Адаптация - способность к зимнему холоду. Методическая разработка

Белгородская региональная общественная организация

МБОУДОД «Центр детского-юношеского туризма и экскурсий»

Г. Белгорода

Методическая разработка

Тема: «Физиологически основы адаптации организма спортсмена к новым климатическим условиям»

тренер-преподаватель ЦДЮТЭ

г. Белгород, 2014

1. Понятие адаптации

2. Адаптация и гомеостаз

3. Адаптация к холоду

4. Акклиматизация. Горная болезнь

5. Развитие специфической выносливости как фактор, способствующий высотной акклиматизации

1. Понятие адаптации

Адаптация - это процесс приспособления, который формируется в течение жизни человека. Благодаря адаптационным процессам человек приспосабливается к непривычным условиям или нового уровня активности, т. е. повышается устойчивость его организма против действия различных факторов. Организм человека может адаптироваться к высокой и низкой температурам, эмоциональным раздражениям (страх, боль и т. д.), к низкому атмосферному давлению или даже некоторым патогенным факторам.

Например, адаптированный к недостатку кислорода альпинист может подняться на горную вершину высотой 8000 м и более, где парциальное давление кислорода приближается к 50 мм рт. ст. (6,7 кПа). Атмосфера на такой высоте столь разрежена, что нетренированный человек погибает за несколько минут (из-за нехватки кислорода) даже в состоянии покоя.

Люди, живущие в северных или южных широтах, в горах или на равнине, во влажных тропиках или в пустыне по многим показателям гомеостаза отличаются друг от друга. Поэтому ряд показателей нормы для отдельных регионов земного шара может отличаться.

Можно сказать, что жизнь человека в реальных условиях является постоянным адаптационным процессом. Организм его адаптируется к воздействию различных климатогеографических, природных (атмосферное давление и газовый состав воздуха, продолжительность и интенсивность инсоляции, температура и влажность воздуха, сезонные и суточные ритмы, географическая долгота и широта, горы и равнина и др.) и социальных факторов, условий цивилизации. Как правило, организм адаптируется к действию комплекса различных факторов. Потребность в стимулировании механизмов, приводящих в действие процесс адаптации, возникает по мере нарастания силы или продолжительности воздействия ряда внешних факторов. Например, в естественных условиях жизни такие процессы развиваются осенью и весной, когда организм постепенно перестраивается, адаптируясь к похолоданию, или при потеплении.

Адаптация развивается и тогда, когда человек изменяет уровень активности и начинает заниматься физкультурой или каким-либо нехарактерным видом трудовой деятельности, т. е. нарастает активность двигательного аппарата. В современных условиях в связи с развитием скоростного транспорта человек часто меняет не только климатогеографические условия, но и часовые пояса. Это накладывает свой отпечаток на биоритмы, что также сопровождается развитием адаптационных процессов.

2. Адаптация и гомеостаз

Человек вынужден постоянно приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды, сохраняя свой организм от разрушения под действием внешних факторов. Сохранение организма возможно благодаря гомеостазу - универсальному свойству сохранять и поддерживать стабильность работы различных систем организма в ответ на воздействия, нарушающих эту стабильность.

Гомеостаз - относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма. Любые физиологические, физические, химические или эмоциональные воздействия, будь то температура воздуха, изменение атмосферного давления или волнение, радость, печаль, могут быть поводом к выходу организма из состояния динамического равновесия. Автоматически, при помощи гуморальных и нервных механизмов регуляции осуществляется саморегуляция физиологических функций, обеспечивающая поддержание жизнедеятельности организма на постоянном уровне. Гуморальная регуляция осуществляется через жидкую внутреннюю среду организма с помощью молекул химических веществ, выделяемых клетками или определенными тканями и органами (гормонов, ферментов и т. д.). Нервная регуляция обеспечивает быструю и направленную передачу сигналов в виде нервных импульсов, поступающих к объекту регуляции.

Важным свойством живого организма, влияющим на эффективность механизмов регуляции, является реактивность. Реактивность - это способность организма отвечать (реагировать) изменениями обмена веществ и функции на раздражители внешней и внутренней среды. Компенсация изменений факторов среды обитания оказывается возможной благодаря активации систем, ответственных за адаптацию (приспособление) организма к внешним условиям.

Гомеостаз и адаптация - два конечных результата, организующих функциональные системы. Вмешательство внешних факторов в состояние гомеостаза приводит к адаптивной перестройке организма, в результате которой одна или несколько функциональных систем компенсируют возможные нарушения и восстанавливают равновесие.

3. Адаптация к холоду

В высокогорье в условиях повышенных физических нагрузок наиболее существенны процессы акклиматизации – адаптации к холоду.

Оптимальная микроклиматическая зона соответствует диапазону температур 15...21 °С; она обеспечивает хорошее самочувствие человека и не вызывает сдвигов со стороны систем терморегуляции;

Допустимая микроклиматическая зона соответствует диапазону температур от минус 5,0 до плюс 14,9°С и 21,7...27,0°С; обеспечивает сохранение здоровья человека в течение длительного времени воздействия, но вызывает неприятные ощущения, а также функциональные сдвиги, не выходящие за пределы его физиологических приспособительных возможностей. При нахождении в этой зоне организм человека способен сохранять температурный баланс за счет изменения кожного кровотока и потоотделения длительное время без ухудшения состояния здоровья;

Предельно допустимая микроклиматическая зона, эффективные температуры от 4.0 до минус 4,9°С и от 27,1 до 32,0°С. Поддержание относительно нормального функционального состояния в течение 1-2 ч достигается за счет напряжения сердечно - сосудистой системы и системы терморегуляции. Нормализация функционального состояния происходит через 1,0-1,5 ч пребывания в условиях оптимальной среды. Частые повторные воздействия приводят к нарушению объемных процессов, истощению защитных сил организма, снижению его неспецифической сопротивляемости;

Предельно переносимая микроклиматическая зона, эффективные температуры от минус 4,9 до минус 15,0 ºС и от 32,1 до 38,0°С.

Выполнение нагрузки при температурах в указанных диапазонах приводит через 30-60 мин. к выраженному изменению функционального состояния: при низких температурах в меховой одежде прохладно, руки в меховых перчатках мерзнут: при высоких температурах теплоощущение «жарко», «очень жарко», появляется вялость, нежелание работать, головная боль, тошнота, повышенная раздражительность; пот, обильно стекаемый со лба, попадает в глаза, мешает; при нарастании симптомов перегревания нарушается зрение.

Опасная микроклиматическая зона ниже минус 15 и выше 38°С, характеризуется такими условиями, которые уже через 10-30 мин. Могут привести к ухудшению состояния здоровья.

Время сохранения работоспособности

при выполнении нагрузки в неблагоприятных микроклиматических условиях

4 . Акклиматизация. Горная болезнь

С подъемом на высоту падает давление воздуха. Соответственно, падает давление всех составных частей воздуха и том числе кислорода. Это значит, что количество кислорода попадающего в легкие при вдохе меньше. И молекулы кислорода менее интенсивно присоединяются к эритроцитам крови. Уменьшается концентрация кислорода в крови. Недостаток кислорода в крови называется гипоксией . Гипоксия приводит к развитию горной болезни .

Типичные проявления горной болезни:

· повышенный пульс;

· одышка при нагрузке;

· головная боль, бессонница ;

· слабость, тошнота и рвота;

· неадекватность поведения.

В запущенных случаях горная болезнь может привести к тяжелым последствиям.

Для безопасного нахождения на больших высотах необходима акклиматизация - приспособление организма к условиям высокогорья.

Акклиматизация невозможна без горной болезни. Легкие формы горной болезни запускают механизмы перестройки организма.

Выделяют две фазы акклиматизации:

· Краткосрочная акклиматизация - это быстрый ответ на гипоксию. Изменения в основном касаются систем транспорта кислорода. Увеличивается частота дыхания и сердцебиения. Из депо крови выбрасываются дополнительные эритроциты. Происходит перераспределение крови в организме. Увеличивается мозговой кровоток, т. к. мозг требует кислорода. Это и приводит к головным болям. Но такие механизмы адаптации могут быть эффективны только непродолжительное время. Организм при этом испытывает стресс и работает на износ.

· Долговременная акклиматизация - это комплекс глубоких изменений в организме. Именно она является целью акклиматизации. В этой фазе смещается акцент с механизмов транспорта на механизмы экономного использования кислорода. Разрастается капиллярная сеть, увеличивается площадь легких. Изменяется состав крови - появляется эмбриональный гемоглобин, который легче присоединяет кислород при низком его парциальном давлении. Увеличивается активность ферментов расщепляющих глюкозу и гликоген. Изменяется биохимия клеток миокарда, что позволяет эффективней использовать кислород.

Ступенчатая акклиматизация

При подъеме на высоту организм испытывает недостаток кислорода. Начинается легкая горная болезнь. Включаются механизмы краткосрочной акклиматизации. Для эффективной акклиматизации после подъема лучше спустится, что бы изменения в организме происходили в более благоприятных условиях и не происходило истощение организма. На этом построен принцип ступенчатой акклиматизации - последовательности подъемов и спусков, в которой каждый последующий подъем выше предыдущего.

Рис. 1. Пилообразный график ступенчатой акклиматизации

Иногда особенности рельефа не дают возможности для полноценной ступенчатой акклиматизации. Например, на многих треках в Гималаях, где ежедневно происходит набор высоты. Тогда дневные переходы делают небольшие, что бы рост высоты не происходил слишком быстро. Очень полезно в таком случае искать возможность сделать пусть и небольшой выход верх от места ночевки. Часто можно вечером прогуляться на близлежащий холм или отрог горы, и набрать хоть пару сотен метров.

Что нужно делать, что бы акклиматизация была успешной до поездки?

Общефизическая подготовка . Тренированному спортсмену легче переносить нагрузки связанные с высотой. Прежде всего, следует развивать выносливость. Это достигается продолжительными нагрузками низкой интенсивности. Наиболее доступным средством развития выносливости является бег .

Практически бесполезно бегать часто, но по малу. Лучше пробежать раз в неделю 1 час, чем каждый день по 10 мин. Для развития выносливости длина пробежек должна быть больше 40 мин, частота - по ощущениям. Важно следить за частотой пульса и не перегружать сердце. В общем, тренировки должны быть приятными, фанатизм не нужен.

Здоровье. Очень важно приехать в горы здоровым и отдохнувшим. Если вы тренировались, то за три недели перед поездкой снизить нагрузки и дать организму отдохнуть. Обязателен полноценный сон и питание. Питание можно дополнить приемом витаминов и микроэлементов. Минимизировать, а лучше отказаться от алкоголя. Не допускать стрессов и переутомления на работе. Нужно вылечить зубы.

В первые дни организм подвержен большим нагрузкам. Иммунитет слабеет и легко заболеть. Необходимо не допускать переохлаждения или перегрева. В горах происходят резкие перепады температур и поэтому нужно соблюдать правило - раздеваться до того как вспотел, одеваться до того как замерз.

Аппетит на высоте может быть снижен, особенно если происходит заезд сразу на большие высоты. Есть через силу не нужно. Отдавайте предпочтение легкоусвояемым продуктам. В горах в связи с сухостью воздуха и большими физическими нагрузками человеку требуется большое количество воды - пейте много .

Продолжайте прием витаминов и микроэлементов. Можно начать принимать аминокислоты, обладающие адаптогенными свойствами.

Режим движения. Бывает, только приехав в горы, туристы, испытывая эмоциональный подъем и ощущая переполняющие их силы, слишком быстро идут по тропе. Нужно себя сдерживать, темп движения должен быть спокойным и равномерным. В первые дни на высокогорье пульс в покое в 1,5 раза выше, чем на равнине. Организму и так тяжело, поэтому не нужно гнать, особенно на подъемах. Небольшие надрывы могут быть незаметны, но имеют свойство накапливаться, и могут привести к срыву акклиматизации.

Если вы пришли на место ночевки, и чувствуете себя неважно, не нужно ложиться спать. Лучше погуляйте в спокойном темпе по окрестностям, поучаствуйте в обустройстве бивуака, в общем, займитесь чем-нибудь.

Движение и работа - отличное лекарство от легких форм горной болезни. Ночь - очень важное время для акклиматизации. Сон должен быть крепкий. Если вечером болит голова - примите обезболивающее. Головная боль дестабилизирует организм, и терпеть ее нельзя. Если не удается заснуть - примите снотворное. Терпеть бессонницу тоже нельзя.

Контролируйте свой пульс перед сном и утром сразу после пробуждения. Утренний пульс должен быть ниже - это показатель того, что организм отдохнул.

При хорошо спланированной подготовке и правильном графике набора высоты удается избежать серьезных проявлений горной болезни и получить удовольствие от покорения больших высот.

5. Развитие специфической выносливости как фактор, способствующий высотной акклиматизации

"Если альпинист (горный турист) в межсезонный и предсезонный период будет повышать свой "кислородный потолок" плаванием, бегом, велосипедом , лыжами, греблей, - он обеспечит совершенствование своего организма, успешнее будет затем справляться с большими, но увлекательными трудностями при штурме горных вершин".

Эта рекомендация – и правда, и неправда. В том плане, что готовиться к горам, конечно, необходимо. Но велосипед, гребля, плавание и другие виды тренировок дают разное "совершенствование своего организма" и, соответственно, разный "кислородный потолок". Когда речь идет о двигательных актах организма, следует четко представлять, что нет "движения вообще" и любой двигательный акт предельно специфичен. А с определенного уровня развитие одного физического качества всегда происходит за счет другого: силы за счет выносливости и скорости, выносливости – за счет силы и скорости.

При тренировках к интенсивной работе расход кислорода и субстратов окисления в мышцах в единицу времени столь велик, что быстро восполнить их запасы усилением работы транспортных систем нереально. Чувствительность дыхательного центра к углекислому газу снижена, что защищает дыхательную систему от ненужного перенапряжения.

Мышцы, способные к выполнению такой нагрузки, фактически работают при этом в автономном режиме, рассчитывая на собственные ресурсы. Это не устраняет развития тканевой гипоксии и приводит к накоплению больших количеств недоокисленных продуктов. Важным аспектом адаптивных реакций в этом случае является формирование толерантности, то есть устойчивости к сдвигу рН. Это обеспечивается увеличением мощности буферных систем крови и тканей, возрастанием т. н. щелочного резерва крови. Увеличивается также мощность системы антиоксидантов в мышцах, что ослабляет или предотвращает перекисное окисление липидов клеточных мембран - один из основных повреждающих эффектов стресс-реакции. Увеличивается мощность системы анаэробного гликолиза за счет повышенного синтеза гликолитических ферментов, повышаются запасы гликогена и креатинфосфата - источников энергии для синтеза АТФ.

При тренировках к умеренной работе разрастание сосудистой сети в мышцах, сердце, легких, увеличение числа митохондрий и изменение их характеристик, возрастание синтеза окислительных ферментов, усиление эритропоэза, ведущее к увеличению кислородной емкости крови, позволяют снизить уровень гипоксии или предотвратить ее. При систематическом выполнении умеренных физических нагрузок, сопровождающихся усилением легочной вентиляции , дыхательный центр, напротив, повышает чувствительность к СО 2 , что обусловлено понижением его содержания вследствие вымывания из крови при усиленном дыхании.

Поэтому в процессе адаптации к интенсивной (как правило, кратковременной) работе в мышцах развивается иной спектр адаптивных приспособлений, чем к длительной умеренной работе. Поэтому, например, при гипоксии при нырянии невозможной становится активация внешнего дыхания, типичного для адаптации к высотной гипоксии или гипоксии при мышечной работе. А борьба за поддержание кислородного гомеостаза проявляется в увеличении запасов кислорода, уносимого под воду. Следовательно, спектр адаптивных приспособлений при разных видах гипоксии – различается, следовательно - далеко не всегда полезный для высоких гор.

Так, у нетренированных и у представителей скоростно-силовых видов спорта общее содержание в крови гемоглобина составляет 10-12 г/кг (у женщин - 8-9 г/кг), а у выносливых спортсменов - г/кг (у спортсменок - 12 г/кг).

У спортсменов, тренирующих выносливость, обнаруживается усиленная утилизация образующейся в мышцах молочной, кислоты. Этому способствует повышенный аэробный потенциал всех мышечных волокон и особенно высокий, процент медленных мышечных волокон, а также увеличенная масса сердца. Медленные мышечные волокна, как и миокард, способны активно использовать молочную кислоту, в качестве энергетического субстрата. Кроме того, при одинаковых аэробных нагрузках (равном потреблении О 2 ) кровоток через печень у спортсменов - выше, чем у нетренированных, что также может способствовать более интенсивной экстракции печенью молочной кислоты из крови и ее дальнейшему превращению в глюкозу и гликоген. Таким образом, тренировка аэробной выносливости не только повышает аэробные возможности, но и развивает способность выполнять большие длительные аэробные нагрузки без значительного увеличения содержания молочной кислоты в крови.

Очевидно, что зимой лучше заниматься лыжами, в межсезонье – стайерским бегом по пересеченной местности. Этим тренировкам должна быть посвящена львиная доля физической подготовки тех, кто собирается в высокие горы. Не так давно ученые ломали копья по поводу того, какая раскладка сил при беге является оптимальной. Одни считали, что переменная, другие - равномерная. На самом деле это зависит от уровня тренированности.

Литература

1. Павлов. – М., "Паруса", 2000. – 282 с.

2. Физиология человека в условиях высокогорья: Руководство по физиологии. Под ред. . – Москва, Наука, 1987, 520 с.

3. Хочачка П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация. М.: Мир, 19с

4. Кислородно-транспортная система и выносливость

5. А. Лебедев . Планирование спортивных походов

II . Основная часть

1. Оптиум и пессиум. Сумма эффективности температур

2. Пойкилотермные организмы

2.1 Пассивная устойчивость

2.2 Скорость метаболизма

2.3 Температурные адаптации

3. Гомойотермные организмы

3.1 Температура тела

3.2 Механизм терморегуляции

Список литературы
I. Введение
Организмы – реальные носители жизни, дискретные единицы обмена веществ. В процессе обмена организм потребляет из окружающей среды необходимые вещества и выделяет в нее продукты обмена, которые могут быть использованы другими организмами; умирая, организм также становится источником питания определенных видов живых существ. Таким образом, деятельность отдельных организмов лежит в основе проявления жизни на всех уровнях ее организации.

Изучение фундаментальных процессов обмена веществ в живом организме – предмет физиологии. Однако эти процессы протекают в сложной, динамичной обстановке естественной среды обитания, находятся под постоянным воздействием комплекса ее факторов. Поддержание устойчивого обмена веществ в колеблющихся условиях внешней среды невозможно без специальных адаптаций. Изучение этих адаптаций – задача экологии.

Адаптации к средовым факторам могут основываться на структурных особенностях организма – морфааогические адаптации – или на специфических формах функционального ответа на внешние воздействия – физиологические адаптации. У высших животных важную роль в адаптации играет высшая нервная деятельность , на базе которой формируются приспособительные формы поведения – экологические адаптации.

В области изучения адаптаций на уровне организма эколог приходит в наиболее тесное взаимодействие с физиологией и применяет многие физиологические методы. Однако, применяя физиологические методики, экологи используют их для решения своих специфических задач: эколога в первую очередь интересует не тонкая структура физиологического процесса , а его конечный результат и зависимость процесса от воздействия внешних факторов. Иными словами, в экологии физиологические показатели служат критериями реакции организма на внешние условия, а физиологические процессы рассматриваются прежде всего как механизм, обеспечивающий бесперебойное осуществление фундаментальных физиологических функций в сложной и динамичной среде.
II. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1. Оптимум и пессимум. Сумма эффективных температур
Любой организм способен жить в пределах определенного диапазона температур. Диапазон температур на планетах Солнечной системы равен тысячам градусов, а пределы . В которых может существовать известная нам жизнь , очень узки- от -200 до +100°С. Большинство видов обитает в еще более узком температурном диапазоне.

Некоторые организмы. Особенно в стадии покоя, могут существовать при очень низких температурах, а отдельные виды микроорганизмов способны жить и размножаться в городских источниках при температуре, близкой к точке кипения. Диапазон колебаний температуры в воде обычно меньший, чем на суше. Соответственно изменяется и диапазон толерантности. С температурой часто связаны зональность и стратификация как в воде, так и в сухопутных местах обитания. Важны также степень изменчивости температуры и ее колебания , то есть если температура изменяется в пределах от10 до 20 С и среднее значение составляет 15 С, то это не значит, что колеблющаяся температура оказывает такое же действие, что и постоянная. Многие организмы лучше развиваются в условиях переменных температур.

Оптимальные условия те, при которых все физиологические процессы в организме или экосистемах идут с максимальной эффективностью. Для большинства видов температурный оптимум находится в пределах 20-25° С, несколько сдвигаясь в ту или другую стороны: в сухих тропиках он выше – 25-28°С, в умеренных и холодных зонах ниже – 10-20°С. В ходе эволюции, приспосабливаясь не только к периодическим изменениям температуры, но и к разным по теплообеспеченности районам, растения и животные выработали в себе различную потребность к теплу в разные периоды жизни. У каждого вида свой оптимальный диапазон температур, причем и для разных процессов (роста, цветения, плодоношения и др.) имеются тоже «свои» значения оптимумов.

Известно, что физиологические процессы в тканях растений начинаются при температуре +5°С и активизируются при +10°С и выше. В приморских лесах развитие весенних видов особенно четко связаны со среднесуточными температурами от -5°С до +5°С. За день-два до перехода температур через -5°С под лесной подстилкой начинается развитие весенника звездчатого и адониса амурского, а во время перехода через 0°С - появляются первые цветущие особи. И уже при среднесуточной температуре +5°С цветут оба вида. Из-за недостатка тепла ни адонис, ни весенник не образуют сплошного покрова, растут одиночно, реже - по нескольку особей вместе. Чуть-чуть позже них - с разницей в 1-3 дня, трогаются в рост и зацветают ветреницы.

Температуры, «лежащие» между летальными и оптимальными относятся к пессимальным. В зоне пессимумов все жизненные процессы идут очень слабо и очень медленно.

Температуры, при которых происходят активные физиологические процессы, называются эффективными, значения их не выходят за пределы летальных температур. Суммы эффективных температур (ЭТ), или сумма тепла, величина постоянная для каждого вида. Ее рассчитывают по формуле:
ЭТ = (t – t1) × n,
Где t – температура окружающей среды (фактическая), t1 – температура нижнего порога развития, часто 10°С, n – продолжительность развития в днях (часах).

Выявлено, что каждая фаза развития растений и эктотермных животных наступает при определенном значении этого показателя, при условии, что и другие факторы в оптимуме. Так, цветение мать-и-мачехи наступает при сумме температур 77°С, земляники – при 500°С. Сумма эффективных температур (ЭТ) для всего жизненного цикла позволяет выявить потенциальный географический ареал любого вида, а также сделать ретроспективный анализ распространения видов в прошлом. Например, северный предел древесной растительности, в частности лиственницы Каяндера, совпадает с июльской изотермой +12°С и суммой ЭТ выше 10°С – 600°. Для ранних с х культур сумма ЭТ составляет 750°, этого вполне достаточно для выращивания ранних сортов картофеля даже в Магаданской области. А для кедра корейского сумма ЭТ составляет 2200°, пихты цельнолистной – около 2600°, поэтому и растут оба вида в Приморье, и пихта (Abies holophylla) – только на юге края.
2. ПОЙКИЛОТЕРМНЫЕ ОРГАНИЗМЫ
К пойкилотермным (от греч. poikilos – изменчивый, меняющийся) организмам относят все таксоны органического мира, кроме двух классов позвоночных животных – птиц и млекопитающих. Название подчеркивает одно из наиболее за заметных свойств представителей этой группы: неустойчивость, температуры их тела, меняющейся в широких пределах в зависимости от изменений температуры окружающей среды.

Температура тела . Принципиальная особенность теплообмена пойкилотермных организмов заключается в том, что благодаря относительно низкому уровню метаболизма главным источником энергии у них является внешнее тепло. Именно этим объясняется прямая зависимость температуры тела пойкилотермных от температуры среды, точнее от притока теплоты извне, поскольку наземные пойкилотермные формы используют также и радиационный обогрев.

Впрочем, полное соответствие температур тела и среды наблюдается редко и свойственно главным образом организмам очень мелких размеров. В большинстве случаев существует некоторое расхождение между этими показателями. В диапазоне низких и умеренных температур среды температура тела организмов, не находящихся в состоянии оцепенения, оказывается более высокой, а в очень жарких условиях – более низкой. Причина превышения температуры тела над средой заключается в том, что даже при низком уровне обмена продуцируется эндогенное тепло – оно и вызывает повышение температуры тела. Это проявляется, в частности, в существенном повышении температуры у активно двигающихся животных. Например, у насекомых в покое превышение температуры тела над средой выражается десятыми долями градуса, тогда как у активно летающих бабочек, шмелей и других видов температура поддерживается на уровне 36 – 40"С даже при температуре воздуха ниже 10"С.

Пониженная по сравнению со средой температура при жаре свойственна наземным организмам и объясняется в первую очередь потерями тепла с испарением, которое при высокой температуре и низкой влажности существенно увеличивается.

Скорость изменений температуры тела пойкилотермов связана обратной зависимостью с их размерами. Это прежде всего определяется соотношением массы и поверхности : у более крупных форм относительная поверхность тела уменьшается, что ведет к уменьшению скорости потери тепла. Это имеет большое экологическое значение, определяя для разных видов возможность заселения географических районов или биотопов с определенными режимами температур. Показано, например, что у крупных кожистых черепах, пойманных в холодных водах, температура в глубине тела была -, на 18"С выше температуры воды; именно крупные размеры позволяют этим черепахам проникать в более холодные районы океана, что не свойственно менее крупным видам.
2.1 Пассивная устойчивость
Рассмотренные закономерности охватывают диапазон изменений температуры, в пределах которого сохраняется активная жизнедеятельность. За границами этого диапазона, которые широко варьируют у разных видов и даже географических популяций одного вида, активные формы деятельности пойкилотермных организмов прекращаются, и они переходят в состояние оцепенения, характеризующееся резким снижением уровня обменных процессов, вплоть до полной потери видимых проявлений жизни. В таком пассивном состоянии пойкилотермные организмы могут переносить достаточно сильное повышение и еще более выраженное понижение температуры без патологических последствий. Основа такой температурной толерантности заключена в высокой степени тканевой устойчивости, свойственной всем видам пойкилотермных и часто поддерживаемой сильным обезвоживанием (семена , споры, некоторые мелкие животные).

Переход в состояние оцепенения следует рассматривать как адаптивную реакцию: почти не функционирующий организм не подвергается многим повреждающим воздействиям, а также не расходует энергию, что позволяет выжить при неблагоприятных условиях температур в течение длительного времени. Более того , сам процесс перехода в состояние оцепенения может быть формой активной перестройки типа реакции на температуру. «Закаливание» морозостойких растений – активный сезонный процесс , идущий поэтапно и связанный с достаточно сложными физиологическими и биохимическими изменениями в организме. У животных впадение в оцепенение в естественных условиях часто также выражено сезонно и предваряется комплексом физиологических перестроек в организме. Есть данные, что процесс перехода к оцепенению может регулироваться какими-то гормональными факторами; объективный материал по этому поводу еще не достаточен для широких выводов.

При переходе температуры среды за пределы толерантности наступает гибель организма от причин, рассмотренных в начале этой главы.
2.2 Скорость метаболизма
Изменчивость температуры влечет за собой соответствующие изменения скорости обменных реакций. Поскольку динамика температуры тела пойкилотермных организмов определяется изменениями температуры среды интенсивность метаболизма также оказывается в прямой зависимости от внешней температуры. Скорость потребления кислорода , в частности, при быстрых изменениях температуры следует за этими изменениями, увеличиваясь при повышении ее и уменьшаясь при снижении. То же относится и к другим физиологическим функциям : частота сердцебиений, интенсивность пищеварения и т. д. У растений в зависимости от температуры изменяются темпы поступления воды и питательных веществ через корни: повышение температуры до определенного предела увеличивает проницаемость протоплазмы для воды. Показано, что при понижении температуры от 20 до 0"С поглощение воды корнями уменьшается на 60 – 70%. Как и у животных, повышение температуры вызывает у растений усиление дыхания.

Последний пример показывает, что влияние температуры не прямолинейно: по достижении определенного порога стимуляция процесса сменяется его подавлением. Это общее правило, объясняющееся приближением к зоне порога нормальной жизни.

У животных зависимость от температуры весьма заметно выражена в изменениях активности, которая отражает суммарную реакцию организма и у пойкилотермных форм самым существенным образом зависит от температурных условий. Хорошо известно, что насекомые , ящерицы и многие другие животные наиболее подвижны в теплое время суток и в теплые дни, тогда как при прохладной погоде они становятся вялыми, малоподвижными. Начало их активной деятельности определяется скоростью разогревания организма, зависящей от температуры среды и от прямого солнечного облучения. Уровень подвижности активных животных в принципе также связан с окружающей температурой, хотя у наиболее активных форм эта связь может “маскироваться” эндогенной теплопродукцией, связанной с работой мускулатуры.

2.3 Температурные адаптации

Известно, что растения тропических лесов повреждаются и погибают при температурах + 5...+ 8 0С, тогда как обитатели сибирской тайги выдерживают в состоянии оцепенения полное промерзание.

Различные виды карпозубых рыб показали отчетливую корреляцию верхнего летального порога с температурой воды в свойственных виду водоемах.

Арктические и антарктические рыбы , напротив, показывают высокую устойчивость к низким температурам и весьма чувствительны к ее повышению. Так, антарктические рыбы погибают при повышении температуры до 6"С. Аналогичные данные получены по многим видам пойкилотермных животных. Например, наблюдения на о-ве Хоккайдо (Япония) показали отчетливую связь холодоустойчивости нескольких видов жуков и их личинок с их зимней экологией : наиболее устойчивыми оказались виды, зимующие в подстилке; формы, зимующие в глубине почвы, отличались малой устойчивостью к замерзанию и относительно высокой температурой переохлаждения. В опытах с амебами было установлено, что их теплоустойчивость прямо зависит от температуры культивирования.
3. ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ОРГАНИЗМЫ
К этой групп пе относят два класса высших позвоночных – птицы и млекопитающие . Принципиальное отличие теплообмена гомойотермныи животных от пойкилотермных заключается в том, что приспособления к меняющимся температурным условиям среды основаны у них на функционировании комплекса активных регуляторных механизмов поддержания теплового гомеостаза внутренней среды организма. Благодаря этому биохимические и физиологические процессы всегда протекают в оптимальных температурных условиях.

Гомойотермный тип теплообмена базируется на высоком уровне метаболизма, свойственном птицам и млекопитающим. Интенсивность обмена веществ у этих животных на один-два порядка выше, чем у всех других живых организмов при оптимальной температуре среды. Так, у мелких млекопитающих потребление кислорода при температуре среды 15 – 0"С составляет примерно 4 – тыс. см 3 кг -1 ч -1 , а у беспозвоночных животных при такой же температуре – 10 – 0 см 3 кг -1 ч -1 . При одинаковой массе тела (2,5 кг) суточный метаболизм гремучей змеи составляет 32,3 Дж/кг (382 Дж/м 2), у сурка – 120,5 Дж/кг (1755 Дж/м 2), у кролика – 188,2 Дж/кг (2600 Дж/м 2).

Высокий уровень метаболизма приводит к тому, что у гомойотермных животных в основе теплового баланса лежит использование собственной теплопродукции, значение внешнего обогрева относительно невелико. Поэтому птиц и млекопитающих относят к эндотермным" организмам. Эндотермия – важное свойство, благодаря которому существенно снижается зависимость жизнедеятельности организма от температуры внешней среды.
3.1 Температура тела
Гомойотермные животные не только обеспечены теплом за счет собственной теплопродукции, но и способны активно регулировать его производство и расходование. Благодаря этому им свойственна высокая и достаточно устойчивая температура тела. У птиц глубинная температура тела в норме составляет около 41"С с колебаниями у разных видов от 38 до 43,5"С (данные по 400 видам). В условиях полного покоя (основной обмен) эти различия несколько сглаживаются, составляя от 39,5 до 43,0"С. На уровне отдельного организма температура тела показывает высокую степень устойчивости: диапазон ее суточных изменений обычно не превышает 2 – ~4"С, причем эти колебания не связаны с температурой воздуха, а отражают ритм обмена веществ. Даже у арктических и антарктических видов при температуре среды до 20 – 50"С мороза температура тела колеблется в пределах тех же 2 – 4"С.

Повышение температуры среды иногда сопровождается некоторым возрастанием температуры тела. Если исключить патологические состояния, оказывается, что в условиях обитания в жарком климате некоторая степень гипертермии может быть адаптивной: при этом уменьшается разница температуры тела и среды и снижаются затраты воды на испарительную терморегуляцию. Аналогичное явление отмечено и у некоторых млекопитающих: у верблюда, например, при дефиците воды температура тела может подниматься от 34 до 40"С. Во всех таких случаях отмечена повышенная тканевая устойчивость к гипертермии.

У млекопитающих температура тела несколько ниже, чем у птиц, и у многих видов подвержена более сильным колебаниям . Отличаются по этому показателю и разные таксоны. У однопроходных ректальная температура составляет 30 – 3"С (при температуре среды 20"С), у сумчатых она несколько выше – около 34"С при той же внешней температуре. У представителей обеих этих групп, а также у неполнозубых довольно заметны колебания температуры тела в связи с внешней температурой: при снижении температуры воздуха от 20 – 5 до 14 –15"С регистрировалось падение температуры тела на два с лишним градуса, а в отдельных случаях – даже на 5"С. У грызунов средняя температура тела в активном состоянии колеблется в пределах 35 – 9,5"С, в большинстве случаев составляя 36 – 37"С. Степень устойчивости ректальной температуры у них в норме выше, чем у рассмотренных ранее групп, но и у них отмечены колебания в пределах 3 – "С при изменении внешней температуры от 0 до 35"С.

У копытных и хищных температура тела поддерживается весьма устойчиво на свойственном виду уровне; межвидовые отличия обычно укладываются в диапазон от 35,2 до 39"С. Для многих млекопитающих характерно снижение температуры во время сна; величина этого снижения варьирует у разных видов от десятых долей градуса до 4 – "С.

Все сказанное относится к так называемой глубокой температуре тела, характеризующей тепловое состояние термостатируемого «ядра» тела. У всех гомойотермных животных наружные слои тела (покровы, часть мускулатуры и т. д.) образуют более или менее выраженную «оболочку», температура которой изменяется в широких пределах. Таким образом, устойчивая температура характеризует лишь область локализации важных внутренних органов и процессов. Поверхностные же ткани выдерживают более выраженные колебания температуры. Это может быть полезным для организма, поскольку при такой ситуации снижается температурный градиент на границе организма и среды, что делает возможным поддержание теплового гомеостаза «ядра» организма с меньшими расходами энергии.
3.2 Механизмы терморегуляции
Физиологические механизмы, обеспечивающие тепловой гомеостаз организма (его «ядра»), подразделяются на две функциональные группы: механизмы химической и физической терморегуляции. Химическая терморегуляция представляет собой регуляцию теплопродукции организма. Тепло постоянно вырабатывается в организме в процессе окислительно-восстановительных реакций метаболизма. При этом часть его отдается во внешнюю среду тем больше, чем больше разница температуры тела и среды. Поэтому поддержание устойчивой температуры тела при снижении температуры среды требует соответствующего усиления процессов метаболизма и сопровождающего их теплообразования, что компенсирует теплопотери и приводит к сохранению общего теплового баланса организма и поддержанию постоянства внутренней температуры. Процесс рефлекторного усиления теплопродукции в ответ на снижение температуры окружающей среды и носит название химической терморегуляции. Выделение энергии в виде тепла сопровождает функциональную нагрузку всех органов и тканей и свойственно всем живым организмам. Специфика гомойотермных животных состоит в том, что изменение теплопродукции как реакция на меняющуюся температуру представляет у них специальную реакцию организма, не влияющую на уровень функционирования основных физиологических систем.

Специфическое терморегуляторное теплообразование сосредоточено преимущественно в скелетной мускулатуре и связано с особыми формами функционирования мышц, не затрагивающими их прямую моторную деятельность. Повышение теплообразования при охлаждении может происходить и в покоящейся мышце, а также при искусственном выключении сократительной функции действием специфических ядов.

Один из наиболее обычных механизмов специфического терморегуляторного теплообразования в мышцах – так называемый терморегуляционный тонус. Он выражен микросокращениями фибрилл, регистрируемыми в виде повышения электрической активности внешне неподвижной мышцы при ее охлаждении. Терморегуляционный тонус повышает потребление кислорода мышцей подчас более чем на 150 %. При более сильном охлаждении наряду с резким повышением терморегуляционного тонуса включаются видимые сокращения мышц в форме холодовой дрожи. Газообмен при этом возрастает до 300 – 400 % . Характерно , что по доле участия в терморегуляторном теплообразовании мышцы неравноценны. У млекопитающих наиболее велика роль жевательной мускулатуры и мышц, поддерживающих позу животного, т. е. функционирующих в основном как тонические. У птиц наблюдается сходное явление.

При длительном воздействии холода сократительный тип термогенеза может быть в той или иной степени замещен (или дополнен) переключением тканевого дыхания в мышце на так называемый свободный (нефосфорилирующий) путь, при котором выпадает фаза образования и последующего расщепления АТФ. Этот механизм не связан с сократительной деятельностью мышц. Общая масса тепла, выделяющегося при свободном дыхании, практически такая же, как и при дрожевом термогенезе, но при этом большая часть тепловой энергии расходуется немедленно, а окислительные процессы не могут быть заторможены недостатком АДФ или неорганического фосфата.

Последнее обстоятельство позволяет беспрепятственно поддерживать высокий уровень теплообразования в течение длительного времени.

У млекопитающих имеется еще одна форма недрожевого термогенеза, связанная с окислением особой бурой жировой ткани, откладывающейся под кожей в области межлопаточного пространства, шеи и грудной части позвоночника. Бурый жир содержит большое количество митохондрий и пронизан многочисленными кровеносными сосудами. Под действием холода увеличивается кровоснабжение бурого жира, интенсифицируется его дыхание , возрастает выделение тепла. Важно, что при этом непосредственно нагреваются расположенные вблизи органы: сердце , крупные сосуды, лимфатические узлы, а также центральная нервная система . Бурый жир используется, главным образом, как источник экстренного теплообразования, в частности при разогревании организма животных, выходящих из состояния спячки. Роль бурого жира у птиц не ясна. Долгое время считалось, что его у них вообще нет; в последнее время появились сообщения об обнаружении этого типа жировой ткани у птиц, но ни точной идентификации, ни функциональной оценки ее не проведено.

Изменения интенсивности обмена веществ вызванные влиянием температуры среды на организм гомойотермных животных, закономерны. В определенном интервале внешних температур теплопродукция, соответствующая обмену покоящегося организма, полностью скомпенсирована его «нормальной» (без активной интенсификации) теплоотдачей. Теплообмен организма со средой сбалансирован. Этот температурный интервал называют термонейтральной зоной. Уровень обмена в этой зоне минимален. Нередко говорят о критической точке, подразумевая конкретное значение температуры, при котором достигается тепловой баланс со средой. Теоретически это верно, но экспериментально установить такую точку практически невозможно из-за постоянных незакономерных колебаний метаболизма и нестабильности теплоизолирующих свойств покровов.

Понижение температуры среды за пределы термонейтральной зоны вызывает рефлекторное повышение уровня обмена веществ и теплопродукции до уравновешивания теплового баланса организма в новых условиях. В силу этого температура тела остается неизменной.

Повышение температуры среды за пределы термонейтральной зоны также вызывает повышение уровня обмена веществ, что вызвано включением механизмов активизации отдачи тепла, требующих дополнительных затрат энергии на свою работу. Так формируется зона физической терморегуляции , на протяжении которой температура такыре остается стабильной. По достижении определенного порога механизмы усиления теплоотдачи оказываются неэффективными, начинается перегрев и в конце концов гибель организма.

Видовые отличия химической терморегуляции выражаются в разнице уровня основного (в зоне термонейтральности) обмена, положения и ширины термонейтральной зоны, интенсивности химической терморегуляции (повышение обмена при снижении температуры среды на 1"С), а также в диапазоне эффективного действия терморегуляции. Все эти параметры отражают экологическую специфику отдельных видов и адаптивным образом меняются в зависимости от географического положения региона, сезона года, высоты над уровнем моря иряда других экологических факторов.

Физическая терморегуляция объединяет комплекс морфофизиологических механизмов, связанных с регуляцией теплоотдачи организма как одной из составных частей его общего теплового баланса. Главное приспособление, определяющее общий уровень теплоотдачи организма гомойотермного животного,– строение теплоизолирующих покровов. Теплоизоляционные структуры (перья, волосы) не обусловливают гомойотермию, как это иногда думают. В ее основе лежит высокий и что, уменьшая теплопотери, она способствует поддер гомойотермии с меньшими энергетическими затратами. Это особенно важно при обитании в условиях устойчиво низких температур, поэтому теплоизолирующие покровные структуры и прослойки подкожного жира наиболее выражены у животных из регионов холодного климата.

Механизм теплоизолирующего действия перьевого и волосяного покровов заключается в том, что определенным образом расположенные, различные по структуре группы волос или перьев удерживают вокруг тела слой воздуха, который и выполняет роль теплоизолятора . Адаптивные изменения теплоизолирующей функции покровов сводятся к перестройке их структуры, включающей соотношение различных типов волос или перьев, их длину и густоту расположения. Именно по этим параметрам отличаются обитатели различных климатических зон, они же определяют сезонные изменения теплоизоляции. Показано, например, что у тропических млекопитающих теплоизоляционные свойства шерстного покрова почти на порядок ниже, чем у обитателей Арктики. Тому же адаптивному направлению следуют сезонные изменения теплоизолирующих свойств покровов в процессе линьки.

Рассмотренные особенности характеризуют устойчивые свойства теплоизолирующих покровов, определяющие общий уровень тепловых потерь, и, по существу, не представляют собой активных терморегуляционных реакций. Возможность лабильной регуляции теплоотдачи определяется подвижностью перьев и волос, в силу чего на фоне неизменной структуры покрова возможны быстрые изменения толщины теплоизолирующей воздушной прослойки, а соответственно и интенсивности теплоотдачи. Степень распущенности волос или перьев может быстро меняться в зависимости от температуры воздуха и от активности самого животного. Такую форму физической терморегуляции обозначают как пиломоторную реакцию. Эта форма регуляции теплоотдачи действует главным образом при низкой температуре среды и обеспечивает не менее быстрый и эффективный ответ на нарушения теплового баланса, чем химическая терморегуляция, требуя при этом меньших затрат энергии.

Регуляторные реакции, направленные на сохранение постоянной температуры тела при перегреве, представлены различными механизмами усиления теплоотдачи во внешнюю среду. Среди них широко распространена и обладает высокой эффективностью теплоотдача путем интенсификации испарения влаги с поверхности тела или (и) верхних дыхательных путей. При испарении влаги расходуется тепло, что может способствовать сохранению теплового баланса. Реакция включается при признаках начинающегося перегрева организма. Итак, адаптивные изменения теплообмена у гомойотермных животных могут быть направлены не только на поддержание высокого уровня обмена веществ, как у большинства птиц и млекопитающих, но и на установку низкого уровня в условиях, грозящих истощением энергетических резервов.
Список литературы
1. Основы экологии : Учебник В.В.Маврищев. Мн.: Выш. Шк., 2003. – 416 с.

2. http :\\Абиотические факторы среды.htm

3. http :\\Абиотические факторы среды и организмы.htm

Расскажу про одну из самых невероятных, с точки зрения обыденных представлений, практик - практику свободной адаптации к холоду.

Согласно общепринятым представлениям человек не может находиться на холоде без теплой одежды. Холод абсолютно губителен, и стоит волею судьбы выйти на улицу без куртки, как несчастного ждет мучительное замерзание, и неизбежный букет болезней по возвращении.

Иначе говоря, общепринятые представления вовсе отказывают человеку в способности адаптироваться к холоду. Считается, что диапазон комфорта расположен исключительно выше комнатной температуры.

Вроде и не поспоришь. Нельзя же в России всю зиму проходить в шортах и футболке…

В том то и дело, что можно!!

Нет, не стиснув зубы, обрастая сосульками, чтобы поставить нелепый рекорд. А свободно. Ощущая себя, в среднем, даже более комфортно, чем окружающие. Это реальный практический опыт, сокрушительно ломающий общепринятые шаблоны.

Казалось бы, зачем владеть подобными практиками? Да все очень просто. Новые горизонты всегда делают жизнь более интересной. Убирая внушенные страхи, становишься свободнее.
Колоссально расширяется диапазон комфорта. Когда остальным, то жарко, то холодно, тебе везде хорошо. Полностью исчезают фобии. Взамен страха заболеть, недостаточно тепло одевшись, ты получаешь полную свободу и уверенность в своих силах. Бегать по морозу действительно приятно. Если же и выходишь за пределы своих сил, то это не влечет никаких последствий.

Как это вообще возможно? Все очень просто. Мы устроены намного лучше, чем принято считать. И у нас есть механизмы, позволяющие нам свободно находиться на холоде.

Во первых, при колебаниях температуры в определенных пределах меняется скорость метаболизма, свойства кожных покровов, и т.д. Чтобы не рассеивать тепло, внешний контур тела сильно снижает температуру, в то время, как температура ядра остается очень стабильной. (Да, холодные лапы - это нормально!! Как бы нас не убеждали в детстве, это не признак замерзания!)

При еще большей холодовой нагрузке включаются специфические механизмы термогенеза. Мы знаем про сократительный термогенез, проще говоря, дрожь. Механизм, по сути, аварийный. Дрожь согревает, но включается она не от хорошей жизни, а когда действительно мерзнешь.

Но есть еще несократительный термогенез, производящий тепло за счет прямого окисления питательных веществ в митохондриях непосредственно в тепло. В кругу людей, практикующих холодовые практики этот механизм прозвали просто "печкой". Когда "печка" включается, тепло мерно производится в фоновом режиме в количестве достаточном для длительного нахождения на морозе без одежды.

Субъективно это ощущается довольно необычно. В русском языке словом «холодно» называют два, принципиально разных ощущения: «холодно на улице» и «холодно тебе». Они могут присутствовать независимо. Можно мерзнуть в достаточно теплом помещении. А можно ощущать кожей жгучий холод снаружи, но совершенно не замерзать и не испытывать дискомфорта. Более того, это приятно.

Как же научится использованию этих механизмов? Решительно скажу, что считаю рискованным «обучение по статье». Технологию нужно передавать лично в руки.

Несократительный термогенез запускается на достаточно серьезном морозе. И включение его достаточно инерционно. «Печка» начинает работать не раньше, чем через несколько минут. Поэтому, как ни парадоксально, научиться свободно гулять на холоде, гораздо легче в лютый мороз, чем в прохладный осенний день.

Стоит выйти на мороз, как начинаешь ощущать холод. Неопытного человека при этом охватывает панический ужас. Ему кажется, что если уже сейчас холодно, то через десяток минут настанет полный абзац. Многие просто не дожидаются выхода «реактора» на рабочий режим.

Когда «печка» все же запускается, становится ясно, что, вопреки ожиданиям, на холоде находиться довольно комфортно. Этот опыт полезен тем, что немедленно рвет внушенные с детства шаблоны о невозможности подобного, и помогает иначе посмотреть на реальность в целом.

Впервые выходить на мороз нужно под руководством человека, который уже умеет это делать, или там, где вы в любой момент можете вернуться в тепло!

И выходить нужно предельно раздетым. Шорты, лучше даже без майки и ничего больше. Организм нужно как следует напугать, чтобы он включил забытые системы адаптации. Если испугаться, и надеть свитер, мастерку, или что-то подобное, то потери тепла будут достаточными, чтобы очень сильно замерзнуть, но «реактор» не запустится!

По той же причине опасно постепенное «закаливание». Снижение температуры воздуха или ванны «на один градус в десять дней» ведет к тому, что рано или поздно наступает тот момент, когда уже достаточно холодно, чтобы заболеть, но недостаточно для запуска термогенеза. Воистину, такое закаливание могут выдержать только железные люди. А вот выйти сразу на мороз или нырнуть в прорубь сможет практически каждый.

После сказанного уже можно догадаться, что адаптация не к морозу, а к низким плюсовым температурам более сложная задача, чем пробежки по морозу, и требует она более высокой подготовки. «Печка» при +10 не включается вовсе, и работают только неспецифические механизмы.

Следует помнить, что нельзя терпеть выраженный дискомфорт. Когда все получается правильно, никакого переохлаждения не развивается. Если начинаешь сильно замерзать, значит, необходимо прервать практику. Периодические выходы за пределы комфорта неизбежны (иначе и не раздвинуть эти пределы), но нельзя допускать перерастание экстрима в пипец.

Система обогрева со временем устает работать под нагрузкой. Пределы выносливости весьма далеко. Но они есть. Можно свободно гулять при -10 весь день, а при -20 пару часов. Но не получится пойти в одной майке в лыжный поход. (Полевые условия это вообще отдельная тема. Зимой экономить на взятой с собой в поход одежде нельзя! Можно ее сложить в рюкзак, но никак не забыть дома. В бесснежное же время можно рискнуть оставить дома лишние вещи, которые берутся только из-за страха перед погодой. Но, при наличии опыта)

Для большего комфорта лучше гулять так на более-менее чистом воздухе, подальше от истоников дыма и от смога - чувствительность к тому, чем мы дышим, в этом состоянии возрастает в разы. Понятно, что с куревом и бухлом практика вообще несовместима.

Нахождение на холоде может вызвать холодовую эйфорию. Ощущение приятное, но требует предельного самоконтроля, во избежание потери адекватности. Это одна из причин, по которой очень нежелательно начинать практику без учителя.

Еще один важный нюанс - длительная перезагрузка системы обогрева после значительных нагрузок. Как следует нахватав холода можно ощущать себя довольно неплохо, но при заходе в теплое помещение «печка» отключается, и тело начинает согреваться дрожью. Если при этом снова выйти на мороз, «печка» не включится, и можно сильно замерзнуть.

Наконец, нужно понимать, что владение практикой не дает гарантии не мерзнуть нигде и никогда. Состояние меняется, и влияет много факторов. Но, вероятность огрести неприятностей от погоды все же снижается. Подобно тому, как вероятность физически сдуться у спортсмена всяко ниже, чем у хлюпика.

Увы, создать цельную статью не получилось. Я лишь в общих чертах обрисовал эту практику (точнее, комплекс практик, ибо ныряние в прорубь, пробежки в футболке по морозу и шатание по лесу в стиле Маугли это разное). Подытожу тем, с чего начал. Владение собственными ресурсами позволяет избавиться от страхов, и чувствовать себя куда комфортнее. И это интересно.

480 руб. | 150 грн. | 7,5 долл. ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

Герасимова Людмила Ивановна. Патогенетическая роль дезадаптации к холоду в развитии донозологических состояний в условиях Севера: диссертация... доктора медицинских наук: 14.00.16 / Герасимова Людмила Ивановна; [Место защиты: ГОУВПО "Санкт-Петербургский государственный медицинский университет"].- Санкт-Петербург, 2008.- 242 с.: ил.

Введение

Глава 1. Обзор литературы 16

1.1. Концепция здоровья в аспекте теории адаптации 16

1.2. Адаптация к холоду у человека 21

1.3. Отрицательные эффекты адаптации к холоду. Холод как фактор риска 41

1.4. Возрастные особенности функции терморегуляции 53

Глава 2. Объекты и методы исследования 57

2.1. Обследованные группы 57

2.2. Условия проведения исследований, контроль теплового состояния испытуемых 58

2.3. Биометрические исследования 59

2.4. Методика дозирования нагрузки и утомления 61

2.5. Методики электронейромиографического исследования.61

2.6. Анализ частоты холод-ассоциированных симптомов 78

2.7. Оценка функции внешнего дыхания 80

2.8. Анализ вызванных кожных вегетативных потенциалов 83

2.9. Статистическая обработка результатов исследований 87

Глава 3. Холод-ассоциированные симптомы как признак снижения устойчивости к холоду . 88

3.1. Влияние длительности проживания на Европейском Севере на частоту холод-ассоциированных симптомов 88

3.2. Частота холод-ассоциированных симптомов у пациентов с терапевтической патологией 96

3.3. Факторы, ограничивающие работоспособность рук при манипуляциях на холоде 105

Глава 4. Функциональное состояние легочной вентиляции и вегетативной нервной системы при высокой чувствительности к холоду 115

4.1. Функциональные показатели системы внешнего дыхания у лиц с различной адаптированностью к условиям Европейского Севера 117

4.2. Влияние адаптированности к условиям Европейского Севера на параметры вызванного кожного вегетативного потенциала 125

Глава 5. Влияние адаптации к условиям севера на проводящие свойства периферических нервов 133

Глава 6. Электромиографические характеристики нервно-мышечного статуса в разных возрастных группах в условиях европейского севера 139

6.1. Оценка нервно-мышечного статуса с помощью турн-амплитудного анализа ИЭМГ 139

6.2. Возрастные особенности турн-амплитудных параметров ЭМГ изометрического сокращения 155

6.3. Влияние возраста на работоспособность и турн-амплитудные характеристики ЭМГ при утомлении, вызванном динамической нагрузкой 166

Глава 7. Электронеиромиографические характеристики и работоспособность двигательной системы при длительном воздействии производственной вибрации , 175

7.1. Параметры проведения импульса по двигательным и чувствительным волокнам периферических нервов 176

7.2. Параметры потенциалов двигательных единиц 177

7.3. Турн-амплитудные характеристики ЭМГ при дозированном изометрическом сокращении 183

7.4. Влияние длительного воздействия вибрации на работоспособность и турн-амплитудные параметры ЭМГ при динамическом утомлении 188

Глава 8. Обсуждение результатов 199

Заключение 228

Список литературы 235

Приложение 282

Введение к работе

Актуальность проблемы

Проблема сохранения здоровья человека, проживающего в условиях Севера, остается актуальной на протяжении последнего времени, что связано, с активным освоением территорий, увеличением миграционных процессов на территории России, повышением доли пожилого населения, в том числе в Северо-Западном регионе. Здоровье человека на Севере формируется под действием комплексного эффекта всех составляющих климата высоких широт . Сложный комплекс внешних воздействий, включая суровые природно-климатические факторы, большой спектр антропогенных влияний предъявляют высокие требования к организму. Сохранение здоровья человека, предупреждение заболеваний становится не только частной проблемой медицины, но и естествознания в целом, а также одной из общегуманитарных ценностей . Негативные тенденции в изменении показателей здоровья населения и состояния среды обитания человека ставят эту проблему в разряд наиболее приоритетных задач государственной политики .

В суровых климатических условиях высоких широт многие заболевания характеризуются ранним началом, неспецифичностью симптомов, большей распространенностью нарушения функционального состояний организма, чем в других климатических зонах . Значительное место в заболеваемости занимают болезни системного перенапряжения, снижается порог вредного воздействия на организм производственно-экологических факторов и уменьшаются функциональные возможности организма к восстановлению нарушений гомеостаза , поскольку, по мнению Ю. П. Гичева, воздействие внешних факторов на организм современного человека превышает его адаптивные возможности .

Как показано в обзоре В. И. Хаснулина с соавт. , Республика Карелия, регион Северо-Запада РФ, отличается дискомфортностью климато-географических условий, которая сравнима с таковой в регионах Крайнего Севера, что вызывает напряжение адаптационных систем, затрудняет компенсацию и увеличивает показатели общей смертности, в том числе людей трудоспособного возраста. Аналогичные данные о состоянии здоровья населения Республики Карелия приведены в монографии Н. В. Доршаковой .

Таким образом, данные многочисленных исследований свидетельствуют о том, что для состояния здоровья населения, проживающего в регионах Севера, характерны системные проявления дезадаптации организма , важную роль в которой, на наш взгляд, играет неадекватность приспособления к холоду.

Представляется целесообразным рассмотреть особенности функционирования организма в условиях Севера с точки зрения адекватности механизмов температурной адаптации. Приспособление к длительному действию холода затрагивает практически все процессы жизнедеятельности, которые координируются в рамках единой программы сохранения температурного гомеостаза организма. Многочисленными исследованиями показаны нейро-гормональные механизмы управления процессом адаптации к холоду, направленные на сохранение гомойотермии, основу которого составляют системные изменения нейро-гормональной регуляции и обмена веществ, ведущее значение в котором имеют повышение участия адренергических механизмов и изменение тиреоидного статуса организма .

Проявления отрицательного влияния холода в различных системах организма объединяют в понятие «холод-ассоциированные симптомы» (ХАС) , включающее в себя боли (дискомфорт), нарушения чувствительности и изменения цвета открытых частей тела, а также признаки функциональной недостаточности физиологических систем организма . Феномен Рейно,

7 в котором сочетаются перечисленные признаки, считается одним из специфичных проявлений непереносимости холода .

Многими авторами отмечено, что феномен Рейно имеет общие патогенетические механизмы с холод-индуцированной вазоконстрикциеи, основу которых составляет усиление адренореактивности сосудов . Этим обусловлены трудности дифференциальной диагностики ранних проявлений феномена Рейно и усиленной холод-индуцированной вазоконстрикции, в возникновении которой, как и феномена Рейно, помимо указанных факторов, играют роль нарушения эндотелий-зависимой и эндотелий-независимой вазодилатации .

Исследованиями последних лет в области определения факторов риска для населения высоких широт показано, что распространенность феномена Рейно составляет, по разным данным, от 0,5 до 20 % , наблюдается зависимость частоты феномена Рейно от широты местности , установлена связь между наличием данного симптома и частотой Холодовых повреждений (отморожений) , а также возможность участия механизмов развития феномена Рейно в формировании соматических заболеваний человека , отмечена зависимость электронейромиографи-ческих параметров от наличия вторичного (индуцированного вибрацией) феномена Рейно . Указанные факты, а также общность происхождения холод-индуцированной вазоконстрикции и феномена Рейно на основе усиления активности адренергических механизмов позволяют расценивать ХАС в качестве признаков напряженной адаптации к холоду и факторов риска для населения, проживающего в условиях Севера ,

Морфо-функциональное состояние двигательной системы и ее основного эффекторного органа - скелетной мускулатуры - играет важную роль как в реакциях срочной, так и долговременной адаптации к холоду. В экспериментальных исследованиях показано вовлечение и характер участия двигательной системы в поддержании температурного гомеостаза организма . Вместе с тем в литературе нет данных, интегративно характеризующих нервно-мышечный статус человека при долговременной адаптации к холоду и особенности функционирования двигательной системы с точки зрения адекватности процесса приспособления к холоду.

Электромиография является одним из наиболее информативных современных методов оценки функционального состояния двигательной системы , поэтому исследование интерференционной электромиограммы (ИЭМГ) позволяет получить объективную картину состояния нервно-мышечного аппарата и дополнить данные других методов диагностики . В последнее время отмечается значительный рост интереса исследователей к использованию и разработке объективных методов интерпретации ИЭМГ, учитывая ее неинвазивность, хорошую переносимость и возможность использования в эргономических исследованиях, в том числе для оценки функционального состояния и работоспособности двигательной системы человека в различных видах деятельности и в диагностических целях .

Проблема донозологических состояний, или «предболезни», давно находится в сфере внимания клинической медицины. При этом в последнее время большое значение придается выявлению изменений в организме, соответствующих начальному звену патогенеза определенного заболевания . В этой связи современная научная концепция оценки и прогнозирования функциональных состояний организма представляет интерес для медицины и для общества в целом, поскольку позволяет выявлять донозологические состояния организма и проводить своевременную профилактическую работу с целью сохранения здоровья населения, проживающего в неблагоприятных климато-географических условиях.

С этой целью в рамках настоящего исследования проведен комплексный анализ механизмов, лежащих в основе жизнеобеспечения организма при длительном влиянии условий Севера, и, в частности, приспособления к хо-

9 лоду. Установлена роль механизмов, обеспечивающих устойчивую адаптацию к холоду, а именно, значение холод-индуцированнных сосудистых реакций и функционального состояния двигательной системы на основании современных электронейромиографических методов.

Цель исследования

Установить значение механизмов температурной адаптации в формировании здоровья человека в условиях Севера, а также изучить механизмы развития дезадаптации к холоду и их проявления с целью диагностики доно-зологических состояний человека в условиях Севера.

Задачи исследования

Исследовать адекватность процесса приспособления к холоду на основе анализа частоты холод-ассоциированных симптомов.

Оценить функциональное состояние вегетативной нервной системы и параметры легочной вентиляции в зависимости от степени адаптации субъектов к условиям Европейского Севера.

Исследовать проводящие свойства сенсорных и моторных волокон периферических нервов в группах с различной адаптированностью к условиям Европейского Севера.

Установить турн-амплитудные характеристики ИЭМГ изометрического сокращения, характеризующие «неврогенный» тип нарушений функции скелетных мышц.

Установить онтогенетические особенности двигательной системы на основе турн-амплитудного анализа ИЭМГ при дозированном изометрическом сокращении, а также при проведении функционального теста с мышечным утомлением.

Установить электронейромиографические признаки, характеризующие работоспособность и функциональное состояние двигательной системы

10 при сочетанном влиянии холода и вредного производственного фактора (производственная вибрация).

Научная новизна

В исследовании впервые проведен системный анализ состояния организма человека в условиях Севера и показаны роль механизмов, лежащих в основе температурной адаптации, в формировании здоровья человека на Севере, а также предпосылки развития дезадаптации к холоду и возникновения донозологических состояний.

Впервые изучена роль холод-ассоциированных симптомов в качестве признаков дезадаптации организма к условиям холода и показана связь их возникновения с состоянием функциональной системы температурной адаптации. Установлено, что субъективные признаки дезадаптации к холоду в форме ХАС коррелируют с «предпатологическими» изменениями вегетативной регуляции, функционирования сердечно-сосудистой системы, состояния легочной вентиляции и электрофизиологическими свойствами двигательной системы.

С помощью современных электрофизиологических методов даны количественные характеристики функционального состояния и резервов двигательной системы человека в условиях длительного действия холода как проявления пластичности двигательной системы. Кроме того, впервые на основе количественных параметров ИЭМГ установлены особенности структурно-функционального состояния периферического отдела двигательной системы в различные периоды онтогенеза. Показано взаимодействие механизмов долговременной адаптации к холоду и индивидуальных факторов на уровне скелетных мышц.

С помощью комплексных электронейромиографических методов впервые выявлен отрицательный эффект адаптации к холоду в форме нарушения миелинизации в периферической нервной системе и показана его потенциальная роль в снижении работоспособности двигательной системы у лиц,

11 длительно проживающих в условиях Севера, а также в развитии и прогрес-сировании заболеваний двигательной системы при длительном воздействии охлаждения.

Теоретическая и научно-практическая значимость

Проведенное исследование развивает положения адаптационной медицины в изучении факторов, влияющих на здоровье человека в условиях Севера, и общих закономерностей развития дезадаптационных реакций. В рамках настоящего исследования проведен системный анализ состояния здоровья человека в условиях Севера с точки зрения адекватности процесса долговременной адаптации к холоду. Показано значение холод-ассоциированных симптомов в качестве признаков неадекватности процесса долговременной адаптации к холоду и факторов риска развития патологии в различных системах организма в условиях Севера.

Сопоставлены субъективные признаки дезадаптации к холоду в форме ХАС и результаты комплексного функционального исследования. В частности, с помощью методов функциональной диагностики установлены признаки, свидетельствующие о дезадаптации к холоду: повышение участия адренергических механизмов регуляции функций у мигрантов по сравнению с постоянными жителями Севера, а также у лиц с холод-ассоциированными симптомами в форме феномена Рейно; установлены субклинические нарушения вентиляции у мигрантов по сравнению с постоянными жителями Севера, а также у лиц с холод-ассоциированными симптомами в форме холодовой одышки.

Доказан отрицательный эффект адаптации к холоду в форме снижения нервно-мышечной иннервации и установлены особенности электронейро-миографических характеристик двигательной системы в зависимости от адаптированности к холоду, при сочетании средовых условий длительного охлаждения и возрастных изменений, а также вредных производственных факторов (производственная вибрация).

Анализ взаимодействия функционального состояния двигательной системы (механизмы долговременной адаптации к холоду) и вегетативного обеспечения функций организма (факторы срочной адаптации к холоду, компенсаторные механизмы) имеет теоретическое значение для изучения иерархии и взаимодействия разных функций организма, и может найти свое приложение в теории систем.

Научно-практическое значение диссертации заключается в усовершенствовании методики ЭМГ в части развития неинвазивных способов регистрации сигналов и количественного (турн-амплитудного) анализа ИЭМГ. Сопоставлены результаты использованной методики турн-амплитудного анализа ИЭМГ при дозированном изометрическом сокращении и широко применяемого метода стимуляционной ЭНМГ. Расширено использование количественного анализа ИЭМГ для оценки работоспособности и функциональных резервов двигательной системы человека при различных функциональных состояниях, в том числе связанных с длительным влиянием Севера.

С помощью комплексного применения электронейромиографических методов исследования, включая турн-амплитудный анализ ИЭМГ, выделены электромиографические синдромы, характеризующие возрастные изменения двигательной системы у жителей Севера, состояния, связанные с мышечным перенапряжением, в процессе утомления и восстановления, а также при патологии двигательной системы вследствие длительного влияния производственной вибрации.

Показана значимость холод-ассоциированных симптомов как ранних признаков дезадаптации к холоду и развития донозологических состояний в условиях Севера.

Положения, выносимые на защиту:

Холод-ассоциированные симптомы характеризуют состояние «предбо-лезни», связанное с неадекватным обеспечением процесса долговременной адаптации к холоду; усиленная холод-индуцированная вазоконстрикция является признаком повышения участия адренергиче-ских механизмов регуляции функций организма и напряженной адаптации к холоду.

Отрицательный эффект адаптации к холоду, формирующийся в двигательной системе человека, характеризуется снижением функциональных возможностей скелетной мускулатуры вследствие нарушения проводящих свойств периферических нервов.

Формирующийся с возрастом «неврогенный» тип ИЭМГ обусловлен, потенцирующим влиянием средовых факторов, в частности, условиями охлаждения, что способствует возрастному снижению функции двигательной системы у постоянных жителей Севера, а также служит фактором, предрасполагающим к развитию и прогрессированию патологии опорно-двигательной системы в регионах с холодным климатом.

Апробация работы

Основные результаты диссертации доложены и обсуждены на российских и международных научных симпозиумах: III Международном конгрессе по патофизиологии (Lahti, 1998); II и III российском конгрессе по патофизиологии (Москва, 2000, 2004); XXXIII Международном конгрессе по физиологическим наукам (Санкт-Петербург, 1997); VIII Мировом конгрессе Общества по адаптивной медицине (Москва, 2006); на объединенных Пленумах Российского и Московского научных обществ по патофизиологии (Москва, 2006, 2007); XVII Мировом конгрессе по неврологии (London, 2001), XVIII и XIX съездах ВФО им. И. П. Павлова (Казань, 2001; Екатерин-

14 бург, 2004), IV и V съездах физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 2002; Томск, 2004); Всероссийском форуме «Здоровье нации - основа процветания России»» (Москва, 2005); XI Национальном конгрессе «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2006); международных конференциях Environmental Ergonomics (Aahen, 2000), Problems with Cold Work (Solna, 1998); симпозиуме «Патофизиология и современная медицина» (Москва, 2004); конференции «Механизмы типовых патологических процессов» (Санкт-Петербург, 2003), II, III, IV международных конференциях по физиологии мышц и мышечной деятельности (Москва, 2003, 2005, 2007), I Всероссийской с международным участием конференции «Управление движением» (Великие Луки, 2006); российской конференции «Организм и окружающая среда: жизнеобеспечение и защита человека в экстремальных условиях» (Москва, 2000); международной конференции «Проблемы экологии человека» (Архангельск, 2000, 2004); 10-й Всероссийской конференции по физиологии труда (Москва, 2001); российской конференции «Актуальные проблемы экологической физиологии человека на Севере» (Сыктывкар, 2001, 2004); XI международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2003); 6-й научно-практической конференции «Методы исследования регионарного кровообращения и микроциркуляции в клинике и эксперименте» (Санкт-Петербург, 2007).

Реализация результатов исследования

Диссертационная работа выполнена в рамках целевых программ научных исследований (№ гос. регистрации 0120.0603111 (Исследование базовых механизмов терморегуляционной мышечной активности в построении движения и двигательном контроле у человека), 0120.0502699 (Изучение нейрофизиологических механизмов движения человека при действии факторов, лимитирующих функциональные возможности двигательной системы)). Исследования были поддержаны грантами РФФИ 307-2003-04, РГНФ «Русский

15 Север» 01-06-49004 а/с, Программой Росбразования «Университеты России» УР 11.01.245.

Теоретические положения диссертации включены в учебные программы по дисциплинам «Патофизиология» и «Нормальная физиология» на медицинском факультете ПетрГУ, автором разработан и внедрен в образовательный процесс электронный учебный ресурс «Стресс и адаптация» (акт о внедрении от 10.10.07). Результаты работы используются в лечебно-диагностической практике Республиканской больницы, Детской республиканской больницы (Республика Карелия, г. Петрозаводск).

Личный вклад

Постановка целей и задач исследования, планирование и проведение исследований, анализ и обобщение данных, подготовка публикаций по материалам диссертации выполнены автором лично, в совместно проведенных исследованиях - при его решающей роли.

Публикации

Объем и структура диссертации

Текст диссертации изложен на 289 страницах, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственного исследования, обсуждения результатов, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Список литературы включает 430 источников, в том числе 185 - отечественных и 245 - зарубежных. Диссертация содержит 28 таблиц и 48 рисунков.