Климат и человек

Недавно появились данные, показывающие, что гены, контролирующие группы крови и разновидность  белков, имеют закономерную географическую направленность, а следовательно, зависят  от климата. Поэтому в процессе миграции в организме человека могут происходить глубокие изменения. Например, у белого населения Южной Африки в результате длительного обитания в жарком климате возникли приспособительные реакции к высоким температурам. Но тем не менее между коренным населением и переселенцами наблюдаются глубокие различия не только в морфологических признаках, но и в составе крови и функциях ряда органов. Известно, что высокий уровень гамма-глобулина крови типичен для негроидов. Это связывают с их высокой инфицированностью плазмодием малярии в прошлом. Различия в компонентах белка в крови коренных жителей Африки и белого населения наблюдаются на протяжении долгого времени почти без изменений. Надо отметить, что эти генетически обусловленные признаки сохраняются при длительном проживании негров и вне Африки. Например, у негров США содержание гамма-глобулина в крови на 25-30% выше, чем у белого населения. Высокий уровень гамма-глобулина характерен и для коренных жителей тропического пояса Земли – индейцев Америки, индусов, аборигенов северной части Австралии и Океании.

У коренного населения Африки значительно  выше концентрация натрия в крови, в  то время как у европейцев наблюдается  повышенное содержание калия. Это связано  с особенностями питания и  водно-солевого режима, вызванного различием климатических и геохимических особенностей.

Многими исследователями  приводятся любопытные данные о географической изменчивости содержания в крови  холестерина. Установлена определённая связь между содержанием холестерина, характером питания и местом обитания людей.

 

2.2 Адаптация и терморегуляция  человека.

Температура – один из важных абиотических факторов, влияющих на все физиологические  функции всех живых организмов.

Температура на земной поверхности  зависит от географической широты и высоты над уровнем моря, а также времени года.

Для человека в легкой одежде комфортной будет температура воздуха + 19…20оС, без одежды - + 28…31о С.

Что происходит с человеческим организмом, когда температурные параметры  изменяются? В этом случае он вырабатывает специфические реакции приспособление относительно каждого фактора, то есть адаптируется. Адаптация – это процесс приспособления к условиям среды. Как же происходит адаптация к изменениям температуры?

Адаптация и терморегуляция. Терморегуляцию обеспечивает основные холодовые и тепловые рецепторы кожи. При различных температурных влияниях сигналы в центральную нервную систему поступают не отдельных рецепторов, а от целых зон кожи, так называемых рецепторных полей, размеры которых непостоянны и зависят от температуры тела и окружающей среды.

Температура тела в большей или  меньшей степени влияет на весь организм (на все органы и системы). Соотношение  температуры внешней среды и  температуры тела определяет характер деятельности системы терморегуляции.

Температура окружающей среды преимущество ниже температуры тела. Вследствие этого между средой и организмом человека постоянно происходит обмен  теплом благодаря его отдаче поверхностью тела и через дыхательные пути в окружающее пространство. Этот процесс принято называть теплоотдачей. Образование же тепла в организме человека в результате окислительных процессов называют теплообразованием. В состоянии покоя при нормальном самочувствии величина теплообразования равняется величине теплоотдачи. В жарком или холодном климате, при физических нагрузках организма, заболеваниях, стрессе и т. д. Уровень теплообразования и теплоотдачи может изменяться.

Адаптация к низкой температуре. Условия, при которых организм человека адаптируется к холоду, могут быть различными (например, работа в неотапливаемых помещениях, холодильных установках, на улице зимой). При этом действие холода не постоянное, а чередующееся с нормальным для организма человека температурным режимом. Адаптация в таких условиях выражена нечетко. В первые дни, реагируя на низкую температуру, теплообразование возрастает неэкономно, теплоотдача еще недостаточно ограничена. После адаптации процессы теплообразования становятся более интенсивными, а теплоотдача снижается.

Иначе происходит адаптация к условиям жизни в северных широтах, где на человека влияют не только низкие температуры, но и свойственные этим широтам режим освещения и уровень солнечной радиации.

Что же происходит в организме  человека при охлаждении?

Вследствие раздражения холодовых рецепторов изменяются рефлекторные реакции, регулирующие сохранение тепла: сужаются кровеносные сосуды кожи, что на треть уменьшает теплоотдачу организма. Важно, чтобы процессы теплообразования и теплоотдачи были сбалансированными. Преобладание теплоотдачи над теплообразованием приводит к понижению температуры тела и нарушению функций организма. При температуре тела 35С наблюдается нарушение психики. Дальнейшее понижение температуры замедляет кровообращение, обмен веществ, а при температуре ниже 25о С останавливается дыхание.

Одним из факторов интенсификации энергетических процессов является липидный обмен. Например, полярные исследователи, у  которых в условиях низкой температуры  воздуха замедляется обмен веществ, учитывают необходимость компенсировать энергетические затраты. Их рационы отличаются высокой энергетической ценностью (калорийностью).

У жителей северных районов  более интенсивный обмен веществ. Основную массу их рациона составляют белки и жиры. Поэтому в их крови  содержание жирных кислот повышено, а уровень сахара несколько понижен.

У людей, приспосабливающихся к  влажному, холодному климату и  кислородной недостаточности Севера, также повышенный газообмен, высокое  содержание холестерина в сыворотке  крови и минерализация костей скелета, более утолщенный слой подкожного жира (выполняющего функцию теплоизолятора).

Однако не все люди в одинаковой степени способны к адаптации. В  частности, у некоторых людей  в условиях Севера защитные механизмы  и адаптивная перестройка организма  могут вызвать дезадаптацию – целый ряд патологических изменений, называемых «полярной болезнью».

Одним из наиболее важных факторов, обеспечивающих адаптацию человека к условиям Крайнего Севера, является потребность организма  в аскорбиновой кислоте (витамин  С), повышающей устойчивость организма к различного рода инфекциям.

Адаптация к воздействию  высокой температуры. Высокая температура может влиять на организм человека в искусственных и естественных условиях. В первом случае имеется в виду работа в помещениях с высокой температурой, чередующаяся с пребыванием в условиях комфортной температуры.

Высокая температура среды возбуждает тепловые рецепторы, импульсы которых  включают рефлекторные реакции, направленные на повышение теплоотдачи. При этом расширяются сосуды кожи, ускоряется движение крови по сосудам, теплопроводность периферических тканей увеличивается в 5-6 раз. Если для поддержания теплового равновесия этого недостаточно, повышается температура кожи и начинается рефлекторное потоотделение – самый эффективный способ отдачи тепла (наибольшее количество потовых желез на коже рук, лица, под мышками). У коренных жителей Юга средняя масса тела меньше, чем у жителей Севера, подкожный жир не очень развит. Особенно ярко проявляются морфологические и физиологические особенности у популяций, живущих в условиях высокой температуры и недостатка влаги (в пустынях и полупустынях, районах, прилегающих к ним). Например, аборигены Центральной Африки, Южной Индии и других регионов с жарким сухим климатом имеют длинные худощавые конечности, небольшую массу тела.

Интенсивное потоотделение во время  пребывания человека в жарком климате  приводит к понижению количества воды в организме. Чтобы компенсировать потерю воды, нужно увеличить ее потребление. Местное население  более адаптировано к этим условиям, чем люди, приехавшие из умеренной зоны. У аборигенов вдвое-втрое меньше суточная потребность в воде, а также в белках и жирах, так как они имеют высокий энергетический потенциал, и усиливает жажду. Поскольку в результате интенсивного потоотделения в плазме крови уменьшается содержание аскорбиновой кислоты и других водорастворимых витаминов, в рационах местного населения преобладают углеводы, увеличивающие выносливость организма, и витамины, позволяющие выполнять тяжелую физическую работу в течение длительного времени.

От каких факторов зависит  восприятие температуры? Наиболее чувствительно усиливает температурное ощущение ветер. При сильном ветре холодные дни кажутся еще холоднее, а жаркие – еще жарче. На восприятие организмом температуры влияет также влажность. При повышенной влажности температура воздуха кажется более низкой, чем в действительности, а при пониженной влажности – наоборот.

Восприятие температуры  индивидуально. Одним людям нравятся холодные морозные зимы, а другим –  теплые и сухие. Это зависит от физиологических и психологических особенностей человека, а также эмоционального восприятия климата, в котором прошло его детство.

Здоровье человека в значительной степени зависит от погодных условий. Например, зимой люди чаще болеют простудными, легочными заболеваниями, гриппом, ангиной.

Влияние горного климата  на организм человека. Одним из сложных в экологическом отношении районов проживания человека является высокогорье. Главными абиотическими факторами, влияющими в этом случае на организм, являются изменения парциального давления атмосферных газов, в частности кислорода, понижение среднесуточной температуры, повышение солнечного излучения. Некоторые города расположены на значительной высоте над уровнем моря: Мехико – 2277 м, Аддис-Абеба – около 2000 м. На большой высоте расположено много сельских селений на Кавказе, в Гималаях, на Памире и других местах. В общем, в условиях высокогорья живут десятки миллионов людей. Популяции людей, издавна живущих в этих условиях, имеют ряд адаптивных приспособлений. Так, в крови индейцев Перуанских Анд (живущих и работающих на высоте около 4000 метров) наблюдается повышенное содержание гемоглобина и количество эритроцитов (до 8х1012 в 1 л крови).

Но не каждый человек, попавший в условия горного климата, может преодолеть влияние этих факторов. Это зависит от его физиологических особенностей и тренированности организма. Если адаптации не произошло, у человека вследствие падения парциального давления кислорода развивается так называемая горная болезнь. Ее вызывает гипоксия – недостаток кислорода в тканях организма. В случае внезапного перемещения (самолетом) человека в высокогорные районы (свыше 3000 метров) развивается острая форма горной болезни: отмечается одышка, слабость, усиление сердцебиения, головокружение, головная боль, угнетенное состояние. Дальнейшее пребывание человека в таких условиях может привести к его смерти.

Для профилактики острой горной болезни  тот, кто планирует осуществить  турпоход в горы, должен пройти медосмотр  и специальную тренировку.

Температура окружающей среды  и жизнь. На ранних этапах исторического развития температурный фактор играл важную роль в выборе мест поселения людей. Когда человек научился высекать огонь, появилась некоторая его независимость от отрицательных влияний среды. Но, несмотря на это, температурный фактор сохраняет свое значение и по сей день. Об этом свидетельствует зависимость плотности населения от среднегодовой температуры конкретной географической зоны. Важным показателем является сезонная разница. Минимальные сезонные колебания температуры в тропических зонах очень благоприятны для жизни. В северных районах народонаселение увеличивается преимущественно за счет увеличения городов, где есть условия для частичной изоляции человека от неблагоприятных влияний окружающей среды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Жизнь человека в  разных климатических условиях.

Географическая и климатическая  разница мест расселения, различия в питании - вот что сделало  людей столь отличающимися друг от друга. Климат и питание повлияли на разницу в цвете кожи, телосложении, размерах челюстей жителей разных материков. Самым благоприятным для жизни считается жаркий пояс. Здесь расположены и “колыбель человечества - африканская саванна, и центры самых древних государств - Индии, Эфиопии, государств Междуречья, Греции; сегодня здесь много курортов и зон отдыха. Теплый влажный климат и обилие дикой растительности помогли человеку в переходе от собирательства к земледелию. В районах с двумя сезонами - сухим и влажным - урожай можно собирать дважды в год; там, где сезонных изменений не наблюдается, - еще чаще.

Но такая щедрость природы сослужила  обитателям благоприятных климатических  зон плохую службу - на сегодняшний  день промышленность здесь не так  развита, как в более далеких  от экватора зонах. Население многих стран многих стран полностью зависит от урожая, и засуха способна вызвать голод.

Цвет кожи человека показывает, к  жаркому или холодному климату  были приспособлены его предки. У  европеоидов, живущих в умеренном  и холодном поясах, сохранилась светлая кожа, а негроиды - потомки обитателей жаркого пояса - имеют темный цвет кожи. Им также свойственны густые курчавые волосы - такая "шапка" не перекрывает доступ воздуха к голове и защищает от перегрева.

У негров Африки и меланезийцев Тихого океана кожа одинаково черная, однако они столь же мало расово связаны друг с другом, как и с белыми людьми. Оказывается, цвет кожи вовсе не означает принадлежности к той или иной расе. Просто черная кожа хороша для "большого солнца", а белая - для "малого". Белый человек на солнце покроется волдырями, а черный в прохладных туманных странах будет испытывать трудности с выработкой витамина D, способствующего росту костей.

Так что отличие по цвету кожи - результат разных климатических  условий жизни одного и того же подвида живых существ, людей, потомков одной матери. Понадобились тысячелетия, чтобы так нас всех "раскрасить".

Итак, у негра большая  поверхность тела, по сравнению с  его объемом (высокий рост, худые, длинные конечности). Зато в жаркую погоду у него хороший теплообмен. Эскимос, наоборот, небольшого роста, плотного сложения - у него меньшая поверхность тела при большем объеме, зато и меньше потери тепла через поверхность. Этому же способствует жировая подкожная прослойка. В холодном климате человеческому организму необходимо больше мясной пищи. Эта необходимость совпадает с возможностями арктических земель. Вырастить здесь съедобные растения практически невозможно, с древности обитатели Арктики питаются олениной, тюлениной и рыбой, изредка их рацион пополняют ягоды. Зато проблем с хранением пищи проблем нет - мясо, положенное в яму в снегу или льду, не испортится.