Transcript Основной обмен

Акклиматизация:
«Способность организма подвергаться
незначительным морфологическим и
функциональным изменениям, не нарушающим
общий тип индивидуума и обеспечивающим
способность жить и, главное, размножаться в
несвойственной индивидууму новой обстановке»
(В.В. Бунак, 1924)
Факторы, по отношению к которым может
быть осуществлена акклиматизация (по
Бунаку):
• Метеорологический
• Эргологический – способность к изменению
уклада жизни и гигиенического режима
соответственно требованиям среды
• Общебиологический – характер взаимоотношений
человека с окружающим растительным и животным
миром
• Расовый – взаимная акклиматизация при
соприкосновении различных культурных и
психологических миров
• Негроиды (по Дарвину) и европеоиды (по
Бунаку) - результат отбора против болезней
тропиков и туберкулеза соответственно
• Адаптация – совокупность
морфофункциональных, поведенческих и
других особенностей данного вида,
обеспечивающих возможность специфического
образа жизни в конкретных условиях среды.
Подразумевает более глубокие, чем при
акклиматизации, изменения, вырабатываемые
под влиянием естественного отбора.
Специфика адаптации H.sapiens заключается в
сохранении не только биологических, но и
социальных функций, полноценной
трудоспособности.
Экологические градиенты
• Длина тела. Наибольший
размах изменчивости характерен
для тропической зоны, при этом
наибольшее число
высокорослых групп
фиксируется на Африканском
континенте
• Индекс P/S уменьшается с
севера на юг практически на
всех континентах, вне
зависимости от расы и этноса
• Длина конечностей в
процентах к длине тела
• Ширина плеч и таза в
процентах длины тела
Правило Томпсона-Бакстона: ширина носа в
тропической зоне больше, чем в умеренном и
холодном климате
Впервые исследования корреляций носового
указателя со среднегодовыми температурой и
влажностью были проведены в 1923. Дж. Вайнер
в 1954 г. показал также наличие связи этого
признака с атмосферным давлением.
Гипсистеноцефалия
Правило Бергмана: в пределах одного
политипического теплокровного вида размер тела
подвида увеличивается с уменьшением температуры
среды, и наоборот
Правило Аллена: существует тенденция к
увеличению относительных размеров сильно
выступающих частей тела с повышением
температуры среды
Основной обмен:
I = 2873 - 4,29T - 3,23S + 19,22W (по Робертсу),
где I – средняя дневная теплопродукция, ккал; T –
средняя годовая температура по Фаренгейту; S –
средняя длина тела, см; W – масса тела, кг
Уровень основного обмена у человека понижается в
направлении от северных районов к
экваториальным
Возможные причины снижения уровня
основного обмена:
•
•
•
•
Воздействие УФ
Снижение мышечной массы
Низкокалорийная диета
Генетические механизмы. Уровни медленно
мигрирующего трансферрина и сывороточного
протеина Hp (гаптоглобина) выше у народов,
населяющих тропический пояс
Минеральный состав костной ткани
• На территории бывшего СССР, по данным Т.И.Алексеевой,
выявлены географические закономерности в вариабельности
уровня минерализации скелета – в арктической зоне он выше
(с некоторыми исключениями), чем в зоне умеренного
климата.
• В то же время, есть данные, что уровень минерализации
костей выше у коренных жителей тропических широт, чем у
жителей умеренной климатической зоны
• Связи с диетой
• Зависимость формы
• Показаны различия в концентрации Na и K в
клетках крови у негроидного и европеоидного
населения (Munro-Faure et al., 1971): у негроидов
значительно выше концентрация Na, чем у
европеоидов, с K ситуация обратная. У негроидов
также меньше концентрация АТФ.
Вероятно, изменение концентраций электролитов
и их соотношений у африканцев связано со
спецификой течения и регуляции водно-солевого
обмена, а уменьшение концентрации АТФ,
вероятно, коррелирует с понижением общего
метаболизма у коренного населения тропиков
Процессы терморегуляции
• Изучение физиологических реакций на повышение
температуры показало, что у банту и белого населения
Южной Африки по мере пребывания в условиях высокой
температуры резко увеличиваются ректальная
температура и ЧСС по сравнению с
акклиматизированными банту и белыми.
• Как в случае акклиматизации, так и при отсутствии ее
банту имеют более низкие уровень ректальной
температуры и ЧСС в минуту.
• В течение 1-го часа эксперимента резко возрастает
потоотделение, со 2-го часа его уровень снижается,
причем как падение, так и повышение у белых сильнее
Белки сыворотки крови
• Уровень гамма-глобулинов (иммунных
белков) повышен у коренных жителей
тропических широт. Возможно, это
обусловлено распространением
малярийных паразитов и других
патогенных организмов
•Уровень альбуминов (структурных белков)
снижается в направлении к тропической зоне, что,
возможно, обусловлено белковой недостаточностью в
питании у тропических аборигенов
Взаимосвязи строения тела и характера питания
• Работа по индейцам Центральной
Америки и никобарцам Индии показала
отсутствие различий по длине и массе
тела между этими группами, хотя в
первой достаточно часты случаи
недоедания. Болезни белковой
недостаточности – квашиор, маразм
• Изучение причин малых размеров тела
пигмеев показало, что при нормальном
уровне СТГ понижена
чувствительность к нему
периферических тканей
• У представителей племени сара
(республика Чад) выявлены сезонные
вариации морфологических признаков
Уровень холестерина
• Существует некоторая тенденция к снижению
показателя в направлении к югу, но есть много
исключений
• Наиболее вероятно уровень холестерина связан
с особенностями питания: он повышается при
увеличении в пищевом рационе жиров и белков
и снижается при углеводной диете
• Масаи – пример наследственно
детерминированного низкого уровня
холестерина
• Исследования в Кейптауне,
проведенные на европейцах и банту,
с переводом их на одинаковую
диету;
• Сравнение уровней холестерина у
австралийских аборигенов (217 мг%
у мужчин и 207 мг% у женщин) и
белого населения Австралии (263 и
284 мг% соответственно)
Исследования Б.Даса населения окресностей
Калькутты, находящегося на вегетарианской
и невегетарианской диете:
• Для вегетарианцев характерно падение массы
тела, уровня общего холестерина, глюкозы,
остаточного азота, уровня седиментации
• Наблюдается тенденция к понижению Са,
общего белка, мочевины, кислой фосфатазы
(возможно последнее, наряду со снижением Са,
указывает на некие перестройки в костной
ткани)
• Отмечается повышение амилазной активности
Уровень фермента лактазы
у взрослого населения в
скотоводческих группах –
возможный пример
Алкагольдегидрогеназа
адаптации к молочной
диете.
Непереносимость лактозы
характерна для многих
тропических популяций
C2-H5-OH
Адаптивные типы по Алексеевой
• Адаптивные типы, проявляясь в пределах вида
H.sapiens, выражаются в виде тенденции к
изменению физиологических и морфологических
черт в направлении, наиболее благоприятном для
существования в определенной среде и не
препятствующем возможности существования в
других экологических нишах.
• Адаптивные типы не равноценны расам, поскольку
проявляются независимо от этноса и расы в сходных
условиях существования человеческих популяций
Тропический адаптивный тип
• Характерен для жителей теплых и влажных (реже
засушливых) регионов Земли, для которых также
характерен дефицит животного белка при
значительном преобладании растительной пищи,
распространение ряда эндемических заболеваний
• В целом свойственны тенденция к
лонгилинейности, пониженное значение P/S,
несколько уплощенная грудная клетка. Длина тела
варьирует, основной обмен обычно понижен, что
соответствует относительному дефициту развития
мускульного компонента.
Аридный адаптивный тип
• Включает обитателей пустынь – региона,
характеризующегося крайней сухостью и высокой
испаряющей способностью воздуха, высокой
температурой в тропических районах и холодной
зимой во внетропической зоне.
Средняя относительная влажность в тропиках
приближается к 100%, в пустыне – к 30%. Средняя
суточная температура в пустыне на 8 градусов
выше, а колебания среднесуточного цикла почти в 2
раза больше, чем в тропиках
• Передача тепла, образовавшегося в организме в
результате обмена веществ, путем излучения при
помощи конвекции окружающему воздуху в
пустыне невозможна. Поэтому охлаждение
происходит только за счет испарения
• Известно, что при температуре воздуха 15,5С
организм теряет 0,94 л жидкости в сутки путем
потоотделения, при 32С – 2,4 литра.
Перегрев и обезвоживание – основные причины
стрессовых ситуаций в организме при
акклиматизации в условиях пустыни.
Акклиматизация к жаре здесь выражается в
сохранении более низкой температуры тела, более
замедленного пульса и более низкого
потоотделения.
• Пустыни обитаемы с доисторических
времен, и коренное население,
особенно кочевники-скотоводы,
приспособилось к жизни в таких
экстремальных условиях,
концентрируясь у источников воды
• Среди жителей пустынь отмечается
тенденция к линейности
телосложения, повышен процент
астеноидных форм с плоской или
уплощенной формой грудной клетки
(например, до 70% бедуинов
Ливийской пустыни эктоморфны).
Развитие мускульного и жирового
компонентов понижено, снижены
уровень основного обмена,
минерализация, холестерин.
• Бушмены пустыни
Калахари
характеризуются
сочетанием малых
размеров и массы тела,
и, следовательно,
увеличенной удельной
поверхностью тела.
Сходные особенности характерны для арабов
Аравийской пустыни, в сравнении с арабами,
живущими вблизи Средиземного моря
•Австралийским племенам Центральной пустыни
свойственен очень высокий рост при низкой массе.
Исключение составляет племя коката, его
представители отличаются довольно массивным
телосложением.
• Для жителей пустынь характерны пониженное
кровяное давление, повышение уровня гемоглобина и
гематокрита.
• Различия в уровне водопотребления
• Эксперименты с переохлаждением над
австралийскими аборигенами и европейцами
показали бОльшую устойчивость процессов
терморегуляции у аборигенов. Внутренняя
температура (например, температура полости рта) у
испытуемых, спавших под открытым небом,
оказалась пониженной для аборигенов, для
европейцев же осталась неизменной. У первых также
было отмечено более заметное сужение стенок
периферических сосудов
Арктический адаптивный тип
• Характерен для обитателей высоких широт, т.е.
Территорий, расположенных к северу от 66º33’ с.ш.
• Отличается сочетанием высокой плотности
сложения (индекс P/S), крупной цилиндрической
грудной клетки, массивного скелета с объемистой
костномозговой полостью длинных костей и
небольшой толщиной компакты. Основной обмен
обычно повышен, как и общий белок, холестерин,
гамма-глобулины; артериальное давление нередко
несколько понижено.
Высокогорный адаптивный тип
• Основные экологические факторы высокогорья –
пониженное атмосферное давление, недостаток
кислорода в сочетании с обычно пониженной
температурой, а также нередко нарушение
геохимического баланса, недстаток пригодных для
жизни и хозяйства земель.
• Исследование жителей высокогорья констатирует
приспособление к основному неблагоприятному
фактору – гипоксии. По мнению многих
исследователей, снижаются основной обмен и
активность окислительно-восстановительных
ферментов, функция надпочечников и щитовидной
железы, замедляется ритм сердечных сокращений.
• Для жителей высокогорья характерны крупные
размеры длинных костей скелета, что связано с
интенсивным эритропоэзом, уровень гемоглобина
и эритроцитов повышен, грудная клетка
объемистая, ЖЕЛ значительна.
• На примере популяций кечуа и аймара было
показано, что у населения высокогорья по
сравнению с жителями равнин выше уровень
миоглобина, а также число и просвет капилляров.
• Для большинства высокогорных популяций,
независимо от их расовой и этнической
принадлежности, характерно замедление ростовых
процессов и сроков полового созревания
Хронология адаптивных типов
• Р.Ньюман: выход первых гоминид из
тропического леса в саванну сопровождался
перестройкой терморегуляции в связи с резким
повышением солнечной радиации, сухости
воздуха и интенсивности движения воздушных
масс, усиливающих потоотделение.
Предположительно в это время наши предки
частично утратили волосяной покров,
увеличилось число потовых желез. Вероятно,
именно в это время возникают черты
тропического адаптивного комплекса.
• Нижнепалеолитические стоянки на Кавказе
свидетельствуют о включении в зону обитания
человека высокогорных районов.
• Средний палеолит – период освоения
неандертальцами умеренной зоны Евразии, т.е.
на данном этапе складывался умеренный
адаптивный тип. Воздействие таких черт
климата, как сезонная смена температур и холод,
являющихся экстремальными по отношению к
климату субтропиков и тропической зоны, в
некоторой степени лимитировалось
изобретением искусственных жилищ
• Верхний палеолит ознаменовался техническим
усложнением орудийной деятельности, в т.ч.,
изобретением лыж, с помощью которых стало
возможным освоение приледниковых областей с
глубоким снежным покровом. Вероятно,
освоение арктической зоны произошло еще до
заселения Америки, поскольку этот континент
заселялся человеком, уже адаптированным к
суровым условиям древней Берингии, т.е.
арктический адаптивный тип сложился в эпоху
верхнего палеолита