Текст книги "Экология человека"
Автор книги: Елена Гора
сообщить о нарушении
Текущая страница: 1 (всего у книги 43 страниц) [доступный отрывок для чтения: 16 страниц]
Елена Петровна Гора
Экология человека
Введение
Экология человека – это междисциплинарная наука о взаимодействии человека со средой обитания, зародившаяся в 70-е годы XX века. Ее предмет состоит в изучении приспособительных изменений, происходящих в человеческом организме в зависимости от природных и социальных условий жизни.
Иными словами, экология человека рассматривает адаптацию человека к изменениям окружающей среды через призму социальных условий. В этот сравнительно новый раздел знаний входит широкий круг теоретических и практических вопросов, затрагивающих различные сферы человеческого существования.
Во-первых, сюда входит изучение характера взаимодействия организма человека со средой обитания. Рассматриваются общетеоретические аспекты адаптации. Исследуются закономерности и механизмы адаптации человека к измененным условиям среды, различные уровни адаптации, предел адаптивных возможностей организма и цена адаптации, приспособительные формы поведения. Особое внимание уделяется методам увеличения эффективности адаптации и ее оценке, экологическим аспектам заболеваний.
Во-вторых, исследуется адаптация человека к различным природным факторам (световое излучение, магнитные поля, воздушная среда, изменения температуры, барометрического давления и метеопогодных условий) и климатогеографическим условиям – в зонах Арктики и Антарктики, высокогорья, аридной (пустыни), юмидной (тропики), морского климата и т. п. Уделяется внимание экологическим аспектам хронобиологии – перестройке биоритмов под влиянием климата и сезонных колебаний, при пересечении часовых поясов, сдвинутых режимах труда и отдыха.
В-третьих, рассматривается адаптация человека к экстремальным условиям, в частности физиологические эффекты измененной гравитации, вибраций, длительных и интенсивных звуковых нагрузок, гипоксии и гипероксии, высоких и низких температур, электромагнитных полей и ионизирующего излучения, катастроф. Изучается деятельность людей в условиях авиационных и космических полетов, подводных погружений.
В-четвертых, анализируются аспекты социальной адаптации – к городским и сельским условиям, к различным видам трудовой и профессиональной деятельности, исследуются демографические процессы. Рассматривается реакция организма на стресс. В последнее время особую остроту приобрели вопросы адаптации к антропогенным факторам, включая загрязнение окружающей среды. С практической точки зрения представляет интерес разработка методов повышения умственной и физической работоспособности, профессионального отбора, рациональная организация учебного и трудового процесса.
Особого внимания заслуживают возрастные аспекты адаптации к различным природным, климатогеографическим и социальным условиям. Большое значение имеет информация о влиянии антропогенных (шум, электромагнитные излучения, радиация, химическое загрязнение) факторов на организм ребенка. Среди социальных факторов, негативно влияющих на детей, следует отметить урбанизацию, стрессирующие психоэмоциональные нагрузки, курение, потребление алкоголя, наркоманию и токсикоманию, длительное воздействие компьютера, телевизора и т. п. Рассматриваются вопросы адаптации детей к умственным, физическим нагрузкам и к школе в целом, а также рациональная организация учебного процесса, профессиональная ориентация.
Таким образом, задачи экологии человека в теоретическом плане заключаются в познании механизмов адаптации организма человека к новой для него среде, а в прикладном плане направлены на разработку мероприятий, облегчающих его приспособление к окружающим условиям.
Итак, основной проблемой экологии человека является проблема адаптации.
«Словарь физиологических терминов» дает следующее определение: Адаптация – процесс приспособления организма к меняющимся условиям среды, международный термин, означающий приспособление организма к общеприродным, производственным и социальным условиям. Адаптацией называют все виды врожденной и приобретенной приспособительной деятельности организмов с процессами на клеточном, органном, системном и организменном уровнях… Адаптация поддерживает постоянство гомеостаза… Важным компонентом адаптивной реакции организма является стресс-синдром – сумма неспецифических реакций, обеспечивающих активацию гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, увеличение поступления в кровь и ткани адаптивных гормонов – кортикостероидов и катехоламинов, стимулирующих деятельность гомеостатических систем. Адаптивная роль неспецифических реакций состоит в их способности повышать резистентность организма к другим факторам среды».
Акклиматизацию «Словарь…» определяет как частный случай адаптации: «Акклиматизация – приспособление… к новым, непривычным климатогеографическим условиям среды. Акклиматизация человека – сложный социально-биологический процесс, в котором… кроме развития в организме различных физиологических приспособлений, большую роль играет активный процесс создания социально организованной обстановки труда и быта, приспособленной к климатическим условиям…»
В середине XIX века французский ученый Клод Бернар сформулировал представление о «внутренней среде» организма и утвердил принцип сохранения ее постоянства (гомеостаз). Он писал: «Постоянство внутренней среды есть условие свободного существования».
Согласно современным представлениям, гомеостаз – эволюционно выработавшееся наследственно закрепленное свойство организма адаптироваться к условиям окружающей среды.
Почти одновременно с трудами Клода Бернара появились фундаментальные исследования И. М. Сеченова, И. П. Павлова, Н. Е. Введенского, которые вскрыли основные механизмы саморегуляции, координации и интеграции функций и определили общие закономерности приспособления человека к условиям существования. В своей работе «Избранные философские и психологические произведения» И. М. Сеченов пишет, что единство организма и среды привело в процессе эволюции к развитию и закреплению огромного количества приспособительных реакций и механизмов, которые не только характеризовались определенными функциональными свойствами, но и находили себе то или иное морфологическое выражение. При этом, чем выше организация животных, чем они чувствительнее, тем шире и разнообразнее сфера или среда, действующая на организм, и тем, следовательно, разнообразнее становятся способы возможных приспособлений организма к этой среде.
Большой вклад в изучение проблемы адаптации, а также механизмов, обеспечивающих уравновешиваемость организма и постоянство внутренней среды, внесли классические работы Л. А. Орбели (1935) об адаптационно-трофической функции симпатической нервной системы. Им было показано, что эта часть нервной системы играет важную роль в изменении функциональных свойств различных органов и систем, в том числе и центральной нервной системы, в соответствии с потребностью организма в приспособлении к тем или иным воздействиям.
Предпосылкой для современного развития экологии человека как самостоятельной науки явилось интенсивное собирание материала о влиянии отдельных факторов внешней среды на состояние человека. Это привело к тому, что в 30-е годы прошлого столетия были феноменологически описаны некоторые реакции организма на гипоксию, мышечную деятельность, изменения температуры среды, лучистую энергию. Значительную роль сыграли исследования отечественных ученых Н. Н. Сиротинина (1933), И. П. Разенкова (1945), З. И. Барбашовой (I960) по высокогорной гипоксии, Г. П. Конради (1935) по мышечной деятельности, М. Е. Маршака (1930), П. Н. Веселкина (1946, 1963), А. Д. Слонима (1962) по терморегуляции.
Большое значение имеют исследования, проведенные в лаборатории Д. А. Бирюкова (1960), где основное внимание уделялось действию экологических факторов на нервную систему организма. Существенным вкладом в развитие экологии человека явилось учение о кортикальной регуляции функций, разработанное К. М. Быковым и его сотрудниками (1954, 1960). Оно открыло большие возможности для анализа взимоотношений сложного поведения и регуляции функций человека.
Одним из этапных зарубежных трудов по экологии человека был обзор Е. Фолька (1969), обобщивший основные положения об адаптации организма к природным факторам в отдельных физико-географических регионах. К настоящему времени в зарубежной литературе накоплен материал по адаптации как отдельных систем, так и организма в целом.
Существенный вклад в развитие и становление экологии человека внесла разработка медико-биологических основ жизнедеятельности человека в условиях Крайнего Севера, жаркого климата и пустынь, малых, средних высот и высокогорья, в условиях муссонов Дальнего Востока и т. п. И здесь несомненный приоритет принадлежит отечественным ученым А. П. Авцыну, Н. А. Агаджаняну, Г. И. Да-нишевскому, Н. Р. Деряпе, В. П. Казначееву, А. Л. Матусову, С. И. Сороко и др.
Решение задач сохранения здоровья и высокой работоспособности летчиков, космонавтов и водолазов при выполнении ими профессиональной деятельности также вносит свою лепту в развитие экологии человека. В этой области исследований, которая разрабатывалась под руководством В. В. Парина и О. Г. Газенко, достигнуты существенные успехи.
В последние годы усилия ученых направлены на раскрытие биологических основ взаимодействия человека и окружающей среды на основе комплексного эколого-физиологического подхода, включающего анализ экологической значимости природных, социальных и технических факторов для организма, степени их изолированного и сочетанного воздействия, структуры антропоэкологических связей, особенностей индивидуальных реакций.
Разработаны оригинальные методики оценки пластичности и устойчивости нейродинамических процессов, выделены основные типы центральных механизмов регуляции, установлена их связь с адаптационными возможностями человека и индивидуальной стратегией адаптации. Большое значение имеют результаты работ по изучению медико-географических и социальных аспектов экологии человека.
Проблемы экологии человека неоднократно обсуждались на отечественных и зарубежных симпозиумах и конференциях.
Большое значение для развития экологии человека во всем мире имела Международная биологическая программа (1964–1974). В рамках деятельности этой интернациональной научной организации в 1965 году в Японии (г. Киото) прошел международный симпозиум. На нем обсуждались вопросы комплексного подхода к изучению здоровья и деятельности человека в различных природно-климатических районах земного шара. В результате программа стала предусматривать проведение исследований по единой методике, с тем чтобы результаты, полученные в разных странах, могли быть сопоставимы. Внедрение современных стандартных методов в экологию человека способствовало решению некоторых нормативных вопросов, которые касались способов регистрации двигательного поведения, способов разложения суточной деятельности человека на отдельные элементы, определения энергетических затрат, температуры разных областей тела, определения потоотделения, водного баланса и т. п. Многолетние исследования по изучению адаптации человека к экстремальным условиям в рамках Международной биологической программы 1964–1974 годов значительно продвинули человечество на его пути самопознания.
Экология человека наитеснейшим образом связана с проблемами собственно экологии, которую можно определить как комплексное междисциплинарное научное направление, занятое изучением, прогнозированием и управлением факторами внешней среды в процессе их взаимодействия с живыми организмами на всех уровнях организации.
Особенно тесны связи экологии человека с экологической физиологией. Для экологической физиологии особое значение имеют сведения о влиянии факторов среды на видовые особенности физиологических функций и поведения.
Развитию экологии человека способствуют исследования по медицинской географии и географической патологии. Медицинская география изучает географическую среду в тесной связи со здоровьем населения конкретных территорий.
Разработками проблем экологии человека в разной степени занимаются специалисты различных областей знания. В этой работе участвуют физиологи, врачи, психологи, генетики, социологи, педагоги, гигиенисты, инженеры-проектировщики, инженеры-эргономисты, специалисты по вопросам охраны и научной организации труда, физкультуры и спорта и т. п. Она имеет не только теоретическое, но и большое практическое значение. Экологию человека можно рассматривать как своеобразную методологическую основу, которая объединяет различных специалистов, изучающих взаимодействие внешней среды и населения.
Часть I. ОБЩИЙ КУРС ЭКОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА
…организм без внешней среды, поддерживающей его существование, невозможен.
И. М. Сеченов
Глава 1. Взаимодействие организма со средой обитания
Ничто в природе не вечно; все беспрестанно разрушается и восстанавливается, перестраивается, изменяется. Силы природы медленно, но беспрерывно работают в двух направлениях: прежнее изменяют или разрушают, новое созидают… Стоит только присмотреться к многочисленным явлениям нашей планеты, чтобы уразуметь величие совершающихся изменений и бесчисленные взаимодействия… Если теперь мы обратимся к живой, организованной природе, то найдем… наглядное доказательство беспрерывно совершающихся всевозможных изменений…
А. Э. Брем
1.1. Общие закономерности адаптации
Человек постоянно испытывает на себе влияние факторов окружающей среды. Их многообразие условно можно подразделить на две большие группы: природные и социальные.
Природные факторы. Сюда относятся факторы живой и неживой природы. В соответствии с этим различают биотические и абиотические факторы. К абиотическим факторам среды относят воздушную среду, атмосферное давление, световое излучение, магнитные поля, температуру окружающей среды, метеопогодные факторы и т. п. Человек адаптировался к различным климатогеографическим условиям. Он приспособился к циклическим изменениям в природе: к смене дня и ночи, времен года. К биотическим факторам относят все многообразие животного и растительного мира, включая возбудителей болезней. Как правило, на человека действует комплекс природных факторов. Так, сезонные факторы включают в себя изменения освещенности, температуры, влажности и т. п.
Социальные факторы. Социальные факторы в жизни современного человека весьма разнообразны. В последнее время большое значение приобрели антропогенные факторы, особенно загрязнение почвы, воздушной и водной среды. Традиционно социальными факторами считаются различные виды трудовой деятельности, условия жизни в городе и селе. Технический прогресс характерен тем, что изменяется соотношение физического и умственного труда, а значит, и комплекс сопровождающих их факторов. Освоение труднодоступных районов, богатых полезными ископаемыми, глубоководные погружения, полеты в космос – все перечисленное сопряжено с экстремальными воздействиями на организм. Это может быть влияние высоких и низких температур, шумов, вибраций, изменение газовой среды и барометрического давления, действие измененной гравитации – перегрузок или невесомости. Вместе с тем и обычная трудовая деятельность в нормальных условиях, включая учебный процесс, также требует адаптации к ней организма.
Адаптация есть, несомненно, одно из фундаментальных качеств живой материи. Оно присуще всем известным формам жизни и настолько всеобъемлюще, что нередко отождествляется с самим понятием жизни.
Существует множество определений адаптации. Это связано с тем, что данный феномен является предметом исследования многочисленных научных направлений. В соответствии с этим имеются и разнообразные классификации адаптаций, в зависимости от того, какие критерии положены в их основу. Различные авторы выделяют такие типы адаптаций, как биологическая, физиологическая, биохимическая, психологическая, социальная и т. п.
Для экологической физиологии наибольший интерес представляет
физиологическая адаптация, под которой понимают устойчивый уровень активности физиологических систем, органов и тканей, а также механизмов управления, которые обеспечивают возможность длительной активной жизнедеятельности организма человека и животного в измененных условиях существования (общеприродных и социальных), а также способность к воспроизведению потомства.
Однако следует учитывать, что физиологическая адаптация – это широкое понятие. Оно включает ряд индивидуальных адаптаций: видовых, наследственно закрепленных и популяционных. Вместе с тем исследование механизмов адаптационных процессов указывает на то, что невозможно судить об адаптации человека, не учитывая психологических, биохимических и других аспектов.
В связи с этим в экологии человека, как правило, принято ограничиваться изучением адаптации, приобретаемой в ходе индивидуальной жизни организма, – онтогенеза. Этот вид адаптации наиболее изучен. В отношении других видов физиологической адаптации информации гораздо меньше. Однако следует упомянуть об очень ценных данных относительно отдельных популяций людей, жизнь которых исторически складывалась в сложных, порой экстремальных климатогеографических условиях. Это медико-биологические исследования жителей высокогорья, различных изолятов индейцев Северной и Южной Америки, малых народностей Крайнего Севера, Европы и Азии, аборигенов Австралии, некоторых островов и т. д. Итоги таких исследований можно найти в материалах, подготовленных на основе Международной медико-биологической программы (1964–1974).
Новые перспективы в изучении адаптивных процессов в популяциях человека были открыты Международной биологической программой «Человек и биосфера», принятой в 1971 году на сессии ЮНЕСКО. Результаты отечественных исследований, выполненных в рамках этой программы, приведены в сборниках, посвященных антропометрическим, физиологическим и медико-генетическим характеристикам коренного населения различных географических зон нашей страны.
В основе индивидуальной адаптации лежит
генотип – комплекс видовых признаков, закрепленных генетически и передающихся по наследству.
В результате генотипической адаптации на основе наследственной изменчивости, мутаций и естественного отбора сформировались современные виды животных.
Однако генетическая программа организма предусматривает не заранее сформировавшуюся адаптацию, а возможность ее реализации под влиянием среды. Это согласуется с суждением И. И. Шмальгаузена (1968):
наследственным является не внешнее проявление какого-либо признака, а способность реагировать определенным образом на определенные изменения во внешней среде, т. е. норма реакции на условия внешней среды.
Наличие такой пластичности позволяет сохранить относительное постоянство видоспецифических характеристик, т. е. поддерживать гомеостаз, несмотря на неизбежные различия, в которых протекает развитие отдельных особей. По А. С. Северцову,
«нормой реакции называют пределы, в которых может изменяться фенотип без изменения генотипа».
Такая норма реакции вырабатывается в онтогенезе (индивидуальном развитии) по отношению к любым колеблющимся факторам среды: атмосферному давлению, климатическим и метеорологическим условиям и т. п. Широкой нормой реакции обладают почти все онтогенетические реакции, обычно именуемые модификациями, а также физиологические реакции и большинство поведенческих реакций.
В настоящее время под нормой адаптивной реакции понимают пределы изменения системы под влиянием действующих на нее факторов среды, при которых не нарушаются ее структурно-функциональные связи.
Если воздействие факторов среды на организм превышает норму адаптивной реакции, он теряет способность к адаптации.
Адаптация, приобретаемая в ходе индивидуальной жизни организма при его взаимодействии с окружающей средой, называется фенотипической. При этом изменения, которые накапливаются в организме, не передаются по наследству, а как бы накладываются на наследственные признаки. Это позволяет следующим поколениям приспособиться к новым условиям, используя не специализированные реакции предков, а потенциальную возможность адаптации.
При воздействии нового фактора первой включается в реакцию психофизиологическая сфера. Речь идет об адаптивных формах поведения, которые выработались в ходе эволюции и направлены на экономизацию затрат организма.
Существует несколько классификаций адаптивных форм поведения. В одной из них различают три типа приспособительного поведения: бегство от неблагоприятного раздражителя; пассивное подчинение ему; активное противодействие (специфические адаптивные реакции).
Примером первого типа у человека может быть ношение одежды, обитание в помещениях, преобразование среды с помощью технических средств, миграции в наиболее благоприятные районы существования и др. Второй тип состоит в формировании устойчивости функций при изменении силы воздействия экологического фактора по принципу толерантности. Третий тип – активная адаптация по принципу резистентности (специфические адаптивные механизмы поддержания гомеостаза) – включается, когда организм не имеет возможности использовать первые два типа адаптивного поведения.
В адаптивном поведении человека существует компромисс между биологическими и социальными аспектами. В связи с этим предложена более сложная классификация адаптивных форм поведения (рис. 1.1).
I. ПРЕВЕНТИВНАЯ ПОВЕДЕНЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ
A. Глобальное изменение активности
1) уменьшение
2) отказ
3) усиление
Б. Реакция избегания
1) сужение ареала
2) локальное избегание
B. Реакция активного поиска преферендума
1) поиск естественного преферендума
• общий
• регуляционный, заместительный, разгружающий
2) создание преферендума
3) создание сенсорного преферендума
• коррективный
• формирующий
II. СТАБИЛИЗАЦИОННАЯ ПОВЕДЕНЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ
А. Сохранность общей структуры поведения
1) темповые изменения
2) ритмические изменения
3) внутриструктурные изменения
• обособленных форм поведения
• циркадные режимные
• трудовые режимные
• сна
Б. Изменение структуры поведения
1) введение коррегирующих реакций
• включающих внутренние механизмы регулирования
• использующих внешние возможности:
– природного характера
– средств деятельности
– объекта деятельности
2) оптимизация двигательного акта
• на базе выработанного навыка:
– оптимизация силовых характеристик
– оптимизация скоростных характеристик
– оптимизация точностных характеристик
• на базе преобразованного навыка:
– глобальное преобразование
– частное преобразование алгоритма
3) реорганизация поведения преобразование структуры деятельности:
– операциональное
– временное
• временной сдвиг деятельности
III. СОЦИАЛЬНО ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ФОРМЫ ПОВЕДЕНИЯ
A. Формирование навыка
Б. Создание индивидуальной среды
B. Создание коллективной среды
Г. Преобразование воздействующего фактора
IV. ПСИХОЛОГИЧЕСКИ ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ФОРМЫ ПОВЕДЕНИЯ
А. Индивидуальные
перестройка мотивов поведения
• формирование установки
• формирование бдительности
• изменение эмоциональных характеристик
• изменение концептуальных моделей
Б. Групповые
• формирование синтальности
• переориентировка на лидера
• групповые и индивидуальные изменения ролевых ожиданий
Рис. 1.1. Виды поведенческой адаптации человека (по: В. И. Медведев, 1982)
Вместе с тем автор указывает на индивидуальные особенности выраженности психофизиологических и физиологических реакций в ответ на действие неблагоприятного фактора. Так, есть группа людей, у которых роль поведения невелика и доминируют физиологические («вегетативные») изменения. В другой группе поведенческие реакции позволяют несколько ослабить проявление «вегетативной адаптации». Такое разделение связывают с конституционными и типологическими характеристиками индивидуумов.
Итак, если адаптивные формы поведения не позволяют избежать неблагоприятного фактора, включаются физиологические механизмы адаптации. Такой тип адаптации является активным. Он связан с развитием неспецифических и специфических реакций и направлен на поддержание гомеостаза в изменяющихся условиях среды.
