Eesti

Avastage äärmuslike keskkondade füsioloogia. Õppige, kuidas inimkeha kohaneb ja talub äärmusliku kuumuse, külma, kõrguse, sügavuse ja kosmose väljakutseid.

Äärmuste talumine: Sissejuhatus äärmuslike keskkondade füsioloogiasse

Inimkeha on tähelepanuväärne masin, mis on võimeline uskumatuteks vastupidavuse ja kohanemise saavutusteks. Kuid mis juhtub, kui me surume selle piiridesse? See on äärmuslike keskkondade füsioloogia valdkond, mis uurib inimkeha füsioloogilisi reaktsioone ja kohanemisi tingimustele, mis jäävad kaugele väljapoole keskkonnaparameetrite normaalset vahemikku.

Ookeani rõhuvatest sügavustest Himaalaja jäiste tippudeni ning kõrbe kõrvetavast kuumusest kosmosevaakumi, esitavad äärmuslikud keskkonnad inimeste ellujäämisele ainulaadseid väljakutseid. Mõistmine, kuidas meie kehad nende stressoritega toime tulevad, on ülioluline, et tagada nendes nõudlikes keskkondades töötavate ja uurivate inimeste ohutus ja sooritusvõime. See blogipostitus annab ülevaate äärmuslike keskkondade füsioloogiast, süvenedes peamistesse väljakutsetesse ja kohanemistesse, mis on seotud mõnede kõige äärmuslikumate keskkondadega Maal ja väljaspool.

Mis on äärmuslike keskkondade füsioloogia?

Äärmuslike keskkondade füsioloogia on keskkonnafüsioloogia alamdistsipliin, mis keskendub inimkeha füsioloogiliste reaktsioonide ja kohanemiste uurimisele äärmuslikele keskkonnatingimustele. Need tingimused võivad hõlmata:

Äärmuslike keskkondade füsioloogia eesmärk on mõista mehhanisme, mille abil keha säilitab homöostaasi (stabiilse sisekeskkonna) nende äärmuslike stressoritega silmitsi seistes. Seda teadmist saab seejärel kasutada strateegiate väljatöötamiseks kõrgustõve, hüpotermia, dekompressioonitõve ja teiste äärmuslike keskkondadega seotud seisundite ennetamiseks ja raviks. Samuti mängib see otsustavat rolli seadmete ja protseduuride kavandamisel, et kaitsta nendes tingimustes töötavaid või uurivaid inimesi, alates astronautidest kuni süvaveesukeldujateni.

Äärmuslik kuumus: Hüpertermia väljakutse

Kokkupuude äärmusliku kuumusega võib viia hüpertermiateni, seisundini, kus keha temperatuur tõuseb ohtlikule tasemele. Inimkeha reguleerib oma temperatuuri tavaliselt higistamise kaudu, mis võimaldab soojust aurustumise teel hajutada. Kuid äärmiselt kuumades ja niisketes keskkondades ei pruugi higistamine olla piisav hüpertermia vältimiseks. Riskile võivad kaasa aidata ka sellised tegurid nagu dehüdratsioon, pingutus ja riietus.

Füsioloogilised reaktsioonid kuumastressile:

Kuumaga aklimatiseerumine: Aja jooksul suudab keha kuumastressiga kohaneda protsessi kaudu, mida nimetatakse aklimatiseerumiseks. See hõlmab:

Näide: Sahara kõrbe tuareegid on arendanud märkimisväärseid kohanemisi oma keskkonna äärmuslikule kuumusele. Nad kannavad avarat riietust, et soodustada ventilatsiooni, joovad suures koguses teed, et püsida hüdreeritud, ja taluvad dehüdratsiooni paremini kui jahedama kliima inimesed. Neil on ka kultuurilisi tavasid, mis minimeerivad otsese päikesevalgusega kokkupuudet päeva kuumimal osal. Näiteks karavaniga liikumine öösel, et vältida äärmuslikku päikest.

Hüpertermia ennetamine ja ravi:

Äärmuslik külm: Hüpotermia ohud

Kokkupuude äärmusliku külmaga võib viia hüpotermia tekkimiseni, seisundini, kus keha kaotab soojust kiiremini, kui see seda toota suudab, mille tulemuseks on ohtlikult madal kehatemperatuur. Hüpotermia võib tekkida igas külmas keskkonnas, kuid eriti levinud on see märjades või tuulistes tingimustes, kuna need tegurid kiirendavad soojuse kadu. See on märkimisväärne risk mägironijatele, suusatajatele ja külmas kliimas õues töötavatele inimestele.

Füsioloogilised reaktsioonid külmastressile:

Külmaga aklimatiseerumine: Kuigi inimesed ei aklimatiseeru külmaga nii tõhusalt kui kuumaga, on teatud määral kohanemine siiski võimalik. See võib hõlmata:

Näide: Arktilistes piirkondades elavad põlisrahvad, nagu inuitid, on arendanud füsioloogilisi ja kultuurilisi kohanemisi äärmusliku külmaga toimetulekuks. Nende ainevahetuse kiirus on kõrgem kui soojema kliima inimestel, mis aitab neil rohkem soojust toota. Nad kannavad ka spetsiaalseid loomanahkadest ja karusnahkadest valmistatud riideid, mis pakuvad suurepärast isolatsiooni. Nende rasvarikas toitumine aitab samuti kaasa soojuse tootmisele.

Hüpotermia ennetamine ja ravi:

Kõrgmäestik: Kohanemine hüpoksiaga

Kõrgetel kõrgustel väheneb atmosfäärirõhk, mille tulemuseks on madalam hapnikutase (hüpoksia). See esitab inimkehale märkimisväärse väljakutse, kuna hapnik on oluline rakuhingamiseks ja energia tootmiseks. Kõrgustõbi, tuntud ka kui äge mäehaigus (AMS), on tavaline seisund, mis tekib, kui keha ei suuda piisavalt kiiresti vähenenud hapnikutasemega kohaneda.

Füsioloogilised reaktsioonid kõrgmäestikule:

Kõrgmäestikuga aklimatiseerumine: Aja jooksul suudab keha kõrgmäestikuga kohaneda protsessi kaudu, mida nimetatakse aklimatiseerumiseks. See hõlmab:

Näide: Himaalaja šerpade rahvas on arendanud märkimisväärseid kohanemisi kõrgmäestikule. Neil on kõrgem ventilatsioonikiirus, suurenenud hapnikusaturatsiooni tase ja summutatud hüpoksiline ventilatsioonireaktsioon (HVR), mis takistab liigset hüperventilatsiooni ja hüpokapniat. Neil on ka kõrgem kopsuarteri rõhk ja suurem kopsude maht.

Kõrgustõve ennetamine ja ravi:

Süvameri: Vastu seismine sügavuse rõhkudele

Süvaveesukeldumine esitab ainulaadse füsioloogiliste väljakutsete kogumi vee poolt avaldatava äärmusliku rõhu tõttu. Sukelduja laskumisel suureneb rõhk ühe atmosfääri (14,7 psi) võrra iga 10 meetri (33 jala) sügavuse kohta. See rõhk võib avaldada kehale märkimisväärset mõju, sealhulgas kopsude ja teiste õhuga täidetud ruumide kokkusurumine ning inertgaaside imendumine kudedesse.

Füsioloogilised reaktsioonid süvaveesukeldumisele:

Kohanemised süvaveesukeldumiseks:

Näide: Kagu-Aasia bajau rahvas, tuntud ka kui "merenomaadid", on osavad vabasukeldujad, kes suudavad sukelduda üle 70 meetri sügavusele ja hoida hinge kinni mitu minutit. Uuringud on näidanud, et neil on suurem põrn kui teistel populatsioonidel, mis võimaldab neil säilitada rohkem hapnikuga rikastatud punaseid vereliblesid.

Sukeldumisega seotud vigastuste ennetamine:

Kosmos: Ülim äärmuslik keskkond

Kosmos on vaieldamatult kõige äärmuslikum keskkond, kuhu inimesed on rännanud. Astronautid seisavad silmitsi paljude väljakutsetega, sealhulgas mikrogravitatsioon, kiirgusega kokkupuude, kitsas ruum ja psühholoogiline stress. Gravitatsiooni puudumisel on inimkehale sügav mõju, mis viib luukadudele, lihaste atroofiale ja kardiovaskulaarsele dekompensatsioonile.

Füsioloogilised reaktsioonid kosmoselennule:

Kohanemised kosmoselennuks:

Näide: Astronaut Scott Kelly veetis Rahvusvahelises Kosmosejaamas (ISS) 340 järjestikust päeva NASA uuringu raames, et uurida pikaajalise kosmoselennu mõju inimkehale. Uuring võrdles Scotti füsioloogilisi andmeid tema identse kaksikvenna Marki andmetega, kes jäi Maale. Tulemused näitasid, et Scottil esines märkimisväärseid muutusi geeniekspressioonis, immuunsüsteemis ja kognitiivses funktsioonis.

Kosmosefüsioloogia tulevik:

Järeldus

Äärmuslike keskkondade füsioloogia on põnev ja oluline valdkond, mis uurib inimeste kohanemise piire. Mõistes, kuidas meie kehad reageerivad äärmusliku kuumuse, külma, kõrguse, sügavuse ja kosmose väljakutsetele, saame välja töötada strateegiaid, et kaitsta nendes nõudlikes keskkondades töötavaid ja uurivaid inimesi. Kui me jätkame inimeste avastuste piiride nihutamist, on äärmuslike keskkondade füsioloogiast saadud teadmised olulised nende ohutuse ja heaolu tagamiseks, kes tundmatusse julgevad minna.

Olgu selleks Mount Everesti vallutamine, sügavaimate ookeanisügavike sukeldumine või kosmoseavarustesse rändamine, inimesed on alati olnud ajendatud uurima oma maailma ja kaugemagi piire. Ja äärmuslike keskkondade füsioloogiast saadud teadmiste ja arusaamade abil saame neid piire veelgi kaugemale nihutada kui kunagi varem.

Edasine uurimine