Lietuvių

Tyrinėkite žavią ekstremalios aplinkos fiziologijos sritį, sužinodami, kaip žmogaus kūnas prisitaiko ir ištveria ekstremalaus karščio, šalčio, aukščio, gylio ir kosmoso iššūkius.

Išgyvenimas ekstremaliomis sąlygomis: įvadas į ekstremalios aplinkos fiziologiją

Žmogaus kūnas yra nuostabus mechanizmas, gebantis atlikti neįtikėtinus ištvermės ir adaptacijos žygdarbius. Bet kas atsitinka, kai mes jį stumiame iki ribų? Tai yra ekstremalios aplinkos fiziologijos sritis – sritis, tirianti žmogaus kūno fiziologinius atsakus ir adaptacijas į sąlygas, kurios yra gerokai už normalaus aplinkos kintamųjų diapazono ribų.

Nuo gniuždančių vandenyno gelmių iki ledinių Himalajų viršūnių, nuo deginančio dykumos karščio iki kosmoso vakuumo – ekstremali aplinka kelia unikalius iššūkius žmogaus išgyvenimui. Suprasti, kaip mūsų kūnai susidoroja su šiais stresoriais, yra itin svarbu norint užtikrinti asmenų, dirbančių ir tyrinėjančių šiose sudėtingose aplinkose, saugumą ir veiklos rezultatus. Šis tinklaraščio įrašas pateikia ekstremalios aplinkos fiziologijos apžvalgą, gilindamasis į pagrindinius iššūkius ir adaptacijas, susijusias su kai kuriomis ekstremaliausiomis aplinkomis Žemėje ir už jos ribų.

Kas yra ekstremalios aplinkos fiziologija?

Ekstremalios aplinkos fiziologija yra aplinkos fiziologijos subdisciplina, kuri sutelkia dėmesį į žmogaus fiziologinių atsakų ir adaptacijų į ekstremalias aplinkos sąlygas tyrimą. Šios sąlygos gali apimti:

Ekstremalios aplinkos fiziologijos tikslas – suprasti mechanizmus, kuriais kūnas palaiko homeostazę (stabilią vidinę aplinką) susidūręs su šiais ekstremaliais stresoriais. Šios žinios gali būti naudojamos kuriant strategijas, skirtas užkirsti kelią ir gydyti aukštikalnių ligą, hipotermiją, dekompresijos ligą ir kitas su ekstremaliomis aplinkomis susijusias sąlygas. Ji taip pat atlieka lemiamą vaidmenį kuriant įrangą ir procedūras, skirtas apsaugoti asmenis, dirbančius ar tyrinėjančius šiose sąlygose, nuo astronautų iki giliavandenio narų.

Ekstremalus karštis: hipertermijos iššūkis

Poveikis ekstremaliam karščiui gali sukelti hipertermiją – būklę, kai kūno temperatūra pakyla iki pavojingo lygio. Žmogaus kūnas normaliai reguliuoja savo temperatūrą prakaituodamas, o tai leidžia šilumai išsisklaidyti garuojant. Tačiau itin karštoje ir drėgnoje aplinkoje prakaitavimo gali nepakakti norint išvengti hipertermijos. Tokie veiksniai kaip dehidratacija, fizinis krūvis ir drabužiai taip pat gali prisidėti prie rizikos.

Fiziologiniai atsakymai į šilumos stresą:

Aklimatizacija prie karščio: Bėgant laikui organizmas gali prisitaikyti prie šilumos streso per procesą, vadinamą aklimatizacija. Tai apima:

Pavyzdys: Tuaregai, gyvenantys Sacharos dykumoje, sukūrė puikias adaptacijas prie ekstremalaus jų aplinkos karščio. Jie dėvi laisvus drabužius, kad pagerintų ventiliaciją, geria didelius kiekius arbatos, kad išliktų hidratuoti, ir turi didesnį tolerancijos dehidratacijai laipsnį nei žmonės iš vėsesnio klimato. Jie taip pat rodo kultūrinę praktiką, kuri sumažina tiesioginių saulės spindulių poveikį karščiausiu dienos metu. Pavyzdžiui, karavanai naktį, kad išvengtų ekstremalios saulės.

Hipertermijos prevencija ir gydymas:

Ekstremalus šaltis: hipotermijos pavojai

Poveikis ekstremaliam šalčiui gali sukelti hipotermiją – būklę, kai kūnas praranda šilumą greičiau, nei gali ją pagaminti, dėl to kūno temperatūra pavojingai sumažėja. Hipotermija gali atsirasti bet kokioje šaltoje aplinkoje, tačiau ji ypač dažna esant šlapiam ar vėjuotam orui, nes šie veiksniai pagreitina šilumos praradimą. Tai didelis pavojus kalnų laipiotojams, slidininkams ir asmenims, dirbantiems lauke šaltame klimate.

Fiziologiniai atsakymai į šalčio stresą:

Aklimatizacija prie šalčio: Nors žmonės ne taip efektyviai prisitaiko prie šalčio kaip prie karščio, tam tikras prisitaikymas yra įmanomas. Tai gali apimti:

Pavyzdys: Šiaurės regionuose gyvenantys čiabuviai, tokie kaip inuitai, sukūrė fiziologines ir kultūrines adaptacijas, kad susidorotų su ekstremaliu šalčiu. Jie turi didesnį metabolizmo greitį nei žmonės iš šiltesnio klimato, o tai padeda jiems generuoti daugiau šilumos. Jie taip pat dėvi specialius drabužius, pagamintus iš gyvūnų odos ir kailių, kurie užtikrina puikią izoliaciją. Jų mityba, kurioje gausu riebalų, taip pat prisideda prie šilumos gamybos.

Hipotermijos prevencija ir gydymas:

Didelis aukštis: adaptacija prie hipoksijos

Dideliame aukštyje atmosferos slėgis mažėja, todėl sumažėja deguonies kiekis (hipoksija). Tai kelia didelį iššūkį žmogaus organizmui, nes deguonis yra būtinas ląstelių kvėpavimui ir energijos gamybai. Aukštikalnių liga, dar vadinama ūmine kalnų liga (AMS), yra dažna būklė, kuri atsiranda, kai kūnas negali pakankamai greitai prisitaikyti prie sumažėjusio deguonies kiekio.

Fiziologiniai atsakymai į didelį aukštį:

Aklimatizacija dideliame aukštyje: Bėgant laikui kūnas gali prisitaikyti prie didelio aukščio per procesą, vadinamą aklimatizacija. Tai apima:

Pavyzdys: Šerpų tauta, gyvenanti Himalajuose, išvystė nuostabias adaptacijas prie didelio aukščio. Jie turi didesnį ventiliacijos dažnį, padidėjusį deguonies prisotinimo lygį ir prislopintą hipoksinį ventiliacinį atsaką (HVR), kuris neleidžia per dideliam hiperventiliacijai ir hipokapnijai. Jie taip pat turi didesnį plaučių arterijų spaudimą ir didesnį plaučių tūrį.

Aukštikalnių ligos prevencija ir gydymas:

Gilusis jūra: susidūrimas su bedugnės spaudimu

Giluminis nardymas kelia unikalius fiziologinius iššūkius dėl didelio vandens slėgio. Nardytojui leidžiantis žemyn, slėgis padidėja vienu atmosfera (14,7 psi) kas 10 metrų (33 pėdos) gylio. Šis slėgis gali turėti reikšmingą poveikį organizmui, įskaitant plaučių ir kitų oro pripildytų erdvių suspaudimą ir inertinių dujų įsisavinimą į audinius.

Fiziologiniai atsakymai į giluminį nardymą:

Adaptacijos giluminiam nardymui:

Pavyzdys: Bajau tauta iš Pietryčių Azijos, taip pat žinoma kaip „jūrų klajokliai“, yra kvalifikuoti laisvieji nardytojai, galintys nardyti iki 70 metrų gylio ir sulaikyti kvėpavimą keletą minučių. Tyrimai parodė, kad jie turi didesnį blužnį nei kitos populiacijos, o tai leidžia jiems kaupti daugiau deguonimi prisotintų raudonųjų kraujo kūnelių.

Su nardymu susijusių traumų prevencija:

Kosmosas: didžiausia ekstremali aplinka

Kosmosas, ko gero, yra pati ekstremaliausia aplinka, į kurią žmonės ryžosi. Astronautai susiduria su daugybe iššūkių, įskaitant mikrogravitaciją, radiacijos poveikį, izoliaciją ir psichologinį stresą. Gravitacijos nebuvimas daro gilų poveikį žmogaus organizmui, sukeldamas kaulų nykimą, raumenų atrofiją ir širdies ir kraujagyslių sistemos dekoncentraciją.

Fiziologiniai atsakymai į skrydžius į kosmosą:

Adaptacijos skrydžiams į kosmosą:

Pavyzdys: Astronautas Scottas Kelly praleido 340 iš eilės dienų Tarptautinėje kosminėje stotyje (TKS) kaip NASA tyrimo, skirto ištirti ilgalaikių skrydžių į kosmosą poveikį žmogaus organizmui, dalis. Tyrimas palygino Scotto fiziologinius duomenis su jo identiško dvynio brolio Marko, kuris liko Žemėje, duomenimis. Rezultatai parodė, kad Scottas patyrė reikšmingų pokyčių jo genų ekspresijoje, imuninėje sistemoje ir pažinimo funkcijose.

Kosmoso fiziologijos ateitis:

Išvada

Ekstremalios aplinkos fiziologija yra žavi ir svarbi sritis, tirianti žmogaus adaptacijos ribas. Suprasdami, kaip mūsų kūnai reaguoja į ekstremalaus karščio, šalčio, aukščio, gylio ir kosmoso iššūkius, galime sukurti strategijas asmenų, dirbančių ir tyrinėjančių šiose sudėtingose aplinkose, apsaugai. Mums toliau stumiant žmogaus tyrinėjimo ribas, iš ekstremalios aplinkos fiziologijos gautos žinios bus būtinos norint užtikrinti tų, kurie rizikuoja nežinomybe, saugumą ir gerovę.

Nesvarbu, ar tai būtų Everesto įveikimas, nardymas į giliausias vandenyno tranšėjas, ar kelionė į didžiulius kosmoso plotus, žmonės visada buvo skatinami tyrinėti savo pasaulio ir už jo ribų. O su žiniomis ir supratimu, gautais iš ekstremalios aplinkos fiziologijos, mes galime toliau stumti šias ribas toliau nei bet kada anksčiau.

Tolesnis tyrinėjimas