Мобилизация организма. На что способно наше тело в экстремальных условиях - Ханнс-Кристиан Гунга

Наступает время для отдыха – сиеста. Одновременно активизируется работа систем отдачи тепла. Сосуды покровов тела расширяются, усиливается потоотделение.

В большом мозге, в сенсорной коре, порождаются осознаваемые ощущения – холодно или жарко. Эта осознаваемая информация содержит сведения о тепловом состоянии тела – как внутри, так и на поверхности. Одновременно в игру вступает таламус – структурная область головного мозга, которая связывает между собой его древние и более молодые части с точки зрения эволюции. Это очень важно, так как гипоталамическая регуляция за счет изменения кожного кровообращения и отделения пота весьма ограничена в экстремальных условиях внешней среды и обеспечивает лишь кратковременную адаптацию. Для человека существенно важнее сознательно поддерживать температуру тела – использовать подходящую одежду, обустраивать дом, пользоваться огнем, а когнитивные способности такого уровня требуют участия развитых в процессе эволюции новых регионов головного мозга.

Понимание таких физиологических адаптивных механизмов дает среди прочего интересные сведения об истории развития человека. Вначале к механизмам длительной акклиматизации к жаре относилось снижение порога потоотделения, то есть увеличение количества пота, снижение концентрации в нем электролитов и одновременное увеличение объема циркулирующей крови. Снижение порога потоотделения означает, что организм начинает при повышении окружающей температуры потеть раньше, чтобы избежать перегревания; это позволяет дольше работать на жаре до тех пор, пока под действием окружающей среды не придется прервать работу. Увеличение объема выделяемого пота дополнительно поддерживает этот приспособительный механизм.

Здесь, на взгляд эволюциониста, выясняется интересный факт: максимальная продукция пота на единицу массы или поверхности тела у человека отчетливо выше, чем у любого другого организма. Если человек начинает потеть раньше и при этом более обильно, то температура кожи остается низкой. Это очень важно для транспорта тепла от ядерных структур тела к покровам. Чем больше разница температур внутри тела и на коже, тем лучше обеспечивается теплообмен, что, в свою очередь, приводит к тому, что повышение температуры внутри тела замедляется. Уменьшение содержания электролитов в поте имеет большое значение для приспособления к жаре: это позволяет организму сохранять для своих метаболических нужд такие важные электролиты, как натрий, хлор, магний, кальций. В условиях длительной тепловой нагрузки организм усиленно продуцирует гормоны, отвечающие за сохранение водно-солевого или электролитного баланса. Среди прочих к таким гормонам относится альдостерон. Он отвечает за поглощение и направление натрия обратно в организм как в почках, так и в выводных протоках потовых желез, чтобы натрий не выводился из организма с мочой и потом. Таким образом он противодействует дефициту натрия в организме. К тому же (и это учитывают не всегда) пот легче испаряется, если содержит мало электролитов, а это еще в большей степени обеспечивает охлаждение поверхности тела. Одновременно увеличивается объем крови, потому что в печени есть рецепторы, измеряющие осмотическое давление, и при его увеличении начинают усиленно синтезироваться и выделяться в кровь плазматические белки. Повышенное содержание белка в плазме крови ведет к тому, что больше воды связывается в сосудистом русле, что в результате увеличивает объем циркулирующей крови. Кроме того, увеличение объема крови приводит к снижению гематокрита – величины, отражающей процентное содержание в крови эритроцитов, переносящих в крови кислород; это снижает вязкость и увеличивает текучесть крови. Помимо этого, уменьшается и нагрузка на сердечно-сосудистую систему.

Все названные факторы способствуют тому, что в условиях физической нагрузки замедляется повышение температуры тела. Такое приспособление к жаре очень похоже на адаптацию, которую наблюдают при тренировках на выносливость. В противном случае никто не смог бы справиться с марафонами в пустыне и соревнованиями «Превзойти себя». Нормальный гражданин, который не стремится к достижениям в выносливости и хочет выполнять свою работу без ущерба для здоровья, должен дополнить автономную терморегуляцию организма соответствующими изменениями в поведении. Находясь в пустыне, физическую работу надо выполнять либо ранним утром, либо поздним вечером или даже ночью. Следует избегать дневных нагрузок, когда наиболее интенсивно длинноволновое излучение Солнца, достигающее максимума в полуденные часы. Необходимо осознанно пить много воды и добавлять к рациону соль, чтобы компенсировать их потери с потом, потому что чувство жажды и ощущение потребности в соли при больших потерях жидкости становятся неадекватными. Ночные судороги в икроножных мышцах указывают на нарушение электролитного баланса. Кроме того, одежда должна покрывать большую часть поверхности тела, пропускать водяные пары и быть просторной, чтобы обеспечивать циркуляцию воздуха над поверхностью тела. Таким образом можно оптимально использовать транспорт тепла путем естественной конвекции и обеспечивать комфортный микроклимат над кожей. Цвет одежды вопреки расхожему мнению играет здесь меньшую роль, чем свойства ткани.

Если бы у человека не было таких механизмов теплоотдачи, как усиленное потоотделение, то продукция тепла в организме ограничила бы время выполнения нагрузки на выносливость двадцатью минутами, так как в этих условиях температура тела каждые пять-восемь минут повышается на 1 °C и в результате смертельное перегревание организма наступает очень быстро. При этом сухой и знойный климат пустыни человек переносит легче, чем влажный и жаркий тропический климат, потому что, как уже упоминалось выше, высокая влажность воздуха и безветренная погода в тропиках затрудняют теплоотдачу. С точки зрения эволюции это доказывает, что в течение миллионов лет мы развивались в сухом и жарком климате; по геологическим и палеоклиматологическим данным, такой климат преобладал в области Восточно-Африканского разлома последние 35 млн лет.

Атмосферные влияния, такие как температура воздуха, относительная влажность воздуха и солнечное излучение, мы уже обсудили. Прежде чем мы перейдем к глобальному развитию ситуации, надо прояснить некоторые понятия: что такое, собственно говоря, климат? Какие типы климата мы различаем? Как отражаются волны тепла на нашем здоровье? Что такое атмосфера? Атмосферой мы называем состоящую из различных газов (азота, кислорода, углекислого газа, благородных газов) воздушную оболочку, которую Земля удерживает силой тяжести. До высоты приблизительно 20 км сохраняется постоянное соотношение этих газов: 78 % азота, 21 % кислорода, и оставшаяся часть состоит из различных газов, таких как двуокись углерода, метан, водород, закись азота, окись углерода, а также водяной пар. Под «климатом» метеорологи понимают специфические свойства атмосферы над определенными участками Земли. В решающей степени эти свойства определяются положением над земной поверхностью. Для характеристики климата (высокогорный, тропический, пустынный или полярный) нужно наблюдать за погодой более 20 лет. К метеорологическим факторам, определяющим климат, относят температуру и относительную влажность воздуха, скорость ветра, а также спектр излучения и его температуру. Термином «климатические условия» обозначают состояние атмосферы за период от трех до четырех времен года: весна, лето, осень, зима. Если состояние атмосферы предсказывают на период 48 часов, то говорят о «погоде».

Когда мы говорим об изменении климата на нашей планете, мы имеем в виду изменения, о которых можно судить на основе длительных наблюдений.