Лекции по экологии для заочников, страница 6

3.КЛИМАТИЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ

Климатические условия на земном шаре разнообразны и только благодаря наличию у человека определенных приспособлений он способен существовать в среде более разнородной, чем у других видов млекопитающих (за исключением, быть может крыс).

Классификация типов среды обитания

СИСТЕМА ТЕРМОРЕГУЛЯЦИИ в условиях сильной жары или холода действует таким образом, чтобы поддерживать температуру тела в относительно узких пределах. Повышенные требования к организму предъявляют: 1.тепловые факторы;

2.барометрическое давление;

3.ультрафиолетовое излучение;

4.ионизирующее излучение.

3.1. Температурная среда

Состояние атмосферы характеризуется терминами “КЛИМАТ” и “ПОГОДА”. КЛИМАТ представляет собой сезонное среднее условий погоды в данной местности. Погоду и климат характеризуют следующие данные:

1. ТЕМПЕРАТУРА и ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА;

2. СКОРОСТЬ и НАПРАВЛЕНИЕ ВЕТРА;

3. ВЕЛИЧИНА и ХАРАКТЕР ОБЛАЧНОСТИ;

4. ЧИСЛО СОЛНЕЧНЫХ ДНЕЙ В ГОДУ;

5. ОБЩАЯ ДОЗА ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ;

6. КОЛИЧЕСТВО ОСАДКОВ В ВИДЕ ДОЖДЯ И СНЕГА;

7. СОДЕРЖАНИЕ ПЫЛИ В АТМОСФЕРЕ

и другие параметры.

Климат, в котором живет человек состоит из ряда оболочек:

• географический макроклимат;

• микроклимат жилых и производственных помещений;

• микроклимат одежды.

Среди всех географических факторов первостепенную физиологическую роль играют те, которые оказывают прямое влияние на интенсивность теплового обмена между поверхностью тела (обнаженной или закрытой одеждой) и окружающей средой.

Для полной характеристики условий температурной среды должны быть представлены данные о температуре, влажности воздуха, скорости ветра и средней температуре окружающей среды. В помещении к этой среде относятся: стены, печи и другие поверхности, которые излучают тепло в направлении субъекта. Вне помещений эту роль играют солнце, небо и почва.

Все эти элементы в совокупности определяют то количество тепла, которое тело отдает во внешнюю среду. Возможна ситуация, когда тепло, наоборот, поступает из окружающей среды в организм, добавляясь к тому “внутреннему” теплу, которое выделяется в результате мышечной деятельности и обмена веществ.

Эффективность адаптации организма зависит от степени нарушения “ГОМОЙТЕРМИИ”.

Адаптивные приспособления человеческого организма к температурной среде бывают трех типов:

1. ОБЩИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ - связанные с функцией терморегуляторной, метаболической и циркуляторной систем, которые обеспечивают возможность жить и работать в самых разнообразных условиях температурной среды. Эти условия могут быть кратковременными и длительными.

2. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И АНАТОМИЧЕСКИЕ АДАПТИВНЫЕ РЕАКЦИИ, в основе которых лежат особенности генотипа.

3. КУЛЬТУРНЫЕ И СОЦИАЛЬНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ - связаны с обеспечением человека жильем, одеждой, теплом, системой вентиляции.

Эффективная адаптация человеческого организма к климату необходима для:

1. обеспечения состояния комфорта;

2. выполнения физической работы без повышенной утомляемости;

3. выполнения различных видов квалифицированной работы, рте- бьющей внимания и сноровки, с минимумом ошибок;

4. обеспечения нормальных условий для роста и развития.

Суточные колебания температуры тела человека не превышают 2 С. Причем максимальное значение температуры наблюдается вечером, а минимальное - примерно в 4 часа утра. В тропических странах этот цикл сдвинут вверх примерно на 0,2 градуса.

Организм не может перенести значительных отклонений от средней суточной температуры и существование столь узкого интервала колебаний для различных условий (суточных, сезонных и географических) подразумевает наличие весьма чувствительной системы внутренней регуляции. Регуляция осуществляется в первую очередь термостатическим механизмом мозга - ГИПОТАЛАМУСОМ.

ГОМОЙТЕРМИЯ определяется следующим уравнением:

M +- C +- R - E = +- S,

где M - количество тепла, производимое в процессе мышечной

работы и обмена веществ;

C - приток или отдача тепла за счет конвекции;

R - приток или отдача тепла за счет излучения;

E - отдача тепла за счет испарения влажной поверхности кожи;

S - суммарный теплообмен (накопление тепла).

3.2. Реакция организма на перегрев

Немедленная физиологическая реакция на перегрев - УВЕЛИЧЕНИЕ ОТДАЧИ ТЕПЛА ОРГАНИЗМОМ.

Оно осуществляется: 1. путем потоотделения;

2. через систему кровообращения.

Роль системы кровообращения состоит в усилении тока крови через кожу, которое становится возможным вследствие расширения кожных сосудов, а также, если необходимо, вследствие увеличения минутного объема сердца, сопровождающегося ускорением пульса. Тепло поступающее в избытке к поверхности тела, рассеивается за счет увеличения конвекции и излучения; рассеяние тепла возрастает вследствие увеличения температуры кожи. Кожа человека может рассматриваться как абсолютно черное тело.

Если указанные процессы недостаточны для сохранения теплового баланса и температура тела возрастает, начинается усиленное потоотделение. Интенсивность испарения будет зависеть от скорости движения воздуха, размеров увлажненной поверхности и разности давлений паров воды на поверхности кожи и давления воздуха.

Теплоотдача за счет скрытой теплоты парообразования может сильно увеличиться вследствие как увеличения числа функционирующих потовых желез, так и прогрессирующего увеличения активности каждой железы.

Максимально возможная потеря воды для человека составляет 1 л в час, что эквивалентно отдаче 2500 кДж тепла в 1 час.

3.3. Реакция организма на охлаждение

Непосредственные реакции организма на охлаждение направлены к уменьшению теплоотдачи (C + R) и к увеличению количества вырабатываемого организмом тепла (M), то есть к сохранению гомойтермии.

У человека, не защищенного одеждой, в состоянии покоя при температуре воздуха 31 С происходит повышение интенсивности обмена веществ, чтобы предотвратить падение внутренней температуры тела. Это и есть критическая температура.

Теплоотдача снижается за счет повышения изолирующих свойств поверхности тела. Теплопроводность кожи заметно снижается с понижением температуры воздуха. Для жизни в холодном климате человек должен обладать добавочной теплоизоляцией, что позволяет снизить критическую температуру. Дополнительная изоляция (1 clo) - изоляция, эквивалентная теплоизолирующему действию слоя неподвижного воздуха толщиной 0,6 см, снижающая критическую температуру до 20 С. Дополнительная изоляция в 2 clo соответственно снижает критическую температуру до 10 С. Имеются данные о том, что акклиматизация к холоду, то есть повышение способности переносить холод, развивается постепенно.

Щитовидная железа и надпочечники играют определенную роль в приспособлении организма к холоду. Имеются данные о существовании приобретенной выносливости к холоду, в которой главную роль играют физиологические приспособительные механизмы.

3.4. Границы зоны комфорта

Существуют пределы климатической адаптации, показателями которой служат чувство комфорта, работоспособность и состояние здоровья в данной обстановке.

Соотношение между субъективным ощущением тепла и температурой окружающей среды обычно выражают посредством американской шкалы эффективной температуры (ЭТ), которая позволяет оценить совместное действие температуры, влажности и скорости движения воздуха. Зоны комфорта определяются в градусах ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ.

Примеры зон комфорта:

1. Великобритания (зима) .............. около 17 С;

2. США (зима и лето) ................... 19 - 22 С;

3. Калькутта (годовая) ................. 20 - 25 С;

1. Сингапур (годовая) ................. около 25 С.

4.БОЛЕЗНИ

Экологические аспекты того или иного заболевания зависят от его причин. Различают следующие категории причин:

1.различные факторы внешней среды (тепловой удар, горная болезнь, язва роговицы и др., которые связаны с климатическими зонами, высотой местности, интенсивностью ультрафиолетового излучения и т.д.);

2.наличие патогенных микроорганизмов (вирусы, бактерии, грибы и др.), ядовитых растений, насекомых, опасных для человека животных;

3.нарушения, связанные с питанием (обусловлены недостатком пищевых ресурсов животного и растительного происхождения, а также минеральных солей).

Кроме болезней, возникающих непосредственно под влиянием неблагоприятных условий окружающей среды существует большая группа заболеваний, внешнее проявление которых кажется результатом плохой приспособленности организма, его отдельных органов и систем. В действительности же болезни проявляются лишь в результате взаимодействия с внешней средой, особенно с социальным окружением. Генетический дефект может проявиться в нарушении способности индивидуума к самосохранению; разного рода психические нарушения выражаются в неправильной оценке внешних факторов или требований окружающей среды и неправильной реакции на них.

Экология болезней - обширный и сложный предмет. В географическом распределении частоты заболеваний учитываются взаимодействие факторов внешней среды и биологических, в том числе и генетических. Следует учитывать также и принципы адаптации, прежде всего БИОЛОГИЧЕСКИЕ и ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ.

4.1. Инфекционные болезни

Причина инфекционных болезней - контакт человека с другими живыми организмами. Фактор - географический фон. В переносе микроорганизмов могут участвовать:

1. ВОДА;

2. ВОЗДУХ;

3. НАСЕКОМЫЕ;

4. ЖИВОТНЫЕ;

5. ЧЕЛОВЕК.

Экологические взаимоотношения различных паразитов и “хозяина” сильно зависят от параметров среды:

1. ветра;

2. дождя;

3. температуры воздуха;

4. влажности воздуха.

Например, пятнистая лихорадка Скалистых гор связана с разновидностью клеща, встречающегося главным образом в Северной Америке, Бенгалии и Северной Африке. Азиатская форма - Япония, Тайвань, острова Океании.

Разновидности тифа - переносчики мухи и вши - Европа и Центральная Азия.

Катаракты и глазные инфекции - причина - раздражение соединительной оболочки глаза песком, ярким солнечным светом, а также инфекций, переносимых мухами, которые размножаются в сухом климате. Место - Сомали.

В Арктике среди множества различных видов комаров и других членистоногих нет ни одного переносчика инфекционных болезней. Однако, в арктических районах Америки имеются возбудители салмонеллеза и бешенства. Источник - собаки, используемые для перевозок в качестве зимнего транспорта.