптация к гипоксии еще не достигнута.
Возникновение периодического дыхания при хронической гипоксии расценивают как неблагоприятный фактор, так как оно часто отмечается у лиц, недостаточно адаптированных к гипоксии.
Многие исследователи отмечают уменьшение жизненной емкости легких (ЖЕЛ) как при острой, так и при хронической гипоксии. Снижение ЖЕЛ сопровождается изменением всех составляющих ее компонентов: резервные объемы вдоха и выдоха уменьшаются, дыхательный же объем возрастает.
Большой интерес представляют данные К. Ю. Ахмедова о том, что после возвращения с гор функциональный остаточный объем легких в течение многих дней остается повышенным. Увеличение остаточного объема легких при гипоксии принято связывать с повышением тонуса мышц, осуществляющих вдох, в результате которого изменяется среднее положение грудной клетки. 0но приближается более к вдоху, что приводит к увеличению объема легких при нормальном дыхании. Увеличение среднего объема легких было названо функциональной или физиологической эмфиземой. Ее возникновение при гипоксии имеет определенное адаптивное значение. Физиологическая эмфизема способствует более равномерной перфузии и вентиляции легких, а также увеличению дыхательной поверхности легких, и тем самым увеличивает рост диффузионной способности легких. Кроме того, ее возникновение приводит к демпфированию выраженных колебаний насыщения артериальной крови О2 в различные фазы дыхания, и в результате этого условия регуляции дыхания оказываются более благоприятными.
В результате следует отметить, что порог реакции дыхания, равно как и степень роста легочной вентиляции, при гипоксии варьирует у различных людей в широком диапазоне. Это весьма существенно, так как определяет значительные индивидуальные колебания при гипоксии альвеолярного ра СО2, ра О2 и артериального ра СО2, раО2 парциального давления газов, а также Sa О2. В результате индивидуальных колебании на одной и той же высоте при равном снижении рО2 во вдыхаемом воздухе у различных практически здоровых людей уровень гипоксемии и уровень гипокапнии оказываются неодинаковыми. В процессе длительной адаптации к гипоксии происходит приспособление и к гипокапнии. При этом отмечается тенденция к росту рА О2, т. е. к сохранению более высокого уровня кислородного снабжения организма. Индивидуальное многообразие проявления адаптивных сдвигов системы дыхания при гипоксии обусловлено многими факторами: индивидуальными особенностями нервной регуляции дыхания; различной чувствительностью хеморецептивных образований и самого дыхательного центра к изменениям ра СО2 и ра О2. Процесс адаптации системы дыхания к гипоксии внутренне противоречив. Этим и определяются неодинаковая устойчивость различных людей к острой гипоксии и некоторые индивидуальные различия в структуре адаптации к хронической форме кислородного голодания.
Горная болезнь. При постепенно развивающейся гипоксии реакции систем носят вначале приспособительный характер. 0днако в дальнейшем, при нарастании кислородной недостаточности, появляются серьезные патологические сдвиги. Человек заболевает горной болезнью.
Горную болезнь подразделяют на острую, подострую и хроническую.
• Острая форма. Симптомокомплекс, характеризующий острую форму горной болезни, наблюдается при быстром перемещении людей на большие горные высоты. Высотный уровень, на котором впервые появляются признаки горной болезни, бывает различным, но у большинства синдромы острой формы отмечаются начиная с 3000 м.
К наиболее частым признакам этой формы относят головную боль, одышку, побледнение кожного покрова лица, цианоз губ, ногтей, выраженную слабость, анорексию, тошноту и рвоту, нарушение сна с тяжелыми сновидениями, расстройство ритма дыхания, сходное с дыханием Чейн-Стокса. Эти и другие симптомы обычно проявляются не сразу, а спустя несколько часов после быстрого подъема в горы.
• Подострая форма. Характеризуется симптомами, более устойчивыми (более длительно проявляющимися) по сравнению с симптомами острой горной болезни. Одним из признаков является расстройство ночного сна – от легких нарушений до почти полной утраты способности спать. Причину бессонницы многие связывают с нарушением ритма дыхания. При этой форме горной болезни наблюдаются головная боль, состояние депрессии, чрезмерная раздражительность, повышенная утомляемость, резкая одышка, анорексия. Нарушения со стороны системы пищеварения проявляются в непереносимости жирной пищи и метеоризме. Часто отмечается кожный зуд.
• Хроническая форма. Существенная ее черта – чрезмерное проявление адаптивных сдвигов в системах, испытывающих в условиях гипоксии гиперфункцию, морфологическим проявлением чего являются гиперплазия красного костного мозга с резко выраженной полицитемией, резкая гипертрофия правого желудочка с клиническим проявлением синдрома легочного сердца, гиперплазия мышечных стенок артериол и бронхиальной ткани, каротидных телец и т. д.
Важный диагностический признак горной болезни – почти полное исчезновение всех нарушений после спуска с высоты. Наиболее опасными осложнениями горной болезни являются высотный отек легких и отек мозга.Признаком надвигающегося отека легких служит одышка. Дыхание становится шумным и клокочущим. Появляется кашель. Важную роль в развитии отека легких играет возникновение гипертензии сосудов малого круга кровообращения. Его возможными причинами считают трансартериальный выход жидкой части крови в дыхательные пути под влиянием повышенного легочного артериального давления, увеличение проницаемости легочных капилляров, рост объема циркулирующей крови в организме, микротромбозы сосудов малого круга.
Основное средство лечения высотного отека легких – немедленный спуск вниз и кислородная терапия, иногда в условиях гипербарии в целях улучшения насыщения крови О2.
Помимо отека легких, на больших высотах в течение нескольких часов может развиваться острый отек мозга. Симптомами этого менее распространенного, но крайне опасного осложнения горной болезни, развивающегося уже на высотах 3600–4000 м, являются вначале сильная головная боль, иногда рвота, расстройство координации движений, возникновение слуховых и зрительных галлюцинаций, а затем нарушение и потеря сознания, после чего может развиться паралич, кома и наступить смерть. Причиной отека мозга является нарушение проницаемости клеточных мембран при гипоксии в результате снижения эффективности калий-натриевого насоса, связанного с дефицитом АТФ.
Для лечения отека мозга необходимы срочный спуск с высоты, кислородная и лекарственная терапия.
Морфофункциональные особенности коренных жителей высокогорья. В процессе длительной адаптации к недостатку кислорода организм коренных жителей высокогорья приспособился энергетически более экономно осуществлять газообмен. Равномерность альвеолярной вентиляции всех долей легкого, оптимальные режимы вентиляционно-перфузионных отношений и высокие диффузионные способности альвеол позволяют аборигену гор менее интенсивно вентилировать легкие. Большая кислородная емкость крови и высокое сродство гемоглобина к кислороду создают условия для умеренной активности сердечно-сосудистой системы. Необходимый запрос организма по кислороду удовлетворяется за счет лучшей утилизации О2 в тканях благодаря более эффективной организации биофизических механизмов клеточного метаболизма.
Из морфологических характеристик у коренных жителей гор указывают на обусловленное повышенным основным обменом более массивное телосложение. Крупная грудная клетка сочетается с более высокой жизненной емкостью легких. Относительное увеличение длинных костей скелета связывают с гипертрофией костного мозга, которая соотносится с повышенным эритропоэзом.
Для большинства высокогорных популяций характерно замедление ростовых процессов и сроков полового созревания.
Перечисленный комплекс наследственно закрепленных морфо-функциональных черт определяют как высокогорный адаптивный тип, сформировавшийся в результате приспособления поколений людей к основному внешнему фактору – гипоксии.
2.3.5. Адаптация человека к условиям морского климата
Морской климат характеризуется относительно малой изменчивостью температуры воздуха в течение года и суток, определенными ветровыми и влагообразующими режимами, а также влиянием химических свойств морской воды на воздушные массы. Под влиянием энергии Солнца огромные массы воды, испаряясь, поступают в атмосферу. Вместе с ними в воздух попадают газы и соли морской воды. При этом образуются аэрозоли и свободные положительные заряды (аэроионы). Морской воздух, кроме обычных газов (включая кислород с несколько увеличенным количеством озона), содержит повышенное количество влаги в молекулярном и зольном состоянии, а также кристаллы морской соли. Морские аэрозоли содержат NСl, КСl, MgCl2, NВг, СаSО4, МgSО4, СаСО2, МgСО3 и др. 0ни постоянно образуются, осаждаются и окисляются. Наибольшее количество аэрозолей находится над водой и вблизи береговой линии. В 1 м3 прибрежного морского воздуха содержится от 1 до 10 мг и более NСl и других солей, соответствующих минеральному составу морской воды, от 0,001 до 0,02 мг и более соединений иода и брома. Качественный состав морских аэрозолей варьирует в зависимости от метеорологических условий и химического состава вод различных морей. Концентрация химических веществ возрастает при волнении моря прямо пропорционально скорости движения воздуха.
Морской климат может быть подразделен на климат морей холодного, умеренного и жаркого пояса. На него оказывают влияние климатические условия прилегающей суши.
• Климат морей холодных зон Земли несколько мягче сурового климата континентов, но низкие температуры воды, холодные сырые соленые ветры, нередкие штормы создают своеобразие этих мест. Климатические факторы холодных морей сочетаются с суточными и сезонными особенностями светового режима, ультрафиолетовой недостаточностью в темное полугодие и повышенной космической радиацией высоких широт.
• Климат морей умеренных широт в значительной степени определяется влиянием Атлантического и Тихого океанов. В зоне широт 40–60° в обоих океанах Северного полушария средняя температура августа +22 и +8 °C соответственно. В феврале в Атлантическом океане + 15-0 °C, в Тихом – от +10 до -10 °C. В Западной Европе и Северной Америке в зоне умеренных широт отчетливо преобладает перенос на материк морских воздушных масс.
• Климат морей жаркой зоны Земли представлен пассатным климатом, который отличается сравнительно высокой температурой воздуха, устойчивыми направлением и скоростью ветра, умеренной облачностью и малым количеством осадков. Эти восточные ветры тропических широт распространяются на большие пространства, особенно над океаном, по обращенным к экватору перифериям субтропических антициклонов.
В некоторых географических областях выражен муссонный климат, который характеризуется сезонным режимом воздушных течений. Зимние муссоны, как правило, направлены с суши на океан (континентальный муссон), а летние – с океана на сушу (океанический муссон). Со сменой муссонов происходит смена сухой малооблачной погоды зимой на влажную дождливую – летом. Муссонная циркуляция воздуха связана с солнечно-тепловым режимом больших территорий морей и суши.
Адаптация человека к условиям морского климата по своему характеру не является однозначной. 0на определяется разнообразием физических свойств климатообразующих факторов различных географических поясов земного шара, а также химическими свойствами морского воздуха.
Адаптация к морскому климату высоких широт. Ведущее значение в этом случае приобретают факторы охлаждения, длительной световой и ультрафиолетовой недостаточности и повышенной космической радиации. Начальный период адаптации сопровождается усилением физиологических реакций. Вдыхание прохладного, резко увлажненного воздуха, повышенный ветровой режим, ощущение пронизывающего холода оказывают раздражающее действие на гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую и симпатоадреналовую системы. Это вызывает гипертензивное состояние и усиление обмена веществ. Так, основной обмен может повышаться до 100–150 %. Со стороны крови отмечено увеличение количества эритроцитов, некоторое падение, а затем выравнивание индекса гемоглобина. Проявляется небольшой лейкоцитоз и лимфоцитоз, эозинофилия и умеренный нейтрофильный сдвиг. Процесс адаптации часто сопровождается невротическими реакциями. По мере адаптации ответные реакции уменьшаются. Исследователи отмечают большую вариабельность в показателях физиологических функций, которая, однако, не исключает общей направленности реакций на климат холодных морей. В высоких широтах возрастает потребность в увеличении калорийности пищи.
Адаптивные реакции в морской зоне умеренных широт. Характер приспособлений постоянно меняется соответственно сезонам года. Адаптация к комфортным или субкомфортным условиям морского климата умеренного пояса сопровождается физиологическими и биохимическими сдвигами в организме, которые наиболее отчетливо проявляются в первые дни и недели пребывания у моря. В это время основной обмен повышается на 10–20 % от исходных величин. При этом усиливается водный и солевой обмен. В пределах физиологической регуляции повышается диурез и гидрофильность тканей. 0рганизм обогащается иодом и бромом, что имеет жизненно важное значение. Происходит интенсификация фосфорно-кальциевого обмена и ферментативных процессов. 0бычно начальный период адаптации к морскому климату сопровождается положительными эмоциями, некоторой расторможенностью. Усиливаются функции вегетативной нервной системы. Активизируются гипофизарно-адреналовая, кортикостероидная функции и деятельность щитовидной железы.
Активация нервно-гуморальной регуляции и обменных реакций сопровождается усилением деятельности кардиореспираторной системы, сократительной функции миокарда и улучшением коронарного кровообращения, повышением ударного и минутного объемов сердца, увеличением числа функционирующих капилляров кожи и некоторым ускорением тока крови, небольшим снижением артериального давления. Увеличивается легочная проходимость и дыхательный объем легких. Активизируется газообмен с последующим ростом утилизации кислорода тканями. Под влиянием морского воздуха повышается тонус скелетной мускулатуры.
Адаптация к морским условиям низких широт. В этих областях преобладают факторы высоких температур и избыточности ультрафиолетовой радиации. Реакции организма в условиях тропического и субтропического морского климата в основном направлены на приспособление к этим факторам. Умеренно жаркие погоды, особенно в начальном периоде адаптации, несколько снижают уровень окислительно-восстановительных процессов и симпатико-адреналовой регуляции. Проявляются атонические, гипотензивные состояния.
Жаркий влажный воздух, затрудняя охлаждение тела через потовыделение, вызывает значительное расширение периферических сосудов, в результате чего увеличивается нагрузка на деятельность сердца. В случаях роста внешней температуры выше температуры тела создается значительное напряжение терморегуляционных механизмов. Исключительно жаркие погоды могут вызвать стрессовое состояние с активацией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, с усилением дыхания, кровообращения при условии резкого расширения периферических сосудов тела.
Адаптация к условиям жаркого климата тропических морей обычно сопровождается у большинства здоровых людей увеличением минутного объема крови за счет роста ударного объема или частоты сердечных сокращений. Снижение тонуса периферических сосудов приводит к снижению максимального и минимального артериального и венозного давления. Вместе с тем условия перегревания способны вызвать не только гипотензивные, но и гипертензивные реакции, а также нарушения кровообращения.
Исследователи отмечают определенное разнообразие в проявлении индивидуальных реакций приспособления к климату морей низких широт. При этом в начальный период адаптации преобладающее влияние оказывает симпатическая нервная система, а в дальнейшем – парасимпатическая. Возрастает потребность в восполнении водно-минерального дефицита и появляется необходимость в изменении режима питания в соответствии с жарким климатом.
Муссонный климат в прибрежных районах вызывает разнонаправленные реакции приспособления: зимой – к сильным морозам, а летом – к жарким и влажным погодам.
В период зимних муссонов у человека увеличивается обмен веществ и слегка – температура тела и потребление O2. Усиливается тонус симпатической нервной системы и кровеносных сосудов. Повышается артериальное давление. Активизируется кроветворение (эритроцитоз, лейкоцитоз, нейтрофилез, моноцитоз).
В летний муссон снижены основной обмен, температура тела, потребление О2, тонус кровеносных сосудов и артериальное давление. Повышен тонус парасимпатической системы. Количество эритроцитов и их осмотическая стойкость несколько уменьшены. Появляются признаки лейкопении.
Приморские районы с благоприятными климатическими условиями широко используются в лечебных и профилактических целях. Многочисленные исследования показали, что в оздоровляющем действии морского климата, кроме природных условий, существенное значение имеют реакции адаптации. 0ни проявляются как при смене климатических условий, так и при использовании климатозакаливающих и климатолечебных процедур (гемо-, аэро-, бальнеотерапии). Именно тренировки адаптации через стимуляцию нейроэндокринной и иммунобиологической реактивности приводят к повышенной резистентности организма.
Морской климат может быть подразделен на климат морей холодного, умеренного и жаркого пояса. На него оказывают влияние климатические условия прилегающей суши.
• Климат морей холодных зон Земли несколько мягче сурового климата континентов, но низкие температуры воды, холодные сырые соленые ветры, нередкие штормы создают своеобразие этих мест. Климатические факторы холодных морей сочетаются с суточными и сезонными особенностями светового режима, ультрафиолетовой недостаточностью в темное полугодие и повышенной космической радиацией высоких широт.
• Климат морей умеренных широт в значительной степени определяется влиянием Атлантического и Тихого океанов. В зоне широт 40–60° в обоих океанах Северного полушария средняя температура августа +22 и +8 °C соответственно. В феврале в Атлантическом океане + 15-0 °C, в Тихом – от +10 до -10 °C. В Западной Европе и Северной Америке в зоне умеренных широт отчетливо преобладает перенос на материк морских воздушных масс.
• Климат морей жаркой зоны Земли представлен пассатным климатом, который отличается сравнительно высокой температурой воздуха, устойчивыми направлением и скоростью ветра, умеренной облачностью и малым количеством осадков. Эти восточные ветры тропических широт распространяются на большие пространства, особенно над океаном, по обращенным к экватору перифериям субтропических антициклонов.
В некоторых географических областях выражен муссонный климат, который характеризуется сезонным режимом воздушных течений. Зимние муссоны, как правило, направлены с суши на океан (континентальный муссон), а летние – с океана на сушу (океанический муссон). Со сменой муссонов происходит смена сухой малооблачной погоды зимой на влажную дождливую – летом. Муссонная циркуляция воздуха связана с солнечно-тепловым режимом больших территорий морей и суши.
Адаптация человека к условиям морского климата по своему характеру не является однозначной. 0на определяется разнообразием физических свойств климатообразующих факторов различных географических поясов земного шара, а также химическими свойствами морского воздуха.
Адаптация к морскому климату высоких широт. Ведущее значение в этом случае приобретают факторы охлаждения, длительной световой и ультрафиолетовой недостаточности и повышенной космической радиации. Начальный период адаптации сопровождается усилением физиологических реакций. Вдыхание прохладного, резко увлажненного воздуха, повышенный ветровой режим, ощущение пронизывающего холода оказывают раздражающее действие на гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую и симпатоадреналовую системы. Это вызывает гипертензивное состояние и усиление обмена веществ. Так, основной обмен может повышаться до 100–150 %. Со стороны крови отмечено увеличение количества эритроцитов, некоторое падение, а затем выравнивание индекса гемоглобина. Проявляется небольшой лейкоцитоз и лимфоцитоз, эозинофилия и умеренный нейтрофильный сдвиг. Процесс адаптации часто сопровождается невротическими реакциями. По мере адаптации ответные реакции уменьшаются. Исследователи отмечают большую вариабельность в показателях физиологических функций, которая, однако, не исключает общей направленности реакций на климат холодных морей. В высоких широтах возрастает потребность в увеличении калорийности пищи.
Адаптивные реакции в морской зоне умеренных широт. Характер приспособлений постоянно меняется соответственно сезонам года. Адаптация к комфортным или субкомфортным условиям морского климата умеренного пояса сопровождается физиологическими и биохимическими сдвигами в организме, которые наиболее отчетливо проявляются в первые дни и недели пребывания у моря. В это время основной обмен повышается на 10–20 % от исходных величин. При этом усиливается водный и солевой обмен. В пределах физиологической регуляции повышается диурез и гидрофильность тканей. 0рганизм обогащается иодом и бромом, что имеет жизненно важное значение. Происходит интенсификация фосфорно-кальциевого обмена и ферментативных процессов. 0бычно начальный период адаптации к морскому климату сопровождается положительными эмоциями, некоторой расторможенностью. Усиливаются функции вегетативной нервной системы. Активизируются гипофизарно-адреналовая, кортикостероидная функции и деятельность щитовидной железы.
Активация нервно-гуморальной регуляции и обменных реакций сопровождается усилением деятельности кардиореспираторной системы, сократительной функции миокарда и улучшением коронарного кровообращения, повышением ударного и минутного объемов сердца, увеличением числа функционирующих капилляров кожи и некоторым ускорением тока крови, небольшим снижением артериального давления. Увеличивается легочная проходимость и дыхательный объем легких. Активизируется газообмен с последующим ростом утилизации кислорода тканями. Под влиянием морского воздуха повышается тонус скелетной мускулатуры.
Адаптация к морским условиям низких широт. В этих областях преобладают факторы высоких температур и избыточности ультрафиолетовой радиации. Реакции организма в условиях тропического и субтропического морского климата в основном направлены на приспособление к этим факторам. Умеренно жаркие погоды, особенно в начальном периоде адаптации, несколько снижают уровень окислительно-восстановительных процессов и симпатико-адреналовой регуляции. Проявляются атонические, гипотензивные состояния.
Жаркий влажный воздух, затрудняя охлаждение тела через потовыделение, вызывает значительное расширение периферических сосудов, в результате чего увеличивается нагрузка на деятельность сердца. В случаях роста внешней температуры выше температуры тела создается значительное напряжение терморегуляционных механизмов. Исключительно жаркие погоды могут вызвать стрессовое состояние с активацией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, с усилением дыхания, кровообращения при условии резкого расширения периферических сосудов тела.
Адаптация к условиям жаркого климата тропических морей обычно сопровождается у большинства здоровых людей увеличением минутного объема крови за счет роста ударного объема или частоты сердечных сокращений. Снижение тонуса периферических сосудов приводит к снижению максимального и минимального артериального и венозного давления. Вместе с тем условия перегревания способны вызвать не только гипотензивные, но и гипертензивные реакции, а также нарушения кровообращения.
Исследователи отмечают определенное разнообразие в проявлении индивидуальных реакций приспособления к климату морей низких широт. При этом в начальный период адаптации преобладающее влияние оказывает симпатическая нервная система, а в дальнейшем – парасимпатическая. Возрастает потребность в восполнении водно-минерального дефицита и появляется необходимость в изменении режима питания в соответствии с жарким климатом.
Муссонный климат в прибрежных районах вызывает разнонаправленные реакции приспособления: зимой – к сильным морозам, а летом – к жарким и влажным погодам.
В период зимних муссонов у человека увеличивается обмен веществ и слегка – температура тела и потребление O2. Усиливается тонус симпатической нервной системы и кровеносных сосудов. Повышается артериальное давление. Активизируется кроветворение (эритроцитоз, лейкоцитоз, нейтрофилез, моноцитоз).
В летний муссон снижены основной обмен, температура тела, потребление О2, тонус кровеносных сосудов и артериальное давление. Повышен тонус парасимпатической системы. Количество эритроцитов и их осмотическая стойкость несколько уменьшены. Появляются признаки лейкопении.
Приморские районы с благоприятными климатическими условиями широко используются в лечебных и профилактических целях. Многочисленные исследования показали, что в оздоровляющем действии морского климата, кроме природных условий, существенное значение имеют реакции адаптации. 0ни проявляются как при смене климатических условий, так и при использовании климатозакаливающих и климатолечебных процедур (гемо-, аэро-, бальнеотерапии). Именно тренировки адаптации через стимуляцию нейроэндокринной и иммунобиологической реактивности приводят к повышенной резистентности организма.
Глава 3. Адаптация человека к экстремальным условиям среды
Бороться и искать, найти и не сдаваться.
А. Теннисон. Улисс
Эти строки выбиты на памятнике в Антарктиде над могилой Роберта Скотта и его товарищей, покоривших Южный полюс 18 января 1912 годаПогружаясь в глубины морей, поднимаясь в воздушный океан, проникая в космос, осваивая труднодоступные районы земного шара, человек попадает в необычные условия существования, к восприятию которых его психофизиологическая организация не была подготовлена ни в процессе филогенеза, ни в процессе онтогенеза. Вот почему пребывание в необычных условиях поставило на повестку дня серьезную теоретическую проблему: насколько и каким образом психофизиологическая организация человека может обеспечить адекватное восприятие реальной действительности в условиях, к которым она не была приспособлена в процессе своего развития? Решение этого вопроса имеет не только теоретическое, мировоззренческое значение, но и очень важно в практическом плане.
В новых природных и производственных условиях люди нередко испытывают влияние необычных факторов окружающей среды, оказывающих неблагоприятное влияние на их общее состояние, самочувствие и работоспособность. Такого рода факторы принято относить к разряду экстремальных. Несмотря на широкое распространение этого термина, точного и обобщающего определения, отражающего основные характеристики такого рода факторов, в литературе не имеется.
Экстремальные факторы – это крайние, весьма жесткие условия среды, неадекватные врожденным и приобретенным свойствам организма.
По мнению П. Д. Горизонтова и Н. Н. Сиротинина, экстремальными следует считать необычные раздражители, оказывающие вредоносное воздействие на организм, в необычных условиях среды. Некоторые авторы относят к экстремальным такие условия среды, пребывание в которых ведет к дополнительным затратам энергии, к расходованию резервных сил организма.
От прочих раздражителей внешней среды экстремальные воздействия могут отличаться интенсивностью (силой), социальной или биологической значимостью, новизной или специфичностью воздействия на организм. Провести четкую границу между обычными и экстремальными факторами среды не представляется возможным. Одни и те же факторы в одно и то же время для одних индивидуумов могут являться обычными, для других – экстремальными. Различия определяются не только спецификой раздражителей, но и свойствами организма.
3.1. Экстремальное состояние
В последние годы в литературе по физиологическим наукам отчетливо выявилась тенденция к толкованию такого понятия, как экстремальное состояние. Появление подобного состояния у человека обычно связывают с действием на организм различных факторов естественной или искусственной внешней среды, носящих крайний или максимальный характер. Экстремальное состояние связывают также с максимальной напряженностью физиологических функций, истощением или исчерпанием физиологических резервов, срывом адаптационных процессов и т. д. Терминология с таким пониманием экстремального состояния широко используется в литературе, особенно в последние 2–3 десятилетия, в период бурного технического прогресса, ознаменовавшегося освоением новых сырьевых ресурсов и разработкой современных технологий, принесших человеку не только благополучие, но и дополнительные факторы внешнего воздействия, со многими из которых он раньше не встречался.