Сезонні зміни фізіологічних функцій. Сезонні біоритми людини

У кожного виду в процесі еволюції виробився характерний річний цикл інтенсивного зростання та розвитку, розмноження, підготовки до зими та зимівлі. Це явище отримало назву біологічного ритму. Збіг кожного періоду життєвого циклу з відповідним часом року має вирішальне значення для існування виду.

Найбільш помітний зв'язок усіх фізіологічних явищ у організму із сезонним перебігом температури. Але хоча вона впливає на швидкість життєвих процесів, все ж таки не служить головним регулятором сезонних явищ у природі. Біологічні процесиПідготовка до зими починаються ще влітку, коли температура висока. Комахи при високій температурі все-таки впадають у зимуючий стан, у птахів настає линяння і з'являється прагнення перельоту. Отже, якісь інші умови, а не температура, впливають на сезонний стан організму.

Головним фактором регуляції сезонних циклів у більшості рослин та тварин є зміна тривалості дня. Реакція організмів на тривалість дня отримала назву фотоперіодизму . Значення фотоперіодизму видно з досвіду, показаного на малюнку 35. При штучному цілодобовому освітленні або тривалості дня більше 15 годин сіянці берези ростуть безперервно, не скидаючи листя. Але при освітленні протягом 10 чи 12 годин на добу зростання сіянців навіть улітку припиняється, незабаром відбувається скидання листя і настає зимовий спокій, як під впливом короткого осіннього дня. Багато наших листопадних деревних пород: верба, біла акація, дуб, граб, бук - при довгому дні стають вічнозеленими.

Малюнок 35. Вплив довжини дня зростання сіянця берези.

Тривалість дня визначає не лише настання зимового спокою, а й інші сезонні явища у рослин. Так, довгий день сприяє утворенню квіток у більшості наших дикорослих рослин. Такі рослини називають довгоденними. З культурних до них належать жито, овес, більшість сортів пшениці та ячменю, льон. Однак деякі рослини, переважно південного походження, наприклад хризантеми, жоржини, для цвітіння потребують короткому дні. Тому вони зацвітають у нас лише наприкінці літа чи восени. Рослини такого типу називають короткоденними.

Сильно позначається вплив довжини дня і тварин. У комах та кліщів довжина дня обумовлює настання зимового спокою. Так, при утриманні гусениць метелики-капустяниці в умовах довгого дня(понад 15 год) з лялечок незабаром виходять метелики і без перерви розвивається послідовний ряд поколінь. Але якщо гусениць утримувати при дні коротше 14 год, то навіть навесні і влітку виходять ляльки, що зимують, які не розвиваються протягом декількох місяців, незважаючи на достатньо високу температуру. Подібний тип реакції пояснює, чому в природі влітку, поки день довгий, у комах може розвиватися кілька поколінь, а восени розвиток завжди зупиняється на стадії зимування.

У більшості птахів весняний день, що подовжується, викликає розвиток статевих залоз і прояв гніздових інстинктів. Осіннє скорочення дня викликає линяння, накопичення запасних жирів та прагнення до перельоту.

Довжина дня є сигнальним фактором, що визначає напрямок біологічних процесів. Чому саме сезонні зміни довжини дня набули такого велике значенняу житті живих організмів?

Зміна довжини дня завжди тісно пов'язана з річним перебігом температури. Тому довжина дня є точним астрономічним провісником сезонних змінтемператури та інших умов. Це пояснює, чому у різних груп організмів помірних широт під впливом рушійних силЕволюції сформувалися спеціальні фотоперіодичні реакції - пристосування до кліматичних змін у різну пору року.

Фотоперіодизм- це загальне важливе пристосування, що регулює сезонні явища у різних організмів.

Біологічний годинник

Вивчення фотоперіодизму рослин та тварин показало, що реакція організмів на світ заснована на чергуванні протягом доби періодів світла та темряви певної тривалості. Реакція організмів на тривалість дня і ночі показує, що вони здатні вимірювати час, тобто мають якісь біологічним годинником . Цю здатність мають усі види живих істот, від одноклітинних до людини.

Біологічний годинник, крім сезонних циклів, керує багатьма іншими біологічними явищами, природа яких ще недавно залишалася загадковою. Вони визначають правильний добовий ритм як активності цілих організмів, і процесів, що відбуваються навіть лише на рівні клітин, зокрема клітинних поділів.

Управління сезонним розвитком тварин та рослин

З'ясування ролі довжини дня та регуляції сезонних явищ відкриває великі можливості для управління розвитком організмів.

Різні прийоми управління розвитком використовують при цілорічному вирощуванні на штучному світлі овочевих культур та декоративних рослин, при зимовому та ранньому вигонці квітів, для прискореного одержання розсади. Передпосівною обробкою насіння холодом досягають колосіння озимих культур при весняному посіві, а також цвітіння та плодоношення вже в перший рік багатьох дворічних рослин. Збільшуючи довжину дня, вдається підвищити несучість птахів на птахофермах.

Поточна сторінка: 7 (загалом у книги 43 сторінок) [доступний уривок для читання: 29 сторінок]

2.2.5. Сезонні (циркануальні) ритми

Біологічні ритми з періодом, що дорівнює одному році (циркануальні), традиційно називають сезонними ритмами. Незважаючи на прогрес у розробці засобів захисту від різких перепадів параметрів довкілля, у людини виявляються річні коливання біохімічних, фізіологічних та психо фізіологічних процесів. Сезонні біоритми, охоплюючи, по суті, всі функції, відбиваються на стані організму в цілому, на здоров'я та працездатності людини.

Основи циркануальних ритмів.Комплекс зовнішніх та внутрішніх причин, Що викликають циркануальні ритми, можна розділити умовно на три групи за механізмом дії

1. Адаптивні зміни функціонального стану організму, спрямовані на компенсацію річних коливань основних параметрів навколишнього середовища та насамперед температури, а також якісного та кількісного складу їжі.

2. Реакція на сигнальні фактори середовища – тривалість світлового дня, напруженість гео магнітного полядеякі хімічні компоненти їжі. Чинники середовища, які відіграють роль сезонних «датчиків часу», здатні викликати значні морфофункціональні перебудови організму.

3. Ендогенні механізми сезонних біоритмів Дія цих механізмів має адаптивний характер, забезпечуючи повноцінне пристосування організму до сезонних змін параметрів навколишнього середовища.

Сполученість сезонних змін освітленості, температурних умов довкілля та складу їжі ускладнює поділ їхньої ролі у формуванні циркануальних ритмів фізіологічних систем організму. Слід зазначити важливе значення соціальних чинників у формуванні сезонних біоритмів в людини.

Сезонні коливання у характері поведінкових реакційлюдини.

У процесі харчування загальна калорійність їжі зростає осінньо-зимовий період. Причому влітку зростає споживання вуглеводів, а взимку – жирів. Останнє призводить до зростання у крові загальних ліпідів, тригліцеридів та вільних жирів. Істотний вплив на зміну функціонального стану організму в різні пори року має вітамінний склад їжі.

Інтенсивність енергетичного обміну більша в зимово-весняний період порівняно з літом, а тепловіддача з поверхні шкіри має зворотну спрямованість. Залежно від сезону року відзначається значна різниця в терморегуляторній реакції організму на теплове та холодове навантаження. Стійкість по відношенню до теплових навантажень зростає влітку та знижується взимку. Чітка сезонна періодичність й у інтенсивності процесів зростання. Максимальний приріст маси тіла у дітей спостерігається у літні місяці.

Існують численні дані про сезонні коливання в нейроендокринній системі. Так, активність парасимпатичного відділу вегетативної нервової системимаксимальна у весняні місяці. У цей час зростає концентрація у крові тропних гормонів гіпофіза. Активність щитовидної залози збільшується у зимові місяці. Глюкокортикоїдна функція надниркових залоз мінімальна влітку, а активність симпатоадреналової системи має пік у зимові місяці.

Сезонну динаміку репродуктивної функції пов'язують із фотоперіодизмом (коливаннями тривалості світлого та темного часу доби). З подовженням ночі відбувається збільшення вироблення мелатоніну епіфізом, який у свою чергу призводить до пригнічення гонадотропної функції гіпоталамо-гіпофізарної системи.

Згідно з численними спостереженнями, функціональна активність серцево-судинної системи вища у весняні місяці. Це проявляється у вищих показниках частоти серцевих скорочень, артеріального тиску, скорочувальної функції міокарда. Комплексні дослідження кровообігу, дихання та крові показують, що сезонні коливанняхарактерні для кисневої транспортної системи організму і визначаються, мабуть, коливаннями інтенсивності енергетичного обміну.

Сезонні коливання інтенсивності енергетичного обміну та активності нейроендокринної системи викликають закономірні коливання у діяльності різних фізіологічних систем організму. Спостереження за станом та поведінкою людини виявляють сезонні зміни працездатності. Так, рівень фізичної працездатності мінімальний узимку і максимальний наприкінці літа – на початку осені.

2.2.6. Вплив геліогеофізичних факторів на біоритми людини

Під терміном «геліогеофізичні фактори» розуміють комплекс фізичних факторів, що впливають на організм людини та пов'язані з сонячною активністю, обертанням Землі, флуктуаціями геомагнітних полів, особливостями будови та стану атмосфери. Геліогеофізичні фактори визначають погодно-кліматичні умови. Їхні коливання, як окремо, так і в сукупності, можуть неоднозначно впливати на біоритми людини.

Фактори сонячної активності є важливим елементом при синхронізації ритміки біологічних систему діапазонах мезо- та макроритмів (табл. 2.6). Ультрадіані ритми зміни фаз сну модулюються сонячною активністю. Частоти деяких короткоперіодних біоритмів корелюють із частотами регуляторних мікропульсацій геомагнітного поля та акустичними коливаннями, що виникають під час магнітних бур. Провідною складовою цих коливань є частота близько 8 Гц. Наприклад, ритм тремору, ритм альфа-хвиль ЕЕГ, ритм ЕКГ корелюють із частотами електромагнітних пульсацій. Ритм мітохондрій, гліколізу та синтезу білків корелює з акустичними явищами (інфразвуком). Існують дані про існування біоритмів з діапазоном коливань пульсацій Сонця (2 год 40 хв). Більш відомі навколотижневі чи кратні зміни фізіологічних показників людини. Виявилося, що ця ритміка пов'язана із проходженням Землі біля меж секторів міжпланетного магнітного поля.

Вивчався вплив на біоритми та погодні фактори, такі як температура повітря, його вологість, атмосферний тиск тощо. виявилося, що фізіологічні параметри пов'язані з погодними умовами найчастіше простими лінійними відносинами. Так, із посиленням будь-якого фактора погоди (наприклад, температури повітря) відбувається збільшення значень фізіологічних показників людини (наприклад, артеріального тиску, частоти дихання, м'язової сили рук) або їх зменшення.

У деяких випадках (залежності температури тіла від зовнішньої температури, залежності температури тіла та частоти дихання від атмосферного тиску тощо) погодні фактори викликають поперемінну реакцію посилення та ослаблення, тобто підтримують коливальний стан функцій.

Таблиця 2.6.Періоди та цикли геліофізичних факторів (за: Б. М. Володимирський, 1980)

Результати проведених досліджень дозволили виділити два види впливів геомагнітних та погодних факторів на зміни фізіологічних параметрів.

Вплив сонячної активності (хромосферних спалахів) та погодних факторів (які самі залежать від сонячної активності) найчастіше проявляється у вигляді простих лінійних відносин. Впливи постійного магнітного поля та випадкових магнітних збурень нелінійні і створюють постійний і «ритмічний» фон, викликаючи (залежно від власних параметрів та функціонального стану живої системи) реакцію посилення, то ослаблення функції.

...

Таким чином, магнітні поля Землі, мабуть, підтримують існування коливальних контурів, тоді як сонячна активність та погодні фактори модулюють біологічні ритми.

Для організму з уже сформованою біоритмічною системою зовнішні вплививідіграють роль «датчиків часу», підтримуючи загальний рівеньколивань (як це можна бачити при дії параметрів магнітного поля та деяких погодних факторів), регулюючи період (зміна ритміки у різні сезони року у зв'язку зі зміною освітленості та інших факторів) та амплітуду коливань (вплив атмосферного тиску, вологості, температури, спалахів на Сонці ).

2.2.7. Адаптаційна перебудова біологічних ритмів

...

При різкій змініритмів зовнішнього середовища(Геофізичних чи соціальних) відбувається неузгодження ендогенно обумовлених коливань фізіологічних функцій людини. Таке порушення сполученості періодичних осциляцій функціонально взаємопов'язаних систем організму отримало назву десинхронозу.

Симптоматика десинхронозу зводиться до розладів сну, зниження апетиту, настрою, розумової та фізичної працездатності, різних невротичних розладів. У деяких випадках відзначають органічні захворювання (гастрит, виразкова хвороба тощо).

Стан, коли система циркадіанних ритмів організму відповідає тимчасовим умовам довкілля, називається зовнішнім десинхронозом.Під впливом нових «датчиків часу» починається перебудова системи циркадіанних ритмів організму, що склалася раніше. При цьому фізіологічні функції перебудовуються з різною швидкістю, порушується фазова структура ритмів фізіологічних функцій – розвивається внутрішній десинхроноз.Він супроводжує весь період пристосування організму до нових тимчасових умов і триває іноді протягом кількох місяців.

Серед факторів, що призводять до адаптивної перебудови біологічних ритмів, виділяють:

- Зміну часових поясів (переїзди на значні відстані в широтному напрямку, трансмеридіані перельоти);

– стійке неузгодженість по фазі з місцевими датчиками часу ритму «сон – неспання» (робота у вечірню та нічну зміну);

- Часткове або повне виключення географічних датчиків часу (умови Арктики, Антарктики та ін);

- Вплив різних стрессорів, серед яких можуть бути патогенні мікроби, больові та фізичні подразники, психічна або посилена м'язова напруга і т.п.

Все частіше з'являються відомості про неузгодженість біологічних ритмів людини з ритмами її соціальної активності, складовими життя, – режимом праці та відпочинку тощо.

Перебудова біоритмів відбувається також під впливом несприятливих умов, що первинно не пов'язані з трансформацією ритмів і призводять до розвитку десинхронозу лише вдруге. Такий ефект має, наприклад, стомлення. Тому в одних випадках виникає специфічний синхроноз як наслідок незвичайних чи надмірних вимог до циркадіанної системи (наприклад, тимчасові зрушення), в інших – неспецифічний десинхроноз як наслідок на організм несприятливих соціальних та біологічних факторів.

Виділяють наступні видидесинхронозу: гострий та хронічний, явний та прихований, частковий та тотальний, а також асинхроноз.

Гострий десинхронозз'являється епізодично при екстреному неузгодженні датчиків часу і добових ритмів організму (наприклад, реакція на швидке одноразове переміщення в широтному напрямку), хронічний же - при повторних неузгодженості датчиків часу і добових ритмів організму (наприклад, реакція на повторювані переміщення в трансмеридіон роботі у нічну зміну).

Явний десинхронозпроявляється у суб'єктивних реакціях на неузгодження датчиків часу з добовими циклами організму (скарги на поганий сон, зниження апетиту, дратівливість, сонливість у денний часі т.п.). Об'єктивно відзначається зниження працездатності, неузгодження щодо фази фізіологічних функцій з датчиками часу. Явний десинхроноз з часом зникає: самопочуття покращується, працездатність відновлюється і частково відбувається синхронізація по фазі ритмів окремих функцій та датчиків часу. Однак від часткової до повної перебудови циркадіанної системи потрібно значно більший період часу (до кількох місяців), протягом якого визначаються ознаки так званого прихованого десинхронозу.

Частковий, тотальний десинхронозі асинхронозв основному відображають різний ступінь виразності десинхронізації функцій в організмі, який обумовлений ступенем розбіжності фаз їх ритмів. При першому - неузгодження добових ритмів функцій - десинхронізація спостерігається лише в деяких ланках, при другому - у більшості ланок циркадіанної системи. При найважчій мірі – асинхронозі – окремі ланки циркадіанної системи виявляються повністю роз'єднаними, десинхронізованими, що мало сумісно з життям.

Велике навантаження на хронофізіологічну систему організму створюють перельоти зі зміною часових поясів. Тривалість і характер перебудови фізіологічних функцій у своїй залежить від багатьох чинників, у тому числі провідний – величина годинного зсуву. Виразна перебудова циркадіанних ритмів починається після перельоту через 4 і більше часових поясів. Наступним факторомє напрямок переїзду. Обстеження різних контингентів людей при трансмеридіональних перельотах як на захід, так і на схід показали, що переміщення у різних напрямках мають свою специфіку. Не меншу роль за інших рівних умовахграє кліматична контрастність пунктів перельоту.

Цікаво відзначити, що при трансмеридіональному перельоті функціональні зрушення в організмі (суб'єктивний дискомфорт, емоційні, гемодинамічні реакції тощо) виражені різкіше, ніж при повільному перетині поясних зон (потягом, на судах), коли людина «вписується» у зміщену просторово- тимчасову структуру довкілля поступово. Проте переїзд поїздом супроводжується своїм, специфічним для різних напрямів суб'єктивним дискомфортом.

Швидкість перебудови добового ритму залежить також від віку та статі людини, її індивідуальних особливостей та професійної приналежності. Так, нормалізація циркадіанного ритму у жінок відбувається швидше, ніж у чоловіків. Анатомо-фізіологічна незрілість дитячого організмута мобільність функціональних проявів у підлітків є причиною легенівиникнення десинхронозу. Разом з тим висока пластичність ЦНС у підлітків забезпечує більш швидке і менш важке пристосування до трансмеридіонального переміщення. Найменш виражені та швидше перебудовуються всі реакції організму у добре тренованих спортсменів.

Етапи процесу адаптації.Дослідження показали, що адаптація організму при зміні часових поясів відбувається поетапно. Виділяють стадію десинхронізації, стадію нестійкої синхронізації та стадію стійкої синхронізації, коли нормалізуються як фази самих добових ритмів, так і співвідношення між ними. Слід зазначити, що процес перебудови ритмів циркадіанних різних фізіологічних систем протікає відносно незалежно і з різною швидкістю. Найбільш швидко перебудовуються режим сну та неспання, прості психомоторні реакції. Відновлення циркадіанного ритму складних психофізіологічних функцій відбувається протягом 3-4 діб. Для перебудови ритмів серцево-судинної, дихальної, травної, видільної систем потрібний більш тривалий період. Найбільш тривалий час (12-14 діб) потрібен для перебудови відповідно до нового поясного часу циркадіанного ритму терморегуляції, гормональної діяльності, основного обміну.

Сильними синхронізаторами добових ритмів біохімічних та фізіологічних процесів є рухова активність, час сну та прийому їжі. Режим сну і неспання відіграє основну роль прискоренні нормалізації добового ритму при багатогодинних широтних переміщеннях.

При складанні спеціальної дієти та режиму харчування враховують наступне:

1) дія їжі як датчика часу;

2) хронобіологічна дія теофіліну в чаї та кофеїну в каві;

3) властивість їжі, багатої на білки, сприяти синтезу катехоламінів, а їжі, багатої на вуглеводи, – синтезу серотоніну.

Показано, що необхідно щодо високого вмісту крові адреналіну і норадреналіну під час неспання, а серотоніну – під час сну.

Деякі дослідники пропонують за кілька днів до перельоту встановити режим життєдіяльності, який відповідає новому поясному часу. Однак це питання залишається дискусійним.

При короткочасних відрядженнях рекомендують не змінювати звичний розпорядок дня та години сну, а при необхідності приймати снодійний або тонізуючий препарат. Можлива комбінація цих коштів. Циркадіані ритми після польоту значно швидше відновлюються при спеціальних режимах чергування світла та темряви.

2.3. Загальні питанняадаптації організму людини до різних кліматогеографічних регіонів

2.3.1. Адаптація людини до умов Арктики та Антарктики

Чинники середовища.В умовах Арктики та Антарктики на людину діє комплекс факторів, таких як низька температура, коливання геомагнітного та електричного полів, атмосферного тиску тощо. Ступінь їх впливу може бути різним залежно від кліматогеографічних особливостей місцевості. Водночас перелічені фактори нерівнозначні для людського організму. Історично склалося так, що спочатку основна увага приділялася вивченню впливу холоду на організм людини. Лише у другій половині минулого століття дослідники звернули увагу на ефекти, які надають інші фактори.

...

В даний час вважають, що особливо важливий вплив на людину надають явища космічної природи: космічні променіта зміни сонячної активності. Особливості будови геомагнітної сфери такі, що у сфері «холодних» широт Земля найслабше захищена від космічної радіації. Радіаційний режим, який є провідним у комплексі кліматичних елементів, що впливають на людину, схильний до значних коливань.

Постійна зміна фізичних факторів середовища, що супроводжують чергування полярної ночі та полярного дня (насамперед характер світлового режиму), визначає ритмічні особливості реакцій організму. При цьому адаптивний процес залучені всі фізіологічні системи організму.

На думку В. П. Казначєєва,Біофізичні фактори характеризуються впливом геомагнітних та космічних обурень на біохімічні та біофізичні процеси в організмі з подальшою зміною структури клітинних мембран. Зрушення, викликані ними на молекулярному рівні, стимулюють подальші метаболічні реакції на клітинному, тканинному та організмовому рівнях

Фази адаптації людини до умов Арктики та Антарктики.

Тривалість кожної фази обумовлена ​​об'єктивними та суб'єктивними факторами, такими як кліматогеографічні та соціальні умови, індивідуальні особливості організму тощо.

Початковий період адаптації триває до півроку. Він характеризується дестабілізацією фізіологічних функцій.

Друга фаза займає 2-3 роки. У цей час відбувається деяка нормалізація функцій, що відзначається як у спокої, і при навантаженнях.

У третій фазі, яка триває 10-15 років, стан організму стабілізується. Однак для підтримки нового рівня життєдіяльності потрібна постійна напруга регуляторних механізмів, що може призвести до виснаження резервних можливостей організму.

Форми реакцій організму комплекс чинників високих широт.

Розрізняють неспецифічну та специфічну реакції.

В основі неспецифічнихпристосувальних реакцій лежать нервові та гуморальні механізми. Найбільш загальною неспецифічною реакцією є збудження центральної нервової системи, що супроводжується посиленням обміну речовин, діяльності ендокринних залоз та функцій органів та систем організму.

В основі специфічнихреакцій (наприклад, синдром полярної та антарктичної напруги) лежить комплекс функціональних змін у психосоматичній та вегетативної сферах на системному та тканинному рівнях. Серед факторів, що викликають цей стан організму, провідними є психологічні, соціальні та біофізичні.

Багато авторів відзначають сезонний характер зміни реакцій організму за умов Арктики та Антарктики. Так, у період полярної ночі у приїжджого населення переважають гальмівні процеси у ЦНС. Знижується пропускна здатність аналізаторних систем, зменшується надійність виконання інтеграційних функцій мозку. Об'єктивні зміни вищої нервової діяльності, як правило, супроводжуються скаргами на загальну слабкість, розбитість, сонливість, швидку стомлюваність, головний біль, минущі болі в серці. Наростають різноманітні неврастенічні розлади, психічна пригніченість, неврівноваженість у поведінці. Пригнічення психічної сфери супроводжується порушенням авторегуляційних функцій мозку. Відзначено значне гальмування судинних та дихальних рефлексів. Під час полярної ночі у мігрантів найвиразніше проявляється полярна задишка, аж до порушення нормального ритму дихання. Знижується рівень основного обміну. Сезонна мінливість властива механізмам фізичної та хімічної терморегуляції.

Відомо, що найбільша кількість захворювань посідає середину полярної ночі. Це зумовлено зниженням імунної реактивності організму. У полярників виявлено зменшення кількості еритроцитів та гемоглобіну, що пояснюють тривалою відсутністю сонячного світлау зимовий період.

Полярний день з його надмірним ультрафіолетовим радіаційним тлом, у свою чергу, може надавати субекстремальний вплив на організм. При цьому відбувається ламання стереотипних реакцій, вироблених під час полярної ночі. Спочатку полярний день справляє збуджуючу дію, але потім розвиваються явища перезбудження та перевтоми. Цьому сприяє різке збільшення інтенсивності природного освітлення, що веде до підвищення тонусу зорової кори і через оптико-вегетативний тракт - нижчих підкіркових центрів. Порушення зорової зони кори іррадіює інші ділянки.

Для періоду полярного дня характерно переважання тонусу симпатичного відділу вегетативної нервової системи, підвищення рівня адреналіну та кортикостероїдів у крові. У цей час зростає електропровідність та температура шкіри, збільшується частота серцевих скорочень, підвищується артеріальний тиск, частота дихання, коефіцієнт використання кисню. Однак тривале і безперервне світлове подразнення веде до переходу збудження стан охоронного гальмування.

Інформація про тенденції зрушень, що відбуваються у фізіологічних системах організму в умовах Арктики та Антарктики, дуже суперечлива. Причин цього багато. Сюди можна віднести відмінність природних та соціальних умов тих місць, де проводилися дослідження (міста та селища, наукові станції, морські судна), неоднорідність складу обстежуваних за віком, статтю, професійною приналежністю, розбіжність методів та термінів обстежень тощо.

Ступінь залучення окремих систем організму в процес адаптації до умов Арктики та Антарктики визначається модальністю екстремальних факторів та індивідуальною реактивністю організму. Так, наприклад, психоемоційні та соціальні чинникипереважно модулюють функціональний стан мозку, геофізичні фактори – тканинний метаболізм строми та паренхіми; холодові механізми фізичної та хімічної терморегуляції.

Нервова система

Реакції організму, спрямовані на підтримку гомеостазу в екстремальних та субекстремальних умовах існування в Арктиці та Антарктиці, регулюються насамперед центральною нервовою системою. Дія специфічного комплексу подразників викликає функціональну перебудову кори великих півкульта підкіркових вегетативних центрів. У реакції організму через підкіркові центри та гіпоталамус залучаються гуморальні компоненти регуляції: гормони, метаболіти, адренергічні та холінергічні медіатори, вітаміни і т. д. Все це обумовлює перебудову діяльності структурних елементів організму на різних рівнях (організмному, системному, органному, тканинному) молекулярному) та у певній послідовності залежно від стадій адаптації.

У людей, які вперше потрапляють в умови Арктики та Антарктики, виникає сукупність симптомів, що зветься синдромом психоемоційної напруги. Його поява свідчить про напругу адаптаційних механізмів. Основним клінічним проявом синдрому психоемоційної напругиє тривожність різного ступенявираженості, стану психологічного дискомфорту до невротичного рівня тривоги. Тривога може поєднуватися з деяким покращенням настрою, ейфорією, підвищенням психомоторної активності. Руховий занепокоєння у структурі синдрому психоемоційного напруги носить характер цілеспрямованої діяльності. Вона виявляється у підвищеному прагненні до роботи, різних формахсоціальної активності Це пом'якшує почуття психологічного дискомфорту, на якийсь час заспокоює.

Процес адаптації до умов Арктики та Антарктики супроводжується зміною психофізіологічних показників, таких як сила та рухливість нервових процесів. Увага, диференційоване гальмування, асоціативні функції запам'ятовування змін не зазнають. Синдром психоемоційного напруження характеризується рядом фізіологічних відхилень. В осіб із вираженим емоційною напругоюпростежується чітка тенденція підвищення артеріального тиску. Істотно змінюються умовні та безумовні судинні та дихальні рефлекси.

У деяких людей при розладі адаптації до умов Арктики та Антарктики нерідко виникають патологічні зрушення в організмі. Для позначення подібної реакції використовують терміни «дезадаптаційний невроз»або "синдром дезадаптації".

Ефективність психологічної адаптаціїдо умов Арктики та Антарктики багато в чому визначається мотивацією. Вона значно полегшена в осіб із соціальною налаштованістю, зацікавлених у матеріальних та особливо моральних стимулах.

Ендокринна система

Холодний клімат високих широт є одним із найбільш несприятливих факторів, що діють на людину в цих районах. Стійке підвищення тонусу симпатоадреналової системи, висока активністьЩитоподібні залози відносяться до найбільш характерних зрушень в ендокринній регуляції у людей, що адаптуються до полярних умов. Показано важливу роль катехоламінів та тиреоїдних гормонів у регуляції калоричного балансу організму.

Процес температурної адаптації поділяється на кілька фаз. Спочатку підвищення стійкості до холоду, як і при будь-якому впливі, що стресує, досягається неспецифічною мобілізацією ендокринної системи. Надалі зростає роль специфічних компонентів. Серед інших механізмів специфічної адаптації до холоду велике місце займає збільшення калоригенного ефекту норадреналіну.

В умовах Заполяр'я для людини небайдужою умовою є своєрідна світлоперіодика. Показано суворий взаємозв'язок між трофічними нервовими та гормональними механізмами в організмі та характером фотоперіодизму. Ритмічні коливання секреції тропних гормонів гіпофіза, що відбуваються під впливом зміни світла та темряви, є причиною періодики фізіологічних процесів. У людини світлому періоду відповідає переважання тонусу симпатичного відділу вегетативної нервової системи та підвищений рівень адреналіну та кортикостероїдів, темному – переважання парасимпатичного тонусу та підвищений рівень меланотропного гормону.

...

Дослідження, проведені з використанням кореляційного аналізу, показали, що з великої кількостікліматичних та геофізичних параметрів, що характеризують умови Арктики та Антарктики (атмосферний тиск, температура, швидкість вітру, вологість тощо), особливо суттєвою для мобілізації ендокринних функцій була зміна магнітного поля Землі. Висока іонізація атмосфери Заполяр'я, близькість магнітного полюсароблять цей район найбільш несприятливим щодо зміни інтенсивності та частоти коливань магнітного поля. Виявлено тісний зв'язокдії цих факторів з рівнем екскреції нейтральних кетостероїдів та адреналіну.

Крім природних факторів, на динаміку ендокринних змін важливий вплив має психоемоційний стан людини. Ступінь зміни ендокринного гомеостазу залежить від часу перебування Півночі.

Система крові

Відомості про стан червоної крові у приїжджого населення Арктики та Антарктики надзвичайно суперечливі. В Антарктиді в умовах високогір'я у полярників, як правило, спостерігається активація еритропоезу, спричинена підвищенням рівня еритропоетинів у крові під впливом висотної гіпоксії. У новоприбули в Арктику під впливом таких факторів, як холод, багатомісячна відсутність сонячного світла, відносна гіподинамія, нестача вітамінів відбувається зниження кількості еритроцитів і гемоглобіну. Для них характерна значна лейкопенія, зменшена кількість паличкоядерних та сегментоядерних нейтрофілів, моноцитів. Збільшено вміст еозинофілів, іноді має місце еозинопенія.

Згортання крові залежить від термінів адаптації. Спочатку час згортання та рекальцифікація крові збільшується, знижується толерантність плазми до гепарину. Підвищується кількість тромбоцитів та їх активність. Надалі процес згортання крові суттєво коротшає. При зниженні толерантності плазми до гепарину підвищено її фібринолітичну активність, прискорено час утворення тромбу. Після кількох років перебування на Півночі ці показники нормалізуються.

У процесі адаптації до арктичних умов людей знижується загальна імунна реактивність, зменшується фагоцитарна активність крові. Це зумовлено придушенням утворення антитіл, зсувами у лейкоцитарній формулі. В результаті люди частіше хворіють.

Серцево-судинна система

Адаптація серцево-судинної системи людей комплексу природних чинників, притаманних високих широт, носить фазовий характер. Нетривале перебування в умовах Заполяр'я (2-2,5 роки) призводить до мобілізації пристосувальних реакцій системи кровообігу, що супроводжується почастішанням пульсу, підвищенням артеріального тиску, периферичного судинного опору.

Подальше перебування на Півночі (3–6 років) характеризується такими змінами у серцево-судинній системі, як поступове урідження частоти серцевих скорочень, помірне зниження систолічного та хвилинного об'ємів крові.

При тривалому проживанні у Заполяр'ї (10 років і більше) відбувається подальша перебудова функціонування кровообігу. Вона характеризується тенденцією до брадикардії, вираженим зниженням систолічного та хвилинного об'ємів крові, компенсаторним підвищенням артеріального тиску, периферичного судинного опору. Вважають, що це спричинено виснаженням регуляторних механізмів, посиленням парасимпатичного контролю з подальшим розвитком негативного хронотропного та інотропного ефектів, розвитком явищ десинхронозу в періодиці артеріального тиску. У цей час зростає захворюваність на гіпертонічну хворобу, інфарктом міокарда.

Не секрет, що зима та холод впливають на наш організм. І досить сильно: починаючи з настрою і закінчуючи частими застудами, сонливістю та ін. Поділюсь основними моментами, як комфортно пережити зиму. Нічого нового я, напевно, вам не скажу, бо сон, спорт та свіже повітряяк і раніше, залишаються головними джерелами сил і здоров'я для людини. Але в зимовий часроку у всьому є свої нюанси:

1. Якщо взимку ви проводите багато часу на вулиці, вам потрібно більше калорій у добовому раціоні порівняно з теплими пори року. Жінкам 1500 ккал на день. Чоловікам 1800 ккал на день. "Зайвими" вони не стануть, тому що будуть витрачені на обігрів організму. Щоб не тягнуло на нездоровий фаст-фуд, свідомо додайте у харчування корисні жири у вигляді рослинних олій, горіхи або жирної риби. Імунітету взимку потрібна посилена підтримка, тому подбайте про достатню кількість вітамінів та мікроелементів у раціоні. Вибирайте натуральні сезонні продукти. І тут дуже доречно згадатиме національну російську кухню. Квашена капуста, часник, журавлина багаті на вітамін С, а буряк містить багато глутаміну - незамінної амінокислоти, яка є свого роду «паливом» для імунної системи. Також її багато у м'ясних та молочних продуктах.
2. Короткий світловий день пригнічує настрій. Від нестачі ультрафіолету в організмі знижується вироблення серотоніну. Це може призводити до сонливості, лінощів і навіть депресії. Намагайтеся бувати на вулиці світлий часдіб, наприклад, прогулюйтеся в обідню перерву. Крім того, слідуйте режиму: не дозволяйте собі засиджуватися допізна, щоб не прокидатися темно і максимально застати світловий день. Здорово бадьорять і покращують настрій. Вони якраз і активізують вироблення серотоніну та ендорфіну.
3. Обов'язково висипайтеся. Взимку це важлива умова профілактики застудних захворювань.
4. Як і влітку, не забувайте багато пити, оскільки штучні джерела опалення сильно сушать повітря, і разом із ним пересихають наша шкіра та слизові оболонки. Однак якщо влітку організм сам вимагає води, то взимку пити треба незалежно від того, відчуваєте ви спрагу чи ні.

Багато дослідників відзначають, що сезонна мінливість фізіологічних процесів схожа на добову періодичність цих. Тобто стан організму влітку та взимку нагадує таке вдень та вночі відповідно. У порівнянні з літом, взимку в крові знижується вміст цукру (аналогічне явище спостерігається і вночі), збільшується кількість АТФ (є універсальним джерелом енергії для всіх біохімічних процесів, що протікають в живих системах) і холестерину.

Варто зазначити, що підвищення маси тіла взимку може бути пов'язане не тільки з підвищенням рівня холестерину, а й з іншими факторами, серед яких:

1. Щитовидна залоза, гормони якої впливають обмін речовин, - веде себе менш активно, тим самим обмін речовин уповільнюючи.

2. Тривалість світлового дня взимку відчутно менша, ніж в іншу пору року. Авітаміноз.

3. У зимовий період ми більшу частину часу проводимо у приміщенні.

Крім змін у фізичному стані, відбувається ряд психо-емоційних перетворень (читай: депресія). Існує навіть термін – «зимова депресія» – це розлад, при якому у людей у ​​зимову пору року спостерігаються такі симптоми:

1. Слабка концентрація уваги, зниження інтелектуальної активності.

2. Різні порушення сну. Сон стає довшим, але не є відновлюючим. Посилена потреба в денному сні, утруднене або передчасне пробудження від сну.

Фото 1 з 1

Будучи дітищем Сонячна система(і Землі, зокрема), організм людини, природно, відчуває у житті вплив зміни сезонів. Причому основна причина змін в організмі людини пов'язана із надходженням сонячної енергіїна землю. Крім зміни сонячного потоку, що отримується поверхнею Землі, змінюються і залежні від нього інші параметри: вологість, аероіонізація, парціальна щільність кисню, товщина озонового шару. Знайдено, що максимум аероіонів спостерігається з серпня до жовтня, мінімум – з лютого до березня. Тому час активності для легень – осінній період. Найбільша парціальна щільність кисню значно впливає роботу нирок, вони найактивніші в зимовий період.

Розглянемо вплив пори року на загальний стан організму людини.

Зима. Зі зниженням зовнішньої температури відбувається кристалізація води, все висушується від вітру і холоду, вся рослинне життяприпиняється. Організм людини знаходиться в найбільш несприятливих зовнішніх умовах: сильне стиснення від сонячної гравітації (Земля в цей час близька до Сонця) та зовнішнього холоду призводить до різноманітних спазм в організмі – інсультів, інфарктів, тугорухливості суглобів. Частина хвороб супроводжується гострими нападами, високою температурою.

Літо. Підвищення температури призводить до суттєвого випаровування води. Усе це призводить до інтенсифікації природних процесів. Сильне поглинання сонячної енергії конденсованою водою призводить до енергетичного вибуху. В організмі людини це проявляється у вигляді ознобів, що супроводжуються сонячними ударами, кишковими інфекціями та харчовими отруєннями. Гравітація Сонця найменша, що призводить до послаблення своєї гравітації людини.

Весну та осіньоб'єднують в один "фізіологічний сезон" через різку зміну температури, вогкості, прохолоди. У цей час спостерігається зростання застудних захворювань. Гравітація Сонця сприятлива всім життєвих проявів.

Щоб запобігти шкідливому впливу сезонів року на організм людини, народна мудрість наказує слідувати системі профілактичних заходів:

– очищення організму (наприклад, піст);

– ведення у кожному сезоні певного способу життя. Наприклад, восени та навесні, коли навколо сиро і прохолодно, жити в теплому та сухому приміщенні, спонукати себе до активного способу життя, носити одяг із шовку та бавовни. Взимку, коли сухо і холодно, необхідно грітися біля відкритого вогню, відвідувати вологу парну, натирати тіло оліями, щоб організм не знешкоджувався і зберігав тепло, носити вовняний одяг. Влітку, у спеку, слід, по можливості, перебувати в прохолодному приміщенні, що провітрюється, розпорошувати ароматичні речовини, фізично не обтяжувати себе; носити одяг із льону, тонкої бавовни;

- Вживання певної їжі. Наприклад, навесні та восени – сухої, теплої їжі, присмаченої спеціями, що розігрівають. Влітку бажана прохолодна, водяниста їжа кислого смаку, що сприяє збереженню вологи, що перешкоджає перегріву організму. Взимку необхідна гаряча жирна їжа, присмачена спеціями, що розігрівають. Прикладом може бути наваристий борщ, м'ясо з гірчицею. Проте слід зазначити, що рясне харчування має чергуватись постами.

За матеріалами http://homosapiens.ru.

Підписуйся на наш telegram і будь в курсі всіх найцікавіших та найактуальніших новин!

Реакція організмів на сезонні зміни довжини дня отримала назву фотоперіодизму. Його прояв залежить не від інтенсивності освітлення, а лише від ритму чергування темного та світлого періодів доби.

Фотоперіодична реакція живих організмів має велике пристосувальне значення, оскільки для підготовки до переживання несприятливих умов або, навпаки, найбільш інтенсивної життєдіяльності потрібен досить значний час. Здатність реагувати на зміну довжини дня забезпечує завчасні фізіологічні перебудови та пригнаність циклу до сезонним змінамумов. Ритм дня і ночі постає як сигнал майбутніх змін кліматичних факторів, Що мають сильний безпосередній вплив на живий організм (температури, вологості та ін). На відміну від інших екологічних факторівРитм висвітлення впливає лише на ті особливості фізіології, морфології та поведінки організмів, які є сезонними пристосуваннями у їхньому життєвому циклі. Образно кажучи, фотоперіодизм – це реакція організму на майбутнє.

Хоча фотоперіодизм зустрічається у всіх великих систематичних групах, він властивий далеко не всім видам. Існує багато видів із нейтральною фотоперіодичною реакцією, у яких фізіологічні перебудови в циклі розвитку не залежать від довжини дня. У таких видів або розвинені інші способи регулювання життєвого циклу (наприклад, озимість у рослин), або вони не потребують точного регулювання. Наприклад, там, де немає різко виражених сезонних змін, більшість видів не має фотоперіодизму. Цвітіння, плодоношення та відмирання листя у багатьох тропічних дерев розтягнуте у часі, і на дереві одночасно зустрічаються і квіти та плоди. У помірному кліматі види, що встигають швидко завершити життєвий цикл і практично не зустрічаються в активному станіу несприятливі сезони року, також не виявляють фотоперіодичних реакцій, наприклад, багато ефемерних рослин.

Розрізняють два типи фотоперіодичної реакції: короткоденний та довгоденний. Відомо, що довжина світлового дня, крім пори року, залежить від географічне положеннямісцевості. Короткоденні види живуть і ростуть в основному в низьких широтах, а довгоденні - в помірних та високих. У видів з великими ареалами північні особини можуть відрізнятися на кшталт фотоперіодизму від південних. Отже, тип фотоперіодизму - це екологічна, а чи не систематична особливість виду.

У довгоденних рослин та тварин збільшуються весняний та ранньолітній дні стимулюють ростові процеси та підготовку до розмноження. Короткі дні другої половини літа і осені викликають гальмування зростання і підготовку до зими. Так, морозостійкість конюшини та люцерни набагато вища при вирощуванні рослин на короткому дні, ніж на довгому. У дерев, що ростуть у містах поблизу вуличних ліхтарів, осінній день виявляється подовженим, у результаті у них затримується листопад і вони частіше зазнають обмороження.

Як показали дослідження, короткоденні рослини особливо чутливі до фотоперіоду, тому що довжина дня на їхній батьківщині змінюється протягом року мало, а сезонні. кліматичні зміниможе бути дуже значними. Тропічні види фотоперіодична реакція готує до сухого та дощового сезонів. Деякі сорти рису в Шрі-Ланці, де загальна річна зміна довжини дня становить не більше години, вловлюють навіть мізерну різницю у світловому ритмі, що визначає час їхнього цвітіння.

Фотоперіодизм комах може бути не лише прямим, а й опосередкованим. Наприклад, у капустяної кореневої мухи зимова діапауза виникає через вплив якості їжі, що змінюється залежно від фізіологічного стану рослини.

Довжина світлого періоду доби, що забезпечує перехід у чергову фазу розвитку, отримала назву критичної довжини для цієї фази. У міру підвищення географічної широтикритична довжина дня зростає. Наприклад, перехід у діапаузу яблуневої листовійки на широті 32° відбувається при тривалості світлого періоду доби, що дорівнює 14 год, 44°-16 год, 52°-18 год. Критична довжина дня часто служить перешкодою для широтного пересування рослин і тварин для їх інтро .

Фотоперіодизм рослин та тварин – спадково закріплена, генетично обумовлена ​​властивість. Однак фотоперіодична реакція проявляється лише за певного впливу інших факторів середовища, наприклад, у певному інтервалі температур. За деякого поєднання екологічних умов можливе природне розселення видів у невластиві їм широти, незважаючи на тип фотоперіодизму. Так, у високогірних притропічних районах багато рослин довгого дня, вихідців із районів помірного клімату.

Для практичних цілей довжину світлового дня змінюють при вирощуванні культур у закритому ґрунті, керуючи тривалістю освітлення, збільшують несучість курей, регулюють розмноження хутрових звірів.

Середні багаторічні терміни розвитку організмів визначаються насамперед кліматом місцевості, саме до них і пристосовані реакції фотоперіодизму. Відхилення від цих термінів зумовлюються погодною обстановкою. При зміні погодних умовтерміни проходження окремих фаз можуть у межах змінюватися. Це особливо сильно проявляється у рослин і пойкілотермних тварин. Так, рослини, які не набрали необхідної суми ефективних температур, не можуть зацвісти навіть в умовах фотоперіоду, що стимулюють перехід у генеративний стан. Наприклад, у Підмосков'ї береза ​​зацвітає у середньому 8 травня при накопиченні суми ефективних температур 75 °С. Однак у річних відхиленнях терміни її зацвітання змінюються від 19 квітня до 28 травня. Гомойотермные тварини відповідають особливості погоди зміною поведінки, термінів гніздування, міграцій.

Вивченням закономірностей сезонного розвитку природи займається особлива прикладна галузьекології – фенологія (дослівний переклад з грецької – наука про явища).

Згідно з біокліматичним законом Хопкінса, виведеним ним стосовно умов Північної Америки, Терміни наступу різних сезонних явищ (фенодат) розрізняються в середньому на 4 дні на кожен градус широти, на кожні 5 градусів довготи і на 120 м висоти над рівнем моря, тобто чим на північ, на схід і вище місцевість, тим пізніше настання весни і раніше – осені. Крім того, фенологічні дати залежать від місцевих умов (рельєфу, експозиції, віддаленості від моря тощо). На території Європи терміни наступу сезонних подій змінюються на кожен градус широти не так на 4, а на 3 дні. З'єднуючи на карті точки з однаковими фенодатами, одержують ізолінії, що відбивають фронт просування весни та настання чергових сезонних явищ. Це має значення для планування багатьох господарських заходів, зокрема сільськогосподарських робіт.