Гомеостаз представляет собой совокупность устойчивых состояний, поддерживаемых в организме человека.

Гомеостаз включает в себя достижение устойчивого равновесия и саморегуляцию, которые находятся во взаимосвязи. Любая угроза нарушения равновесия порождает процессы, направленные к нейтрализации этой угрозы.

Человек обитает в определенной среде. Классификация типов среды обитания должна учитывать:

1.климатические особенности;

2.рельеф;

3.характер флоры и фауны.

Классификация экономических и общественных групп должна характеризовать образ жизни и степень сложности сообщества. Грубой характеристикой экономического уклада может служить распространенный для данного сообщества способ производства:

объем производимой продукции;

способ организации труда;

сложность социальной структуры сообщества.

В результате внедрения человеческих сообществ в природные экосистемы может установиться состояние:

1. устойчивого равновесия;

2. динамического равновесия.

В случае устойчивого равновесия основные биологические признаки человеческой группы остаются более или менее неизменными в течение длительного времени: сохраняется размер популяции, плотность и состав, энергетический и пищевой баланс, общий уровень жизни. Сохраняется также общественная организация и способ производства.

Та или иная близость к экологическому равновесию достигается в различных условиях среды, при различных формах хозяйственного уклада и в популяциях разной плотности.

В случае динамического равновесия, что характерно для большинства расселяющихся и быстро развивающихся сообществ, возрастающие потребности в продуктах питания, водных ресурсах, сырье, размещении отходов удовлетворяются за счет увеличения полезной деятельности сообщества, затраты энергии и более интенсивного использования компонентов среды. Этот тип равновесия показателен для человеческих сообществ в индустриальную эпоху.

Нарушение экологического баланса влечет за собой социальные и биологические последствия.

Процессы, поддерживающие равновесие в системе условно можно разделить на:

1.передачу энергии;

2.транспортирование пищи и воды;

3.распространение заболеваний в экосистеме.

 

 

ЭНЕРГИЯ И ВЕЩЕСТВА

 

Энергия

 

Рассмотрим анализ жизнедеятельности человека как биосистемы, в которой происходит обмен веществами и энергией.

Поддержание общего баланса энергии у взрослого индивидуума, исключающее резкие колебания веса тела, связано с регуляцией, осуществляемой нервной системой. Энергия, получаемая из пищи необходима для поддержания обмена веществ в состоянии покоя (ОСНОВНОЙ ОБМЕН), для мышечной деятельности, роста и размножения.

К ОСНОВНОМУ ОБМЕНУ относят энергию, расходуемую организмом во время сна, в покое или сидячем положении, во время беременности и лактации, а также в процессе роста. В среднем в состоянии “покоя” расходуется около 300 кДж/час. Расход энергии при беременности и кормлении грудью составляет около 400 кДж/час. Расход энергии ребенком составляет 150 - 250 кДж/час.

При МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ расход энергии составляет:

пешая прогулка - около 450 кДж/час;

тяжелая работа - 1600 - 2000 кДж/час.

Работа, сопровождаемая такими энергозатратами может выполняться в течение нескольких часов в день.

Наиболее тяжелая физическая работа в промышленности требует затрат около 10000 кДж для мужчин (1250 кДж/час) и 6700 кДж для женщин (838 кДж/час) за 8-ми часовой рабочий день.

Оценка иных видов деятельности с энергетической стороны весьма затруднительна. В различных видах деятельности человек затрачивает в полтора раза больше энергии, чем необходимо для поддержания обмена в состоянии покоя, то есть 460 - 500 кДж/ч Многие виды развлечений (танцы и др.) требуют не меньшей затраты, чем иной вид трудоемкой работы.

На холоде тратится избыточная энергия на 30% больше обычной.

Фактор размера также влияет на энергетическую стоимость работы, выраженную в кДж.

Например, пешая прогулка со скоростью 3 км/час требует независимо от пола и возраста затраты:

 

 

Q = 0,127W + 4,284 кДж/мин.,

 

где W - вес тела в кг.

В среднем можно считать, что в любом обществе на каждого человека необходимо от 8500 до 12750 кДж в день. Здесь учитываются следующие факторы:

1. размер тела;

2. климат;

3. трудность работы.

Между экосистемами существуют различия в доле энергии, затрачиваемой на производство продуктов питания, что характеризуется БАЛАНСОМ ЭНЕРГИИ (рис.3.1).

 

 

Рисунок 3.1. - Баланс энергии

 

Для примитивных обществ, занятых в основном добыванием средств существования, из каждых 40 кДж, расходуемой семьей для всех нужд, 10 - 15 кДж затрачивается на деятельность, связанную с добыванием пищи, что составляет 30 - 40 %. Для первобытных людей эта величина составляла около 70 %; в эффективном сельском хозяйстве доля энергии, затрачиваемая для добывания пищи для человека составляет примерно 5 %, то есть один работающий может прокормить примерно 20 человек.

Энергетический состав основных компонентов продуктов питания для человека составляет:

ЖИРЫ............................ 38 кДж/г;

УГЛЕВОДЫ.................. 17 кДж/г;

БЕЛКИ........................... 17 кДж/г.

Среднее суточное потребление на душу населения жиров, белков и углеводов различно в зависимости от типа экономики данной страны. Ассортимент продуктов зависит от окружающей среды и способа добывания пищи.

Источниками необходимых компонентов являются:

ЖИРЫ - растительные и животные жиры и масла;

УГЛЕВОДЫ - злаки, корнеплоды, плоды и сахар;

БЕЛКИ - животная пища (в том числе рыба и молоко), орехи и бобовые растения.

Доля энергии, поступающей в организм в виде жиров в европейских странах колеблется от 21 % в странах Средиземноморья до 31 % в странах Западной Европы и США (у эскимосов - 47 %).

Доля белков в рационе различных сообществ примерно постоянна и составляет по относительному белковому эквиваленту энергии 9 - 12 %.

Предположение о том, что специфика питания у разных человеческих популяций так или иначе связана с генетическими особенностями этих групп, подтверждается лишь некоторыми данными.

Люди могут относительно легко физиологически переносить существенные изменения в составе своего рациона.

Группа, численность которой на данной территории остается постоянной в течение длительного времени (в течение жизни нескольких поколений), очевидно способна сохранять баланс расходуемой и потребляемой энергии.

Эффективность использования источников энергии и способность популяции сохранять энергетический баланс в системе определяется такими величинами, как:

1. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНАЯ ДОЛЯ РАСХОДУЕМОЙ ЭНЕРГИИ;

2. ПОТОК ЭНЕРГИИ В СООБЩЕСТВЕ.

Пищевые вещества

Жиры, белки и углеводы помимо той роли, которую они играют в качестве источников энергии, выполняют также особые функции в процессах обмена веществ.

БЕЛКИ - входящие в состав белков аминокислоты необходимы для роста тканей, их восстановления, а также для синтеза многих белков, выполняющих в организме разнообразные функции.

ЖИРЫ - необходимы как форма хранения энергии в организме, для обеспечения теплоизоляции тела.

УГЛЕВОДЫ - участвуют во всех процессах превращения энергии.

Этим требованиям удовлетворяют самые разнообразные соотношения белков, жиров и углеводов.

Различные вещества, участвующие в процессах обмена, взаимозаменяемы: источниками углеводов могут служить и белки и жиры.

Если пища богата углеводами и бедна жирами, то организм способен пополнять запасы жиров за счет углеводов и тем самым компенсировать недостаток жиров в пище. Правда некоторый минимум жиров особенно ненасыщенных все же необходим при любых условиях.

Биологическая ценность продуктов, содержащих белки животного происхождения, несравненно выше, чем продуктов, в состав которых входят только растительные белки.

Однако, потребляя пищу, содержащую животные и растительные белки в различных соотношениях, можно обеспечить полноценное белковое питание. Поскольку белковая недостаточность чревата серьезными последствиями, определенный минимум животных белков следует считать необходимым.

Потребность в белках составляет:

· для ребенка в возрасте до 4 лет..........30-50г/сутки;

· для ребенка в возрасте до 12 лет.........50-80г/сутки;

· для взрослого мужчины.......................50-90г/сутки;

· для взрослой женщины........................40-70г/сутки;

· для женщины во второй половине беременности и в период кормления грудью......................……………………………....55-90г/сутки.

 

 

Минеральные соли и вода

 

Среди веществ, относящихся к этой группе, наибольшее значение в процессах жизнедеятельности организма имеет Fe (железо), NaCl (хлористый натрий), I (иод), Ca (кальций) и Н₂О (вода).

В организме устанавливается устойчивое равновесие между поступлением каждого из этих веществ и его выведением.

Если потребность организма в том или ином веществе резко возрастает и ее не удается удовлетворить за счет внешних источников, организм вынужден компенсировать отрицательный баланс, используя собственные внутренние резервы. Как только вещество начинает поступать извне в достаточном количестве, запасы его пополняются и устанавливается вновь положительный баланс.

Вода: количество воды в организме у разных индивидуумов изменяется в довольно широких пределах и зависит в основном от содержания жиров.

Суточные колебания воды в организме будут сохраняться на уровне 1 % от веса тела. Одно из важнейших требований в любом сообществе - ПОДДЕРЖАНИЕ РАВНОВЕСИЯ МЕЖДУ НАЛИЧНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ВОДЫ И ЕЕ ПОТРЕБЛЕНИЕМ ДЛЯ ЛЮБЫХ НУЖД.

Организм может справиться с нехваткой воды, выделяя более концентрированную мочу, однако способность выжить при количестве воды менее 500 мл в сутки - скорее приспособление к экстремальным условиям существования.

Кальций: поступление кальция в организм может изменяться в широких пределах. При этом устанавливается простой баланс между потреблением и выведением. Если в пище содержится мало кальция, то интенсивность его всасывания в кишечнике повышается, что позволяет поддерживать постоянный уровень этого вещества в организме взрослого и даже удовлетворять потребности, связанные с ростом в организме ребенка.

Другой фактор, способствующий поддержанию нормального баланса кальция, связан с действием ультрафиолетового излучения Солнца. Поглощение ультрафиолетовых лучей поверхностными слоями кожи содействует превращению содержащихся в подкожных тканях веществ в активное начало витамина D. Кальций содержится в молоке, сыре, молочных продуктах и др.

Железо: суточная потребность в железе не велика и ее легко удовлетворить. В организме легко восстанавливается равновесие между поступлением и выведением железа, и временный дефицит его легко восстанавливается за счет имеющихся запасов. Железо содержится во многих пищевых продуктах. Географические различия в этом отношении не имеют значения. При смешанной диете с достаточным количеством овощей дефицит железа в организме развивается редко.

Потребность в Fe значительно выше при анемии, вызванной некоторыми болезнями (малярия), которые очень широко распространены в тропических странах.

Хлористый натрий: человек не может обойтись без минимальной ежедневной дозы хлористого натрия (поваренной соли). У лиц, попавших в страну с жарким климатом, в течение некоторого времени наблюдается недостаточность хлористого натрия, но после акклиматизации у них, так же как у коренных жителей, устанавливается необходимое равновесие на весьма умеренном уровне (около 8-10 г в сутки).

Источники соли имеют довольно ограниченное распространение (главные из них - море, соленые источники и солончаки).

Иод: для нормального роста и жизнедеятельности организма необходим некоторый суточный минимум иода. На Земле есть некоторые районы, где содержание иода в почве, воде и растениях оказывается недостаточным, что приводит к заболеваниям. Способность организма приспосабливаться к недостаточному поступлению иода - ограничена. Например, в Заире имеется недостаток иода, что сказывается на деятельности щитовидной железы. Это приводит к задержке роста из-за недостатка иода.

Витамины: организм не способен вырабатывать витамины; подобно незаменимым аминокислотам, они должны поступать извне. Диета круглый год должна быть разнообразной, чтобы обеспечить поступление хотя бы в минимальных количествах примерно 12 витаминов, необходимых человеку. Если пища бедна продуктами животного происхождения, то организм испытывает недостаток в витаминах A и D (но они содержатся в свежих овощах). Это относится к витаминам групп B и C.

Употребление в пищу больших количеств маиса связано с дефицитом никотиновой кислоты и ведет к пеллагре. Употребление только пшеничной муки и риса приводит к недостатку ТИАМИНА и РИБОФЛАВИНА. Недостаток животных жиров и свежих овощей может привести к авитаминозу D, что усиливается при недостатке ультрафиолетовых лучей.

 

 

КЛИМАТИЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ

 

Общие сведения

 

Климатические условия на земном шаре очень разнообразны и только благодаря наличию у человека определенных приспособлений он способен существовать в среде более разнородной, чем у других видов млекопитающих (табл.3.1).

Таблица 3.1

Классификация типов среды обитания

№ п/п	Среда обитания	% от общей площади суши	% от насел­ения Земного шара	Отно­сительная плот­ность насе­ления
	Экваториальные леса Тропические леса и кустарники			1.9
	Тропические степи /саванны/ Степи умеренного пояса			0.6
	Пустыни и засушливые области			0.2
	Леса умеренного пояса			5.6
	Леса средиземноморского типа			4.0
	Северные леса /тайга/			0.1
	Полярные области и тундра		(менее 1)	0.01
	Горные районы			1.00

 

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

1.тепловые факторы;

2.барометрическое давление;

3.ультрафиолетовое излучение;

4.ионизирующее излучение.

 

 

Температурная среда

 

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

1. ТЕМПЕРАТУРА и ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА;

2. СКОРОСТЬ и НАПРАВЛЕНИЕ ВЕТРА;

3. ВЕЛИЧИНА и ХАРАКТЕР ОБЛАЧНОСТИ;

4. ЧИСЛО СОЛНЕЧНЫХ ДНЕЙ В ГОДУ;

5. ОБЩАЯ ДОЗА ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ;

6. КОЛИЧЕСТВО ОСАДКОВ В ВИДЕ ДОЖДЯ И СНЕГА;

7. СОДЕРЖАНИЕ ПЫЛИ В АТМОСФЕРЕ

и другие параметры.

Климат, в котором живет человек состоит из ряда оболочек:

географический макроклимат;

микроклимат жилых и производственных помещений;

микроклимат одежды.

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

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

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

Эффективность адаптации организма зависит от степени нарушения “ГОМОЙТЕРМИИ”.

Адаптивные приспособления человеческого организма к температурной среде бывают трех типов:

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

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

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

Эффективная адаптация человеческого организма к климату необходима для:

1. обеспечения состояния комфорта;

2. выполнения физической работы без повышенной утомляемости;

3. выполнения различных видов квалифицированной работы, требующей внимания и сноровки, с минимумом ошибок;

4. обеспечения нормальных условий для роста и развития.

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

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

ГОМОЙТЕРМИЯ определяется следующим уравнением:

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

где S - суммарный теплообмен (накопление тепла),

M - количество тепла, производимое в процессе мышечной работы и обмена веществ;

C - приток или отдача тепла за счет конвекции;

R - приток или отдача тепла за счет излучения;

E - отдача тепла за счет испарения влажной поверхности кожи.