Механизмы адаптации человека: Механизмы адаптации человека к окружающей среде

Содержание

Механизмы адаптации человека к окружающей среде

Все проявления жизни обусловлены конфликтом между пред-существующими силами организма (конституцией) и влиянием окружающей его среды. Жизненный конфликт в организме проявляется в виде синтеза и распада. На основе этих противоположных процессов в ходе эволюции отрабатывались механизмы приспособления, или адаптации, которые и лежат в основе гармоничного единства организма с его средой обитания.[ …]

Способность организма поддерживать свое устойчивое состояние независимо от окружающей среды долгое время оставалась загадкой. Первыми, кто внесли большой вклад в понимание этого вопроса, были французский исследователь К.Бер-нар и американский ученый Р.Кэннон.[ …]

Одна из форм такого приспособления — латентная жизнь, или жизнь без внешних признаков ее проявления. Например, зерно, у которого способность к пробуждению сохраняется многие годы; цисты, в которые превращаются некоторые виды животных при неблагоприятных для их жизни условиях (инфузории, нематоды и др. ).[ …]

Постоянная или свободная жизнь — форма жизни, характерная для животных с наиболее высокой организацией, в том числе и для человека. Жизнь не прекращается у человека даже при резких сдвигах в окружающей его среде. Французский ученый К.Бернар впервые предположил, что внутренняя среда, окружающая клетки и ткани, при этом практически не изменяется. Организм живет как бы в теплице, оставаясь свободным и независимым. Отсюда и известный афоризм К.Бернара: «Постоянство внутренней среды есть условие свободной и независимой жизни».[ …]

Основными механизмами приспособления являются механизмы саморегуляции. Они действуют и на уровне клетки, и на уровне органа, системы и организма. В основе этих механизмов лежит следующее: продукты распада стимулируют синтез исходного вещества. Например, распад АТФ увеличивает содержание АДФ, а последняя повышает синтез АТФ, при этом тормозятся другие обменные процессы в клетке. Процесс клеточной саморегуляции не является автономным, он подчиняется регулирующему влиянию нервной, эндокринной и иммунной систем, осуществляющих нервный, гуморальный и клеточный контроль за постоянством внутренней среды организма.

Включение различных уровней адаптации во многом зависит от интенсивности возмущающего действия, степени отклонения физиологических параметров (рис.6).[ …]

Пример: регулируемая величина — уровень сахара в крови. На снижение сахара в крови срабатывает гомеостатический механизм печени, который самоуправляется до известных пределов уровнем сахара в крови. Если снижение значительное, включается следующий этап регуляции на уровне остров-кового аппарата поджелудочной железы. Здесь управление идет за счет гормонов инсулина и глюкагона. Последний усиливает распад гликогена в печени, стимулирует его образование из белков и жиров (глюконеогенез), обеспечивая ткани глюкозой, а инсулин способствует быстрейшей ее утилизации. Резкое падение сахара в крови при воздействии экстремального фактора включает высшие центры регуляции: гипофиз — промежуточный мозг.[ …]

Реакции, обеспечивающие гомеостаз, направлены на поддержание стационарного состояния организма, координацию комплексных процессов для устранения или ограничения воздействия вредоносных факторов, выработку или сохранение оптимальных форм взаимодействия организма и среды в изменившихся условиях существования. [ …]

Большой вклад в понимание адаптационных процессов внес академик П.К.Анохин (1962). С его точки зрения, организм человека представляет многогранную динамическую функциональную систему. Функциональная система — сочетание процессов и механизмов, которые, формируясь динамически в зависимости от конкретной ситуации, непременно приводят к конечному приспособительному эффекту именно в данной ситуации. Каждый раз в организме при этом создается «новый творческий коллектив», включающий определенные клетки, органы и системы, обеспечивающий нужный для организма ответ.[ …]

Возникновение механизмов приспособления в филогенезе, классификация этих процессов представлены в работах Тимофеева-Ресовского (1969,1977), Слонима и других исследователей.[ …]

Правило экологической индивидуальности обусловливает аксиому адаптированности, или аксиому Ч.Дарвина: каждый вид адаптирован к строго определенной для него совокупности условий существования — экологической нише.[ …]

Рисунки к данной главе:

Вернуться к оглавлению

4.

Понятие адаптации. Механизмы приспособления организма человека к окружающей среде

Адаптацияопределяется с трех позиций (биологической, медицинской и экологической): 1) эволюционно возникшее приспособление организмов к условиям среды, выражающееся в изменении их внешних и внутренних особенностей; 2) любое приспособление органа, функции или организма (в том числе человека) к изменяющимся условиям среды; 3) совокупность реакций любой живой системы (организма, сообщества, биоценоза и т.д.), поддерживающих ее функциональную устойчивость при изменении условий среды, окружающих эту систему. Потеря свойства адаптации называютдезадаптацией. Адаптация к ранее существовавшим условиям носит название

реадаптации.

Чтобы понять взаимодействие в системе «человек – окружающая среда», необходимо иметь представление о тех механизмах, которые обеспечивают его гармоничное единство с окружающей средой, и о возможностях их нарушения в условиях воздействия неблагоприятных экологических факторов.

Понятие гомеостаза(греч.homoios– подобный, одинаковый иstasis– состояние) к постоянству внутренней среды организма.

Живой организм рассматривается как сложная, открытая система, имеющая множество связей с окружающей средой. Эти связи осуществляются через органы дыхания, рецепторы кожи и слизистых, пищеварительный тракт, нервно-мышечные органы и др. Действие факторов окружающей среды через указанные пути передается соответствующим физиологическим системам, которые способны изменять свои функции в определенных пределах. Так, одним из механизмов приспособления организма к окружающей среде является

саморегуляция– основа резистентности организма к воздействующим факторам.

Этот процесс можно проиллюстрировать на примере:

При снижении уровня сахара в крови срабатывает гомеостатический механизм в печени, который может повысить содержание сахара в крови до определенного предела. Если снижение сахара больше этого предела, включается следующий этап регуляции, теперь уже за счет инсулина и глюкагона, гормонов поджелудочной железы. Глюкагон усиливает распад гликогена из белков и жиров, обеспечивает ткани глюкозой, а инсулин способствует быстрейшей ее утилизации. Резкое падение уровня сахара в крови при воздействии экстремального фактора (например, тяжелой физической работы) включает высшие центры регуляции: гипофиз – промежуточный мозг.

Таким образом, процессы, обеспечивающие гомеостаз, направлены на поддержание стабильного состояния организма и устранение вредных факторов или их ограничение.

Важную роль в механизмах адаптации играет общийадаптационный синдром, так называемая стресс-реакция. Стресс как адаптивная реакция организма возникает под влиянием необычных для повседневной жизни воздействий окружающей среды. Стресс-реакция протекает в три этапа: реакция тревоги, когда мобилизуются все силы организма; стадия устойчивости, при которой включаются механизмы долговременной адаптации; стадия истощения, при которой нарушаются адаптационные механизмы.

Последствия стресс-реакции могут быть различными: либо стресс приводит к первоначальному состоянию, либо может быть началом развития болезни и гибели организма.

В адаптации организма важная роль принадлежит иммунной системе. Иммунитет (от лат. immunitas избавление от чего-либо) – невосприимчивость организма к заразным болезням, зависящая от естественных или приобретенных в течение жизни свойств организма, препятствующих развитию в нем инфекции. Врожденный иммунитет (видовой или наследственный) – это устойчивость организма к определенным факторам (невосприимчивость людей к чуме крупного рогатого скота и собак, куриной халере и т.д.). Это свойство передается по наследству и присуще определенному виду. Приобретенный иммунитет развивается в результате перенесения инфекционного заболевания или создается искусственно – прививкой соответствующей сыворотки или вакцины.

Любая защитно-приспособительная организация – понятие относительное. Действующий фактор может предъявлять требования выше предела приспособительных возможностей организма.

Несоответствие приспособительных возможностей человека к влиянию факторов внешней среды может носить количественный характер, когда интенсивность воздействия выше допустимого предела, или качественный характер, когда на организм действуют факторы, по отношению к которым в нем не выработаны защитно-приспособительные механизмы. Это несоответствие может существовать длительное время в необычном для организма ритме (временной аспект). Особое внимание следует уделять индивидуальной повышенной чувствительности организма к изменениям окружающей среды (индивидуальный аспект).

Выделяют три типа реагирования на воздействие какого-либо фактора:

  1. спринтер –выдерживает воздействие кратковременных сильных нагрузок,но не способен противостоять слабым,длительно действующим раздражителям;

  1. стайер –выдерживает длительное воздействие слабых раздражителей и крайне неустойчив при воздействии сильных кратковременных раздражителей;

    1. микст –смешанный тип реагирования проявляется в сочетании реакций обоих типов реагирования.

Индивидуальная образовательная траектория студента

Аннотация

Цель освоения дисциплины:

При изучении дисциплины решаются следующие задачи:

Оценить состояние здоровья и адаптационные механизмы организма человека в условиях Севера.

Выявить наиболее важные экологические факторы для приспособления человека к проживанию и труду в условиях Севера Тюменской области.

Определить мероприятия мониторинга и коррекции нарушений здоровья населения Северных регионов.

 Место дисциплины в структуре ОП

Программа учебной дисциплины «Адаптация человека на Севере» является частью ОП по направлению Экология и природопользование (05.03.06.), профиль «Экология».

Дисциплина относится к дисциплинам по выбору студентов (Б1.В.ДВ.04), изучается студентами 4 курса в 7 семестре.

 

Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине

Профессиональные компетенции:

Способность осуществлять контрольно-ревизионную деятельность, экологический аудит, экологическое нормирование, разработку профилактических мероприятий по защите здоровья населения от негативных воздействий хозяйственной деятельности, проводить рекультивацию техногенных ландшафтов, знать принципы оптимизации среды обитания (ПК-10).

Планируемые результаты обучения по дисциплине, соотнесенные с формируемыми компетенциями:

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

·                     основные закономерности адаптации организма человека к условиям окружающей среды;

·                     механизмы адаптации организма в различных экологических нишах Земли.

Уметь:

·                     работать с информацией в глобальных компьютерных сетях;

·                      оценивать влияние факторов окружающей среды на живые организмы;

·                     давать комплексную оценку влиянию биотических факторов окружающей среды на организм человека;

Владеть:

·                     основными знаниями по разделам курса;

·                     современными методами количественной обработки информации;

·                      методами оценки адаптационных возможностей организма человека.

 

Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц/216 часов.

 

Содержание учебного материала по разделам

Раздел 1. Введение

Общие аспекты адаптации организма человека к условиям окружающей среды. Адаптивные типы человека. Хронология появления адаптивных типов человека и их сравнительные характеристики.

Особенности биологических параметров организма человека в зависимости от среды обитания. Закономерности изменчивости морфологических признаков человека. Закономерности изменчивости физиологических и биохимических признаков человека. Закономерности связи содержания питания и развития человеческого организма. Закономерности связи содержания химических элементов в окружающей среде и состава тела человека.

Раздел 2. Север как среда обитания человека

Север как среда обитания человека. Деление Зоны Севера на типы территорий по степени их комфортности для жизнедеятельности пришлого населения.

Экологические факторы высоких широт. Климатические характеристики, биогеохимия региона, сезонность сдвигов основных систем жизнеобеспечения. Экологические и геофизические особенности территории Севера Тюменской области.

Характеристика населения Российского Севера.

 

Раздел 3. Биология коренных жителей Севера

Коренное население Российского Севера.Образ жизни аборигенов Севера.Демографическая структура населения Крайнего Севера. Особенности морфофизиологического состояния организма коренных жителей Крайнего севера.

Характеристика коренного населения территории Севера Тюменской области.

 

Раздел 4. Адаптация пришлого населения в условиях Севера

Морфофункциональные особенности и адаптационные возможности организма жителей Тюменского Севера.

Морфофункциональные особенности и состояние неспецифической резистентности организма пришлых жителей Севера.

Влияние экологических факторов Севера на центральную нервную систему организма мигрантов.     

Особенности функционирования кардиореспираторной системы организма человека в условиях  Приобского Севера, адаптация и дизадаптация системы органов дыхания и кровообращения.

Метаболические и эндокринные расстройства, состояние желудочно-кишечного тракта организма человека на Севере.

Инфекционная и паразитарная заболеваемость населения на территории ХМАО.

Профессиональная заболеваемость населения на территории ХМАО.

Мероприятия мониторинга и коррекции нарушений здоровья населения Северных регионов. Коррекция дизадаптаций населения Северных регионов.


Публикации по теме курса


Адаптация человека к среде обитания

Адаптация человека к новой для него среде – сложный социально-биологический процесс, в основе которого лежит изменение систем и функций организма, а также привычного поведения. Под адаптацией человека понимаются приспособительные реакции его организма на изменяющиеся факторы среды. Адаптация проявляется на разных уровнях организации живой материи: от молекулярного до биоценотического. Адаптация развивается под воздействием трёх факторов: наследственность, изменчивость, естественный/искусственный отбор. Существует три основных пути приспособления организмов к среде обитания: активный путь, пассивный путь и избегание неблагоприятных воздействий.

Активный путь – усиление сопротивляемости, развитие регуляторных процессов, позволяющих осуществлять все жизненные функции организма, несмотря на отклонение фактора среды от оптимума. Например, поддержание постоянной температуры тела у теплокровных (птиц, млекопитающих, человека), оптимальной для протекания биохимических процессов в клетках.

Пассивный путь – подчинение жизненных функций организма изменению факторов среды. Например, перехлд при неблагоприятных условиях среды в состояние анабиоза (скрытой жизни), когда обмен веществ в организме практически полностью останавливается (зимний покой растений, сохранение семян и спор в почве, оцепенение насекомых, спячка позвоночных животных и т. д.).

Избегание неблагоприятных условий – выработка организмом таких жизненных циклов и поведения, которые позволяют избежать неблагоприятных воздействий. Например, сезонные миграции животных.

Обычно приспособление вида к среде проходит тем или иным сочетанием всех трёх возможных путей адаптации.
Адаптации можно разделить на три основных ипа: морфологические, физиологические, этологические.

Морфологические адаптации – изменения в строении организма(например, видоизменение листа в колючку у кактусов для снижения потерь воды, яркая окраска цветов для привлечения опылителей и др.). Морфологические адаптации у животных приводят к образованию определённых жизненных форм.

Физиологические адаптации – изменения в физиологии организма (например, способность верблюда обеспечивать организм влагой путём окисления запасов жира, наличие целлюлозоразрушающих ферментов у целлюлозоразрушающих бактерий и др.).

Этологические (поведенческие) адаптации – изменения в поведении (например, сезонные миграции млекопитающих и птиц, впадение в спячку в зимний период, брачные игры у птиц и млекопитающих в период размножения и др. ). Этологические адаптации характерны для животных.

Живые организмы хорошо адаптированы к периодическим факторам. Непериодические факторы могут вызвать болезни и даже смерть живого организма. Человек использует это, применяя пестициды, антибиотики и другие непериодические факторы. Однако длительность их воздействия также может вызвать к ним адаптацию.
Среда обитания оказывает огромное воздействие на человека. В связи с этим все большую актуальность приобретает проблема адаптации человека к своей среде. В социальной экологии этой проблеме придается первостепенное значение. В то же время адаптация – это лишь начальный этап, на котором преобладают реактивные формы поведения человека. Человек не останавливается на этом этапе. Он проявляет физическую, интеллектуальную, нравственную, духовную активность, преобразует (в худшую или худшую сторону) свою среду.

Адаптация человека подразделяется на генотипическую и фенотипическую. Генотипическая адаптация: человек вне своего сознания может приспособиться к изменившимся условиям среды (перепадам температуры, вкусу пищи и т. д.), то есть, если механизмы адаптации заложены уже в генах. Под фенотипической адаптацией понимается включение сознания, своих личностных качеств человека, чтобы приспособится организму к новой среде, сохранить в новых условиях равновесие.

К основным видам адаптации относят физиологическую, адаптацию к деятельности, адаптацию к социуму. Остановимся на физиологической адаптации. Под физиологической адаптацией человека понимается процесс поддержания функционального состояния организма в целом, обеспечивая его сохранение, развитие, работоспособность, максимальную продолжительность жизни. Большое значение в физиологической адаптации придается акклимации и акклиматизации. Понятно, что жизнь человека на Крайнем Севере отличается от его жизни на экваторе, так как это разные климатические зоны. Причем южанин, прожив определенное время на севере, адаптируется к нему и может жить там постоянно и, наоборот. Акклимация – это начальный, срочный этап акклиматизации при изменении климато-географических условий. В некоторых случаях синонимом физиологической адаптации является акклиматизация, то есть приспособление растений, животных и человека к новым для них климатическим условиям. Физиологическая акклиматизация наступает когда у человека с помощью приспособительных реакций повышается работоспособность, улучшается самочувствие, которое может резко ухудшиться в период акклимации. При смене новых условий старыми организм может возвратиться к прежнему состоянию. Подобные изменения и называются акклиматизацией. Те же изменения, которые в процессе приспособления к новой среде перешли в генотип и передаются по наследству, называются адаптивными.

Адаптация организма к условиям проживания (городу, селу, другой местности). Среда обитания человека не ограничивается лишь климатическими условиями. Человек может жить в городе и в селе. Очень многие предпочитают мегаполис с его шумом, загрязненностью, бешенным ритмом жизни. Объективно жить в селе, где чистый воздух, спокойный размеренный ритм, более благоприятно для людей.

К этой же сфере адаптации относиться переезд, например, в другую страну. Одни быстро адаптируются, преодолевают языковый барьер, находят себе работу, другие – с большим трудом, третьи, внешне адаптировавшись, испытывают чувство, которое называется ностальгией.

Можно особо выделить адаптацию к деятельности. Различные виды деятельности человека предъявляют различные требования к личности (одни требуют усидчивости, исполнительности, пунктуальности, другие – быстроты реакции, умения самостоятельно принимать решения и т. п.). Однако с теми и другими видами деятельности человек может справиться достаточно успешно. Есть деятельность, которая противопоказана человеку, но он ее может выполнять, так как срабатывают механизмы адаптации, который называется выработкой индивидуального стиля деятельности.
Особо следует остановиться на адаптации к социуму, другим людям, коллективу. Человек может приспособиться к группе, усвоив ее нормы, правила поведения, ценности и т. д. В качестве механизмов адаптации здесь выступают внушаемость, толерантность, конформность как формы подчинительного поведения, а с другой – умение найти свое место, обрести лицо, проявить решительность.

Можно говорить об адаптации к духовным ценностям, к вещам, к состояниям, например, к стрессовым, и ко многому другому. В 1936 году канадский физиолог Ганс Селье опубликовал сообщение «Синдром, вызванный разными повреждающими элементами», в котором описал явление стресса – общей неспецифической реакции организма, направленной на мобилизацию его защитных сил при действии раздражающих факторов. В развитии стресса были выделены 3 стадии: 1. стадия тревоги, 2. стадия сопротивления, 3. стадия истощения. Г. Селье была сформулирована теория «Общего адаптационного синдрома» (ОАС) и адаптивных болезней, как следствия адаптационной реакции, согласно которой ОАС проявляется всякий раз, когда человек чувствует опасность для себя. Видимыми причинами стресса могут быть травмы, послеоперационные состояния и т. д., изменения абиотических и биотических факторов среды. В последние десятилетия значительно возросло число антропогенных факторов среды, обладающих высоким стрессогенным эффектом (химическое загрязнение, радиация, воздействие компьютеров при систематической работе с ними и т. д.). К стрессорным факторам среды следует отнести и негативные изменения в современном обществе: повышение плотности населения, изменение соотношения городского и сельского населения, рост безработицы, преступность.

Лаборатория системных адаптаций

Баранова Т.И., Пономарёва А.В., Январёва И.Н. Эволюционно-детерминированные механизмы защиты организма человека от гипоксии, развивающейся при нырянии. // Сб. материалов симпозиума «Проблемы адаптации человека к экологическим и социальным условиям Севера». Сыктывкар-СПб. 2009. С. 89-93.

Павлова Л.П., Январёва И.Н. Концепция активной адаптации и принцип доминанты: системно-динамический подход к «норме реакции». // Альманах современной науки и образования. 2009. №5(24). С. 101-104.

Ponomareva A., Baranova T., Kovalenko R., Yanvareva I., Zavarina L., Nozdrachev A.The White Blood State and Human Haemodynamics Peculiarities. // New horizons in allergy. Astma&Immunology. Bolonia. Italy. 2009. P. 169-172.

Пономарёва А.В., Баранова Т.И., Коваленко Р.И., Январёва И.Н. Состояние системы белой крови и особенности гемодинамики у человека. // VII Съезд Аллергологов и иммунологов СНГ. II Всемир. Форум по астме и респираторной аллергии. СПб. Россия. 25-28 апреля 2009. Журн. «Аллергология и иммунология». 2009. Т.10, № 2. С. 170.

Баранова Т.И., Коваленко Р.И., Митрофанова А.В., Январёва И.Н. Динамика показателей энергетического метаболизма при адаптации к нырянию у человека. // Журн. Эволюционной биохимии и физиологии. 2010. № 5, Т. 46. С. 411-420.

Митрофанова А.В. Особенности гемодинамики при реализации нырятельной реакции у человека. // Вестник СПбГУ. 2010. Сер. 3, Вып. 1. С. 89-98.

Баранова Т.И., Январёва И. Н. Эволюционная стратегия защитных механизмов адаптации человека к нарушению кислородного гомеостазиса. // Тез.докладов ХХI съезда физиологического общества им. И.П. Павлова. Калуга. 19-25 сентября 2010. С. 49-50.

Митрофанова А.В., Баранова Т.И., Коваленко Р.И., Январёва И.Н. Перспективы применения технологии холодо-гипокси-гиперкапнического воздействия в профилактике и лечении бронхиальной астмы. // Международный журнал по иммунореабилитации. 2010. № 2, Т. 12. С. 115. Междунар. конгр. по реабилитации в медицине и иммунореабилитации. Дубай, ОАЭ. 24-27 апреля 2010.


Дайджест I Международной научно-практической конференции «Физиологические механизмы адаптации организма человека к факторам среды»

27 марта 2019 состоялась на базе УралГУФК в режиме он-лайн I Международной научно-практической конференции «Физиологические механизмы адаптации организма человека к факторам среды».
  • Председатель конференции — д. м.н., зав. кафедрой физиологии Н. П. Петрушкина.
  • Организационный комитет конференции: Макунина О. А., Звягина Е. В., Харина И. Ф.

На конференции присутствовали проректор по НИР Е. В. Быков, проректор по международным связям О. И. Коломиец.

Участников научной конференции характеризует широкое географическое представительство молодого научного сообщества из разных городов России (Великий Новгород, Омск, Краснодар, Екатеринбург, Барнаул, Челябинск), Казахстана (Костанай), Белоруссии (Минск). Среди участников представители разных вузов России: Сибирский государственный университет физической культуры и спорта (г. Омск), Екатеринбургский колледж физической культуры (филиал УралГУФК) (г. Екатеринбург), Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого (г. Великий Новгород), Калужский государственный университет им. Циолковского (г. Калуга), Кубанский государственный университет физической культуры, спорта и туризма (г. Краснодар), Алтайский государственный университет (г. Барнаул), Южно-Уральский государственный гуманитарно-педагогический университет (г. Челябинск), Южно-Уральский медицинский университет (г. Челябинск), Южно- Уральский государственный университет (г. Челябинск).

В конференц зале УралГУФК присутствовали студенты и молодые ученые УралГУФК, ЮУРГГПУ, ЮУрГУ.

Научные руководители — доктора наук, кандидаты наук.

Конференция стала научным мероприятием, способствующим обмену опытом между молодыми учеными в различных областях наук. Ключевой проблемой конференции явилось изучение механизмов адаптации к различным факторам среды.

Молодые ученые представили доклады, которые вызвали интерес слушателей и обсуждение.

Все участники конференции и научные руководители получили сертификаты и сборник материалов конференции.

Общие принципы и механизмы адаптации организма человека к условиям среды обитания

Процесс приспособления организма к природным, производственным и социальным условиям представляет собой универсальное явление. С момента рождения организм внезапно попадает в совершенно новые для себя условия и вынужден приспособить к ним деятельность всех своих органов и систем. В дальнейшем, в ходе индивидуального развития, факторы, действующие на организм, непрерывно видоизменяются, что требует постоянных функциональных перестроек.

Человек, несмотря на то, что ему присущи многие специфические качества, является одним из биологических видов класса млекопитающих. Он также имеет свою, только ему присущую, экологическую нишу, т.е. совокупность требований к условиям среды (экологическим факторам), в которых он обитает.

Как биологический вид человек может обитать только в пределах суши экваториального пояса (тропики, субтропики). По вертикали его ниша простирается на 3 — 3,5 км над уровнем моря. Но благодаря своим социальным свойствам – разуму, речи, способности к трудовой деятельности – человек значительно расширил ареал своего обитания. Так, он может выживать, преодолевая сопротивление лимитирующих факторов, частично путем адаптации к новым условиям, но в большинстве своем – с помощью различных искусственных приспособлений (жилища, одежда и. т.д.) и создавая новые экологические ниши для себя как биосоциального существа.

Под адаптацией понимают все виды врожденной и приобретенной приспособительной деятельности, которые обеспечиваются определенными физиологическими реакциями, происходящими на уровне клетки, органа, системы и организма в целом.

Защитно-приспособительные реакции регулируются рефлекторным и гуморальным (т.е. с помощью жидких сред организма) путем, причем главная роль в этих реакциях принадлежит высшей нервной деятельности.

Теория функциональных систем, сформулированная в нашей стране П. К. Анохиным, способствовала пониманию закономерностей развития реакций целого организма на изменения в окружающей среде. Системный подход позволил объяснить, каким образом организм с помощью механизмов саморегуляции обеспечивает оптимальные жизненные функции и каким образом они осуществляются в нормальных и экстремальных условиях.

Процесс саморегуляции является циклическим и осуществляется на основе «правила отрицательной обратной связи» – всякое отклонение какого-либо фактора от жизненно важного уровня служит толчком к мобилизации соответствующей функциональной системы, вновь восстанавливающей этот уровень.

Функциональная система включает в себя:

  • рецепторы, являющиеся своеобразными живыми датчиками, оценивающими величину регулируемого показателя;
  • центральный аппаратразличные уровни структуры мозга, анализирующие все многообразие поступающих сигналов, принимающие решение и программирующие ожидаемый результат;
  • поступающие команды;
  • исполнительные механизмы периферические органы, реализующие поступающие команды.

Кроме того, в системе есть обратная связь, которая информирует центр об эффективности деятельности исполнительных механизмов и о достижении конечного результата.

Биологический смысл активной адаптации состоит в установлении и поддержании гомеостаза, позволяющего существовать в измененной внешней среде.

Общая схема функциональной системы

Гомеостазотносительное динамическое постоянство внутренней среды и некоторых физиологических функций организма человека (термо-регуляции, кровообращения, газообмена и пр.), поддерживаемое механизмами саморегуляции в условиях колебаний внутренних и внешних раздражителей.

Наибольший интерес представляют внешние раздражители – факторы окружающей среды, контактирующие с человеческим организмом: температура, влажность, химический состав воздуха, воды, пищи, шум, психогенные факторы и др. Основные константы гомеостаза – температура тела, осмотическое давление крови и тканевой жидкости и другие – поддерживаются сложными механизмами саморегуляции, в которых участвуют нервная, эндокринная и сенсорные системы. Постоянство состава, физико-химических и биологических свойств внутренней среды организма человека является не абсолютным, а относительным и динамическим. оно постоянно корректируется в зависимости от изменения внешней среды и в результате жизнедеятельности организма.

Диапазон колебаний параметров факторов окружающей среды, при котором механизмы саморегуляции функционируют без физиологического напряжения, относительно невелик. При отклонении параметров факторов окружающей среды от оптимальных уровней механизмы саморегуляции начинают функционировать с напряжением, и для поддержания гомеостаза в процесс включаются механизмы адаптации.

Итак, адаптация – процесс приспособления организма к меняющимся условиям среды, что означает возможность приспособления человека к природным, производственным или социальным условиям. Она обеспечивает работоспособность, максимальную продолжительность жизни и репродуктивность в неадекватных условиях среды.

Если уровни воздействия факторов окружающей среды выходят за пределы адаптационных возможностей организма, то включаются дополнительные защитные механизмы, противодействующие возникновению и прогрессированию патологического процесса.

Чрезмерно сильные воздействия среды могут стать причиной развития болезней – от язвенных до тяжелых сердечно-сосудистых и иммунных.

Доказательства различных стратегий адаптации к климату у людей и нечеловеческих приматов

  • 1.

    Антон, С. К. и др. . Морфологические вариации у Homo erectus и истоки пластичности развития. Philos. Пер. R. Soc. В 371 , 20150236 (2016).

    Google ученый

  • 2.

    Уэллс, Дж. К. К. и Сток, Дж. Т. Биология колонизирующих обезьян. г. Дж.Phys. Антрополь. 134 , 191–222 (2007).

    Google ученый

  • 3.

    Робертс П. и Стюарт Б. А. Определение ниши «специалистов широкого профиля» для плейстоцена Homo sapiens . Нац . Хум . Behav , 1 (2018).

  • 4.

    Bergmann, C. A. Uber die verhaltnisee der warmeokonomie der thiere zu iher grosse. Gottingen Stud. 1 , 595–708 (1847).

    Google ученый

  • 5.

    Аллен Дж. А. Влияние физических условий на генезис видов. Radic. Ред. 1 , 108–140 (1877).

    Google ученый

  • 6.

    Эштон, К. Г., Трейси, М. К. и Кейрос, А. Верно ли правило Бергмана для млекопитающих? г. Nat. 156 , 390–415 (2000).

    PubMed Google ученый

  • 7.

    Мейри, С. и Даян, Т. О действительности правила Бергманна. 30 , 331–351 (2003).

    Google ученый

  • 8.

    Roseman, C.C. Выявление межрегионального разнообразия естественного отбора на современной черепной форме человека с использованием сопоставленных молекулярных и морфометрических данных. Proc. Natl. Акад. Sci. США 101 , 12824–9 (2004).

    ADS CAS PubMed Google ученый

  • 9.

    Роземан, К. и Уивер, Т. Д. Многомерное распределение глобального краниометрического разнообразия человека. г. J. Phys. Антрополь. 125 , 257–63 (2004).

    PubMed Google ученый

  • 10.

    Ито Т., Нишимура Т. и Такай М. Аллометрия и межвидовые различия лицевого черепа двух близкородственных видов макак. Анат. Res. Int. 2011 , 1–7 (2011).

    Google ученый

  • 11.

    Ито Т., Нишимура Т. и Такай М. Экогеографические и филогенетические эффекты черепно-лицевых изменений у макак. г. J. Phys. Антрополь. 154 , 27–41 (2014).

    PubMed Google ученый

  • 12.

    Бак, Л. Т., Де Гроот, И., Хамада, Ю. и Сток, Дж. Т. Люди сохраняют не относящиеся к человеку модели адаптации к климату приматов. Quat. Sci. Ред. 192 , 149–166 (2018).

    ADS Google ученый

  • 13.

    Билс, К. Л., Смит, К. Л. и Додд, С. М. Размер мозга, морфология черепа, климат и машины времени. Curr. Антрополь. 25 , 301 (1984).

    Google ученый

  • 14.

    Билс, К. Л. Форма головы и климатические нагрузки. г. J. Phys. Антрополь. 37 , 85–92 (1972).

    CAS PubMed Google ученый

  • 15.

    Nowaczewska, W., Dabrowski, P. & Kuźmiński,. Морфологическая адаптация к климату современного черепа Homo sapiens : важность базисной ширины черепа. Сб. Антрополь. 35 , 625–636 (2011).

    PubMed Google ученый

  • 16.

    Хуббе, М., Ханихара, Т. и Харвати, К. Климатические признаки в морфологической дифференциации современных популяций людей во всем мире. Анат. Рек. 292 , 1720–1733 (2009).

    Google ученый

  • 17.

    Бетти, Л., Баллу, Ф., Ханихара, Т. и Маника, А. Относительная роль дрейфа и отбора в формировании человеческого черепа. г. J. Phys. Антрополь. 141 , 76–82 (2010).

    PubMed Google ученый

  • 18.

    Евтеев А., Кардини А. Л., Морозова И. и О’Хиггинс П. Экстремальный климат, а не история популяции, объясняет морфологию средней части лица жителей Северной Азии. г. J. Phys. Антрополь. 153 , 449–62 (2014).

    PubMed Google ученый

  • 19.

    Евтеев А.А., Мовсесян А.А. и Грошева А.Н. Связь между морфологией средней части лица и климатом в северо-восточной Европе отличается от таковой в Северной Азии: последствия для понимания морфологии позднего плейстоцена Homo sapiens . J. Hum. Evol. 107 , 36–48 (2017).

    PubMed Google ученый

  • 20.

    Rae, T. C., Vidarsdóttir, U. S., Jeffery, N. & Steegmann, A. T. Реакция развития на холодовой стресс в морфологии черепа Rattus : значение для интерпретации климатической адаптации ископаемых гомининов. Proc. R. Soc. Лондон B 273 , 2605–10 (2006).

    Google ученый

  • 21.

    Кэри, Дж. У. и Стигманн, А. Т. Выступ носа у человека, широта и климат. г. J. Phys. Антрополь. 56 , 313–9 (1981).

    CAS PubMed Google ученый

  • 22.

    Франциск, Р. Г. и Лонг, Дж. К. Различия в высоте и ширине носа у человека. г. J. Phys. Антрополь. 85 , 419–27 (1991).

    CAS PubMed Google ученый

  • 23.

    Нобак М. Л., Харвати К. и Спур Ф. Климатические изменения полости носа человека. г. J. Phys. Антрополь. 145 , 599–614 (2011).

    PubMed Google ученый

  • 24.

    Вайнер, Дж. С. Форма носа и климат. г. J. Phys. Антрополь. 12 , 615–618 (1954).

    CAS PubMed Google ученый

  • 25.

    Steegmann, A. T. & Platner, W. S. Экспериментальная холодовая модификация кранио-лицевой морфологии. г. J. Phys. Антрополь. 28 , 17–30 (1968).

    PubMed Google ученый

  • 26.

    Rae, T.C., Hill, R.A., Hamada, Y. & Koppe, T. Клинальные вариации объема верхнечелюстной пазухи у японских макак ( Macaca fuscata ). г. J. Primatol. 59 , 153–8 (2003).

    PubMed Google ученый

  • 27.

    Бутарик, Л. Н. и Маддакс, С. Д. Морфологическая ковариация между верхнечелюстной пазухой и скелетом средней части лица у современных людей к югу от Сахары и приполярного региона. г. J. Phys. Антрополь. 160 , 483–497 (2016).

    PubMed Google ученый

  • 28.

    Кояма, С. Джомон Проживание и население. Senri Ethnol. Stud. 2 , 1–65 (1978).

    Google ученый

  • 29.

    Хабу, Дж. Древний Дзёмон в Японии . (Издательство Кембриджского университета, 2004 г.).

  • 31.

    Мацумура, Х. Неметрические вариации стоматологических черт среди местных памятников и региональных групп периода неолита Дзёмон, Япония. Антрополь. Sci. 115 , 25–33 (2007).

    Google ученый

  • 32.

    Fukase, H. et al. . Географические изменения формы тела доисторических самцов дзёмон в Японском архипелаге: его экогеографические последствия. г. J. Phys. Антрополь. 149 , 125–135 (2012).

    PubMed Google ученый

  • 34.

    Темпл, Д. Х. и Мацумура, Х. Соответствуют ли пропорции тела фуражиров дзёмон с Хоккайдо экогеографическим ожиданиям? Эволюционные последствия размера и формы тела у северных охотников-собирателей. Внутр.J. Osteoarchaeol. 21 , 268–282 (2011).

    Google ученый

  • 35.

    Темпл, Д. Х. В Человеческая биоархеология перехода к сельскому хозяйству (ред. Пинхаси, Р. и Сток, Дж. Т.) 235–262 (John Wiley & Sons, Inc., 2011).

  • 37.

    Сток, Дж. Т. и Бак, Л. Т. В году 150 años después de Darwin: эволюция, будущее или кризис? Lecciones sobre evolución humana (ред. Алехандре, А. П. и Качорро, А. М.) 91–102 (Институт Томаса Паскуаля Санса, Национальный центр исследований собре ла Evolución Humana, 2010).

  • 38.

    Линч М. Скорость морфологической эволюции млекопитающих с точки зрения нейтрального ожидания. г. Nat. 136 , 727–741 (1990).

    ADS Google ученый

  • 40.

    Wedage, O. et al. .Специализированная охота в тропических лесах Homo sapiens ~ 45000 лет назад. Нац . Сообщество . 10 , 739 (2019).

  • 41.

    Харвати, К. и Уивер, Т. Д. Анатомия черепа человека и дифференциальное сохранение истории популяции и климатических признаков. Анат. Рек. 288 , 1225–33 (2006).

    Google ученый

  • 43.

    Ясуда, Ю. Доисторическая среда в Японии: палинологический подход . (Институт географии: Университет Тохоку, 1978).

  • 44.

    Teruya, E. In Windows on the Japanese Past: Studies in Archeology and Prehistory (eds Pearson, R.J., Barnes, G.Л. и Хаттерер, К. Л.) 223–228 (Мичиганский университет, 1986).

  • 45.

    Темпл, Д. Х. Что различия в росте могут свидетельствовать о различиях в окружающей среде между доисторическими собирателями дзёмон? Понимание влияния системного стресса на стабильность развития. г. J. Hum. Биол. 20 , 431–439 (2008).

    PubMed Google ученый

  • 46.

    Crema, E. R., Habu, J., Kobayashi, K. & Madella, M.Суммарное вероятностное распределение дат 14C предполагает региональные различия в динамике населения периода Дзёмон в Восточной Японии. PLoS One 11 , 1–18 (2016).

    Google ученый

  • 47.

    Ричерсон, П. Дж., Бойд, Р. и Беттингер, Р. Л. Было ли сельское хозяйство невозможным в плейстоцене, но обязательным в голоцене? Гипотеза изменения климата. г. Antiq. 66 , 387–411 (2001).

    Google ученый

  • 48.

    Mayewski, P.A. et al . Изменчивость климата в голоцене. Quat. Res. 62 , 243–255 (2004).

    Google ученый

  • 49.

    Коидзуми, I. Полученные из диатомовых водорослей ТПМ (отношение Td ’) указывают на теплые моря у побережья Японии в среднем голоцене (8,2–3,3 тыс. Лет назад). Mar. Micropaleontol. 69 , 263–281 (2008).

    ADS Google ученый

  • 50.

    Хиджманс, Р. Дж., Камерон, С. Э., Парра, Дж. Л., Джонс, П. Г. и Джарвис, А. Интерполированные климатические поверхности с очень высоким разрешением для глобальных участков суши. Внутр. J. Climatol. 25 , 1965–1978 (2005).

    Google ученый

  • 52.

    Kawamoto, Y. et al . Постледниковая популяционная экспансия японских макак ( Macaca fuscata ) по данным филогеографии митохондриальной ДНК. Приматы 48 , 27–40 (2007).

    PubMed Google ученый

  • 53.

    Кавамото, Ю., Томари, К., Кавай, С. и Кавамото, С. Генетика популяции макак Симокита указывает на древнее узкое место. Приматы. 49 , 32–40 (2008).

    PubMed Google ученый

  • 55.

    Накадзава Ю. Об истории популяции плейстоцена на Японском архипелаге. Curr. Антрополь. 58 , S000 – S000 (2017).

    Google ученый

  • 56.

    Кондо М. и Мацуура С. Датировка человеческих останков Хамакиты из Японии. 113 , 155–161 (2005).

  • 57.

    Ханихара, К. Модель двойной структуры для истории населения Японии. Япония Ред. 2 , 1–33 (1991).

    Google ученый

  • 59.

    Патерсон Дж. Поездка в Америку: акклиматизация в строении тела макак и правило Бергмана. Внутр. J. Primatol. 17 , 585–611 (1996).

    Google ученый

  • 60.

    Богин Б., Смит П., Орден А. Б., Сильва М. И. В. и Луки Дж. Быстрое изменение роста и пропорций тела американских детей майя. г. J. Hum. Биол. 14 , 753–761 (2002).

    CAS PubMed Google ученый

  • 62.

    Кобаяси, Т. Размышления Дзёмон: жизнь и культура собирателей на доисторическом Японском архипелаге . (Oxbow Books, 2004).

  • 63.

    Ханинари, Х. В «Окна японского прошлого: исследования по археологии и предыстории» (ред. Пирсон, Р. Дж., Барнс, Г. Л. и Хаттерер, К. Л.) 293–330 (Мичиганский университет, 1986).

  • 64.

    Канзава-Кирияма, Х., Сасо, А., Сува, Г. и Сайто, Н. Древние последовательности митохондриальной ДНК образцов зубов Дзёмон из Сангандзи, район Тохоку, Япония. Антрополь. Sci. 121 , 89–103 (2013).

    Google ученый

  • 65.

    Kanzawa-Kiriyama, H. et al. . Частичный ядерный геном Джомонов, живших 3000 лет назад в Фукусиме, Япония. J. Hum. Genet. 62 , 213–221 (2017).

    CAS PubMed Google ученый

  • 66.

    Уивер Т. Д. В Computational Paleontology (изд.Elewa, A. M. T.) 165–178, (Springer, 2011).

  • 67.

    Робинсон, К. и Терхьюн, К. Э. Ошибка в сборе геометрических морфометрических данных: объединение данных из нескольких источников. г. J. Phys. Антрополь. 164 , 62–75 (2017).

    PubMed Google ученый

  • 68.

    Ширер, Б. М. и др. . Выявление причин ошибки при сборе данных на основе ориентиров с помощью сканеров. PLoS One 12 , e0187452 (2017).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 69.

    ESRI. ArcGIS Desktop: выпуск 10. (2011 г.).

  • 70.

    Slice, D. E. et al. . Программное обеспечение для морфометрических исследований. (2005).

  • 71.

    Klingenberg, C. P. MorphoJ: интегрированный программный пакет для геометрической морфометрии. Мол. Ecol. Ресурс. 11 , 353–357 (2011).

    PubMed Google ученый

  • 72.

    Адамс, Д. С. Оценка модульности морфометрических данных: проблемы с коэффициентом RV и новой мерой теста. Methods Ecol. Evol. 7 , 565–572 (2016).

    Google ученый

  • 73.

    Gunz, P. et al. . Раннее современное человеческое разнообразие предполагает подразделяемую структуру населения и сложный сценарий выхода из Африки. Proc. Natl. Акад. Sci. США 106 , 6094–6098 (2009).

    ADS CAS PubMed Google ученый

  • 74.

    Webster, M. & Sheets, H. D. Практическое введение в геометрическую морфометрию на основе ориентиров. Палеонтол. Soc. Статьи 16 , 163–188 (2010).

  • 75.

    О’Хиггинс, П. и Джонс, Н. Рост лица у Cercocebus torquatus : применение методов трехмерной геометрической морфометрии для изучения морфологических изменений. J. Anat. 193 , 251–272 (1998).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • Основные физиологические механизмы адаптации к холоду у человека

  • 1.

    Авцын А.П., Марачев А.Г., Матвеев Л.Н. Циркумполярный гипоксический синдром, Вестн. Акад. Med. Наук. СССР , 6 , 32–39 (1979).

    Google ученый

  • 3.

    Ю. Баженов И., Горбачева Л. Р., Ритов В. Б. Влияние адаптации к холоду на липидный обмен и транспортные функции мембран скелетных мышц у белых крыс // Рос. Физиол. Ж. , 84 , 1–2, 96–102 (1998).

  • 4.

    Н.А. Барабаш, Г.Я. Двуреченская, «Холодовая адаптация», в: Физиология адаптивных процессов, , Москва (1986), с. 251–302.

  • 5.

    А. Бартон, О. Эдхольм, Человек в холодных условиях , Иностранная литература, Москва (1957).

    Google ученый

  • 7.

    Боченков А.А., Загородников Г.Г. Информативность холодового нагружения при оценке хладочувствительности у ветеранов вооруженных сил. www.Medline.ru (онлайн-журнал), Vol. 12, Патол. Физиол. , 2011. С. 178–183.

  • 8.

    Иванов Д.О., Нарушения теплового баланса у детей новорожденных , Н-Л Пресс, СПб.Санкт-Петербург (2012).

    Google ученый

  • 9.

    Иванов К.П., Основы энергетики организма: теоретические и практические аспекты , Vol. 1, Общая энергетика, теплообмен и терморегуляция , Наука, Ленинград (1990).

    Google ученый

  • 10.

    Иванов К.П., Пчеленко Л.Д. Повышение теплопродукции мышечным сокращением после адаптации к холоду // Докл.Акад. Наук. СССР , 240 , № 1, 227–230 (1978).

    PubMed CAS Google ученый

  • 11.

    Казначеев В.П., Механизмы адаптации человека к высоким широтам , Медицина, Ленинград (1980).

    Google ученый

  • 12.

    Кандрор И.С., Справочник по физиологии и гигиене человека на Крайнем Севере , Медицина, Москва (1968).

    Google ученый

  • 13.

    В. П. Казначеев (ред.), Клинические аспекты полярной медицины , Медицина, Москва (1986).

    Google ученый

  • 14.

    Т.В. Козырева, Е.Я. Ткаченко, Т.Г. Симонова, «Функциональные изменения при адаптации к холоду», Усп. Физиол. Наук. , 34 , № 2, 76–84 (2003).

    PubMed CAS Google ученый

  • 15.

    Козырева Т.В., Якименко М.А. Температурная чувствительность человека к холоду // Рос. Физиол. Ж. , 64 , № 2, 220–225 (1978).

    CAS Google ученый

  • 17.

    Лазаренко П.В., Симонова Т.Г., Якименко М.А. и др. Энергозатраты на физическую работу у зимних пловцов. Физиол.Человека , 12 , № 6, 1036–1038 (1986).

    Google ученый

  • 18.

    Е.В. Лукичева, Ю. Тонких Л., Цуканов В. В. и др. Связь спектра жирных кислот сыворотки с липидным составом желчи у коренного и пришлого населения Эвенкии с холелитиазом, Сиб. Med. Ж. , 1 , 39–42 (2012).

    Google ученый

  • 19.

    Панин Л.Е. Гомеостаз и полярная медицина. Бюл. Сиб. Отдел. Рос. Акад. Med. Наук. , 30 , № 3, 6–11 (2010).

    Google ученый

  • 20.

    Ю. Пастухов Ф., Максимов А.Л., Хаскин В.В., Адаптация к холоду и условия субарктики: проблемы физиологии тепла , Магадан, СВНЦ ДВО РАН, 2003, т. 1.

    Google ученый

  • 21.

    Пулина В.В. Физическая работоспособность пловцов. В кн .: Медико-биологические и психолого-педагогические проблемы здорового образа жизни. Валеологические аспекты , Владимир (1998), стр. 87–89.

  • 22.

    Скулачев В.П., Богачев А.В., Каспаринский Ф.О., Мембранная биоэнергетика , МГУ. Пресса (2010).

  • 23.

    Ю. Солонин Г., Бойко Э. Р. Медико-физиологические аспекты жизнеспособности в Арктике // Арктика, экология.Экон. , 1 , № 17, 70–75 (2015).

  • 24.

    Е.Я. Ткаченко, В.П. Козарук, Г.М. Храмова и др. Зависимость формирования терморегуляторных реакций на охлаждение от типа активности кожных терморецепторов. Бюл. Сиб. Отдел. Рос. Акад. Med. Наук. , 30 , № 4, 95–100 (2010).

    Google ученый

  • 25.

    Е.Я. Ткаченко, М.А.Якименко, К.Иванов П. Работоспособность скелетных мышц и энергетика мышечной работы на адаптацию к холоду // Рос. Физиол. Ж. , 62 , № 11, 1608–1702 (1976).

    Google ученый

  • 27.

    В. В. Хаскин, «Биохимические механизмы адаптации к холоду», в: Физиология терморегуляции , Наука, Ленинград (1984), сс. 237–266.

  • 28.

    Якименко М.А., Жданова Ф.Г. Энергозатраты физического труда человека на адаптацию к холоду // Рос. Физиол. Ж. , 65 , № 11, 1626–1631 (1979).

    Google ученый

  • 29.

    А. П. Арруда, Л. А. Кетцер, М. Нигро и др., «Холодостойкость у гипотиреоидных кроликов: роль митохондрий скелетных мышц и выработка тепла изоформы 1 -АТФазы изоформы 1 саркоплазматического ретикулума», Endocrinology , 149 , No. 12, 6262–6271 (2008).

    Артикул PubMed CAS Google ученый

  • 30.

    Н. К. Бал, С. К. Малая, Д. Х. Сопаривала и др. «Сарколипин — недавно идентифицированный регулятор мышечного термогенеза у млекопитающих», Nat.Med. , 18 , № 10, 1575–1580 (2012).

    Артикул PubMed PubMed Central CAS Google ученый

  • 31.

    Дж. Биттель, «Различные типы общей адаптации к холоду у человека», Int. J. Sports Med. , 13 , № 1, S172 – S176 (1992).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 33.

    Дж. Д. Брутон, Дж. Айдин, Т. Ямада и др., «Повышенная устойчивость к усталости, связанная с стимулируемым Ca 2+ митохондриальным биогенезом в мышечных волокнах акклиматизированных к холоду мышей», J.Physiol. , 588 , № 21, 4275–4288 (2010).

    Артикул PubMed PubMed Central CAS Google ученый

  • 34.

    А. Кардона, Л. Пагани, Т. Антао и др., «Полногеномный анализ адаптации к холоду у коренных сибирских популяций», PLoS One , 9 , № 5, 1 –11, e98076 (2014).

  • 35.

    Р. Дж. Кларк, М. Катауро, Х. Х. Расмуссен и Х.-Дж. Апелл, «Количественный расчет роли Na + , K + -АТФазы в термогенезе», BBA-BIOENERGETICS , 1827 , 1205–1212 (2013).

    Артикул PubMed CAS Google ученый

  • 36.

    В. И. Дедухова, Е. Н. Мохова, В. П. Скулачев и др. «Разобщающее действие жирных кислот на митохондрии сердечной мышцы и субмитохондриальные частицы», FEBS Lett. , 795 , № 1, 51–54 (1991).

    Артикул Google ученый

  • 37.

    М. Гирал и Ф. Вильярроя, «Белый, коричневый, бежевый / бритый: разные жировые клетки для разных функций?» Эндокринология , 154 , 2992–3000 (2013).

    Артикул CAS Google ученый

  • 38.

    «Глоссарий терминов по термической физиологии», Jpn. J. Physiol. , 51 , № 2, 245–280 (2001).

  • 39.

    Ф. Хаман, Ф. Перонне, Г. П. Кенни и др. «Влияние холода на использование топлива у людей: глюкоза плазмы, мышечный гликоген и липиды», J. Appl. Physiol. , 93 , 77–84 (2002).

    Артикул PubMed CAS Google ученый

  • 40.

    Х. Т. Хаммель, «Краткое изложение сравнительных тепловых характеристик человека», FASEB. J. , 22 , 846–847 (1963).

    CAS Google ученый

  • 42.

    М. Э. Харпер и Э. Л. Зайферт, «Влияние гормонов щитовидной железы на митохондриальную энергию», Thyroid , 18 , № 2, 145–156 (2008).

    Артикул PubMed CAS Google ученый

  • 43.

    Р. Хаято, Ю. Хигур, М. Куба и др., «Β 3 -Адренергическая активация последовательного высвобождения Са 2+ из митохондрий и эндоплазматической сети и последующего Са 2 + запись в коричневых адипоцитах грызунов », Cell Calcium , 49 , No. 6. С. 400–414 (2011).

    Артикул PubMed CAS Google ученый

  • 44.

    A. Hecksteden, M. Wegmann, A. Steffen, et al., «Ирисин и тренировка на людях — результаты рандомизированного контролируемого тренировочного исследования», BMC Medicine , 11 , 235– 243 (2013).

    Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

  • 45.

    М. Ихсан, Г.Watson и C.R. Abbiss, «PGC-1α опосредованная аэробная адаптация мышц к физическим упражнениям, воздействию тепла и холода», Cell Mol. Упражнение. Physiol. , 3 , № 1, 1–13 (2014).

    Артикул Google ученый

  • 47.

    Дж. Х. Ли, Э. Ю. Хан, М. С. Канг и др., «Влияние 20-недельного периодического погружения в холодную воду на фенотип и миоядра в отдельных волокнах мышц задних конечностей крысы», Jpn. J. Physiol. , 54 , № 4, 331–337 (2004).

    Артикул PubMed CAS Google ученый

  • 48.

    J. Lin, H. Wu, PT Tarr, et al., «Транскрипционный коактиватор PGC-1a управляет образованием медленно сокращающихся мышечных волокон», Nature , 418 , № 6899, 797–801 (2002).

    Артикул PubMed CAS Google ученый

  • 49.

    Дж. Лин, П. Х. Ву, П. Т. Тарр и др. «Дефекты адаптивного энергетического метаболизма с гиперактивностью, связанной с ЦНС, у альфа-нулевых мышей PGC-1», Cell , 119 , No.1. С. 121–135 (2004).

    Артикул PubMed CAS Google ученый

  • 50.

    Б. Б. Лоуэлл и Б. М. Шпигельман, «На пути к молекулярному пониманию адаптивного термогенеза», Nature , 404 , № 6778, 652–660 (2000).

    Артикул PubMed CAS Google ученый

  • 51.

    Т. М. Макинен, «Различные типы адаптации к холоду у человека», Фронт. Biosci. , 2 , 1047–1067 (2010).

    Артикул Google ученый

  • 52.

    С. Молл, Р. Бродбридж, С. Л. Харрисон и др. «Присутствие сарколипина приводит к увеличению выработки тепла Са 2+ -АТФазой», J. Biol. Chem. , 281 , № 48, 36,597–36,602 (2006).

    Артикул CAS Google ученый

  • 53.

    W.D. van Marken Lichtenbelt и P. Schrauwen, «Влияние неподвижного термогенеза на регуляцию энергетического баланса у людей», Am. J. Physiol. Regul. Интегр. Комп. Physiol. , 301 , R285 – R296 (2011).

    Артикул PubMed CAS Google ученый

  • 55.

    O. Muzik, T. J. Mangner, W. R. Leonard, et al., « 15 O ПЭТ-измерение кровотока и потребления кислорода в холодном активированном коричневом жире человека», J. Nucl. Med. , 54 , 523–531 (2013).

    Артикул PubMed CAS Google ученый

  • 56.

    M. P. Mollica, L. Lionetti, R. Crescenzo и др., «Воздействие холода по-разному влияет на энергоэффективность митохондрий в печени и скелетных мышцах крыс», FEBS Lett. , 579 , № 9, 1978–1982 (2005).

    Артикул PubMed CAS Google ученый

  • 57.

    I. Nakagaki, S. Sasaki, T. Yahata, et al., «Цитоплазматические и митохондриальные уровни Ca 2+ в коричневых адипоцитах», Acta Physiol.Сканд. , 183 , № 1, 89–97 (2005).

    Артикул PubMed CAS Google ученый

  • 58.

    RL Oliveira, M. Ueno, CT de Souza, et al., «Холодовая экспрессия PGC-1 модулирует поглощение мышечной глюкозы посредством инсулинового рецептора / Akt-независимого, AMPK-зависимого пути», Являюсь. J. Physiol. Эндокринол. Метаб. , 287 , E686 – E695 (2004).

    Артикул PubMed CAS Google ученый

  • 60.

    P. Puigserver, Z. Wu, C. W. Park, et al., «Холодоиндуцируемый коактиватор ядерных рецепторов, связанных с адаптивным термогенезом», Cell , 92 , No.6. С. 829–839 (1998).

    Артикул PubMed CAS Google ученый

  • 61.

    DB Ramsden, P. Ho, J. Ho, et al., «Человеческие нейрональные разобщающие белки 4 и 5 (UCP4 и UCP5, структурные свойства, регуляция и физиологическая роль в защите от окислительного стресса и митохондриальной дисфункции). , ” Brain Behav. , 2 , No. 4, 468–478 (2012).

  • 62.

    S. Raschke, M. Elsen, H. Gassenhuber, et al., «Доказательства против благоприятного воздействия ирисина на людей», PLoS One , 8 , № 9, e73680 (2013).

    Артикул PubMed PubMed Central CAS Google ученый

  • 63.

    Т. Сато, Э. Имура, А. Мурата, Н. Игараши, «Взаимосвязь тироидных гормонов и катехоламинов при акклиматизации к холоду у крыс. Компенсирующая роль катехоламинов при изменении состояний щитовидной железы », Acta Endocrinol. (Копенгаген) , 113 , No.4, 536–542 (1986).

    CAS Статья Google ученый

  • 65.

    Сервик К., “Биомедицина. Горе для «гормона упражнений», Science , 347 , № 6228, 1299 (2015).

  • 66.

    Дж. Э. Сильва, «Термогенный эффект тироидного гормона и его клинические последствия», Ann. Междунар. Med. , 139 , № 3, 205–213 (2003).

    Артикул PubMed CAS Google ученый

  • 68.

    Смит, Р. Бродбридж, Дж. М. Ист и А. Г. Ли, «Сарколипин разъединяет гидролиз АТФ от накопления Са 2+ Са 2+ -АТФазой саркоплазматической сети скелетных мышц LEE1. , ” Биохим.J. , 361 , № 2, 277–286 (2002).

    Артикул PubMed PubMed Central CAS Google ученый

  • 69.

    A. Stancic, B. Buzadzic, A. Korac, et al., «Регулирующая роль передачи сигналов PGC-1α / PPAR в метаболическом рекрутировании скелетных мышц во время акклиматизации к холоду», J. Exp. Биол. , 216 , 4233–4241 (2013).

    Артикул PubMed CAS Google ученый

  • 70.

    Х. Б. Стоунер, «Роль печени в термогенезе без дрожи у крыс», J. Physiol. , 232 , № 2, 285–296 (1973).

    Артикул PubMed PubMed Central CAS Google ученый

  • 71.

    D. A. Talbot, C. Duchamp, B. Rey, et al., «Несвязанный белок и переносчик АТФ / АДФ увеличивают митохондриальную протонную проводимость после адаптации королевских пингвинов к холоду», J. Physiol. , 558 , №1. С. 123–135 (2004).

    Артикул PubMed PubMed Central CAS Google ученый

  • 73.

    Дж. Дж. Вилларин, П. Дж. Шеффер, Р. А. Маркл и С. Л. Линдстедт, «Хроническое воздействие холода увеличивает окислительную способность печени у сумчатых Monodelphis domestica », Comp. Biochem. Physiol. A. Mol. Интегр. Physiol. , 136 , № 3, 621–630 (2003).

    Артикул PubMed CAS Google ученый

  • 74.

    MJ Vosselman, AA van der Lans, B. Brans, et al. , «Системная β-адренергическая стимуляция термогенеза не сопровождается активностью коричневой жировой ткани у людей», Diabetes , 61 , 3106–3113 (2012).

    Артикул PubMed PubMed Central CAS Google ученый

  • 75.

    С. Выбирал, И. Лесна, Л. Янский, В. Земан, «Терморегуляция у зимних пловцов и физиологическое значение адренергического термогенеза человека», Exp. Physiol. , 85 , 322–326 (2000).

    Артикул Google ученый

  • 76.

    S. L. J. Wijers, P. Schrauwen, W.Х. М. Сарис и В. Д. ван Маркен Лихтенбельт, «Разобщение митохондрий скелетных мышц человека связано с индуцированным холодом адаптивным термогенезом», PLoS One , 3 , № 3, e1777 (2008).

    Артикул PubMed PubMed Central CAS Google ученый

  • 77.

    T. Yoneshiro, S. Aita, M. Matsushita, et al., «Рекрутированная коричневая жировая ткань как средство против ожирения у людей», J. Clin. Вкладывать деньги., 123 , № 8, 3404–3408 (2013).

    Артикул PubMed PubMed Central CAS Google ученый

  • 78.

    Дж. Б. Йонг и Л. Ландсберг, «Влияние одновременного голодания и воздействия холода на активность симпатоадреналовой системы у крыс», Am. J. Physiol. , 1 , № 3, E314 – E319 (1981).

    Google ученый

  • Климатическое приспособление | физическая антропология

    Климатическая адаптация , в физической антропологии, генетическая адаптация человека к различным условиям окружающей среды. Физическая адаптация человека проявляется в реакции на экстремальный холод, влажную жару, условия пустыни и большие высоты.

    Холодная адаптация бывает трех типов: адаптация к сильному холоду, умеренному холоду и ночному холоду. Сильный холод благоприятен для невысоких, круглых людей с короткими руками и ногами, плоскими лицами с толстыми подушечками над пазухами, узкими носами и толстым слоем жира на теле. Эти приспособления обеспечивают минимальную площадь поверхности по отношению к массе тела для минимальной потери тепла, минимальные потери тепла в конечностях (что обеспечивает ловкость рук во время воздействия холода и защищает от обморожения), а также защиту легких и основания мозга от холодного воздуха. в носовых ходах.По тем же причинам умеренный холод благоприятен для высоких, коренастых особей с умеренным жиром и узким носом. Ночной холод — часто часть среды пустыни, где жители должны быть в состоянии выдерживать жаркие и сухие дневные условия, а также холод ночью — способствует повышению метаболической активности, чтобы согреть тело во время сна.

    Термоадаптация бывает двух типов: адаптация к влажной жаре и к сухой жаре (условия пустыни). В жарком климате проблема не в поддержании тепла тела, а в его рассеивании.Обычно тело избавляется от лишнего тепла с помощью потоотделения. Однако в условиях влажной жары влажность окружающего воздуха в некоторой степени препятствует испарению пота, что может привести к перегреву. Следовательно, адаптированный к теплу человек во влажном климате обычно высокий и худой, так что он имеет максимальную площадь поверхности для теплового излучения. У него мало жира; часто широкий нос, так как нагревание воздуха в носовых ходах нежелательно; и обычно темная кожа, которая защищает его от вредного солнечного излучения и может способствовать снижению порога потоотделения.Человек, адаптированный к пустыне, может свободно потеть, но должен иметь дело с потерей воды; следовательно, он обычно худощав, но не высок. Эта адаптация сводит к минимуму потребность в воде и потерю воды. Пигментация кожи умеренная, поскольку чрезмерная пигментация является хорошей защитой от солнца, но позволяет поглощать тепло, которое должно быть потеряно при потоотделении. Адаптация к ночному холоду также характерна для людей, адаптированных к пустыне.

    Большая высота требует определенной степени адаптации к холоду плюс адаптация к низкому давлению воздуха и, как следствие, низкому содержанию кислорода.Эта адаптация обычно достигается за счет увеличения легочной ткани.

    Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишись сейчас

    Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

    Биологическая адаптивность человека: обзор

    Инуиты (эскимосы) живущие
    в полярной пустыне —
    пример человека
    способность выжить в
    экстремальные условия

    Человек Организм легко реагирует на изменение стресса окружающей среды в различных биологических и культурные пути.Мы можем акклиматизироваться к широкому диапазону температур и влажность. Когда мы путешествуем на большую высоту, наши тела приспосабливаются к тому, чтобы по-прежнему получать достаточно кислорода. Мы также постоянно реагируем на физиологические способы к внутренним и внешним стрессам, например бактериальным и вирусные инфекции, загрязнение воздуха и воды, питание дисбаланс и перенаселенность.

    Эта способность быстро адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды сделало возможным нам выжить в большинстве регионов мира.Мы успешно живем во влажном тропическом леса, суровые пустыни, арктические пустоши и даже густонаселенные города с значительное количество загрязнения. Большинство других видов животных и растений ограничены одним или относительно небольшое количество сред из-за их более ограниченной приспособляемости.

    человек обычно реагируют на стрессы окружающей среды четырьмя способами:

    биологический
    отзывы
    1. генетическое изменение
    2. Регулировка развития отзывы без
    генетическое изменение
    3. Акклиматизация
    4.культурные обычаи и технологии

    Первые три биологические реакции. Последние три происходят при нашей жизни без дальнейшего генетического изменения.


    генетический Смена

    Когда экологический стресс постоянен и длится многие поколения, успешная адаптация может развиваются посредством биологической эволюции. Те люди, которые наследуют черту, которая дает преимущество при реагировании на определенные нагрузки более вероятно, проживут дольше и передадут больше своих генов следующему поколению. Это эволюция путем естественного отбора. Например, люди, чьи предки жили в районах, где эндемичный малярия на протяжении тысяч лет часто наследуют некоторую степень иммунитета к этому серьезному заболеванию. Высокая частота серповидно-клеточного признака среди народов Центральной Африки во многом является результатом косвенного отбора для этого признак малярии. Гетерозиготные носители гена серпа обычно не имеют серповидноклеточной анемии и достаточно устойчивы к малярийным микроорганизмов, что они обладают избирательным преимуществом.Другой пример генетическое решение экологического стресса — наша способность производить пот как помощь в охлаждении нашего тела в жарких условиях. Это не удивительно что у нас есть такая возможность, потому что наша непосредственные предки человека были тропическими животные.

    Генетические изменения в ответ на стрессы окружающей среды обычно требуют многих поколений. получили широкое распространение в популяции. К счастью, у нас есть и другие способы реагировать более быстро индивидуально в течение нашей жизни. Слово настройки здесь используется для обозначения этих более коротких терминов физиологические изменения, не передающиеся по наследству. В слово приспособления зарезервирован для наследственных генетических изменений, происходящих в популяции в течение длительного периода времени.


    Развитие Регулировка

    Один из более мощные способы адаптации к стрессам окружающей среды — это изменение роста выкройки и разработка.Это происходит в детстве и обычно приводит к анатомическим и / или физиологический изменения, которые в основном необратимые в зрелом возрасте. Такие постоянные изменения упоминаются как адаптация к развитию или акклиматизация развития .

    Рентген раннего 20 век
    Связанная ступня китаянки

    Рост был задержан и
    кости были значительно деформированы
    , так что они могли
    поместиться в крошечные заостренные тапочки.

    Среди людей, изменения в развитии являются результатом как естественного давления окружающей среды, так и культурных практики. Примером последнего был теперь незаконный обычай в Китае плотно оборачивают или связывают ноги молодых девушки с тканью, чтобы мешают нормальному росту. Хотя это вызвало необратимые, калечащие деформации кости стопы, это также привело к очень крошечным стопам, которые считались очень привлекательный.Родители из добрых намерений искалечили дочерей. Маленькие ступни сделают их более привлекательными партнерами по браку для богатых важных мужчин и спасти их от тяжелой работы.

    Конец XIX века
    Британский актриса
    (Лилли Лэнгтри)
    кто олицетворял
    идеал красота
    с ее осой-
    фигурная талия
    достигнуто с
    обтягивающий корсет

    Легко осудить старый китайский обычай связывать ступни как варварский.Однако стоит учитывая, что у североамериканцев и европейцев намеренно изменяли части тел своих детей и себя неприятными процедуры тоже. В конце 19 века узкие корсеты носили девочки, когда их тела еще росли, деформировали нижнюю реберные кости опасно заходят в легкие. У некоторых богатых женщин даже было нижние ребра удалены хирургическим путем, чтобы добиться стильной «осообразной» формы. Талия.Окружность 19 дюймов была идеальной.

    Преднамеренная деформация частей тела произошла не только в прошлом. Сегодня в Китае растет беспокойство среди многих мобильных операторов среднего звена. класс мужчин и женщин, что они слишком короткие. Тысячи искали решение этой проблемы удлинением ног. Это достигается долгим, болезненным процессом, включающим хирургическое разрушение две голени на обеих ногах, а затем с помощью регулируемых металлических скоб, которые закреплены стальными штифтами, имплантированными в кость чуть ниже колен и выше лодыжек, чтобы постепенно увеличивать длину почти на 1/16 дюйма (около 1 мм.) в день по мере заживления костей. Это увеличивает разрыв в ломать участки, тем самым стимулируя рост новых костей. В результате средний пациент постоянно увеличивает свой рост примерно на 3 дюйма (7-8 см) в полгода.

    Преднамеренная деформация тела — обычная практика в Северной Америке сегодня, поскольку Что ж. Родители среднего и высшего класса обычно имеют зубы их детей выпрямлены ретейнерами и скобами. Это долгий, дорогостоящий и несколько болезненный опыт, который меняет положение зубов.Частично это сделано для сохранить и улучшить их функционирование. Однако сильная мотивация — улучшить внешний вид. Выпрямление носа и другое формы пластической хирургии часто выполняются по одной и той же причине, несмотря на Дело в том, что они болезненны. Родители предполагают, что эти виды тела изменение увеличит вероятность того, что их дети вырастут и станут более успешными в жизни. Это было также мотивация богатых китайских родителей в прошлом, которые связывали ноги своим дочери и современных китайцев, перенесших удлинение ног.

    В модной одежде
    туфли на высоком каблуке
    может нанести ногу
    деформации и от
    ее
    ортопедические проблемы
    со временем

    Навсегда изменения формы частей тела могут быть непреднамеренными. Например, носить кожу обувь, закрывающая ступни, делает их уже, чем они были бы в противном случае.Точно так же практика женщин, носящих обувь с острым носком, на высоком каблуке и часто слишком маленький размер обычно приводит к ряду болезненных ортопедических деформации. В основе этой внешне нелогичной западной культурной практики лежит вера в то, что маленькие ступни привлекательны для женщин. В Американская академия хирургов-ортопедов сообщила, что 9 из 10 женщин в Соединенных Штатах носят обувь, которая слишком мала для их ног, а 7 из из десяти впоследствии развились болезненные бурситы, пальцы ног или другая ступня деформации.

    Что делает такая адаптация к развитию частей нашего тела возможна потому, что люди имеют высокую степень физиологической пластичности . То есть мы можем быть физически формируется окружающей средой в процессе роста. Взрослые — это результат генетически унаследованных черт, которые в определенной степени сформировались у каждого из нас окружающей средой, когда мы росли.

    Ребенок с маразмом

    Крайнее недоедание или переедание в раннем детстве может привести к разрушительным изменениям в развитии. При длительной нехватке еды, как это бывает при голоде. ситуация, люди могут развиться маразм (от греческого — «тратить»). Симптомы включают крайние исхудание, диарея, анемия и апатия. Женщины с маразмом обычно прекратить овуляцию и впоследствии не может забеременеть. Потеря изолирующего жира делает людей с маразмом очень уязвимыми перед смертью в результате падения основное тело температура, когда воздух опускается ниже 60-65 F.(15-18 с.). Молодой дети, пережившие маразм, обычно невысокий взрослый рост и некоторая степень умственной отсталости. К сожалению, сегодня во всем мире маразм — не редкость. Приблизительно 31 миллион детей умирают каждый год от недоедания, а 178 миллиона отстают в росте. Около 1 миллиарда человек сейчас недоедают, и примерно столько же людей недоедают и страдают проблемы со здоровьем, связанные с ожирением.

    Ребенок с квашиоркором

    Отсутствие определенных видов питательных веществ может привести к другим опасным для жизни проблемам со здоровьем. Например, когда у младенцев и очень маленьких детей диета с чрезвычайно низким содержанием белка , они, вероятно, разработать квашиоркор . Также Этому состоянию способствует недостаточное потребление витаминов А и Е как минералы цинк и селен.Типичные симптомы квашиоркора включают отек (или отек) из-за задержки жидкости (особенно в области живота), палочковидные ноги и руки с небольшой жировой или мышечной массой, апатия и потеря волос и кожи пигментация пятнами. Как и в случае с маразмом, дети с квашиоркор, вероятно, будут апатичны и ослаблены иммунная система, которая снижает их способность бороться с инфекциями. Если ребенок переживает квашиоркор, у него может быть задержка роста.

    Даже специфический один только дефицит витаминов может привести к серьезным проблемам со здоровьем для детей, несмотря на адекватное питание. Например, отсутствие витамин D может вызвать заболевание костей, известное как рахит, в то время как недостаточное количество витамина А может вызвать постоянную слепоту и ослабляют иммунную систему. Почти 100 миллионов Сегодня люди в мире испытывают нехватку витамина А. Большинство из них живут в Азии. Чтобы уменьшить этот дефицит, новый штамм генетически модифицированного риса («золотой рис») с относительно высоким содержанием витамина А теперь выращивают широко в Азии.Однако диета, в которой слишком много витамина А, одинаково вредно. Это может вызвать врожденные дефекты (особенно волчьей пасти). и может влиять на клетки, производящие новую кость, что приводит к резкое повышение риска переломов.

    Современный
    высокий японец

    Развитие регулировка не только приводит к дефектам и нарушениям. Диетические изменения также могут иметь положительный эффект, если питание улучшенный. Так было в Японии после окончания мировой войны. II. Министерство образования Японии сообщило, что С тех пор дети были значительно выше в каждом поколении. В Например, в 1986 году японские мальчики 14-15 лет в среднем были на 7 дюймов выше, чем мальчики сопоставимого возраста в 1959 году. Ключевой фактор изменения в японском образе жизни была диета. Вполне вероятно, что это было в основном отвечает за увеличенные размеры тела.Между 1961 г. и 1971 г., потребление животного белка в Японии выросло на 37%, а потребление растительной пищи упало на 3%. В городах Японии и других все более богатых регионах Восточной Азии, пищевые привычки изменились резко за последние несколько десятилетий. Гамбургеры, пицца, жареный цыпленок и другие жирные западные продукты очень популярны. с молодыми и богатыми. Сегодня в Японии около четверть потребляемых калорий составляют жиры — это в 5 раз больше чем сразу после Второй мировой войны. Поддержка гипотезы что изменения в диете такого рода могут привести к значительному развитию корректировки — недавний двухлетнее обучение детей в Кении. Было обнаружено, что включение всего 60 граммов (около двух ложек) мяса в день на диету молодых у детей увеличились на 80% мышцы плеча по сравнению с детьми, которые были строгими вегетарианцами. Диета, включающая сопоставимое количество молока вместо мяса привело к увеличению на 40%. Продукты животного происхождения важны в рационе маленьких детей, потому что они содержат питательные вещества, которые трудно получить из немясных или немолочных продуктов источники. Однако слишком много животного белка и жира может привести к ожирение и другие риски для здоровья.


    Акклиматизация

    Все прочие формы адаптации к стрессам окружающей среды обычно обратимы, если они происходят в детство или зрелость.Эти обратимые изменения именуется акклиматизационный или Акклиматическая установка . Полезно учесть различные формы акклиматизации с точки зрения продолжительности которые они могут произойти.

    Формы Акклиматизация
    Дубление — это
    обычная форма
    сезонной

    акклиматизационной

    An пример длительной акклиматизации люди, которые теряют лишний жир и очень стройны в результате длительного длительного недоедания. Если позже они увеличат свой рацион до постоянного уровня чрезмерных калорий, они, скорее всего, сохранят больше жира и в конечном итоге станут ожирение. Они переживают длительную акклиматизацию, когда сначала теряют жир. и снова позже, когда они его сохранят. В обоих случаях они акклиматизируются к доступное питание.

    Анатомический и / или физиологические приспособления также могут развиваться в течение еще более коротких периодов времени. Например, многие люди приобретают темный загар в летние месяцы и теряют его. зимой.Это изменение цвета кожи — сезонная акклиматизация. к разрушительному действию ультрафиолетового излучения солнца.

    Когда кожа дайверы спускаются в океан, они испытывают стремительно возрастающий напор воды. В считанные секунды они могут страдать от мучительной боли в ушах из-за неравномерного давление внутри и снаружи их барабанных перепонок. Они должны уравновесить это давление сильно сморкаться через нос. Делая это, они делают краткосрочные акклиматизация к изменившейся среде.


    Изменение давления воды
    требует краткосрочный
    акклиматизация кожи
    дайверы

    Когда путешествуя на большую высоту, обычно наблюдается постепенное падение способность слышать из-за неравенства давления с одной стороны барабанная перепонка к другой, заставляя ее слегка раздуваться и становятся менее гибкими. Эта разница в давлении опытный в горах обычно может быть отменяется зеванием, глотанием или жеванием резинки. Однако если у кого-то заложен нос, часто бывает сложно выровнять давление когда они поднимаются на большую высоту. В результате у них может быть сильная боль в ушах. Это была серьезная проблема для пассажиров до того времени, когда самолеты под давлением.

    Разница между видами акклиматизации не только в время, необходимое для первоначальной настройки. Обычно чем короче время для акклиматизации, тем быстрее он также обращается вспять после того, как стресса больше нет.


    Комбинированные эффекты

    Генетический адаптации и три типа адаптации к экологическим стрессам не всегда отдельные явления. Акклиматизация, происходящая в детстве, может привести к постоянному анатомические изменения, как это часто бывает при неправильном питании.Когда акклиматизация успешен в обеспечении хорошего здоровья и долголетия, он может дать людям выборочный преимущество в передаче своих генов следующему поколению. Это может иметь сильную детерминантное влияние на направление эволюции. В свою очередь, генетические изменения могут сыграть значительную роль в адаптации, поскольку способность к акклиматизации в конечном итоге зависит от генетический состав.

    Адаптивность к конкретным экологическим стрессам варьируется от человека к человеку и от населения к численность населения.Мы не все биологически равны. Например, некоторые группы люди более успешно приспосабливаются к большой высоте. Другие могут лучше справиться сильная жара и повышенная влажность. Адаптивные реакции, как правило, возникают в пространственные кластеры по всему миру. Обычно наиболее эффективные приспособления для специфические экологические стрессы встречаются в областях, где эти стрессы наиболее общий. Это свидетельство того, что естественный отбор произошел в адаптация населения.


    Культурный Практики и технологии

    Это важно помнить, что люди не только взаимодействуют со своей средой биологически. Мы тоже используем культуру. За последние полмиллиона лет по крайней мере, мы изобрели технологические средства, которые позволили нам освоить новую среду без необходимости сначала выработайте к ним биологические приспособления. Дома, одежда и огонь позволили нам жить в умеренных и, в конечном итоге, арктических регионах, несмотря на то, что у нас все еще есть тела тропических животных.

    Летчик-истребитель FA-18
    с помощью культурные

    технологии для адаптации
    на большую высоту

    Однако это не означает, что искусственные технологии устраняют биологические адаптивные преимущества отдельных лиц или групп. Людям, у которых толще слои жировой изоляции под их кожей обычно лучше выживают в холодном климате, в то время как стройным людям лучше в горячих.

    В следующих четырех разделах руководства вы узнаете, как наш организм реагирует на несколько распространенных видов воздействия окружающей среды.

    Адаптация | Национальное географическое общество

    В эволюционной теории адаптация — это биологический механизм, с помощью которого организмы приспосабливаются к новой среде или к изменениям в своей текущей среде. Хотя ученые обсуждали адаптацию до 1800-х годов, только тогда Чарльз Дарвин и Альфред Рассел Уоллес разработали теорию естественного отбора.

    Уоллес считал, что эволюция организмов каким-то образом связана с адаптацией организмов к изменяющимся условиям окружающей среды. Развивая теорию эволюции путем естественного отбора, Уоллес и Дарвин вышли за рамки простой адаптации, объяснив, как организмы адаптируются и развиваются. Идея естественного отбора заключается в том, что передаваемые по наследству черты позволяют организмам лучше адаптироваться к окружающей среде, чем другим организмам того же вида. Это способствует лучшему выживанию и воспроизводству по сравнению с другими представителями вида, что ведет к эволюции.

    Организмы могут адаптироваться к окружающей среде по-разному. Они могут адаптироваться биологически, то есть изменять функции организма. Пример биологической адаптации можно увидеть в телах людей, живущих на больших высотах, таких как Тибет. Тибетцы процветают на высоте, где уровень кислорода до 40 процентов ниже, чем на уровне моря. Вдыхание такого разреженного воздуха может вызвать у большинства людей заболевание, но в организме тибетцев произошли изменения в химическом составе тела. Большинство людей могут выжить на большой высоте в течение короткого времени, потому что в их организме повышается уровень гемоглобина — белка, который переносит кислород в кровь.Однако постоянно высокий уровень гемоглобина опасен, поэтому повышенный уровень гемоглобина не является хорошим решением для выживания на большой высоте в долгосрочной перспективе. У тибетцев, похоже, развились генетические мутации, которые позволяют им использовать кислород гораздо эффективнее без необходимости в дополнительном гемоглобине.

    Организмы также могут проявлять поведенческую адаптацию. Одним из примеров поведенческой адаптации является то, как императорские пингвины в Антарктиде собираются вместе, чтобы поделиться своим теплом посреди зимы.

    Среди ученых, изучавших адаптацию до развития теории эволюции, был Жорж Луи Леклерк, граф де Бюффон. Он был французским математиком, который считал, что организмы со временем меняются, адаптируясь к окружающей среде своего географического положения. Другой французский мыслитель, Жан Батист Ламарк, предположил, что животные могут адаптироваться, передавать свои приспособления своему потомству и, следовательно, эволюционировать. В приведенном им примере говорилось, что предки жирафов могли приспособиться к нехватке пищи на невысоких деревьях, вытянув шеи, чтобы дотянуться до более высоких ветвей.По мнению Ламарка, потомство жирафа, вытянувшего шею, унаследует чуть более длинную шею. Ламарк предположил, что поведение, приобретенное в течение жизни жирафа, повлияет на его потомство. Однако это была концепция естественного отбора Дарвина, согласно которой такие благоприятные черты, как длинная шея у жирафов, сохранились не из-за приобретенных навыков, а потому, что только жирафы, у которых была достаточно длинная шея, чтобы прокормить себя, выживали достаточно долго, чтобы воспроизводиться. Таким образом, естественный отбор обеспечивает более убедительный механизм адаптации и эволюции, чем теории Ламарка.

    Энергия адаптации, стресс и осциллирующая смерть

    С. Бреннер, 1998. Биологические вычисления. В G.R. Бок, Дж. А. Гуд (ред.), Пределы редукционизма в биологии

    , Симпозиум Фонда Новартис, том. 213,

    Willey, Chichester, 106–116.

    S. Breznitz (Ed.), 1983. The Denial of Stress, New York, International Univer-

    sities Press, Inc.

    F. Censi, A. Giuliani, P. Bartolini, G. Calcagnini, 2011. Теория многомасштабного графа

    ретикальный подход к сетям регуляции генов: тематическое исследование фибрилляции предсердий,

    Биомедицинская инженерия, IEEE Transactions on 58 (10) (2011), 2943–2946.

    Ф.С. Чапин, III, Э. Шульце, Х.А. Муни, 1990. Экология и экономика хранения

    на растениях, Анну. Rev. Ecol. Syst. 21, 423–447.

    L. Chen, R. Liu, Z.P. Лю, М. Ли, К. Айхара, 2012. Обнаружение сигналов раннего предупреждения

    для внезапного ухудшения сложных заболеваний с помощью динамической сети

    биомаркеров. Научные отчеты, 2 (342).

    Г.П. Chrousos, P.W. Gold, 1992. Концепции стресса и системного расстройства стресса: обзор физического и поведенческого гомеостаза, журнал Американской медицинской ассоциации

    , 267 (9), 1244–1252.

    D. Costantini, 2014. Окислительный стресс и гормезис в эволюционной экологии

    и физиология, Springer, Berlin — Heidelberg.

    V. Dakos, E.H. ван Нес, Р. Донанджело, Х. Форт, Х., М. Шеер, 2010. Пространственная корреляция

    как ведущий индикатор катастрофических сдвигов, Теор. Ecol. 3, 163–174.

    Т. Добжанский, 1950. Эволюция в тропиках, American Scientist 38 (2), 209–

    221.

    Дж. М. Дрейк, Б.Д. Gri en, 2010. Сигналы раннего предупреждения о вымирании в ухудшающейся среде —

    , Nature 467 (7314), 456–459.

    Р. А. Фишер, 1930. Генетическая теория естественного отбора: полное варио-

    ромовое издание. Издательство Оксфордского университета.

    Дж. Галле, М. Хёманн, Г. Ост, 2009. От отдельных клеток к архитектуре ткани

    — восходящий подход к моделированию пространственно-временной организации

    сложных многоклеточных систем, Журнал математической биологии 58 (1-2),

    261–283.

    Л.Х. Гаркави, Э. Квакина, М.А. Уколова, 1979. Адаптивные реакции и резистентность организма

    , Ростов-на-Дону, Издательство Ростовского Университета.

    Л.Х. Гаркави, Э. Квакина, Т. Кузьменко, А. Шихлярова, 1998. Анти-

    стрессовые реакции и активационная терапия, Москва, Имедис.

    Б. Голдстоун, 1952. Врач общей практики и общей адаптации син-

    дром, С. Афр. Med. J. 26, 88–92, 106–109.

    26

    Фонд Лики | Культура: двигатель адаптации человека

    Опубликовано 12.09.2012
    КАТЕГОРИИ: Гостевой пост, Быть человеком

    Социальное обучение ведет к нашим величайшим достижениям и наихудшим ошибкам

    Это сообщение в блоге «Быть ​​человеком» принадлежит доктору Др.Роберт Бойд.

    Фото Джерри Холленса

    В 1845 году сэр Джон Франклин, член Королевского общества и опытный путешественник по Арктике, отправился с большой хорошо оснащенной экспедицией на поиски Северо-Западного прохода. Его корабль две зимы был скован льдом, и весь экипаж из 129 человек погиб, в основном от голода и цинги. Тем не менее, богатые животноводческие ресурсы региона, где погибли эти люди, позволили центральным инуитам выжить и растить своих детей не менее 700 лет.Почему британцы не могли найти достаточно еды?

    Современные технологии позволяют нам доминировать в мире, как никакой другой вид в истории жизни. В плейстоцене наши предки охотники-собиратели делали то же самое — задолго до земледелия, городов или промышленной революции. Современные люди появились из Африки около 50 000 лет назад и вскоре заняли почти все земные ареалы, от крайней пустыни до тропических лесов и арктических тундр. Конечно, есть виды, адаптированные к каждой из этих сред: пустынные грызуны настолько хорошо сохраняют воду, что им никогда не нужно пить; лесные приматы качаются сквозь полог, никогда не достигая земли, а у арктических овцебыков есть волосы и жировые отложения, которые позволяют им пережить зиму над полярным кругом.Что делает людей уникальными в мире природы, так это то, что они живут в всех из этих сред.

    Люди могут быстро адаптироваться к гораздо более широкому кругу обстоятельств, чем любое другое существо. Два миллиона лет назад наши предки были довольно типичным видом обезьян, обитавшим в небольшой части Африки. Теперь мы — чемпионы мира по адаптерам. Чем объясняется это изменение?

    Вы, наверное, думаете, что это просто — люди развили большой мозг и стали намного умнее. Мы можем адаптироваться к такому широкому спектру сред, потому что мы используем эти умения для решения проблем каждой из них.Мы изобретаем инструменты, одежду и укрытие. Другие животные не могут этого сделать, потому что они не такие умные, как мы. Люди действительно умнее, чем средний медведь (или примат), но мы недостаточно умны индивидуально, чтобы решить ряд проблем, которые нам нужно решить.

    Вместо этого я считаю, что культура — это ключ. Люди гораздо лучше учатся друг у друга, чем любое другое животное. Эта способность позволяет людям постепенно накапливать знания из поколения в поколение, которые ни один человек не может изобрести в одиночку.Такая культурная адаптация может быть медленной, если измерять продолжительность жизни человека, но она ослепляюще быстра по сравнению с генетической адаптацией. Британские исследователи голодали не потому, что им не хватало ума, а потому, что у них не было необходимых местных знаний, и двух лет было недостаточно для их приобретения.

    Люди, покинувшие Африканский Рог 50 000 лет назад, были тропическими собирателями. Двадцать тысяч лет спустя их потомки жили на берегах Северного Ледовитого океана. Чтобы понять, сколько знаний потребовалось для этого перехода, давайте взглянем на людей, которые жили в аналогичной среде — центральные инуиты канадской Арктики.

    Эти собиратели полностью зависели от набора инструментов, набитых сложными, очень совершенными инструментами. Зимние температуры в среднем около −25 ° C, поэтому для выживания требовалась теплая одежда. Зимой центральные инуиты носили красиво оформленную одежду. Изготовление одежды из шкур карибу требует множества сложных навыков: необходимо вылечить шкуры, сделать нитки и иглы, а также разработать, вырезать и сшить одежду. Во время зимних штормов даже самой лучшей одежды недостаточно; укрытие обязательно. Центральные инуиты сделали снежные домики настолько хорошо спроектированными, что температура в помещении была около 10 ° C.Дерева не было, поэтому они освещали и обогревали дома, готовили еду и растапливали лед для воды, используя резные лампы из мыльного камня, заправленные топленым тюленьим жиром.

    Зимой центральные инуиты охотились на тюленей, в основном устраивая засаду у их дыхательных отверстий, используя составные гарпуны с рычажным механизмом. Летом инуиты использовали хитроумное трехзубое копье с острым центральным острием и двумя шарнирными наконечниками, обращенными назад, для добычи арктического гольца, пойманного в каменных плотинах. Также они охотились на тюленей и моржей в открытой воде с байдарок.Позднее летом и осенью они перешли на охоту на карибу с использованием сложных изогнутых составных луков. Inuit Instruction Manual for Technology займет тысячи страниц. Чтобы стать компетентным инуитом, вам также необходимо освоить Справочник по естествознанию , Социальные политики и процедуры , Грамматику и словарь и Убеждения, истории и песни .

    Как вы думаете, сможете ли вы приобрести все знания, необходимые для самостоятельного создания этих книг? Это не смешной вопрос.Это в значительной степени способ, которым все другие животные должны узнавать о своей среде. Они полагаются в основном на врожденную информацию и личный опыт, чтобы выяснить, как найти пищу, сделать укрытие и в некоторых случаях сделать инструменты. Многие другие виды имеют простые, культурно переданные традиции, но в любом случае приобретенное поведение может быть усвоено отдельными людьми. Только люди могут накапливать знания и технологии, которые не мог изобрести ни один человек.

    Надеюсь, вы согласитесь, что у вас не так много шансов.Изобретать каяк или узнать у инуитов о поведении тюленей — трудные проблемы, недоступные для любого человека. Изобрести всю упаковку невозможно. Нам не нужно полагаться на самоанализ, потому что эксперимент такого рода повторялся много раз, когда европейские исследователи застряли в незнакомой среде обитания. Несмотря на отчаянные усилия и достаточное количество времени для обучения, эти выносливые мужчины и женщины страдали или умирали из-за отсутствия важной информации о том, как адаптироваться к местным условиям.

    Как культура позволяет популяциям приобретать адаптацию, выходящую за рамки кругозора людей? Вы можете подумать, что ответ очевиден: культура позволяет делиться знаниями. Предположим, умный инуит изобретает новую строчку, которая делает швы водонепроницаемыми; она может поделиться этими знаниями со своими друзьями и родственниками, не умаляя их ценности для нее. Одежда и обувь ее семьи по-прежнему водонепроницаемы, сколько бы людей она ни рассказывала о своем открытии. В результате культура позволяет распределять затраты на инновации между всеми людьми, принимающими инновации.Но такое распределение затрат само по себе не может объяснить кумулятивную культурную эволюцию, потому что оно не дает оснований для инноваций. Дешевле просто скопировать кого-то другого. Культура также должна каким-то образом снижать стоимость инноваций.

    Это может произойти как минимум двумя способами. Во-первых, культурное обучение может позволить людям учиться выборочно. Иногда опыт дает точную информацию по низкой цене. Подумайте о Гудиере, случайно пролившем резину на горячую плиту, или о Флеминге, наблюдающем за его зараженными плесенью чашками Петри.Такие редкие подсказки позволяют делать точные и недорогие выводы об окружающей среде. Однако большинство людей не замечают этих сигналов, поэтому им будет намного труднее сделать такой же вывод. Животные, которые не могут учиться у других, привязаны к любой информации, которую предлагает природа. Напротив, культурное обучение позволяет нам быть разборчивыми, обучаться индивидуально, когда это дешево и точно, и полагаться на культурное обучение, когда экологическая информация является дорогостоящей или неточной.

    Во-вторых, способность к культурному обучению также может повысить среднюю приспособленность населения, позволяя приобретенным улучшениям накапливаться от одного поколения к другому.Например, луки различаются по многим параметрам, влияющим на характеристики, таким как длина, ширина, поперечное сечение, конусность и степень изгиба. Как правило, добиться больших улучшений методом проб и ошибок труднее, чем небольших. Даже если небольшие изменения вносятся случайным образом, половина из них увеличит отдачу, если дизайн уже не оптимален. Большие изменения улучшат ситуацию только в том случае, если они будут идти в направлении, включающем отдаленный оптимум. Таким образом, мы ожидаем, что создать полезный лук с нуля будет намного сложнее, чем повозиться с размерами достаточно хорошего лука.Изучающие культуру начинают свой поиск ближе к лучшему дизайну, чем чисто индивидуальные ученики, и могут инвестировать в дальнейшие улучшения. Затем они могут передавать эти улучшения внукам и так далее из поколения в поколение, пока не будут созданы сложные артефакты.

    Эти механизмы подразумевают, что культурная адаптация сопряжена с внутренним компромиссом. Это позволяет быстро развиваться превосходным знаниям и технологиям, относящимся к среде обитания. Но эти механизмы работают только в том случае, если люди доверчивы и в основном делают то, что делают окружающие.Выборочное обучение означает, что вы верите своим собственным чувствам только тогда, когда они явно противоречат культурным нормам. В противном случае вы копируете других. Накопление небольших улучшений означает, что у людей есть мотивация вносить небольшие изменения в культурные нормы; подозревают большие изменения.

    Добавить комментарий