Охлаждение. Непосредственные реакции организма на охлаждение направлены к уменьшению теплоотдачи и к увеличению количества вырабатываемого организмом тепла

Непосредственные реакции организма на охлаждение направлены к уменьшению теплоотдачи и к увеличению количества вырабатываемого организмом тепла, т. е. к со-| хранению гомойотермии. У человека, не защищенного одеждой, в состоянии покоя при температуре воздуха 31 °С происходит повышение интенсивности обмена веществ, чтобы предотвратить падение внутренней температуры тела; это и есть критическая температура. Этот уровень критической температуры характерен для тропических животных вообще. Теплоотдача снижается за счет повы­шения изолирующих свойств поверхности тела. Теплопро­водность кожи заметно уменьшается из-за сужения сосу­дов, однако максимальный эффект достигается довольно быстро, так что ниже критической точки температура кожи непрерывно снижается с понижением температуры воз­духа. Для жизни в холодном климате человек должен об­ладать добавочной теплоизоляцией, что позволяет снизить критическую температуру. Известно, что у арктических жи­вотных высокоэффективная изоляция обеспечивается тол­стым слоем жира и мехом. Такой степени изоляции чело­век может достичь, используя для защиты от холода шку­ры животных или другой материал. Дополнительная изо­ляция в 1 сю (теплоизоляция, эквивалентная теплоизоли­рующему действию слоя неподвижного воздуха толщи­ной 0,6 см) понизит критическую температуру до 20°С, а в 2 clo — 10°С. При более низких значениях необходимо прогрессирующее повышение интенсивности теплообра-

v 331

ilL.

зования, чтобы человек мог находиться на холоде несколь­ко часов подряд. Теплоизолирующая способность одеж­ды из оленьего меха толщиной от 3,75 до 7,5 см, которую носят эскимосы, соответствует 7—12 do. Этого достаточно для удовлетворения всех требований организма: во время сна необходимо 10—12 clo, а для активной деятельности при — 40°С — 4 clo. В жилищах эскимосов днем сохраня­ется температура 21⁶С, а ночью 10°С.

Большое значение имеет толщина подкожного жира, определяющая тот уровень, до которого падает темпера­тура кожи, подвергающейся действии* холода. Люди с большими жировыми отложениями способны к более дли­тельному пребыванию в холодной воде.

На холоде количество вырабатываемого организмом тепла увеличивается; это может происходить непроизволь­но (мышечная дрожь) или потому, что с целью согреться человек намеренно работает, двигается. При дрожи выра­батывается почти втрое больше тепла, чем в состояниапо-коя. Дрожь возникает вследствие уменьшения температу­ры кожи и последующей рефлекторной стимуляции особо­го центра, находящегося в гипоталамусе. Большое количе­ство тепла вырабатывается при физической нагрузке; это количество лимитируется только функциональной приспо­собленностью организма и наличием пищи. Если темпера­тура окружающего воздуха соответствует точке замерзания, годом поддержания постоянной температуры тела, даже в теплой одежде, толщина которой втрое превосходит обыч­ную, затрачивается вдвое больше энергии, чем на основ­ной обмен. Известно, что эскимосы могут долгое время бежать за санями достаточно быстро, чтобы согреться на бегу, но вместе с тем не выбиваясь из сил; их функцио­нальная приспособленность, измеренная обычными теста­ми, выше, чем у канадцев европейского происхождения.

Важное значение имеет реакция рук на действие хо­лода. Сначала происходит интенсивное сужение сосудов, за ним, примерно через 5 минут, следует их расширение;

в дальнейшем эти вазомоторные реакции периодически повторяются. Такое местное расширение сосудов прешгг-

i сгвует понижению температуры ткани и отморожениям. Имеются четкие данные, свидетельствующие о том, что акклиматизация к холоду развивается постепенно. Было замечено, что у тех участников северных экспеди­ций, которые проводили большую часть времени в поме­щениях, отморожения появлялись при низких температу­рах в первые 1,5 мин, а те, кто преимущественно нахо­дился на воздухе, выдерживали до 10 мин. Привычные к

fr холоду люди способны к более точной оценке температу­ры лица и ног и вовремя принимают необходимые меры, чтобы предотвратить появление отморожений. Имеются также данные, указывающие на стимуляцию процессов, связанных с поддержанием теплового равновесия. Основ­ной обмен несколько возрастает по сравнению с его вели­чиной в тропических условиях. У эскимосов наблюдается более заметное повышение интенсивности основного обмена (на 7—30%), чем у европейцев (8%), живущих в аналогичных условиях.

11.1.3. Факторы термоадаптации Анатомические признаки.Размеры и форма тела в какой-то степени влияют на интенсивность теплообмена. Теплоотдача за счет конвекции и испарения оказывается тем больше, чем больше поверхность кожи. Теплообмен р. за счет излучения происходит тем быстрее, чем больше >, площадь излучающей поверхности. Если главную роль в теплоотдаче играет потоотделение (при температуре воз­духа, близкой к температуре кожи или несколько боль-| шей), то общая теплоотдача должна коррелироваться с Г. площадью поверхности. Однако действительная величи-1* на корреляции составляет + 0,8, что указывает на значи-f тельную индивидуальную изменчивость в способности к потоотделению; следовательно, телосложение — это не единственный фактор, влияющий на теплообмен.

^v 333

Количество тепла, выделяемого человеком в процес­се мышечной работы, тесно связано с его весом, причем это относится к самым разнообразным видам физической работы. Количество тепла, производимого на 1 кг веса тела, оказывается приблизительно одинаковым у лиц с большим и малым весом. Это количество, однако, не бу­дет постоянным, если относить его к единице поверхнос­ти тела, так как чем меньше индивидуум, тем большая поверхность приходится на 1 кг веса тела. Последнее вы­текает из того, что вес тела пропорционален кубу, а поверх­ность — квадрату линейных размеров тела; при данном весе у людей эндоморфного типа площадь поверхности тела меньше, чем у людей эктоморфного типа. У более крупных людей отношение веса к площади поверхности больше. Таким образом, меньшие по размерам индиви­дуумы обладают на единицу производимого телом коли­чества тепла относительно большей площадью, участвую­щей в рассеянии этого тепла; отдача тепла на единицу по­верхности у них меньше, что подтверждается данными прямых наблюдений.

Форма тела влияет на теплоотдачу и другим путем. И коэффициент теплоотдачи путем конвекции, и коэффи­циент теплоотдачи путем испарения становятся прибли­зительно постоянными, если поверхность велика. Эти ко­эффициенты быстро увеличиваются, если диаметр конеч­ности меньше 10 см; так, при диаметре 7 см коэффициент, характеризующий испарение, почти вдвое больше, чем при диаметре 15 см.

Из этих анатомических соотношений вовсе не следу­ет, что у индивидуумов, размеры тела которых меньше, потоотделение на единицу поверхности должно быть таким же, как у более крупных. Последние потребляют также больше воды, чем индивидуумы малых размеров. У че­ловека большого веса образуется больше пота на единицу поверхности тела; потовые железы должны в этом случае быть более активными, так как количество этих желез не

зависит от веса. Из сказанного следует, что при высокой температуре индивидуумы меньших размеров и с более удлиненной формой тела обладают некоторыми биологи­ческими преимуществами.

Третий анатомический фактор—толщина подкожно­го жирового слоя. При высокой температуре большая часть тепла уносится на периферию усиленным током кро­ви. Но жировой слой сравнительно беден кровеносными сосудами; толщина слоя оказывает большое влияние на общую теплопроводность.

Все рассмотренные факты, которые в жарких странах благоприятствуют установлению теплового баланса, ока­зывают прямо противоположное действие на теплообмен в районах с холодным климатом. В экспериментах уста­новлено, что индивидуумы с эндоморфным типом тело­сложения и с большим слоем подкожного жира лучше переносят холод.

Антропологические признаки. С точки зрения при­способления к климату большое значение имеют разли­чия в характере телосложения между разными популяци­ями. Эти различия подчиняются экологическим правилам Бергмана и Аллена, которые справедливы для популяций животных и человека. Правило Бергмана утверждает, что в пределах одного политипического теплокровного вида размер тела подвида обычно увеличивается с уменьшени­ем температуры окружающей среды. Правило Аллена гла­сит: у теплокровных животных, относящихся к одному виду, имеется тенденция к увеличению относительного размера сильно выступающих частей (уши, хвост) с уве­личением температуры окружающей среды.

В ряде исследований было показано, что форма и раз­меры тела человека также подчиняются этим правилам. В популяциях жарких стран на всех континентах средний вес тела ниже, чем в популяциях, живущих в умеренном и холодном климате. Было показано, что отношение дли­ны тела человека в сидячем положении к общей длине

: * 335

тела становится меньше тр_я увеличении средней годовой температуры, т. е. у жители жарких стран нижние конеч­ности относительно дли_4нее. _{То же можно сказать} и о верхних конечностях: отщ_шение размаха рук к длине тела у жителей жарких стран больше; у _Них меньше размеры туловища. В совокупное^ _{все эти даН}ные указывают на то, что при переходе от умеренного к жаркому климату отношение веса тела к щ_{ощади его} поверхности умень­шается. Следует замети^ _что корреляция между раз­мерами или формой тел* _и средней температурой тела объясняет до 50-60% ме^_{популяционной изме}нчивости. Конечно, вариации в xap_toepe телосложения зависят и от других факторов, и в п_ервую очередь от подвижности популяций.

Исследователи распо_{лагают весьма СК}удными дан­ными о толщине подкожно жирового слоя у предста­вителей различных наро_Ъв. Установлено, что у амери­канских негров толщина *₆жной складки меньше, чем у белых; у эскимосов, по-в^_{имому> жировой слой т}._олще, чем у негров. С этим фа^_ом согласуется наблюдение, что у кикуйю и ДРУгихаф^канщв эндоморфный компо­нент в конституции мене* выражен, чем у европейцев и японцев.

Различие в характере телосложения между коренас-тыми эскимосами, с одно^ стороны, _и длинными и тонки­ми аборигенами Центральна Австралии или нилотами, с другой, служит примеров проявления правила Аллена. Правдоподобным кажется утверждение, что пигмеи и ни­лоты представляют два кр^^ _прймера правил Бергма­на и Аллена.

_л Отмеченные различу _в характере телосложения взрослых индивидуумов Позволяют предположить, что и в характере роста должна ^являться некоторая зависи­мость от климатических у^вий. Тот факт, что удлинен, ная форма тела преобладав _{у людей> живувдих в жарких} странах, согласуется с на6_{людением>} ^ период роста в

этих странах удлинен, а наступление половой зрелости несколько запаздывает. Удлиненная форма тела, т. е. от­носительно большая длина на единицу веса, обычно свя­зана с задержкой развития скелета и общего физиологи­ческого созревания.

Ряд авторов выдвинул гипотезу, что черты лица мон­голоидного типа — это специальный приспособительный признак для жизни в условиях суровых холодов» Для это­го типа характерны уменьшенные надбровные дуги и лоб­ные пазухи, более плоские и широкие глазничные и моляр­ные области, уменьшенный носовой выступ. Связывая происхождение монгольской расы с континентальными областями Центральной Азии, указывают, что особые при­знаки монгольского глаза (узость щели, складка века, эпи-кантус) возникли как защитный аппарат, охраняющий орган зрения от ветров, пыли и вредоносного действия отраженной солнечной радиации на заснеженных простран­ствах.

Возникновение эпикантуса могло быть связано с дру­гими причинами. Так, доказана внутригрупповая связь между выраженностью эпикантуса и уплощенностью пе­реносья, а именно, показано, что чем выше перенрсье, тем в среднем меньше эпикантус. Эта связь обнаружива­лась на всех исследованных в этом отношении сериях: бу­рятов, киргизов, казахов, береговых чукчей, эскимосов. Однако низкое переносье не единственное и не достаточ­ное условие для возникновения эпикантуса. По-видимому, эпикантус зависит также и от толщины жирового слоя под кожей верхнего века. Эпикантус до известной степени яв­ляется «жировой» складкой верхнего века. При изучении туркмен Ашхабада обнаружилось, что у индивидов с очень сильным жироотложением на лице эпикантус был отмечен значительно чаще, чем у лиц со слабой степенью жироот­ложения. Известно, что усиленное жироотложение на лице характерно для детей монголоидной расы, обладающих, как известно, особенно сильным развитием эпикантуса.

- * 337

Локальное отложение жировой клетчатки у детей монголоидной расы могло в прошлом иметь разное зна­чение: как средство против обмерзания лица в условиях холодных зим и, что менее вероятно, как местный запас питательного вещества с высоким калорийным содержа­нием. Стеатопигия бушменов и готтентотов представляет также пример местного отложения жира у населения, фи­зический тип которого сформировался в условиях засуш­ливого климата.

Определенную зависимость от климата испытывает и строение наружного носа. Не исключена возможность, что крупные размеры и сильное выступание наружного носа имели известное значение в сравнительно высоко­горных областях, где некоторая разреженность воздуха требовала большой площади носового отверстия, а низ­кая температура благоприятствовала увеличению объема носового входа как согревающей камеры. Подобные чер­ты обнаруживаются у коренных жителей Кавказа и перед-неазиатских нагорий. Ортогнатность европейцев и север­ных монголоидов могла быть полезной, так как делала более крутым изгиб вдыхаемого воздуха и тем предохра­няла носоглотку от охлаждения.

Генетические признаки.Изучение близнецов пока­зало, что изменчивость формы и размеров тела, отложения жира, характер роста, развитие скелета и физиологичес­кое созревание в гораздо большей степени определяется генетической конституцией, нежели действием факторов внешней среды. Несомненно, что некоторые различия меж­ду популяциями определяются различиями в генотипах или в каких-либо полифакторных комбинациях. Такие по­лифакторные признаки, как форма носа или отношение длины конечностей к длине туловища, остаются неизмен­ными при изменении окружающих условий. В действи­тельности ситуация более сложна, так как влияние кли­мата на вес тела и скорость роста у переселенцев пример­но такое же, как у коренных жителей данной местности.

Вес тела у южных европейцев в среднем ниже, чем у ев­ропейцев в холодных странах. Масса тела и рост замет­ным образом зависят от времени года. Хорошо известно, что у животных даже в перюм поколении строение тела претерпевает изменения в направлении, определяемом пра­вилами Бергмана и Аллена. Другими словами, действие высокой температуры в период роста может привести к морфологическим и физиологическим изменениям, кото­рые в последующем обеспечат большую сопротивляемость организма к действию высоких температур. Благодаря способности кнепосредственным и быстрым реакциям, подобно тенденции к загару, эти изменения могли, по-видимому, накапливаться путем сравнительно быстрого естественного отбора, так что в некоторых популяциях со­ответствующие типы роста закрепляются генетически. Не удивительно в таком случае, что на всех континентах связь телосложения с климатическими условиями, устанавли­ваемая соотношениями Бергмана и Аллена, существует независимо от расы. В некоторых случаях эта связь мо­жет быть в своей основе генетической, но это вовсе не обязательно.

Тот факт, что каждая из больших расовых групп жи­вет в самых различных климатических условиях, обуслов­лен явлением физиологической акклиматизации, разли­чий в размерах тела, расовых различий. Наиболее удиви­тельны в этом отношении американские индейцы. Раз­личные племена индейцев на американском континенте живут в самых различных географических условиях: ин­дейцы атабаски, населяющие район Большого Медвежьего озера, живут в таких же суровых условиях, как эскимосы; материальная культура жителей Огненной Земли бедная, климат сырой, холодный, с частыми штормами; индей­цы майя на полуострове Юкатан или в Гватемале обитают в условиях жаркого влажного климата. Австралийские аборигены, подобно жителям Огненной Земли, переносят холода с минимальными защитными приспособлениями.

⁴ 339

Зимой, в ночное время, в центральной Австралии, в облас­тях, где проживают племена анватьера и ильпирра, быва­ет температура от 2 до 10°С. Днем же аборигены даже в зимнее время испытывают действие очень высоких тем­ператур — сухой воздух прогревается до 30—35 °С. Вмес­те с тем в жарких влажных областях Австралии, также населенных коренными жителями, температура достига­ет 28—32 °С при относительной влажности 70—80%. Не­гры населяют не только джунгли и жаркие влажные мес­та, но и холодные высокогорные районы Басутоленда, Эфиопии и Кении. К монголоидной расе относятся не только народы, живущие вблизи Полярного круга, но и жители Центральной Азии, привыкшие к очень резким колебаниям суточной температуры, и китайцы, живущие в Юго-Восточной Азии, где климат жаркий и влажньш. Очень широк в настоящее время климатический интервал обитания европейцев. В странах жаркого пояса можно от­метить популяции иммигрантов-европейцев, обосновав­шихся в бассейне Амазонки, итальянцев в северной Авст­ралии, народность кота и других европеоидов в Индии, народы Северной Африки и Ирана, живущие в пустын­ных местностях вблизи Средиземного моря и на Ближ­нем Востоке.