Общие закономерности адаптации человека

Одной из самых важных проблем современной физиологии и медицины является изучение закономерностей процесса адаптации организма к различным условиям среды. Адаптация к любой деятельности человека представляет собой очень сложный, многоуровневый процесс, который затрагивает различные функциональные системы организма (Л.В. Киселев, 1986; Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова, 1988 и др.). В отношении физиологии - адаптация к мышечной деятельности является системным ответом организма, который направлен на достижение высокой тренированности и минимизацию физиологической цены за это. С этой точки зрения адаптацию к физическим нагрузкам можно рассматривать как динамический процесс, в основе которого лежит формирование новой программы реагирования, а сам приспособительный процесс, его динамика и физиологические механизмы определяются состоянием и соотношением внешних и внутренних условий деятельности (В.Н. Платонов, 1988; А.С. Солодков, 1988).

Проведенные в последние годы исследования механизмов адаптации людей к различным условиям деятельности привели к убежденности в том, что физиологические факторы при долговременной адаптации обязательно сопровождаются очередными процессами:

а) перестройкой регуляторных механизмов;

б) привлечением и использованием физиологических резервов организма;

в) вырабатыванием специальной функциональной системы адаптации к конкретной трудовой (спортивной) деятельности человека (А.С. Солодков, 1981; 1982).

В сущности эти три физиологических реакции есть главными и основными составляющими процесса адаптации, а общебиологическая закономерность таких адаптивных перестроек имеет отношение к любой деятельности человека.

Можно представить механизм реализации этих физиологических процессов следующим образом. Для достижения устойчивой и совершенной адаптации большую роль играет перестройка регуляторных приспособительных механизмов и привлечение физиологических резервов, а также последовательность их включения на разных функциональных уровнях. По всей видимости, вначале включаются обычные физиологический реакции и только потом - реакции напряжения механизмов адаптации, которые требуют значительных энергетических затрат с использованием резервных возможностей организма. Это приводит, в конце концов, к формированию специальной функциональной системы адаптации, которая обеспечивает конкретную деятельность человека. У спортсменов такая функциональная система представляет собой вновь сформированное взаимоотношение нервных центров, гормональных, вегетативных и исполнительных органов, которое необходимо для решения задач приспособления организма к физическим нагрузкам. Вырабатывание функциональной системы адаптации, с помощью вовлечения в этот процесс различных морфофункциональных структур организма, образовывает принципиальную основу долговременной адаптации к физическим нагрузкам и осуществляется повышением эффективности деятельности различных органов и систем организма в целом. Принимая во внимание закономерности формирования функциональной системы, можно различными средствами эффективно влиять на отдельные ее звенья, при этом ускоряя приспособление к физическим нагрузкам и повышая тренированность, т.е. управлять адаптационным процессом.

Для здорового организма бывает два вида приспособительных изменений:

* изменения, которые происходят в привычной зоне колебания факторов среды, когда функциональная система продолжает функционировать в обычном составе;

* изменения, происходящие при действии чрезмерных факторов с включением в систему дополнительных элементов и механизмов, т.е. с формированием специальной функциональной системы адаптации.

В литературе обе эти группы приспособительных изменений нередко называются адаптационными. Пожалуй, более оправданным и корректным будет называть первую группу изменений обычными физиологическими реакциями, поскольку эти сдвиги не связаны со значительными функциональными перестройками в организме и, в большинстве случаев, не выходят за пределы физиологической нормы. Вторую группу приспособительных изменений отличают значительное напряжение регуляторных механизмов, использование физиологических резервов и формирование функциональной системы адаптации, и поэтому их целесообразно называть адаптационными сдвигами (А.С. Солодков, 1982, 1990).

Текущая страница: 5 (всего у книги 10 страниц) [доступный отрывок для чтения: 7 страниц]

Лекция 6
ТЕМА: Адаптация человека к условиям окружающей среды

ПЛАН

1. Понятие об адаптации и акклиматизации человека.

2. Общие закономерности адаптивного процесса. Механизмы адаптации.

3. Условия, влияющие на адаптацию.

4. Типы адаптаций.

5. Влияние природной среды на морфофизиологическую изменчивость человеческого организма.

1. Понятие об адаптации и акклиматизации человека

Под адаптацией понимают все виды врожденной и приобретенной приспособительной деятельности, которые обеспечиваются определенными физиологическими реакциями, происходящими на клеточном, органном, системном и организменном уровнях.

В биологии процесс адаптации – это приспособление строения и функций организма к условиям существования. В процессе адаптации формируются признаки и свойства, которые оказываются наиболее выгодными для живых существ (или целой популяции) и благодаря которым организм приобретает способность к существованию в конкретной среде обитания.

Адаптация тесно связана с эволюцией организмов и представляет один из существенных факторов акклиматизации. В хозяйственной практике адаптация чаще связана с расселением животных и растительных организмов, с переводом их в другие районы, выходящие за пределы ареала данного вида. Устойчиво акклиматизированными организмами являются те, которые легко приспособились к измененным условиям, размножаются и дают в новой среде обитания жизнестойкое потомство.

Адаптация человека – сложный социально-биологический процесс, в основе которого лежит изменение систем и функций организма, а также привычного поведения.

Адаптация человека процесс двухсторонний – человек не только сам приспосабливается к новой экологической обстановке, но и приспосабливает эту обстановку к своим нуждам и потребностям, создает систему жизнеобеспечения (жилища, одежда, транспорт, инфраструктура, питание и т. д.

Акклиматизация – приспособление человека (всего его организма или отдельных систем и органов) к новым условиям существования, в которые он попал в результате переезда к новому месту жительства. Акклиматизация отличается от адаптации тем, что приобретенные новые свойства организма не закреплены генетически и в случае возвращения к прежнему месту жительства или перемещению в иные условия могут быть утрачены.

2. Общие закономерности адаптивного процесса. Механизмы адаптации

Фазное течение реакций адаптации, впервые выявлено Г. Селье (1938).

Первая фаза адаптации – аварийная развивается в самом начале действия как физиологического, так и патогенного фактора. Первое соприкосновение организма с измененными условиями или отдельными факторами вызывает ориентировочную реакцию, которая может перейти в генерализованное возбуждение параллельно. Реакции неэкономны и часто превышают необходимый для данных условий уровень. Число измененных показателей в деятельности различных систем неоправданно велико. Управление функциями со стороны нервной системы и гуморальных факторов недостаточно синхронизировано, вся фаза в целом носит как бы поисковый характер и представляется как попытка адаптироваться к новому фактору или к новым условиям, главным образом, за счет органных и системных механизмов.

Аварийная фаза адаптации в основном протекает на фоне повышенной эмоциональности (чаще отрицательной модальности). Следовательно, в механизмы протекания этой фазы также включаются все элементы центральной нервной системы, которые обеспечивают именно эмоциональные сдвиги в организме. Может быть выражена по-разному, в зависимости не только от индивидуальных особенностей организма, но и от силы раздражающих факторов. Соответственно она может сопровождаться сильно или слабо выраженным эмоциональным компонентом, от которого, в свою очередь, зависит мобилизация вегетативных механизмов.

Вторая фаза (переходная) – стойкой адаптации характеризуется тем, что формируются новые координационные отношения: усиленный эфферентный синтез приводит к осуществлению целенаправленных защитных реакций. Гормональный фон изменяется за счет включения гипофизарно-адреналовой системы, усиливают свое действие гормоны коры надпочечников – «гормоны адаптации». В ходе этой фаза приспособительные реакции организма постепенно переключаются на более глубокий тканевой уровень. Переходная фаза стойкой адаптации имеет место только при том условии, что адаптогенный фактор обладает достаточной интенсивностью и длительностью действия. Если он действует кратковременно, то аварийная фаза прекращается и процесс адаптации не формируется. Если адаптогенный фактор действует длительно или повторно прерывисто, это создает достаточные предпосылки для формирования так называемых «структурных следов». Суммируются эффекты действия факторов. Углубляются и нарастают метаболические изменения, и аварийная фаза адаптации превращается в переходную, а затем в фазу стойкой адаптации.

Поскольку фаза стойкой адаптации связана с постоянным напряжением управляющих механизмов, перестройкой нервных и гуморальных соотношений, формированием новых функциональных систем, то эти процессы в определенных случаях могут истощаться. Если принять во внимание, что в ходе развития адаптивных процессов важную роль играют гормональные механизмы, то становится ясно, что они являются наиболее истощаемым звеном.

Истощение управляемых механизмов, с одной стороны, и клеточных механизмов, связанных с повышенными энергетическими затратами, с другой стороны, приводит к дезадаптации. Симптомами этого состояния являются функциональные изменения в деятельности организма, напоминающие те сдвиги, которые наблюдаются в фазе острой адаптации.

Вновь в состояние повышенной активности приходят вспомогательные системы – дыхание, кровообращение, неэкономично тратится энергия. Однако координация между системами, обеспечивающим состояние, адекватное требованию внешней среды, осуществляется неполноценно, что может привести к гибели.

Дезадаптация возникает чаще всего в тех случаях, когда действие факторов, явившихся основными стимуляторами активных изменений в организме, усиливается, и это становится несовместимым с жизнью.

Основу третьей фазы – устойчивой адаптации или резистентности составляет изменение гормонального фона за счет включения гипофизирно-адреналовой системы. Глюкокортикоиды и выделяемые в тканях биологически активные вещества мобилизуют структуры, в результате деятельности которых ткани получают повышенное энергетическое, пластическое и защитное обеспечение. Она и является собственно адаптацией – приспособлением и характеризуется новым уровнем деятельности тканевых клеточных мембранных элементов, перестроившихся благодаря временной активации вспомогательных систем, которые при этом могут функционировать практически в исходном режиме, тогда как тканевые процессы активизируются, обеспечивая гомеостазис, адекватный новым условиям существования. Основными особенностями этой фазы являются:

1) мобилизация энергетических ресурсов;

2) повышенный синтез структурных и ферментативных белков;

3) мобилизация иммунных систем.

В третьей фазе организм приобретает неспецифическую и специфическую резистентность – устойчивость организма.

Управляющие механизмы в ходе третьей фазы скоординированы. Их проявления сведены к минимуму. Однако в целом и эта фаза требует напряженного управления, что обусловливает невозможность ее бесконечного протекания. Несмотря на экономичность – выключение «лишних» реакций, а следовательно, и излишней затраты энергии, – переключение реактивности организма на новый уровень не дается организму даром, а протекает при определенном напряжении управляющих систем. Это напряжение принято называть «цена адаптации». Любая активность в адаптируемом в той или иной ситуации организме обходится ему много дороже, чем в нормальных условий (требует, например, при физических нагрузках в горных условиях на 25 % больше затрат энергии, чем в норме).

Нельзя рассматривать эту фазу как нечто абсолютно стабильное. В процессе жизни организма, находящегося в фазе стойкой адаптации, возможны отклонения (снижение устойчивости) и реадаптация (восстановление устойчивости). Эти флюктуации связаны как с функциональным состоянием организма, так и с действием различных побочных факторов.

3. Условия, влияющие на адаптацию

Г. Селье, подошедший к проблеме адаптации с новых оригинальных позиций, назвал факторы, воздействие которых приводит к адаптации, стресс-факторами . Другое их название – экстремальные факторы . Экстремальными могут быть не только отдельные воздействия на организм, но и измененные условия существования в целом, например, перемещение человека с юга на Крайний Север и т. д.). По отношению к человеку адаптогенные факторы могут быть природными и социальными, связанными с трудовой деятельность.

Природные факторы . В ходе эволюционного развития живые организмы адаптировались к действию широкого спектра природных раздражителей.

Действие факторов, вызывающих развитие адаптационных механизмов, всегда является комплексным, так что можно говорить о действии группы факторов того или иного характера. Так, например, все живые организмы в ходе эволюции прежде всего приспособились к земным условиям существования: определенному барометрическому давлению и к гравитации, уровню космических и тепловых излучений, строго определенному газовому составу окружающей атмосферы и т. д.

Следует отметить, что природные факторы действуют как на организм животных, так и на организм человека. В том и другом случаях эти факторы приводят к различию адаптированных механизмов физиологической природы. Однако, человек помогает себе приспосабливаться к условиям существования, используя, кроме своих физиологических реакций еще и различные защитные средства, которые дала ему цивилизация: одежду, дома и т. д. Это освобождает организм от нагрузки на некоторые адаптивные системы и имеет отрицательные для организма стороны: снижает способность адаптироваться к природным факторам. Например, к холоду.

Социальные факторы. Помимо того, что человеческий организм подвижен, тем же природным влияниям, что и организмы животных, социальные условия жизни человека, факторы. Связанные с его трудовой деятельностью, породили специфические факторы, к которым необходимо адаптироваться. Их число растет с развитием цивилизации.

Так, с расширением среды обитания появляются совершенно новые для человеческого организма условия и воздействия. Например, космические полеты приносят новые комплексы воздействий. К их числу относится невесомость – состояние, абсолютно неадекватное для любого организма. Невесомость сочетается с гиподинамией, изменениями суточного режима жизни и др.

Люди, проникающие в недра Земли или совершающие глубоководные погружения, подвергаются воздействию непривычно высокого давления, влажности, дышат воздухом с повышенным содержанием кислорода.

Работа в горячих цехах или холодном климате создает факторы, требующие расширенного диапазона адаптации к крайним температурам. Выполняя свои служебные обязанности, человек вынужден приспосабливаться к шуму, изменению освещенности.

Загрязнение окружающей природы, включение в пищу большого числа синтетических продуктов, алкогольных напитков, злоупотребление медикаментами, курение – все это дополнительная нагрузка для гомеостазируемых систем организма современного человека.

В ходе развития общества видоизменяется и производственная деятельность людей. Физический труд во многом заменяется работой машин и механизмов. Человек становится оператором у пульта управления. Это снимает физическую нагрузку, но одновременно на первый план выходят новые факторы, например гиподинамия, стресс, отрицательно сказывающиеся на всех системах организма.

Другой стороной социальных влияний механизированного труда является нарастание нервно-психического напряжения, пришедшего на смену физическому. Оно связано с возросшими скоростями производственных процессов, а также с повышенными требованиями к вниманию и сосредоточенности человека.

4. Типы адаптаций

Механизмы адаптаций человека весьма различны, поэтому применительно к человеческим общностям выделяют: 1) биологические, 2) социальные и 3) этнические (как особый вариант социальной) адаптации.

Биологическая адаптация человека – эволюционно возникшее приспособление организма человека к условиям среды, выражающееся в изменении внешних и внутренних особенностей органа, функции или всего организма к изменяющимся условиям среды. В процессе приспособления организма к новым условиям выделяют два процесса – фенотипическую или индивидуальную адаптацию, которую более правильно называют акклиматизацией и генотипическую адаптацию , осуществляемую путем естественного отбора полезных для выживания признаков. При фенотипической адаптации организм непосредственно реагирует на новую среду, что выражается в фенотипических сдвигах, компенсаторных физиологических изменениях, которые помогают организму сохранить в новых условиях равновесие со средой. При переходе к прежним условиям восстанавливается и прежнее состояние фенотипа, компенсаторные физиологические изменения исчезают. При генотипической адаптации в организме происходят глубокие морфо-физиологические сдвиги, которые передаются по наследству и закрепляются в генотипе в качестве новых наследственных характеристик популяций, этнических групп и рас.

В процессе индивидуальной адаптации человек создает запасы памяти и навыков, формирует векторы поведения в результате образования в организме на основе селективной экспрессии генов банка памятных структурных следов.

Адаптационные памятные структурные следы имеют важное биологическое значение. Они защищают человека от предстоящих встреч с неадекватными и опасными факторами среды. Генетическая программа организма предусматривает не заранее сформировавшуюся адаптацию, а возможность эффективной целенаправленной реализации жизненно необходимых адаптационных реакций под влиянием среды обитания. Это обеспечивает экономное, направляемое средой расходование энергетических и структурных ресурсов организма, а также способствует формированию фенотипа. Выгодным для сохранения вида следует считать тот факт, что результаты фенотипической адаптации не передаются по наследству.

Каждое новое поколение адаптируется заново к широкому спектру иногда совершенно новых факторов, требующих выработки новых специализированных реакций.

Социальная адаптация – процесс становления личности, обучения индивида и усвоения им ценностей, норм, установок, образцов поведения, присущих данному обществу, социальной общности, группе. Социальная адаптация осуществляется как в ходе целенаправленного воздействия на человека в системе воспитания, так и под влиянием широкого круга других воздействующих факторов (семейного и внесемейного общения, искусства, средств массовой информации и др.). Расширение и углубление социальной адаптации индивида происходит в трех основных сферах: деятельности, общения, самосознания. В сфере деятельности осуществляется как расширение видов последней, с которыми связан человек, так и ориентировка в системе каждого вида деятельности, т. е. выделение главного в ней, ее осмысления и т. д. В сфере общения происходит расширение круга общения человека, обогащение его содержания, углубление познания других людей, развитие навыков общения. В сфере самосознания осуществляется формирование образа собственного «Я» как активного субъекта деятельности, осмысления своей социальной принадлежности, социальной роли, формирование самооценки и пр. В процессе социальной адаптации выделяются три стадии: дотрудовая (охватывающая период жизни человека до начала его трудовой деятельности и включающая раннее детство и период обучения), трудовая (условные границы – период зрелости человека, его активного участия в трудовой деятельности) и послетрудовая, которая относится к периоду жизни человека, совпадающая, как правило, с пенсионным возрастом.

Воздействие каждого из таких институтов обусловлено системой общественных отношений, существующих в обществе. Наличие стихийных воздействий делает актуальной в практическом плане проблему «эффектов социальной адаптации», т. е. характера и глубины этого процесса, его результативности, в частности, преодоления негативных влияний, приводящих к отклоняющемуся поведению, антиобщественным влияниям.

Этническая адаптация – приспособление этнических групп (общностей) к природной и социально-культурной среде районов их обитания. Изучение этого процесса и связанных с ним проблем входит главным образом в задачу этнической экологии. В социально-культурной адаптации этносов много своеобразного, обусловленного языково-культурными, политическими, экономическими и другими параметрами окружающей среды. Наиболее отчетливо это проявляется при этнической адаптации групп иммигрантов в странах их оседания, например в США, Канаде, Аргентине и др. В настоящее время появились проблемы при реадаптации представителей единого этноса среди этнически однородного населения, но иной культурой. Таковы, например, немцы из бывшего СССР, переезжающие на жительство в Германию, или русские из Средней Азии и Казахстана, возвращающиеся в Россию. При этом принято выделять адаптацию, связанную с занятостью (устройством на работу), а также языково-культурную адаптацию, получившую название «аккультурация».

Нормальный ход этнической адаптации может быть сильно осложнен и задержан проявлением национализма и расизма в виде дискриминации, сегрегации и т. п. Резкое изменение среды обитания может привести к дезадаптации.

5. Влияние природной среды на морфофизиологическую изменчивость человеческого организма

Несмотря на «нейтрализацию» или смягчение влияния многих факторов окружающей среды на организм, до настоящего времени связь человека со средой обитания существует, то есть морфофункциональные признаки, сформировавшиеся в начальный период существования человеческого рода, еще сохранились.

Наиболее наглядно действие факторов внешней среды проявляется на организм человека в морфофункциональных различиях жителей разных климатогеографических зон: массе, площади поверхности тела, строении грудной клетки, пропорциях тела. За внешней стороной скрываются не менее выраженные различия в структуре белков, изоферментов, тканей, генетическом аппарате клеток. Особенности строения тела, протекание энергетических процессов определяются в основном температурным режимом среды, питанием; минеральный обмен – геохимической ситуацией. Особенно ярко это проявляется у коренных жителей Севера (якутов, чукчей, эскимосов) основной обмен по сравнению с приезжими повышен на 13–16 %. Высокий уровень жиров в пище, повышенное их содержание в сыворотке крови при относительно высокой способности к утилизации являются одним из условий, обеспечивающих усиление энергетического обмена в холодном климате. Увеличение теплопродукции – одна из основных адаптивных реакций к холоду.

У эскимосов, живущих на островах Гудзонова залива, по сравнению с американцами европеоидного происхождения большее наполнение тканей кровью и выше процент жировой ткани в организме, то есть выше теплоизоляционные свойства тканей.

У них наблюдается усиление гомеопоэза и ослабление способности сосудов к сужению. Артериальное давление у большинства арктических популяций ниже, чем у популяций умеренной зоны. Отмечаются различия и в строении тела увеличены грудной индекс и весоростовое соотношение, усилены мезоморфные черты в пропорциях тела, выше процент индивидов с мускульным типом телосложения.

Аналогичный морфофункциональный комплекс, характеризующийся увеличением размеров грудной клетки, теплопродукции, скорости кровотока и гемопоэтической активности, наблюдается в высокогорье в условиях кислородной недостаточности и понижения температуры окружающей среды. У коренных жителей высокогорья выше легочная вентиляция, кислородная емкость крови, уровень гемоглобина и миоглобина, периферический ток крови, число и величина капилляров, снижено артериальное давление.

Для населения тропических широт характерны удлинение формы тела и повышение относительной поверхности испарения, увеличение количества потовых желез, а следовательно, интенсивности потоотделения. Специфичная регуляция водно-солевого обмена, повышение артериального давления, понижение уровня метаболизма, достигаемое уменьшением массы тела, редукцией синтеза эндогенных жиров и снижением концентрации АТФ.

Черты тропического морфофункционального комплекса свойственны и населению тропических пустынь.

У коренных жителей континентальной зоны Сибири усиление теплопродукции сочетается с увеличением толщины жирового слоя. Среди них повышен процент лиц пикнического телосложения с брахиморфными пропорциями тела.

Население умеренной зоны по многим морфологическим и физиологическим признакам занимает промежуточное положение между арктическими и тропическими группами.

Все эти особенности характеризуют специфику черт, присущих конкретных экологических ниш.

По современным представлениям, в формировании конституции равноправное участие принимают как внешняя среда, так и наследственность. Наследственно детерминируются главные признаки конституции – продольные размеры тела и доминирующий тип обмена веществ, причем последний наследуется лишь в том случае, если в одной и той же местности постоянно жили два-три поколения семьи. Комбинации главных признаков позволяют выделить три-четыре основных конституциональных типа. Второстепенный признак конституций (поперечные размеры) определяется условиями жизни человека, реализуясь в чертах его индивидуальности. Он наиболее тесно связан с полом, возрастом, профессией индивида, а также с влиянием среды.

Вопросы для беседы

1. Сформулируйте понятие об адаптации и акклиматизации человека.

2. Каковы общие закономерности адаптивного процесса?

3. Охарактеризуйте механизмы адаптации.

4. Какие типы адаптаций вам известны?

5. Значение и механизм биологической адаптации человека.

6. В чем сущность социальной адаптации человека?

7. Чем обусловлена этническая адаптация человека?

ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Адаптация или приспособление к условиям существования - одно из основополагающих качеств живой материи. Оно настолько всеобъемлюще, что отождествляется с самим понятием жизни." Начиная с момента рождения, организм внезапно попадает в совершенно новые для себя условия и вынужден приспособить к ним деятельность всех своих органов и систем. В дальнейшем в ходе индивидуального развития факторы, действующие на организм, непрерывно видоизменяются, порой приобретая необычайную силу или необычайный характер, что требует постоянных функциональных перестроек. Таким образом, процесс приспособления организма к общеприродным (климато-географическим, производственным и социальным) условиям представляет собой универсальное явление. Под адапта-цией понимают все виды врожденной и приобретенной приспособительной деятельности человека, которые обеспечиваются определенными физиологическими реакциями, происходящими на клеточном, органном, системном и организменном уровнях. В литературе адаптацией называют как процессы и явления приспособления к жизни индивидуума, так и изменения организмах целых популяций на протяжении их существования. Таким образом, проблема необычайно широка и многогранна. Ею занимаются биологи, физиологи, медики. Биология и экологическая физиология изучают видовую приспособляемость. Физиология исследует, индивидуальную адаптацию, ее формирование н механизмы.

Не меньшее значение имеет проблема адаптации в медицине. Представление об адаптивных особенностях организма здорового человека, его резервах и понимание механизмов нарушений этих способностей лри патологии должно лежать в основе медицинского мышления каждого врача. В курсе нормальной физиологии на базе информации о деятельности отдельных систем организма студенты должны приобщиться к пониманию принципов функционирования целостного организма во всей сложности взаимодействия его со средой, которое осуществляется путем постоянных адаптивных реакций.

В данном разделе излагаются конкретные стороны адаптации, ее формы, фазы и механизмы.

ФОРМЫ АДАПТАЦИИ

Различают три типа приспособительно-адаптивного поведения живых организмов: бегство от неблагоприятного раздражителя, пассивное подчинение ему и, наконец, активное противодействие за счет развития специфических адаптивных реакций. Канадский ученый Ганс Селье называл пассивную форму существования с раздражителем синтаксической, а активную форму - борьбы и сопротивления - катотаксической. Приведем простой пример. Наступают зимние холода, и в животном мире - от простейших до человека мы найдем все три формы приспособления. Некоторые животные «уходят» от холода, прячась в теплые норы, большая группа живых существ, называемых пойкилотермными, снижает температуру тела, впадая в сонное состояние до наступления теплых дней. Это - пассивная форма приспособления к холоду. И наконец, другая большая группа животных, в том числе" человек, называемых гомойотермными, реагирует на холод сложным балансированием теп-

лопродукции и теплоотдачи, добиваясь при низкой температуре окружающей среды стабильной температуры своего тела. Этот тип адаптации - активный, сопряженный с развитием специфических и неспецифических реакций, и послужит предметом дальнейшего обсуждения.

Биологический смысл активной адаптации состоит в установлении и поддержании го-меостаза, позволяющего существовать в измененной внешней среде (напомним, что гомео-стазом называется динамическое постоянство состава внутренней среды и показателей деятельности различных систем организма, что обеспечивается определенными регулятор-ными механизмами).

Как только окружающая среда изменяется, или изменяются какие-либо существенные ее компоненты, организм вынужден изменять и некоторые константы своих функций. Го-меостаз в известной мере перестраивается на новый уровень, более адекватный для конкретных условий, что и служит основой адаптации.

Можно представить себе адаптацию как длинную цепь реакций различных систем, из которых одни должны видоизменять свою деятельность, а другие регулировать эти видоизменения. Поскольку основой основ жизни является обмен веществ - метаболизм, неразрывно связанный с энергетическими процессами, адаптация должна реализовываться через стационарное приспособительное изменение метаболизма и поддержание такого уровня, который соответствует и наиболее адекватен новым измененным условиям.

Метаболизм может и должен адаптироваться к измененным условиям существования, но процесс этот относительно инертный. Стойкому, направленному изменению метаболизма предшествуют изменения в системах организма, имеющих посредническое, «служебное» значение. К ним относятся кровообращение и дыхание. Эти функции первыми включаются в реакции, вызываемые действием внешних факторов.

Следует выделить двигательную систему, которая, с одной стороны, базируется на метаболизме, с другой - управляет метаболизмом в интересах адаптации. А сами изменения двигательной активности служат существенным звеном адаптации.

Особая роль в адаптивном процессе принадлежит нервной системе, железам внутренней секреции с их гормонами. В частности, гормоны гипофиза и коры надпочечника вызывают первоначальные двигательные реакции и одновременно изменения кровообращения, дыхания и т. д. Изменения деятельности этих систем являются первой реакцией на любое сильное раздражение. Именно эти изменения предотвращают стационарные сдвиги метаболического гомеостаза. Таким образом, на начальных стадиях действия на организм измененных условий отмечается интенсификация деятельности всех систем органов. Этот механизм обеспечивает на первых этапах существование организма в новых условиях, однако он энергетически невыгоден, неэкономичен и лишь подготавливает почву для другого, более стойкого и надежного тканевого механизма, сводящего к рациональной для данных условий перестройке служебные системы, которые, функционируя в новых условиях, постепенно возвращаются к нормальному исходному уровню деятельности.

АДАЛТОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ

Канадский ученый Ганс Селье, подошедший к проблеме адаптации с новых оригинальных позиций, назвал факторы, воздействие которых приводит к адаптации стресс-факторами. Другое их название - экстремальные факторы. Экстремальными могут быть не только отдельные воздействия на организм, но также и измененные условия существования в целом (например, перемещение человека с юга на крайний север и т. д.). По отношению к человеку адаптогенные факторы могут быть: природные и связанные с трудовой деятельностью самого человека.

Природные факторы. В ходе эволюционного развития организмы адаптировались к действию широкого спектра природных раздражителей. Действие природных факторов, вызывающих развитие адаптационных механизмов, всегда является комплексным, так что можно говорить о действии группы факторов того или иного характера. Так, например, все жи-

вые организмы в ходе эволюции прежде всего приспособились к земным условиям существования: определенному барометрическому давлению и гравитации, уровню космических и тепловых излучений, строго определенному газовому составу окружающей атмосферы и т.д.

Животный мир адаптировался к смене сезонов. Сезоны - времена года - включают в себя изменения целого комплекса факторов окружающей среды: освещенности, температуры, влажности, радиации. Животные приобрели способности заранее реагировать на смену времен года, например, при приближении зимы, но еще до наступления холодов у многих млекопитающих развивается значительная прослойка подкожного жира, шерсть становится густой, меняется окраска шерсти и т. д. Сам механизм предварительных изменений, позволяющий животным встретить надвигающиеся холода подготовленными, является замечательным достижением эволюции. В результате фиксированное™ в организме изменений окружающего мира и сигнального значения факторов внешней среды и развиваются «опережающие» реакции приспособления (П. К. Анохин).

Помимо смены сезонов в течение года животный мир адаптировался к смене дня и ночи. Эти природные изменения определенным образом зафиксированы во всех системах организма.

Следует отметить, что природные факторы действуют как на организм животных, так и на организм человека. В том и другом случаях эти факторы приводят к развитию адаптивных механизмов физиологической природы. Однако человек помогает себе приспосабливаться к условиям существования, используя, кроме своих физиологических реакций, еще и различные защитные средства, которые дает ему цивилизация: одежду, сооружение домов и т. д. Это освобождает организм от нагрузки на некоторые адаптивные системы и несет в себе некоторые отрицательные для организма стороны: снижает способность адаптироваться к природным факторам (например, к холоду).

Эволюция и формы адаптации

Общие закономерности адаптации организма

При изучении изменений, происходящих в организме под влиянием совокупности экологических (природных и антропотехногенных) факторов, применяют термин «адаптация». Под адаптацией понимают все виды врождённой и приобретённой приспособительной деятельности, которые обеспечиваются физиологическими реакциями, происходящими на клеточном, органном, системном и организменном уровнях.

Подходы к изучению адаптации

При изучении адаптации применяют системный и индивидуальный подходы.

Системный подход к адаптации (рис.1) предполагает необходимость изучения адаптации и как процесса, и как состояния системы, для которой характерно подвижное равновесие, сохраняющее постоянство структур лишь при непрерывном движении всех компонентов системы. В итоге уравновешивание со средой происходит за счёт приобретения нового системного качества.

Рис. 1. Системный характер адаптационных изменений

Индивидуальный подход к адаптации человека можно охарактеризовать как совокупность социально-биологических свойств и особенностей, необходимых для устойчивого существования индивидуума в конкретной экологической среде обитания. Другими словами, для всякого организма существует оптимальная эндогенная (внутренняя) и экзогенная (внешняя) экологическая среда, причём среда обитания не только с оптимальными характеристиками физических условий, но и с конкретными производственными и социальными условиями. По обе стороны от оптимума трудовая и биологическая активность постепенно снижаются, пока, наконец, условия не станут такими, в которых организм вообще не сможет существовать.

Эволюция и формы адаптации

Адаптация тесно связана с эволюцией организмов и устойчиво адаптированными считаются те, которые приспособились к изменённым условиям, размножаются и дают в новой среде обитания жизнестойкое потомство. Существуют две принципиально различные формы адаптации : генотипическая и фенотипическая.

Генотипическая адаптация , в результате которой на основе наследственности, мутаций и естественного отбора формировались современные виды животных.

Фенотипическая адаптация формируется в процессе взаимодействия конкретного организма с окружающей его средой обитания.

Структурные следы адаптации имеют важное биологическое значение, так как защищают человека от предстоящих встреч с неа- декватными и опасными факторами среды. В то же время результаты фенотипической адаптации не передаются по наследству, что следует считать выгодным для сохранения вида, поскольку следующее поколение адаптируется заново к широкому спектру иногда совершенно новых факторов, требующих выработки новых специализированных реакций.

Типы приспособительного поведения.

Различают три типа приспособительного поведения живых организмов в ответ на действие неблагоприятного раздражителя:

§ бегство от неблагоприятного раздражителя,

§ пассивное подчинение раздражителю

§ либо активное противодействие за счёт развития специфических адаптивных реакций.

Гомеостаз и гомеокинез .

Система жизнеобеспечения организма, наряду с механизмами поддержания равновесия внутренней среды (гомеостаз), представлена и генетическими программами развития, осуществление которых невозможно без постоянного изменения этой внутренней среды (гомеокинез), реализуемого посредством многообразных адаптивных процессов (реакций, механизмов, ответов и т.д.). Именно на поддержание генетических программ развития, являющихся ведущей движущей силой в живом организме, направлена деятельность систем репродуктивного, энергетического и адаптационного гомеостата (рис. 2). Оптимальное функционирование систем, обеспечивающих три ведущих гомеостата, реализуется через посреднические системы (кровообращение, дыхание, кровь) и регуляторные механизмы вегетативной и эндокринной систем.

Рис. 2 Обеспечение деятельности основных гомеостатических систем

Другими словами, под адаптацией понимают все виды врождённой и приобретённой приспособительной деятельности, которые обеспечиваются определёнными физиологическими реакциями, происходящими на клеточном, органном, системном и организменном уровнях. Это универсальное определение адаптации отражает необходимость соблюдения в живом мире фундаментального закона биологии, сформулированного ещё Клодом Бернаром, - закона постоянства внутренней среды.

Теории адаптации

При формировании адаптивного гомеостата обеспечивающие адаптацию физиологические процессы развёртываются поэтапно. Например, В.П. Казначеев процесс адаптации при переездах подразделяет на последовательно происходящие фазы: начальную, стабилизации, переходную и истощения.

1-я фаза - начальная - характеризуется дестабилизацией функций организма. Она может обеспечить приспособление к действию неадекватных факторов лишь в течение короткого промежутка времени, длительностью, как правило, не более одного года. В ряде случаев явления дестабилизации, характерные для первой фазы адаптации, остаются на многие годы, что, в частности, служит одной из причин возвращения мигрантов на прежнее место жительства.

2-я фаза - стабилизации - продолжается от 1 года до 4 лет. В этот период наблюдается синхронизация всех гомеостатических процессов, сопровождающаяся не только функциональной, но и структурной перестройкой биосистемы.

3-я фаза - переходная , продолжительностью от 4 до 5-10 лет. В это время у большинства переселенцев происходит стабилизация соматических и вегетативных функций.

4-я фаза - истощения , возможна при длительном проживании на Севере, является следствием перенапряжения в гомеостатических системах организма при недостаточности генетически запрограммированных механизмов долговременной адаптации к возмущающим факторам среды обитания.

В обобщённом виде рассматриваемые физиологические процессы на организменном уровне содержатся в экспериментально обоснованной теории «общего адаптационного синдрома», или стресс-реакции (Ганс Селье, 1936).

Стресс - комплекс неспецифических реакций организма в ответ на действие сильных или сверхсильных раздражителей .

Стресс в классической интерпретации протекает в три стадии (рис. 3), или фазы, а именно «тревоги», переходную, устойчивой адаптации.

Первая фаза - «тревоги» - развивается в самом начале действия как физиологического, так и патогенного фактора или изменённых условий внешней среды. При этом реагируют висцеральные системы (кровообращения, дыхания), реакциями которых управляет ЦНС с широким вовлечением гормональных факторов (в частности, гормонов мозгового вещества надпочечников - глюкокортикоидов и катехоламинов), что в свою очередь сопровождается повышенным тонусом симпатического отдела вегетативной нервной системы.

Рис. 3. Фазы стресса по Г. Селье

Переходная фаза. Часто выделяют фазу, переходную к устойчивой адаптации. Она характеризуется уменьшением общей возбудимости ЦНС, формированием функциональных систем, обеспечивающих управление адаптацией к возникшим новым условиям. В ходе этой фазы приспособительные реакции организма постепенно переключаются на более глубокий тканевый уровень.

Фаза устойчивой адаптации , или резистентности. Формируются новые координационные соотношения, осуществляются целенаправленные защитные реакции. Подключается гипофизарно-надпочечниковая система, мобилизуются структуры, в результате деятельности которых ткани получают повышенное энергетическое и пластическое обеспечение. Эта стадия и является собственно адаптацией - приспособлением - и характеризуется новым уровнем деятельности тканевых, клеточных, мембранных элементов, перестроившихся благодаря временной активации вспомогательных систем, которые при этом могут функционировать практически в исходном режиме, тогда как тканевые процессы активизируются, обеспечивая гомеостаз, адекватный новым условиям существования.

Несмотря на экономичность - выключение «лишних» реакций, а следовательно, и излишней затраты энергии, - переключение реактивности организма на новый уровень осуществляется при определённом напряжении управляющих систем. Это напряжение названо «цена адаптации». Поскольку эта стадия связана с постоянным напряжением регуляторных механизмов, перестройкой соотношений нервных и гуморальных механизмов, формированием новых функциональных систем, то эти процессы при сверхпороговой интенсивности стрессорных факторов могут вызвать развитие стадии истощения.

Адаптогенные факторы

Селье назвал факторы, воздействие которых приводит к адаптации, стресс-факторами. Другое их название - экстремальные факторы. Экстремальными могут быть не только отдельные воздействия на организм, но и изменённые условия существования в целом (например, перемещение человека с юга на Крайний Север и т.д.). По отношению к человеку адаптогенные факторы могут быть природными и социальными, связанными с трудовой деятельностью.

Природные факторы. В ходе эволюционного развития живые организмы адаптировались к действию широкого спектра природных раздражителей. Действие природных факторов, вызывающих развитие адаптационных механизмов, всегда является комплексным, так что можно говорить о действии группы факторов того или иного характера. Например, все живые организмы в ходе эволюции прежде всего приспособились к земным условиям существования: определённому барометрическому давлению и гравитации, уровню космических и тепловых излучений, строго определённому газовому составу окружающей атмосферы и т.д.

Социальные факторы. Помимо того, что человеческий организм подвержен тем же природным влияниям, что и организм животных, социальные условия жизни человека, факторы, связанные с его трудовой деятельностью, породили специфические факторы, к которым необходимо адаптироваться. Их число растёт с развитием цивилизации. Так, с расширением среды обитания появляются совершенно новые для человеческого организма условия и воздействия. Например, космические полёты приносят новые комплексы воздействия. К их числу относится невесомость - состояние, абсолютно неадекватное для любого организма. Невесомость сочетается с гипокинезией, изменением суточного режима жизни и т.д.

ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

В данном разделе излагаются конкретные стороны адаптации, ее формы, фазы и механизмы.

ФОРМЫ АДАПТАЦИИ