Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Адаптация к холоду и жаре у людей является частью широкой адаптивности Homo sapiens . Адаптация у людей может быть физиологической , генетической или культурной , что позволяет людям жить в самых разных климатических условиях . Было проведено много исследований по адаптации к развитию, акклиматизации и культурным практикам, но меньше исследований по генетической адаптации к холоду и жаре.

Человеческое тело всегда работает, чтобы оставаться в гомеостазе . Одна из форм гомеостаза - терморегуляция . Температура тела у каждого человека разная, но средняя внутренняя температура составляет 37,0 ° C (98,6 ° F). [1] Стресс от экстремальных внешних температур может вызвать отключение человеческого тела. Гипотермия может наступить, когда внутренняя температура упадет до 35 ° C (95 ° F). [2] Гипертермия может наступить, когда внутренняя температура тела поднимается выше 37,5–38,3 ° C (99,5–100,9 ° F). [3] [4]Эти температуры обычно приводят к летальному исходу. Люди приспособились к жизни в климате, где переохлаждение и гипертермия являются обычным явлением, прежде всего благодаря культуре и технологиям, таким как использование одежды и жилья. [5]

Происхождение адаптации к холоду и теплу [ править ]

Современные люди появились из Африки примерно 40 000 лет назад в период нестабильного климата, что привело к появлению множества новых черт среди населения. [6] [5] Когда современные люди распространились по Европе, они превзошли неандертальцев . Исследователи предполагают, что это говорит о том, что ранние современные люди были более эволюционно приспособлены к жизни в различных климатических условиях. [7] [8] Это подтверждается гипотезой выбора вариабельности, предложенной Ричардом Поттсом, в которой говорится, что человеческая адаптивность проистекает из долгосрочных изменений окружающей среды. [9]

Экогеографические правила [ править ]

Правило Бергманна гласит, что эндотермические подвиды животных, живущие в более холодном климате, имеют более крупные тела, чем у подвидов, живущих в более теплом климате. [10] Люди с большим телом лучше подходят для более холодного климата, потому что большие тела производят больше тепла из-за большего количества клеток и имеют меньшее отношение площади поверхности к объему по сравнению с меньшими людьми, что снижает потери тепла. Исследование Фредерика Фостера и Марка Колларда показало, что правило Бергмана можно применить к людям, когда широта и температура между группами сильно различаются. [11]

Правило Аллена - это биологическое правило, согласно которому конечности эндотерм короче в холодном климате и длиннее в жарком климате. Длина конечностей влияет на площадь поверхности тела, что способствует терморегуляции. Более короткие конечности помогают сохранять тепло, а более длинные - отводить тепло. [12] Маршалл Т. Ньюман утверждает, что это можно наблюдать у эскимосов , у которых конечности короче, чем у других людей, и они имеют латеральное сложение. [13]

Физиологические адаптации [ править ]

Основная статья: Терморегуляция у человека

Происхождение адаптации к жаре и холоду можно объяснить климатической адаптацией . [14] [15] Температура окружающего воздуха влияет на то, сколько энергии должно вкладывать человеческое тело. Температура, требующая наименьших затрат энергии, составляет 21 ° C (69,8 ° F). [5] Тело контролирует свою температуру через гипоталамус . Терморецепторы в коже посылают сигналы в гипоталамус, которые указывают, когда должно произойти расширение и сужение сосудов .

Холодный [ править ]

В человеческом теле есть два метода термогенеза , которые производят тепло для повышения внутренней температуры тела. Первый - дрожь , которая возникает у человека без одежды, когда температура окружающего воздуха ниже 25 ° C (77 ° F). [16] Он ограничен количеством гликогена, доступного в организме. [5] Вторая - отсутствие дрожи, которая возникает в коричневой жировой ткани . [17]

Популяционные исследования показали, что у племени сан в Южной Африке и у сандаве в Восточной Африке уменьшился термогенез дрожи при холода и слабое расширение сосудов рук и ног, вызванное холодом, по сравнению с кавказцами. [18]

Жара [ править ]

Единственный механизм охлаждения человеческого тела - испарение пота . [5] Потоотделение возникает, когда температура окружающего воздуха превышает 35 ° C (95 ° F) и тело не может вернуться к нормальной внутренней температуре. [16] Испарение пота помогает охладить кровь под кожей. Он ограничен количеством воды, доступной в организме, что может вызвать обезвоживание. [5]

Люди рано приспособились к теплу. В Африке климат был выбран по чертам, которые помогали нам сохранять хладнокровие. Кроме того, у людей были физиологические механизмы, которые снижали скорость метаболизма и изменяли чувствительность потовых желез, чтобы обеспечить достаточное количество для восстановления без обезвоживания человека. [19] [20]

Есть два типа тепла, к которым приспособлено тело: влажное тепло и сухое тепло, но тело адаптировалось к обоим одинаковым образом. Влажное тепло характеризуется более высокими температурами с большим количеством водяного пара в воздухе. Влажная жара опасна, поскольку влага в воздухе препятствует испарению пота. Сухая жара характеризуется более высокими температурами с небольшим количеством водяного пара в воздухе или без него, например, в условиях пустыни. Сухой жар также очень опасен, так как пот будет испаряться очень быстро, вызывая обезвоживание. И влажная, и сухая жара благоприятствуют людям с меньшим количеством жира и немного более низкой температурой тела. [21]

Акклиматизация [ править ]

Когда люди подвергаются воздействию определенного климата в течение продолжительных периодов времени, происходят физиологические изменения, которые помогают человеку адаптироваться к жаркому или холодному климату. Это помогает телу сохранять энергию. [17]

Холодный [ править ]

У инуитов больше крови, притекающей к конечностям и при более высокой температуре, чем у людей, живущих в более теплом климате. Исследование, проведенное в 1960 году на индейцах алакалуф, показало, что у них уровень метаболизма в состоянии покоя на 150–200 процентов выше, чем у белых контрольных животных. У саамов нет увеличения скорости обмена веществ во время сна, в отличие от неакклиматизированных людей. [13] Австралийские аборигены проходят аналогичный процесс, при котором тело охлаждается, но скорость метаболизма не увеличивается. [16]

Жара [ править ]

Люди в Центральной Африке живут в аналогичном тропическом климате не менее 40 000 лет, а это означает, что у них есть схожие системы терморегуляции. [5]

Исследование, проведенное на банту в Южной Африке, показало, что у банту более низкая скорость потоотделения, чем у акклиматизированных и неакклимированных белых. Аналогичное исследование, проведенное на австралийских аборигенах, дало аналогичные результаты: у аборигенов уровень потоотделения был намного ниже, чем у белых. [16]

Культура [ править ]

Социальная адаптация позволила раннему современному человеку жить в окружающей среде с температурами, резко отличающимися от температуры в Африке. (Поттс 1998). Культура позволила людям расширить свой ареал до районов, которые в противном случае были бы непригодны для жизни. [16]

Холодный [ править ]

Люди могли занимать районы с сильным холодом через одежду, здания и манипуляции с огнем. Печи также сделали возможным использование холодных помещений. [16] [17]

Исторически многие коренные австралийцы носили только гениталии. Исследования показали, что тепла от костров, которые они разводят, достаточно, чтобы тело не боролось с потерей тепла из-за дрожи. [16] Эскимосы используют дома с хорошей изоляцией, которые предназначены для передачи тепла от источника энергии в жилую зону, что означает, что средняя температура в помещении для прибрежных эскимосов составляет от 10 до 20 ° C (50-68 ° F). [16]

Жара [ править ]

Люди обитают в жарком климате, как сухом, так и влажном , и жили так тысячи лет. Выборочное использование одежды и технологических изобретений, таких как кондиционирование воздуха, позволяет людям процветать в жарком климате.

Одним из примеров являются арабы чаамба , живущие в пустыне Сахара . Они носят одежду, которая удерживает воздух между кожей и одеждой, не позволяя высокой температуре окружающего воздуха достигать кожи. [16]

Генетические адаптации [ править ]

В области генетики адаптации к тепловому и холодному стрессу было проведено очень мало исследований. Данные свидетельствуют о том, что определенные части генома человека были выбраны только недавно. Исследования взаимодействия генов и культур оказались успешными в увязке сельского хозяйства и толерантности к лактозе . Однако большинство доказательств связи между культурой и отбором не было доказано. [22] Этот последний вопрос, так или иначе, является центральной темой поведенческой эпигенетики .

Ссылки [ править ]

  1. ^ 1949-, Лонго, Дэн Л. (Дэн Луис); 1900-1978 гг., Харрисон, Тинсли Рэндольф. Харрисон онлайн . Макгроу-Хилл. OCLC  767567894 .CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  2. ^ Браун, Дуглас JA; Брюггер, Германн; Бойд, Джефф; Паал, Питер (2012-11-15). «Случайное переохлаждение». Медицинский журнал Новой Англии . 367 (20): 1930–1938. DOI : 10.1056 / NEJMra1114208 . ISSN 0028-4793 . PMID 23150960 . S2CID 205116341 .   
  3. ^ Аксельрод, Екатерина К .; Диринджер, Майкл Н. (2008). «Контроль температуры при острых неврологических расстройствах». Неврологические клиники . 26 (2): 585–603. DOI : 10.1016 / j.ncl.2008.02.005 . PMID 18514828 . 
  4. ^ Laupland, Кевин Б. (2009). «Лихорадка у тяжелобольного». Реанимационная медицина . 37 (Дополнение): S273 – S278. DOI : 10.1097 / ccm.0b013e3181aa6117 . PMID 19535958 . 
  5. ^ a b c d e f g Даанен, Хайн AM; Лихтенбельт, Воутер Д. Ван Маркен (2 января 2016 г.). «Холодовая адаптация всего тела человека» . Температура (1): 104–118. DOI : 10.1080 / 23328940.2015.1135688 . ISSN 2332-8940 . PMC 4861193 . PMID 27227100 .   
  6. ^ Krajick, Кевин (2017-10-05). «Древние люди покинули Африку, чтобы избежать засушливого климата, - говорится в исследовании» . Состояние планеты . Колумбийский университет . Проверено 4 декабря 2018 .
  7. ^ Дейли, Джейсон. "Изменение климата, вероятно, лишило неандертальцев возможности исчезнуть" . Смитсоновский журнал . Смитсоновский институт . Проверено 4 декабря 2018 .
  8. ^ Рэй, Тодд С .; Коппе, Томас; Стрингер, Крис (февраль 2011 г.). «Лицо неандертальца не адаптировано к холоду». Журнал эволюции человека . 60 (2): 234–239. DOI : 10.1016 / j.jhevol.2010.10.003 . PMID 21183202 . 
  9. ^ Поттс, Ричард (1998-01-01). «Экологические гипотезы эволюции гомининов». Американский журнал физической антропологии . 107 (S27): 93–136. DOI : 10.1002 / (sici) 1096-8644 (1998) 107: 27+ <93 :: aid-ajpa5> 3.0.co; 2-х . ISSN 1096-8644 . PMID 9881524 .  
  10. ^ Ньюман, Маршалл Т. (1953-08-01). «Применение экологических правил к расовой антропологии аборигенов Нового Света *» . Американский антрополог . 55 (3): 311–327. DOI : 10.1525 / aa.1953.55.3.02a00020 . ISSN 1548-1433 . 
  11. ^ Фостер, Фредерик; Коллард, Марк (28 августа 2013 г.). «Переоценка правила Бергмана в современных людях» . PLOS ONE . 8 (8): e72269. Bibcode : 2013PLoSO ... 872269F . DOI : 10.1371 / journal.pone.0072269 . ISSN 1932-6203 . PMC 3756069 . PMID 24015229 .   
  12. ^ Холлидей, Трентон W .; Хилтон, Чарльз Э. (01.06.2010). «Пропорции тела приполярных народов, подтвержденные данными скелетов: Ипьютак и Тигара (Пойнт-Хоуп) в сравнении с инуитами острова Кадьяк». Американский журнал физической антропологии . 142 (2): 287–302. DOI : 10.1002 / ajpa.21226 . ISSN 1096-8644 . PMID 19927367 .  
  13. ^ a b Ньюман, Маршалл Т. (1961-06-01). «Биологическая адаптация человека к окружающей среде: жара, холод, высота и питание» . Летопись Нью-Йоркской академии наук . 91 (3): 617–633. Bibcode : 1961NYASA..91..617N . DOI : 10.1111 / j.1749-6632.1961.tb31093.x . ISSN 1749-6632 . PMID 13728673 .  
  14. ↑ Редакторы Британской энциклопедии. «Климатическая адаптация» . Британская энциклопедия . Encyclopdia Britannica, inc . Проверено 4 декабря 2018 .
  15. ^ «Влияние климата на эволюцию человека». 2018. Программа Смитсоновского института "Происхождение человека". http://humanorigins.si.edu/research/climate-and-human-evolution/climate-effects-human- [ постоянная мертвая ссылка ] эволюция.
  16. ^ a b c d e f g h i 1939-, Фрисанчо, А. Роберто (1993-01-01). Адаптация и приспособление человека . Пресса Мичиганского университета. OCLC 26763611 . CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  17. ^ a b c Качуба-Усцилко, Ханна; Гринлиф, Джон (1 апреля 1989 г.). «Акклиматизация человека к холоду» (PDF) . ntrs.nasa.gov/ . Соединенные Штаты . Проверено 15 декабря 2016 .
  18. ^ Даанен, штат Джорджия; Лихтенбельт, WD (2016). «Холодовая адаптация всего тела человека» . Температура . 3 (1): 104–118. DOI : 10.1080 / 23328940.2015.1135688 . PMC 4861193 . PMID 27227100 .  
  19. ^ «Влияние климата на эволюцию человека». 2018. Программа Смитсоновского института "Происхождение человека". http://humanorigins.si.edu/research/climate-and-human-evolution/climate-effects-human- [ постоянная мертвая ссылка ] эволюция.
  20. Перейти ↑ Taylor, NA (2014). «Адаптация человека к теплу». Комплексная физиология . 4 (1): 325–365. DOI : 10.1002 / cphy.c130022 . ISBN 9780470650714. PMID  24692142 .
  21. ^ «Климатическая адаптация | Физическая антропология». 2018. Британская энциклопедия. https://www.britannica.com/science/climatic-adaptation .
  22. ^ Лаланд, Кевин Н .; Одлинг-Сми, Джон; Майлз, Шон (2010). «Как культура сформировала геном человека: объединение генетики и гуманитарных наук». Природа Обзоры Генетики . 11 (2): 137–148. DOI : 10,1038 / NRG2734 . PMID 20084086 .