Ekstremal sharoitlarda omon qolish: Ekstremal muhit fiziologiyasiga kirish

Inson tanasi - bu ajoyib chidamlilik va moslashuvchanlik qobiliyatiga ega bo'lgan g'aroyib mexanizmdir. Ammo uni chegarasigacha zo'riqtirganimizda nima sodir bo'ladi? Bu ekstremal muhit fiziologiyasi sohasi bo'lib, u inson tanasining atrof-muhit o'zgaruvchilarining normal diapazonidan ancha tashqarida bo'lgan sharoitlarga fiziologik reaksiyalari va moslashuvini o'rganadi.

Okeanning ezuvchi chuqurliklaridan Himolayning muzli cho'qqilarigacha, sahroning jazirama issig'idan kosmos vakuumigacha, ekstremal muhitlar insonning omon qolishi uchun noyob qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. Bizning tanamiz bu stress omillariga qanday dosh berishini tushunish, ushbu talabchan muhitlarda ishlaydigan va tadqiqot olib boradigan shaxslarning xavfsizligi va samaradorligini ta'minlash uchun juda muhimdir. Ushbu blog posti ekstremal muhit fiziologiyasiga umumiy sharh beradi va Yer va undan tashqaridagi eng ekstremal muhitlarning ba'zilari bilan bog'liq asosiy qiyinchiliklar va moslashuvlarni chuqur o'rganadi.

Ekstremal muhit fiziologiyasi nima?

Ekstremal muhit fiziologiyasi - bu atrof-muhit fiziologiyasining kichik bir yo'nalishi bo'lib, insonning ekstremal atrof-muhit sharoitlariga fiziologik reaksiyalari va moslashuvini o'rganishga qaratilgan. Bu sharoitlarga quyidagilar kirishi mumkin:

Ekstremal haroratlar: Ham ekstremal issiqlik (gipertermiya), ham ekstremal sovuq (gipotermiya).
Yuqori balandlik: Kislorod darajasining pastligi (gipoksiya) va atmosfera bosimining pasayishi.
Chuqur dengiz: Yuqori bosim va inert gazlarning ta'siri.
Kosmos: Mikrogravitatsiya, radiatsiya ta'siri va cheklangan makon.

Ekstremal muhit fiziologiyasining maqsadi - bu ekstremal stress omillari sharoitida tananing gomeostazni (barqaror ichki muhitni) qanday saqlab turishi mexanizmlarini tushunishdir. Keyin bu bilimdan balandlik kasalligi, gipotermiya, dekompressiya kasalligi va ekstremal muhitlar bilan bog'liq boshqa holatlarning oldini olish va davolash strategiyalarini ishlab chiqish uchun foydalanish mumkin. Shuningdek, u ushbu sharoitlarda ishlaydigan yoki tadqiqot olib boradigan shaxslarni, astronavtlardan tortib chuqur dengiz g'avvoslarigacha himoya qilish uchun uskunalar va tartiblarni loyihalashda hal qiluvchi rol o'ynaydi.

Ekstremal issiqlik: Gipertermiya muammosi

Ekstremal issiqlikka duch kelish gipertermiyaga olib kelishi mumkin, bu holatda tana harorati xavfli darajaga ko'tariladi. Inson tanasi odatda terlash orqali haroratni tartibga soladi, bu esa bug'lanish orqali issiqlikning tarqalishiga imkon beradi. Biroq, haddan tashqari issiq va nam muhitda terlash gipertermiyaning oldini olish uchun yetarli bo'lmasligi mumkin. Suvsizlanish, jismoniy zo'riqish va kiyim kabi omillar ham xavfni oshirishi mumkin.

Issiqlik stressiga fiziologik reaksiyalar:

Vazodilatatsiya: Teri yuzasiga yaqin qon tomirlari kengayib, atrof-muhitga issiqlik o'tkazishni oshiradi.
Terlash: Terning bug'lanishi terini sovutadi va tana haroratini pasaytiradi.
Yurak urish tezligining oshishi: Yurak teriga va mushaklarga qonni aylantirish uchun tezroq uradi.

Issiqlikka iqlimlashuv: Vaqt o'tishi bilan tana iqlimlashuv deb ataladigan jarayon orqali issiqlik stressiga moslashishi mumkin. Bunga quyidagilar kiradi:

Terlash tezligining oshishi: Tana terlashda samaraliroq bo'ladi.
Elektrolitlar yo'qotilishining kamayishi: Ter suyuqroq bo'lib, muhim elektrolitlar yo'qotilishini kamaytiradi.
Ichki haroratning pasayishi: Tana yuqori ichki haroratlarga chidamliroq bo'ladi.

Misol: Sahroi Kabirning Tuareg xalqi o'z muhitining ekstremal issiqligiga ajoyib moslashuvlarni rivojlantirgan. Ular ventilyatsiyani yaxshilash uchun keng kiyim kiyadilar, gidratlangan holda qolish uchun ko'p miqdorda choy ichadilar va salqinroq iqlimdagi odamlarga qaraganda suvsizlanishga yuqori chidamlilikka ega. Shuningdek, ular kunning eng issiq vaqtida to'g'ridan-to'g'ri quyosh nuriga tushishni kamaytiradigan madaniy amaliyotlarni namoyish etadilar. Masalan, ekstremal quyoshdan qochish uchun tunda karvon bilan yurish.

Gipertermiyaning oldini olish va davolash:

Gidratlangan holda qoling: Ko'p miqdorda suyuqlik, ayniqsa suv va elektrolitlarga boy ichimliklar iching.
Og'ir jismoniy faoliyatdan saqlaning: Kunning eng issiq qismida jismoniy zo'riqishni cheklang.
Keng kiyim kiying: Ochiq rangli, nafas oladigan matolarni tanlang.
Soya izlang: Imkon qadar to'g'ridan-to'g'ri quyosh nuridan saqlaning.
Sovutish usullaridan foydalaning: Teriga sovuq suv surting, ventilyatorlardan foydalaning va konditsionerli muhitlarni izlang.

Ekstremal sovuq: Gipotermiya xavfi

Ekstremal sovuqqa duch kelish gipotermiyaga olib kelishi mumkin, bu holatda tana ishlab chiqarishi mumkin bo'lganidan tezroq issiqlik yo'qotadi, natijada tana harorati xavfli darajada pasayadi. Gipotermiya har qanday sovuq muhitda yuz berishi mumkin, lekin u ayniqsa nam yoki shamolli sharoitlarda keng tarqalgan, chunki bu omillar issiqlik yo'qotilishini tezlashtiradi. Bu tog' alpinistlari, chang'ichilar va sovuq iqlimda ochiq havoda ishlaydigan shaxslar uchun jiddiy xavf hisoblanadi.

Sovuq stressiga fiziologik reaksiyalar:

Vazokonstriksiya: Teri yuzasiga yaqin qon tomirlari torayib, issiqlik yo'qotilishini kamaytiradi.
Qaltirash: Mushaklar issiqlik hosil qilish uchun tez qisqaradi.
Metabolik tezlikning oshishi: Tana issiqlik ishlab chiqarish uchun ko'proq kaloriya sarflaydi.

Sovuqqa iqlimlashuv: Insonlar sovuqqa issiqlikka moslashgandek samarali iqlimlashmasa ham, ma'lum darajada moslashish mumkin. Bunga quyidagilar kirishi mumkin:

Qaltirash termogenezining oshishi: Tana qaltirash orqali issiqlik hosil qilishda samaraliroq bo'ladi.
Qaltirashsiz termogenez: Tana metabolik jarayonlar orqali, masalan, jigarrang yog' to'qimasini (BAT) faollashtirish orqali issiqlik ishlab chiqaradi.
Periferik qon aylanishining yaxshilanishi: Tana sovuq urishning oldini olish uchun oyoq-qo'llarga qon oqimini saqlaydi.

Misol: Arktika mintaqalarida yashovchi mahalliy aholi, masalan, inuitlar, ekstremal sovuqqa qarshi kurashish uchun fiziologik va madaniy moslashuvlarni rivojlantirgan. Ularning metabolik tezligi issiqroq iqlimdagi odamlarga qaraganda yuqori bo'lib, bu ularga ko'proq issiqlik hosil qilishga yordam beradi. Ular, shuningdek, hayvon terilari va mo'ynalaridan tayyorlangan maxsus kiyimlarni kiyadilar, bu esa a'lo darajada izolyatsiyani ta'minlaydi. Ularning yog'larga boy parhezi ham issiqlik ishlab chiqarishga hissa qo'shadi.

Gipotermiyaning oldini olish va davolash:

Tegishli kiyim kiying: Issiq, suv o'tkazmaydigan va shamoldan himoyalangan kiyimlarni qat-qat qilib kiying.
Quruq holda qoling: Ho'l bo'lishdan saqlaning, chunki nam kiyim izolyatsion xususiyatlarini yo'qotadi.
Energiya darajasini saqlang: Issiqlik ishlab chiqarish uchun yoqilg'i bilan ta'minlash maqsadida yuqori kaloriyali ovqatlar yeng.
Boshpana izlang: Shamol va sovuq ta'siridan saqlanish uchun himoyalangan joy toping.
Tanani isiting: Adyollar, issiq ichimliklar va tana bilan tana aloqasi kabi tashqi issiqlik manbalaridan foydalaning.

Yuqori balandlik: Gipoksiyaga moslashish

Yuqori balandliklarda atmosfera bosimi pasayadi, bu esa kislorod darajasining pasayishiga (gipoksiya) olib keladi. Bu inson tanasi uchun jiddiy muammo tug'diradi, chunki kislorod hujayra nafasi va energiya ishlab chiqarish uchun zarurdir. Balandlik kasalligi, shuningdek, o'tkir tog' kasalligi (AMS) sifatida ham tanilgan, tana pasaygan kislorod darajasiga yetarlicha tez moslasha olmaganda yuzaga keladigan keng tarqalgan holatdir.

Yuqori balandlikka fiziologik reaksiyalar:

Ventilyatsiyaning oshishi: Tana kislorod qabul qilishni oshirish uchun tezroq va chuqurroq nafas oladi.
Yurak urish tezligining oshishi: Yurak to'qimalarga kislorod yetkazib berish uchun tezroq uradi.
Qizil qon hujayralari ishlab chiqarilishining oshishi: Buyraklar kislorodni tashiydigan qizil qon hujayralari ishlab chiqarilishini rag'batlantiradigan eritropoetin (EPO) gormonini chiqaradi.

Yuqori balandlikka iqlimlashuv: Vaqt o'tishi bilan tana iqlimlashuv deb ataladigan jarayon orqali yuqori balandlikka moslashishi mumkin. Bunga quyidagilar kiradi:

Qizil qon hujayralari massasining oshishi: Tana ko'proq qizil qon hujayralari ishlab chiqaradi, bu uning kislorod tashish qobiliyatini oshiradi.
Kapillyarlar zichligining oshishi: Mushaklarda ko'proq kapillyarlar rivojlanadi, bu kislorod yetkazib berishni yaxshilaydi.
Mitoxondriyalar zichligining oshishi: Mushak hujayralari energiya ishlab chiqarish uchun kislorod ishlatadigan hujayra elektr stansiyalari bo'lgan mitoxondriyalar sonini oshiradi.
O'pka gipertenziyasi: O'pkadagi qon bosimi oshadi.

Misol: Himolaydagi Sherpa xalqi yuqori balandlikka ajoyib moslashuvlarni rivojlantirgan. Ularda ventilyatsiya darajasi yuqori, kislorod bilan to'yinganlik darajasi yuqori va pasaygan gipoksik ventilyator javobi (HVR) mavjud bo'lib, bu haddan tashqari giperventilyatsiya va gipokapniyaning oldini oladi. Shuningdek, ularda o'pka arteriyasi bosimi yuqori va o'pka hajmi kattaroq.

Balandlik kasalligining oldini olish va davolash:

Asta-sekin ko'tariling: Tanaga balandlikka iqlimlashish uchun vaqt bering.
Gidratlangan holda qoling: Ko'p miqdorda suyuqlik iching.
Spirtli ichimliklar va sedativlardan saqlaning: Ular nafas olishni bostirishi va gipoksiyani yomonlashtirishi mumkin.
Uglevodlarga boy parhez tuting: Uglevodlar yuqori balandlikda metabolizm qilish osonroq.
Dori-darmonlar: Asetazolamid (Diamox) iqlimlashuvni tezlashtirishga yordam beradi.
Qo'shimcha kislorod: Balandlik kasalligining og'ir holatlarida zarur bo'lishi mumkin.

Chuqur dengiz: Tubsizlik bosimiga qarshi turish

Chuqur dengizga sho'ng'ish suvning haddan tashqari bosimi tufayli bir qator o'ziga xos fiziologik qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. G'avvos pastga tushgan sari, bosim har 10 metr (33 fut) chuqurlikda bir atmosferaga (14,7 psi) oshadi. Bu bosim tanaga jiddiy ta'sir ko'rsatishi mumkin, jumladan, o'pka va boshqa havo bilan to'ldirilgan bo'shliqlarning siqilishi va inert gazlarning to'qimalarga singishi.

Chuqur dengizga sho'ng'ishga fiziologik reaksiyalar:

O'pka siqilishi: Bosim oshgani sari o'pka hajmi kamayadi.
Azot narkosi: Yuqori bosimlarda azot narkotik ta'sir ko'rsatishi va aqliy faoliyatni buzishi mumkin.
Dekompressiya kasalligi (Kesson kasalligi): Agar g'avvos juda tez yuqoriga ko'tarilsa, erigan azot to'qimalarda va qon oqimida pufakchalar hosil qilib, og'riq, bo'g'im muammolari va hatto falajlikka olib kelishi mumkin.
Kislorod toksikligi: Yuqori qisman bosimlarda kislorod o'pka va markaziy asab tizimi uchun zaharli bo'lishi mumkin.

Chuqur dengizga sho'ng'ish uchun moslashuvlar:

Nafasni ushlab turish: Ba'zi dengiz sutemizuvchilari, masalan, kitlar va tyulenlar, nafasni ushlab turish uchun ajoyib moslashuvlarni rivojlantirgan, jumladan, qon hajmining oshishi, kislorodni saqlash qobiliyatining yuqoriligi va metabolik tezlikning pasayishi.
Bosimga chidamlilik: Chuqur dengiz baliqlari haddan tashqari bosimga bardosh berish uchun moslashuvlarni rivojlantirgan, jumladan, maxsus fermentlar va hujayra membranalari.

Misol: Janubi-Sharqiy Osiyodagi Bajau xalqi, shuningdek, "dengiz ko'chmanchilari" deb ham ataladi, 70 metrdan ortiq chuqurlikka sho'ng'iy oladigan va nafaslarini bir necha daqiqa ushlab tura oladigan mohir fridayverlardir. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, ularning taloqlari boshqa populyatsiyalarga qaraganda kattaroq bo'lib, bu ularga ko'proq kislorodli qizil qon hujayralarini saqlashga imkon beradi.

Sho'ng'ish bilan bog'liq jarohatlarning oldini olish:

To'g'ri tayyorgarlik: G'avvoslar sho'ng'ish texnikasi va xavfsizlik tartib-qoidalari bo'yicha puxta tayyorgarlikdan o'tishlari kerak.
Sekin ko'tarilish: G'avvoslar sekin ko'tarilishi va azotning to'qimalardan asta-sekin chiqib ketishiga imkon berish uchun dekompressiya to'xtashlarini amalga oshirishlari kerak.
Aralash gazlardan foydalanish: Geliy-kislorod aralashmalari (gelioks) azot narkozi va dekompressiya kasalligi xavfini kamaytirishi mumkin.
Haddan tashqari zo'riqishdan saqlanish: Jadal faoliyat dekompressiya kasalligi xavfini oshirishi mumkin.

Kosmos: Eng ekstremal muhit

Kosmos, shubhasiz, insonlar kirib borgan eng ekstremal muhitdir. Astronavtlar mikrogravitatsiya, radiatsiya ta'siri, cheklangan makon va psixologik stress kabi ko'plab qiyinchiliklarga duch kelishadi. Gravitatsiyaning yo'qligi inson tanasiga chuqur ta'sir ko'rsatib, suyaklarning yo'qolishiga, mushaklarning atrofiyasiga va yurak-qon tomir tizimining de-konditsiyasiga olib keladi.

Kosmik parvozga fiziologik reaksiyalar:

Suyak yo'qolishi: Gravitatsiya yo'qligida suyaklar oyiga 1-2% tezlikda zichligini yo'qotadi.
Mushak atrofiyasi: Mushaklar foydalanilmaslik tufayli zaiflashadi va kichrayadi.
Yurak-qon tomir de-konditsiyasi: Yurak zaiflashadi va qonni haydashda samarasiz bo'lib qoladi.
Suyuqlik siljishi: Tana suyuqliklari pastki qismdan yuqori qismga siljiydi, bu esa yuzning shishishiga va burun bitishiga olib keladi.
Radiatsiya ta'siri: Astronavtlar Yerdagiga qaraganda yuqori darajadagi radiatsiyaga duch kelishadi, bu esa saraton xavfini oshiradi.

Kosmik parvoz uchun moslashuvlar:

Jismoniy mashqlar: Astronavtlar suyak yo'qolishi va mushak atrofiyasiga qarshi kurashish uchun muntazam ravishda jismoniy mashqlar bajaradilar.
Parhez: Kalsiy va D vitaminiga boy muvozanatli parhez suyak salomatligini saqlash uchun muhimdir.
Dori-darmonlar: Suyak yo'qotilishini sekinlashtirish uchun bisfosfonatlar ishlatilishi mumkin.
Qarshi choralar: Tadqiqotchilar mikrogravitatsiya ta'sirini yumshatish uchun sun'iy gravitatsiya va tebranish terapiyasi kabi yangi qarshi choralarni ishlab chiqmoqdalar.

Misol: Astronavt Skott Kelli inson tanasiga uzoq muddatli kosmik parvozning ta'sirini o'rganish bo'yicha NASA tadqiqotining bir qismi sifatida Xalqaro Kosmik Stansiyada (XKS) ketma-ket 340 kun o'tkazdi. Tadqiqot Skottning fiziologik ma'lumotlarini Yerda qolgan uning egizak ukasi Markning ma'lumotlari bilan taqqosladi. Natijalar shuni ko'rsatdiki, Skottning gen ifodasi, immun tizimi va kognitiv funksiyasida sezilarli o'zgarishlar yuz bergan.

Kosmik fiziologiyaning kelajagi:

Uzoq muddatli kosmik missiyalar: Insonlar kosmosga chuqurroq kirib borgan sari, uzoq muddatli kosmik parvozning fiziologik ta'sirini tushunish va yumshatish zarurati yanada muhimroq bo'ladi.
Kosmosni kolonizatsiya qilish: Boshqa sayyoralarda doimiy turar-joylarni tashkil etish, insonlarning bu olamlarning o'ziga xos muhitiga qanday moslasha olishini chuqur tushunishni talab qiladi.
Shaxsiylashtirilgan tibbiyot: Tibbiy muolajalarni astronavtlarning individual ehtiyojlariga moslashtirish ularning kosmosdagi salomatligi va samaradorligini ta'minlash uchun zarur bo'ladi.

Xulosa

Ekstremal muhit fiziologiyasi - inson adaptatsiyasi chegaralarini o'rganadigan qiziqarli va muhim sohadir. Tanamiz ekstremal issiqlik, sovuq, balandlik, chuqurlik va kosmos qiyinchiliklariga qanday javob berishini tushunib, biz ushbu talabchan muhitlarda ishlaydigan va tadqiqot olib boradigan shaxslarni himoya qilish strategiyalarini ishlab chiqa olamiz. Inson tadqiqotlari chegaralarini kengaytirishda davom etar ekanmiz, ekstremal muhit fiziologiyasidan olingan bilimlar noma'lumga qadam qo'yganlarning xavfsizligi va farovonligini ta'minlash uchun zarur bo'ladi.

Everestni zabt etish bo'ladimi, eng chuqur okean xandaqlariga sho'ng'ishmi yoki kosmosning kengliklariga kirib borishmi, insonlar har doim dunyomizning va undan tashqaridagi chegaralarni o'rganishga intilgan. Va ekstremal muhit fiziologiyasidan olingan bilim va tushunchalar bilan biz bu chegaralarni har qachongidan ham uzoqroqqa surishda davom etishimiz mumkin.

Qo'shimcha o'rganish uchun

Kitoblar: Kennet Kamlerning "Surviving the Extremes" ("Ekstremal sharoitlarda omon qolish") kitobi, Jeyms Nestorning "Deep: Freediving, Renegade Science, and What the Ocean Tells Us About Ourselves" ("Chuqurlik: Fridayving, isyonkor fan va okean bizga o'zimiz haqida nimalarni aytadi") kitobi
Tashkilotlar: NASA, Yevropa Kosmik Agentligi (ESA), Suv osti va Giperbarik Tibbiyot Jamiyati (UHMS), Yovvoyi Tabiat Tibbiyot Jamiyati (WMS)
Jurnallar: Amaliy fiziologiya jurnali, Aviatsiya, Kosmos va Atrof-muhit tibbiyoti