Загальні закономірності адаптації людини до різних умов довкілля. Дезадаптаційні стани

Адаптація (пристосування), як біологічне явище, полягає у збереженні і розвитку біологічних властивостей виду, популяції, біоценозів, що й зумовлює прогресивну еволюцію біологічних систем за неадекватних умов середовища. З позицій фізіології адаптація визначається як процес підтримання функціонального стану гомеостатичних систем та організму у цілому, що забезпечує його збереження, розвиток, працездатність, максимальну тривалість життя у неадекватних умовах середовища. Екологічна фізіологія вивчає закономірності видового пристосування. Фізіологія досліджує механізми та особливості формування індивідуальної адаптації. Саме тому розрізняють адаптацію генотипічну (генетичну або генотипну), тобто природний добір мутанта, краще пристосованого до умов довкілля, а також фенотипічну (фенотипну), як зміну структурних і фізіологічних властивостей організму у відповідь на генетичну мутацію або вплив довкілля.

Процес адаптації відображає взаємодію біологічної системи із зовнішнім середовищем, тому за адекватних умов показники життєдіяльності визначаються як нормальна фізіологічна реакція. За неадекватних умов у біосистемі посилюється активность окремих елементів функціональної системи (процес актуалізації), а також включення до її складу нових елементів (процес лабіалізації). Такі механізми забезпечують формування нової якісної форми існування біосистеми (адаптованості до середовища) за рахунок змін у функціональних системах. В. П. Казначеєв розглядає адаптацію у двох аспектах – статичному та динамічному. Статичне поняття адаптації відображає таку властивість біосистеми як стійкість до умов середовища (рівень її адаптованості). Поняття “адаптаційні властивості” споріднені з поняттям надійності. Надійність – міра адаптованості. Динамічне поняття адаптації відображає процес пристосування біосистеми до умов середовища, що змінюється. Це явище характеризується специфічними механізмами пристосування та принципами регулювання.

Динаміка безперервних змін екологічних факторів у часі та просторі залежить від астрономічних, геліокліматичних, геологічних процесів, які й визначають особливості життєдіяльності усіх живих істот. Процес пристосування може відбуватись на рівні клітини, тканин і навіть усього організму та впливати на форму, розміри, співвідношення органів тощо. У межах антропогенного середовища людина зазнає впливу низки факторів різного походження (хімічні, фізичні, біологічні, психогенні тощо), до яких йому потрібно адаптуватись.

Існує три рівні процесу адаптації. Передусім, це генетичний рівень, який забезпечує адаптацію та збереження життєдіяльності виду упродовж поколінь завдяки властивостям генетичної мінливості. Другий – глибокі зміни обміну речовин, що забезпечують пристосування до сезонних та річних циклів. Провідне місце в реалізації цих процесів посідають нейрогуморальні механізми. Третім рівнем адаптації є швидкі зміни у відповідь на короткочасні відхилення середовища. Організми, котрі з певних причин втратили здатність до адаптації, приречені на вимирання. Якщо ж зміни умов середовища є незначними або відбуваються поступово, то більшість видів може пристосуватись та вижити. За умови різких змін виживання виду пов’язане з різноманітністю генофонду. У випадку катастрофічних змін (наприклад ядерної війни), імовірно не виживе жоден з видів. Однією з найважливіших умов виживання виду є його генетична різноманітність та слабкі коливання екологічних факторів. Суттєве значення має географічне поширення виду. Широта ареал виду зумовлює його генетичну різноманітність.

Пристосування до одного з факторів довкілля, наприклад до підвищеної вологості, не створює аналогічної пристосованості до інших умов середовища (температури тощо). Зазначена закономірність дістала назву закону відносної незалежності адаптації: висока пристосованість до одного з екологічних факторів не дає такого ж ступеня пристосування до інших умов життя. Кожен вид організмів має свою специфіку адаптації. За правилом екологічної індивідуальності кожен вид є специфічним за екологічними можливостями адаптації й двох ідентичних видів не існує (Л. Г. Раменский, 1924). Правило відповідності умов середовища життєдіяльності генетичній визначеності організму полягає в тому, що вид організмів може існувати доти поки діапазон коливань та змін навколишнього середовища відповідає генетичним можливостям його пристосування.

Визначено три типи пристосувально – адаптивної поведінки живих організмів: втеча від несприятливого подразника; пасивне підпорядкування йому і, нарешті, активна протидія внаслідок формування специфічних адаптивних реакцій. Біологічна сутність активної адаптації полягає у встановленні та підтриманні гомеостазу, що дозволяє існувати у зміненому довкіллі. Гомеостаз – це динамічна незмінність постійного стану внутрішнього середовища та показників діяльності різних систем організму, що забезпечується відповідними регуляторними механізмами. При зміні довкілля або його окремих компонентів, організм змушений змінювати деякі константи своїх функцій. Основою адаптації є перебудова гомеостазу відповідно до конкретних умов середовища,

Численні фактори довкілля поділяються на адекватні та неадекватні. До адекватних умов середовища організми адаптуються у ході еволюції та онтогенезу, що сприяє формуванню стійких адаптивних механізмів. За неадекватних умов організми не завжди досягають повної адаптації. Інколи процес адаптації до певних факторів буває тільки частковим, а у разі екстремальних умов організми можуть взагалі бути нездатними до пристосування. Тривале перебування організму у неадекватних, а також й екстремальних умовах зумовлює виникнення хвороб адаптації й призводить до дезадаптації.

За Г. Сельє усі фактори довкілля, які викликають адаптаційні реакції, дістали назву стрес-факторів, адаптогенних або екстремальних. Адаптогенні фактори поділяються на природні та соціальні, що пов’язані з трудовою діяльністю людини. Дія природних факторів є комплексною: у ході еволюції людина пристосувалася до відповідного барометричного тиску, гравітації, космічних та теплових випромінювань, складу атмосферного повітря. Тваринний світ адаптувався до переходів від однієї до іншої пори року, зокрема утворенням перед наступленням холодів жирового прошарку, зміною окрасу. Людина адаптується завдяки фізіологічним реакціям та допомагає собі використанням надбань цивілізації (одяг, будинки тощо). Вплив групи соціальних факторів обумовлюється розширенням середовища життєдіяльності (невагомість при освоєнні космосу), виробничою діяльністю людини (пил, шум, вібрація), антропогенним забрудненням довкілля (продуктів харчування, води, повітря), способом життя (гіподинамія, куріння, токсикоманія, наркоманія).

За умов дії цих факторів виникає стан фізіологічного або психологічного напруження організму, тобто стрес. Г. Сельє визначив закономірності перебігу загального адаптаційного синдрому (ЗАС), як сукупності неспецифічних реакцій на вплив різноманітних чинників (стресорів), Залежно від дози і тривалості дії стресорів ЗАС у своєму розвитку може проходити або три послідовні стадії – тривоги, резистентності та виснаження, або тільки дві перші. У першому випадку типи адаптаційних реакцій об’єднані поняттям «дистрес» (поганий стрес з руйнівним перебігом), за умови другого варіанту формується «еустрес» (добрий стрес), тобто ЗАС має сприятливий перебіг.

Установлено фази адаптації: перша – аварійна, котра характеризується передусім активацією симпатико-адреналової системи та супроводжується емоційним компонентом. При другій – перехідній до стійкої адаптації, посилюють свою дію гормони надниркової залози (гормони адаптації), спостерігається зменшення загальної збудливості центральної нервової системи, формуються функціональні системи, котрі забезпечують процес управління адаптацією. Третя фаза – фаза стійкої адаптації або резистентності є власне адаптацією, тобто пристосуванням. До провідних характеристик цієї фази належить мобілізація енергетичних ресурсів, імунної системи, підвищений синтез структурних та ферментативних білків. У третій фазі організм набуває специфічної те неспецифічної резистентності, тобто стійкості організму. Усі механізми управління скоординовані, виключені зайві реакції. Поряд з тим, переключення організму на новий рівень потребує напруження керівних систем, що дістало назву «ціни адаптації». З огляду на це, фаза стійкої адаптації не може бути постійно стабільною. У процесі життєдіяльності організму, котрий перебуває у зазначеній фазі, можлива поява певних відхилень (флуктуацій), що, своєю чергою, призводить до тимчасового зниження стійкості адаптації, але з наступним її відновленням. Флуктуації можуть бути пов’язані з функціональним станом організму та дією різноманітних побічних чинників.

Гаркаві Л. Х. та співавтори (1975, 1990) установили, що залежно від сили (дози) впливу, але незалежно від якісних особливостей самих подразників, поряд із неспецифічною реакцією на сильні (надзвичайні) подразники, які викликають типовий стрес-синдром, можливий розвиток й інших типів неспецифічних адаптаційних реакцій. Це реакція тренування (зі стадіями орієнтування, перебудови і тренованості) на подразник слабкої дії; реакція активації (зі стадіями первинної й стійкої активації), у відповідь на подразнення середньої сили (фізичні чинники, дозоване фізичне навантаження, вплив ліків тощо), а також переактивації (сила подразника не визначена). Одним з об’єктивних критеріїв, за яким можна визначити тип адаптивної реакції є показники лейкограми периферичної крові.

Оскільки фаза стійкої адаптації зумовлена постійним напруженням механізмів управління, перебудовою нервових та гуморальних процесів та супроводжується формуванням нових функціональних систем, з часом може відбувається її виснаження. Зазначений стан визначається як дезадаптація, при цьому порушується координація між системами, покликаними адекватно забезпечити реакції організму у відповідь на дію сторонніх чинників, що в окремих випадках є несумісним із життям (є причиною загибелі). Дезадапатація – це стан динамічної невідповідності між організмом і довкіллям, що призводить до порушення його функцій.

Здатність людини до адаптації дозволило виду Homo sapiens розселитись по усій земній кулі, освоїти різні кліматичні зони, та пристосуватись до відповідних географічно-біологічних умов й типів харчування. Історично сформовані популяції, котрі пристосовані до певних природних умов, умовно називають екотипами. Представники різних екотипів відрізняються один від одного будовою тіла, лицевого скелета, темпами росту та розвитку, кольором шкіри й волосся, харчовим статусом, енергетичним балансом, а також імунітетом до певних захворювань. Докорінна зміна умов життя є стресовою й часто навіть екстремальною ситуацією. Розрізняють декілька основних адаптивних типів (екотипів): арктичний, тропічний, аридний (пустельний), високогірний, середземноморський, середньоєвропейський. Виникненню стародавніх осередків цивілізації сприяв комплекс оптимальних екологічних умов: родючий грунт, джерела водопостачання, водні транспортні артерії. Зазначені закономірності зумовили інтенсивне заселення й розвиток міст, передусім, у зоні змішаних лісів помірного кліматичного поясу та тропічних лісів і степів. У межах цих територій сконцентровано до 79 % усього населення Землі, ще 12 % людей проживає у гірських районах, тоді як інші регіони є слабо заселеними.

Комплексним показником індивідуальної адаптації організму людини до умов навколишнього середовища вважають рівень працездатності та загальний життєвий тонус, котрі відображають складні взаємозв’язки гормонального статусу, стану нервової, імунної та інших фізіологічних систем організму, а також властивості особистості (сукупність соціальних, інтелектуальних, емоційних та духовних рис людини).

Ступінь адаптованості організму до умов навколишнього середовища визначається рівнем здоров’я, а хвороба розглядається як наслідок зриву механізмів адаптації, тому вивчення специфіки адаптації, управління адаптаційними процесами та їхня корекція є обов’язковою умовою профілактики захворювань. Процес адаптації організму до умов навколишнього середовища достатньо складний і має декілька стадій. Для визначення ступеня адаптованості використовується оціночна шкала перехідних станів здоров’я – хвороба: задовільна адаптація (норма), напруження адаптаційних механізмів (донозологічний стан), незадовільна адаптація (преморбідний стан), зрив адаптації із зниженням функціональних можливостей організму та симптоматикою тих або інших захворювань. Запропоновано класифікацію функціональних станів організму, яка обґрунтована на основі уявлень про гомеостаз і адаптацію (Р. М. Баевский, 1987):

1. Стан задовільної адаптації до умов навколишнього середовища. Функціональні можливості організму не знижені. Гомеостаз підтримується при мінімальному напруженні регуляторних систем.

2. Стан напруження адаптаційних механізмів. Функціональні можливості організму не знижені. Гомеостаз підтримується завдяки певному напруженню регуляторних систем.

3. Стан незадовільної адаптації до умов навколишнього середовища. Функціональні можливості організму знижені. Гомеостаз збережений завдяки значному напруженню регуляторних систем, або завдяки включенню компенсаторних механізмів.

4. Зрив механізмів адаптації. Різко знижені функціональні можливості організму. Гомеостаз порушений.

Первинною ознакою переходу від повного здоров’я (задовільної адаптації організму) до зриву адаптації (хвороби) є стан напруження адаптаційних механізмів. За даними масових прогностичних досліджень до 40 % людей знаходяться в цьому перехідному стані. Стан функціонального напруження визначають як донозологічний з огляду на те, що він не пов’язаний з пошкодженням того чи іншого органу чи системи. Перехід до незадовільного стану адаптаційних механізмів супроводжується значним збільшенням рівня напруження регуляторних механізмів, що означає підвищення ціни адаптації організму до умов довкілля.

Найбільш типовими та важливими є наступні види адаптації людини: 1) адаптація дітей у перші місяці життя; 2) адаптація до нових екологічних умови існування; 3) адаптація дітей до умов дошкільних закладів та школи; 4) адаптація до фізичних навантажень; 5) адаптація до професійної діяльності.

Екстремальними умовами для окремого індивідуума є всі різкі зміни способу життя, а небезпечними – умови, до яких адаптація є неможливою (тобто виходить за межі фізіологічної толерантності та видової генетичної норми реакції). Адаптаційні можливості організму людини визначаються не тільки фізіологічними, але й соціальними умовами та факторами. Дезадаптаційні стани виникають унаслідок порушення адаптивної перебудови організму до дії низьких температур. Це може зустрічатись за умови перебування у регіонах з холодним кліматом, а також при роботі у холодних приміщеннях або безпосередньо з холодильним устаткуванням. Проявами дезадаптації є психічна та емоційна нестабільність, швидка втомлюваність, задишка та інші ознаки гіпоксії. Неадекватні інтенсивні фізичні навантаження (заняття культуризмом) призводять до порушення кровообігу у м’язах, що значно послаблює енергетику їхнього скорочень. Зазначений стан вважається дезадаптацією. Часто спостерігається порушення адаптації до психогенних факторів, передусім в осіб з нестабільною нервовою системою. Неврози та інші розлади вищої нервової діяльності характеризуються дезорганізацією психічних та вегетативних функцій.

За умови комбінованого впливу декількох хімічних речовин антропогенного походження у невеликих концентраціях, розвивається такий особливий патологічний стан, як синдром екологічної дезадаптації, або загальної хімічної (чи радіаційної) сенсибілізації. Цей симптомокомплекс спостерігається передусім у багатьох дітей, що часто хворіють. На початкових стадіях екологічно детерміновані стани не мають специфічних проявів. Діти стають в‘ялими, загальмованими іноді гіперактивними, скаржаться на біль голови й у животі, спостерігаються коливання артеріального тиску, відхилення у фізичному та інтелектуальному розвитку, невротичні реакції. Одним з проявів загальної екологічної сенсибілізації є синдром нездорових будинків, провідною клінічною ознакою якого є втома. Антропогенні чинники довкілля, за умови їхнього хронічного впливу, можуть зумовлювати численні захворювання пов’язані із зниженням резистентності організму, наприклад повторні спалахи респіраторних інфекцій, підвищення рівня інфекційної захворюваності. Для екологічно несприятливих територій характерна є високим рівень ендокринопатій (до 31 випадку на 1000 населення), поміж яких превалює патологія щитоподібної залози. Серед дитячого населення широко розповсюджені хронічні хвороби органів травлення, нирок, дихальної системи, вегетосудинна дистонія. Значно поширені сколіози та анемії, часто спостерігаються вроджені вади розвитку, невротичні реакції, аномалії поведінки, зниження рівня шкільної успішності, а також відставання дітей у розумовому розитку (Вельтищев Ю. Е., 1996).

Запорукою формування стійких форм адаптації є встановлення гармонійних взаємозв’язків між навколишнім середовищем та організмом. Їх порушення, а також недостатність компенсаторно-пристосувальних механізмів спричиняє порушення процесів адаптації (дезадаптацію). У зв’язку з цим доцільно розглядати адаптацію та дезадаптацію як два протилежні процеси: під час першого відбувається зростання опірності організму до адаптаційних факторів, а упродовж другого – зниження процесів життєдіяльності.