«Экологическая физиология человека К 57 УДК 612.014.4/5 (075) Печатается по решению редакционной комиссии по биологическим наукам редакционно-издательского совета Ростовского государственного университета Рецензенты: ...»

Коган А. Б.

Экологическая физиология человека

К 57

УДК 612.014.4/5 (075)

Печатается по решению редакционной комиссии по биологическим наукам редакционно-издательского совета Ростовского

государственного университета

Рецензенты:

Доктор биологических наук И. М. Родионов (МГУ); кафедра физиологии человека и животных Кубанского государственного университета

Редакторы З. Р. Кончанина, Л. А. Гайдаш

Коган А. Б.

К 57 Экологическая физиология человека. – Ростов-на-Дону: Издательство Ростовского университета, 1990. 264 с.

ISBN 5-7507-0186-7 Учебное пособие освещает условия жизни современного человека, связанные со все увеличивающимися физическими и эмоционально-психологическими нагрузками на его организм. Подробно изложены биологические предпосылки и история становления физиологических функций человека, их зависимость от природных циклов. Показана адаптация человеческого организма к условиям жаркого, холодного и горного климата, к экстремальным условиям космических полетов, загрязнения атмосферы, водоемов и почвы. Рассмотрено влияние условий труда и быта, проанализированы возможности уменьшения стрессовых ситуаций.

Помимо студентов биологических специальностей вузов, которым предназначено данное учебное пособие, оно вызовет интерес у биологов, врачей, психологов, антропологов и социологов.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие Введение Глава 1. Предмет и задачи экологической физиологии человека § 1. Экологическая физиология животных § 2. Предмет и задачи экологической физиологии человека § 3. Современная острота проблем экологической физиологии человека Глава 2. Некоторые общие проблемы адаптации § 1. Определение содержания понятия адаптации § 2. Виды адаптации § 3. Особенности явлений адаптации у человека Глава 3. Биологические предпосылки перехода от обезьяны к человеку § 1. Возникновение руки и ее функций § 2. Орудийная деятельность § 3. Стадный образ жизни § 4. Развитие мозга и психики Глава 4. Перестройки организма человека при его становлении § 1. Перестройка скелета и мышц § 2. Перестройка системы кровообращения § 3. Эволюция питания § 4. Формирование популяций современного человека Глава 5. Влияние природных циклов и метеорологических факторов на организм человека § 1. Циркадные ритмы § 2 Околомесячная периодичность § 3. Годичные и многолетние циклы § 4. Влияние погоды и изменений среды обитания Глава 6. Жизнь человека в жарком климате § 1. Особенности жаркого климата § 2. Телосложение, поведение и условия жизни человека § 3. Терморегуляция § 4. Кровообращение, дыхание, обмен веществ, питание и пищеварение § 5. Акклиматизация прибывающих в зоны жаркого климата Глава 7. Жизнь человека в холодном климате § 1. Климатические особенности § 2. Телосложение, поведение и условия жизни человека § 3. Терморегуляция § 4. Обмен веществ и энергии, питание, пищеварение, кровообращение, дыхание § 5. Акклиматизация прибывающих на Север Глава 8. Жизнь человека в горах § 1. Особенности горного климата § 2. Телосложение, поведение, образ жизни человека § 3. Дыхание § 4. Кровь, кровообращение, обмен веществ и энергии, питание, пищеварение § 5. Акклиматизация человека в горах Глава 9. Жизнь человека в экстремальных условиях § 1. Магнитные и электромагнитные поля § 2. Проникающая радиация § 3. Космические полеты § 4. Болезнь движения Глава 10. Загрязнение среды обитания человека и задачи охраны природы § 1. Изменения, происходящие в атмосфере § 2. Изменения рек и морей § 3. Изменения в мире растений и животных § 4. Отношения человека и биосферы Глава 11. Влияние образа жизни современного человека на его организм § 1. Трудовая деятельность § 2. Быт, досуг, физкультура и спорт § 3. Человек будущего Литература

ПРЕДИСЛОВИЕ

Мощное воздействие оснащенного техникой человека, изменяющего течение рек, создающего рукотворные моря, извлекающего из недр и перерабатывающего колоссальные массы полезных ископаемых, засеявшего плодородные почвы культурными растениями и построившего гигантские города, с течением времени все больше меняет весь облик нашей планеты.

Наступила «психозойная» эра, «эра разума» (В. И. Вернадский, 1926), когда человек подчиняет себе всю живую и неживую природу. В поисках новых сырьевых и энергетических ресурсов и мест приложении постоянно интенсифицирующейся хозяйственной и производственной деятельности современный человек необычайно расширил границы своего обитания на Земле.

Люди осваивают бесплодные ранее пустыни и непроходимые тропические леса, высочайшие горные вершины и глубины океана, прокладывают дорогу в космос В нашей стране сегодня особенно масштабно умножается удельный вес осваиваемых территорий Сибири. Крайнего Севера, аридной зоны и высокогорья. Известно, что адаптация к новым условиям проявляется по-разному в различных условиях среды обитании. Необходимо учитывать не только эколого-физиологические закономерности, по и индивидуальные особенности организма человека, основанного па диалектическом взаимодействии и единстве социального и биологического. Даже при идентичности биологической организации каждый человек в новой среде наряду с общими реакциями, присущими всей популяции, проявляет еще и уникальные индивидуальные модификации, выражающиеся в особенностях реагирования мотивационных, поведенческих и висцеральных функциональных систем. Следовательно, разрабатывая проблему адаптации и изучая индивидуальные особенности организма, чрезвычайно важно знать, какую роль играют факторы эволюции, экологии, хронофизиологии и социологии.

Возрастающее влияние производственной и хозяйственной деятельности человека на окружающую среду может иметь и отрицательные последствия, привести к необратимым процессам, угрожающим стабильности биосферы и жизненной среде человека.

Несмотря на всю мощь техники, создающей оптимальную среду обитания человека, многие природные и особенно антропогенные воздействия среды оказывают свое влияние на его организм. Знание закономерностей этого влияния поможет разработке путей и средств наиболее эффективного приспособления человека к различным климатогеографическим и экстремальным условиям, в которых он оказывается. Поэтому все более широкое распространение получают исследования в области экологической медицины, включающие медицинскую географию, анализ болезней, связанных со средой, состояния здоровья населения различных регионов нашей планеты.

Предлагаемое учебное пособие является первым опытом создания руководства по новому курсу «Экологическая физиология человека».

Книга привлечет внимание не только преподавателей и студентов, но и широкого круга научных работников, врачей и других специалистов, занимающихся проблемами охраны окружающей среды и здоровья людей.

ВВЕДЕНИЕ

Экология — слово, еще недавно известное лишь узкому кругу специалистов, звучит сейчас всюду. О надвигающемся экологическом кризисе с тревогой говорят на своих форумах ученые, чуть ли не каждый день печать сообщает о случаях ущерба природе из-за неучета экологических последствий, экологические вопросы фигурируют в программах избирательных кампаний, под экологическими лозунгами проходят демонстрации и митинги, наконец, в выступлениях государственных руководителей экологические проблемы признаются как глобальные, срочно требующие решения на основе международного сотрудничества.

Однако нетрудно убедиться, что о какой бы экологической проблеме ни шла речь, в конечном итоге она сводится к вопросу о судьбе человека. Ведь уникальный вид homo sapiens— человек разумный — возник и развивался на нашей планете, приспосабливаясь к самым разнообразным условиям своего существования. Многие из этих условий, как природные, климатические или создаваемые человеком технологические, предъявляют жесткие требования и к современному человеку. Поэтому большое не только теоретическое, но и практическое значение имеет знание закономерностей механизма приспособления и приспособительных возможностей человеческого организма.

Эта книга представляет собой учебное пособие к курсу «Экологическая физиология человека» и излагает содержание лекций, читаемых уже несколько лет в Ростовском университете. В первой главе дано общее определение экологии как науки, ее роли и понимании эволюции живых существ и показаны особенности экологии человека. Обосновывается актуальность новой дисциплины — экологической физиологии человека, определяется ее предмет и содержание.

Во второй главе приводятся общие проблемы адаптации. В третьей рассматриваются экологические условия и тенденции эволюции антропоидов, явившиеся биологическими предпосылками «превращения обезьяны в человека». В четвертой главе исследуются приспособительные перестройки физиологических функций и анатомического строения организма человека, вызванные новыми условиями его жизни. Пятая глава начинает обзор действия на организм человека экологических условий, в частности, влияния природных циклов:

суточного, месячного, годичного и др. Об изменениях в функциях организма, вызванных климатогеографическими условиями, рассказывает шестая глава. Она посвящена жизни человека в жарком климате, седьмая — в холоде. Восьмая анализирует изменения в организме человека, жившего в горах. В девятой главе речь идет о действии экстремальных условий, создаваемых самим человеком, его техникой, например, радиации, перегрузок космических полетов и т. п. Десятая глава посвящена всех волнующей проблеме загрязнения окружающей среды и ее драматических последствий. О серьезности положения можно судить по тому, что недавно печатный орган ЦК КПСС откликнулся на нее в своей передовой статье следующими взволнованными словами: «Зачем живем и трудимся на нашей Земле? Только ли ради тепла и крыши над головой и собственных жизненных радостей? Думаем ли о тех, кто сегодня доставляет одну из главнейших наших радостей,— о детях и внуках, об их будущем, о далеких потомках? Им жить на этой земле. Они не поймут нас, если мы не оставим им песню соловьи, сладкую прохладу родников, животворную воду рек и синеву чистого неба» (Правда, 1987, 10 янв.). Наконец, в одиннадцатой главе показано, как образ жизни современного человека в условиях научно технического прогресса может влиять на состояние его здоровья и каким будет человек будущего.

События в области экологии столь бурно развиваются, что нет возможности отразить их в книге. Поэтому данное пособие не может претендовать на достаточно полное изложение предмета.

Автор благодарит Н. И. Бондаренко и М. А. Дудникову за помощь в подготовке книги к печати.

Глава 1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА

Сегодня, и период бурною развития научно-технического прогресса, в период обострения отношений между человеком и природой, экологические проблемы приобрели характер драматических противоречий, «противоречий глобального масштаба, затрагивающих самые основы существования цивилизации» (М. С. Горбачев, 1986). Чрезвычайно расширилась география деятельности человека, организм которого зачастую стал подвергаться воздействию экстремальных нагрузок. Такие изменении жизненных условий вызывают необходимость адаптации к ним человеческого организма. Изучением механизма такой адаптации и занимается экологическая физиология человека.

Экология человека молодая область знания, теоретические и прикладные аспекты которой быстро развиваются и привлекают все большее внимание. Процесс ее становления происходит небезболезненно, «плоть до высказывания сомнений в правомерности самого существования такой дисциплины, особенно в связи с дискуссиями о социальном и биологическом в природе человека. Поэтому прежде всего необходимо дать представление об экологии вообще, о предмете и задачах экологической физиологии животных в частности, чтобы затем обосновать и определить специфику предмета и задач экологической физиологии человека.

§ 1. Экологическая физиология животных Экология (от греческого экос —oixoо, что значит «жилище, место обитания») изучает влияние на живые организмы среды их обитания. При этом под средой понимаются как климатогеографические условия, так и окружающий мир других живых существ. Мощное влияние этих условий демонстрируют многочисленные примеры. Так, в зависимости от климата и места обитания озерная лягушка впадает в зимнюю спячку разной длительности: на Кавказе — 60 — 90 дней, в районе Киева — 150—180, под Москвой — 210—230 дней.

Изменения шерстного покрова зайца-русака и перьевого покрова куропатки (рис. 1) происходят под влиянием сезонных перемен. Можно привести много примеров.

Немецкий исследователь Э. Геккель (1869) одним из первых ввел в науку термин «экология», определив, что она изучает «отношения животного к окружающей его органической и неорганической среде, в частности, его дружественные или враждебные отношения к тем животным или растениям, с которыми оно входит в прямой контакт». Однако еще раньше московский биолог К. Ф. Рулье (1852) в фундаментальном труде «Жизнь животных по отношению к внешним условиям» выдвинул и обосновал принципиальные положения о роли среды в формировании живых организмов, которые легли в основу многих развившихся в дальнейшем направлений экологических исследований. Иронизируя по поводу объявлявшихся в то время научными обществами наград за лучшие сочинения на схоластические темы и подчеркивая значение экологических исследований, он выступает с призывом: «Полагаем задачей первого из первых ученых обществ назначить следующую тему для ученого труда первейших ученых: изучить три вершка ближайшего к исследователю болота относительно растений и животных и исследовать их в постепенном взаимном развитии организации и образа жизни посреди определенных условий».

Богатый материал для понимания взаимоотношений организма и среды дали работы Ч. Дарвина, который рассматривал эти взаимоотношения как один из важных механизмов адаптации, естественного отбора и эволюции видов. Подобное направление экологических исследований получило развитие в трудах отечественных ученых, особенно в советское время, и охватило широкий круг вопросов взаимосвязи жизни растений и животных, формирования биоценозов в разных климатогеографических условиях и эволюции видовых признаков {Б. Ф. Морозов, 1926; В. Н. Сукачев, 1939; Н. И.

Калабухов, 1938; Д. В. Кашкаров, 1944; А. Н. Промптов, 1956; С. С. Шварц. 1960; Н. П. Наумов, 1963; Л. Д. Слоним, 1971; и др.).

Специальное изучение приспособительных изменений функций организма животных в зависимости от среды и условий их обитания составляет предмет экологической физиологии животных. Это направление исследований вначале возникло как отрасль эволюционной физиологии и лишь постепенно приобрело самостоятельное значение. Одно из первых эколого-физиологичеекнх исследований в нашей стране провел К. М. Крепс (1936), изучая дыхательную функцию крови. Значение факторов условий жизни и окружающей обстановки для протекания всех физиологических функций животного вплоть до высшей нервной деятельности детально проанализировано в работах Л. А.

Орбели (1933) и К. М. Быкова (1947). Большой материал о приспособлении физиологических функций животных к условиям их существования собран в «Основах сравнительной физиологии» X. С. Костоянца (1950, 1.957). Влияние климатогеографических условий и раздражителей окружающей среды на организм животных разных видов систематически изучал А. Д. Слон им (1937 — 1971), экологическую физиологию нервной деятельности разрабатывал Д. А. Бирюков (1947—1960). Исследовалась экологическая физиология обменных функций (Р. II, Ольнянская, 1960), инстинктивного поведения (А. Г. Понугаева, 1960), процессов адаптации к условиям пустынь и гор, жары и холода (Е. М. Крепе, 1936; 3. И. Барбашова, А. Г. Гинецинский, 1942; И. П. Разснков, 1948; И. И. Полянский, 1957; Ю. О.

Раушенбах, 1958; С. С. Шварц, 1959; А. П. Костин, 1950; Н. И. Калабухов, 1969; Н. А. Агаджанян, Ф. Ф. Султанов, 1973; В. А. Исабаева, А.

И. Елфимов, 1973; К. Р. Рахимов, 1976; и др.).

Задачи экологической физиологии животных очень разнообразны. По определению А. Д. Слонима (1971), «задачей экологической физиологии (в отличие от проблем эволюционной физиологии) является исследование адаптации — совокупности физиологических явлений, их взаимной связи, суммирующей, заменяющей (викарирующей) или еще более сложно интегрирующей взаимоотношения отдельных органов и систем, отдельных более или менее сложных элементов поведения и регуляций физиологических функций».

Возникновение адаптации как приспособления к климатогеографическим условиям и взаимосвязи с жизнью других организмов, их естественный отбор и наследственное закрепление составляют один из главных механизмов формирования биоценозов и эволюции видов животных. Здесь экологическая физиология тесно соприкасается с генетикой, морфологией и систематикой, климатологией, метеорологией и зоогеографией.

Знание роли экологических факторов в формировании свойств организма животного позволяет использовать яти свойства в хозяйственных целях. Например, учет экологии разных пород скота, его соответствующее районирование и сезонная смена пастбищ, режим питания и уход, а также направленная селекция по прогрессивным признакам существенно повышают продуктивность животноводства. Без знания предпочитаемых мест обитания, образа жизни, особенностей питания и поведении диких зверей и птиц невозможен охотничий промысел. Промышленные планы лона рыбы разрабатываются с учетом условий среды, определяющих воспроизведение рыбных запасов, в частности, состава воды, состояния кормовой базы, мест нереста, течений, которые могут переносить икру и молодь, наличия хищников и т.

На основе знания экологии вредителей культурных растений разрабатываются методы борьбы с ними. Так, использование птиц и умелая интродукция насекомых, истребляющих и паразитирующих на вредителях, снижают приносимый последними ущерб и значительно повышают урожайность зерновых и плодово-ягодных культур, способствуют сохранению лесов; всестороннее экологическое изучение переносчиков заболевании человека и домашних животных позволяет разрабатывать эффективные меры борьбы с ними, в чем наглядно убеждает ликвидация очагов эндемичной чумы, связанной с грызунами, и малярии, возбудители которой переносятся комаром.

Таким образом, задачи экологической физиологии, животных можно определить в теоретическом плане как изучение механизмов приспособительной эволюции видов животных и их роли в формировании биоценозом, а в прикладном плане — как использование этих знаний для повышения продуктивности животноводства и урожайности культурных растений, охраны лесов, охотничьего промысла, организации рациональных мероприятий профилактической медицины по борьба с заболеваниями, особенно эпидемиологическими.

§ 2. Предмет и задачи экологической физиологии человека Для определения предмета и задач экологической физиологии человека необходимо исходить из принципиальных различий между физиологией человека и физиологией животных. Ранее уже было показано, что особенность функционирования организма человека состоит в социальной обусловленности всей его деятельности. Вместе с тем чрезвычайно важно, что физиологические функции организма и их изменения, вызванные ранее, например, влиянием климата, у современного человека остаются наследственными. Вывезенные несколько веков тому назад из Африки в Северную Америку негры остаются чернокожими, а переселившиеся на юг Африки европейцы сохраняют свои черты. Генетическая программа, сформировавшаяся в биологической эволюции предшественников человека, остается без заметных изменений, и прогрессивное развитие человечества осуществляется при помощи все большего овладения энергетическими и материальными ресурсами природы. В то же время эволюция животных происходит путем изменения генетических программ в результате закрепления наследственностью новых полезных признаков строения и функций организма, выделенных естественным отбором.

Таким образом, физиология человека отличается от физиологии животных прежде всего социальной обусловленностью всех функций его организма, выраженной в тем большой степени, чем ближе данная функция к уровню сознательной деятельности. Однако это не означает, что на физиологические процессы в организме человека перестали действовать природные факторы, в частности, климатогеографические, сезонные и погодные. Эти влияния могут достигать чрезвычайной степени в условиях Край него Севера и тропиков, высочайших гор и морских глубин. «Температура и влажность окружающего воздуха, степень разреженности его у высокогорных жителей, преимущественный характер мясного питания у северян и вегетарианского у южан и многое другое — псе это является, конечно, экологическими факторами для человека, и нет оснований отмежевываться, оставлять без изучения роль этих моментов в жизнедеятельности человека»,—справедливо замечает Д. Л. Бирюков (1958). Кроме природных факторов, большая часть которых испытывает антропогенное влияние, человек подвергается мощному воздействию факторов «второй природы», созданной его производственной деятельностью. Особенно сильное влияние на организм человека оказывают факторы профессиональной специализации, урбанизации и загрязнения окружающей среды.

Современный человек в условиях научно-технического прогресса и глубоких преобразований окружающей среды непрерывно испытывает их мощное воздействие на свой организм. Комплекс этих воздействий приводит к состоянию, которое получило название антропоэкологического напряжения (В. П. Казначеев, 1982). При этом происходит мобилизация основных регуляторных систем организма, а если наступает их обратимое истощение, то возникает состояние антропоэкологического утомления. Свои специфические особенности имеет антропозкологическое напряжение и утомленно применительно к популяции.

Были выделены следующие виды антропоэкологического напряжения: социально-психологическое, миграционное, производственное, социально-бытовое, климатогеографическое, ипфекционно-иммупологическое, медикаментозное и медикаментозно иммунологическое, генетическое и репродуктивное, особые формы напряжений. Исследование этих состояний, особенно на уровне популяций с учетом социально-экономических и производственно-бытовых факторов, может послужить основой для понимания происхождения возникающих на этой почве заболеваний и разработки рациональных мер их профилактики.

Возникающие при этом «изменения природных и социальных условий носят порою столь напряженный, чрезмерный характер, что их можно расценить как испытания пределов духовных и физиологических возможностей человека, его сознания, интеллекта и моральноволевых качеств» (Н. А. Агаджанян, 1987). При воздействии факторов среды разной интенсивности и длительности, с одной стороны, и свойств организма человека, его реактивности и выносливости, с другой стороны, а также учитывая окружающую обстановку, его организм может воспользоваться разными способами и употребить различные средства, чтобы приспособиться к жизни в новых условиях. В зависимости от сочетания всех этих обстоятельств складывается стратегия адаптации. Наиболее общее ее определение характеризует «функционально-временную структуру потоков информации, энергии, материалов, обеспечивающую оптимальный уровень морфофункционалыюй организации биосистем в неадекватных условиях среды» (В. И. Казначеев, 1982). На основе такого определения при массовом обследовании из множества возможных разных стратегий адаптации к разнообразию экологических условий были выявлены два характерных их вида, условно обозначенных как «спринтеры» и «стайеры». Первые энергично реагируют на интенсивные, но кратковременные воздействия среды, а к длительным изменениям даже небольшой интенсивности плохо приспособлены.

Вторые, наоборот, хорошо приспосабливаются к длительно действующим воздействиям среды, особенно умеренной интенсивности, но плохо выносит резкие ее изменения. Например, к жизни на Севере наиболее приспособленными оказались «стайеры», из которых и формировалось оседлое население этих районов. О своеобразном отборе приспосабливающихся к соответствующим экологическим условиям говорят изменения в типологическом составе строителей Байкало-Амурской магистрали. Если в первый год среди них было 32% «спринтеров» и 25% «стайеров», то к концу второго года доля «спринтеров» упала почти вдвое — до 17%, а доля «стайеров»

увеличилась более чем вдвое — до 53%.

В формировании индивидуальных различий адаптационных возможностей человека определенную роль играет его генофонд.

Генетические механизмы, которые в прошлом способствовали освобождению руки, исключительному развитию мозга и организации совместной деятельности, что привело через прогресс форм труда к возникновению человеческого общества с его социальными закономерностями, на этом высшем этапе эволюции уже не ведут ее, а выступают лишь в ретроспективном плане, раскрывая происхождение многих особенностей и свойств приспособления организма человека. Так, хотя естественный отбор «не создал, разумеется, ни одного достижения даже первобытного человека, по обеспечил ему ту наследственно-биологическую базу, на которой преемственность развернула свое мощное поступательное движение» (С. Н. Давиденков, 1947), При этом «отличительные свойства высшей нервной деятельности современного человека,— исключительная подвижность его корковых процессов и сильная вторая сигнальная система — образовались в порядке появления сильно гомозиготных форм».

Само сознание человека, которое возникает как социальное явление в результате его жизни среди людей, реализуется лишь благодаря тому, что экологическая эволюция выработала и генетически закрепила у наших предков биологические механизмы особенно сложных форм аналитико-синтетической и абстрагирующей деятельности мозга. Поэтому «...генетические особенности каждого человека имеют важнейшее значение не только дли обеспечения его биологических свойств, по и для восприятия социальной программы» (Н. II.

Дубинин, Ю. Г. Шевченко, 1976). Поэтому изучение генетической основы свойств адаптации организма человека к изменениям условий его жизни в какой-то мере входит в задачи, решаемые экологической физиологией человека.

Коротко говоря, предмет экологической физиологии, человека состоит в изучении приспособительного изменения функций человеческого организма в зависимости от социальных и природных условий жизни. Такое определение предусматривает охват широкого круга теоретических и практических вопросов, затрагивающих различные сферы человеческой деятельности: влияние условий труда на человека, особенности быта жителей больших городов, охрана окружающей среды от загрязнения, разработка мер сохранения здоровья работающих в Арктике, тропиках, пустынях и горах. Особые проблемы возникают при специальной подготовке человека к деятельности в экстремальных условиях, например в космосе.

Поэтому экология человека есть комплексная паука, призванная изучать закономерности взаимодействия людей с окружающей средой, вопросы развития народонаселения, сохранения и развития здоровья людей, совершенствования физических и психических возможностей человека (В. П. Казначеев, 198В).

Столь разносторонние интересы экологической физиологии человека привлекают к разработке ее проблем и реализации практических мероприятий работников разных областей знания. Б этой работе участвуют не только физиологи, но и врачи разного профили, социологи, психологи, генетики, педагоги, гигиенисты, инженеры-проектировщики, инженеры-эргономисты, специалисты по вопросам научной организации и охраны труда, физкультуры и спорта, сотрудники гидрометеослужбы.

Задачи экологической физиологии человека в теоретическом плане заключаются в познании, психофизиологических механизмов адаптации организма человека к новой для него среде, а в прикладном плане направлены на разработку мероприятий, облегчающих его приспособление к жизни в разных климатогеографических зонах при миграциях населения, научную организацию и охрану труда, обеспечивающую высокую работоспособность и сохранение здоровья, борьбу с вредными влияниями экстремальных условий деятельности и жизни в загрязненной среде, помощь при решении вопросов физкультуры и спорта, градостроительства, рекреационных мероприятий.

§ 3. Современная острота проблем экологической физиологии человека Закономерное историческое развитие человечества привело к значительным изменениям условий жизни людей. Эти изменения связаны со все возрастающим расширением и углублением вмешательства человека в природу, принимающим глобальный характер, с новыми видами и средствами производства, бурным ростом численности населения нашей планеты, распространением деятельности человека на области трудных условий жизни — освоением Севера, пустынь и гор.

Организм человека начинает испытывать на себе неблагоприятное действие мощных сил, вызванных к жизни научно-техническим прогрессом. Прежде всего возрастают требования, предъявляемые к человеку — оператору, управляющему сложной техникой на производстве и при контроле за движением транспорта, особенно воздушного. Данные требования приближаются к пределам объема внимания, быстроты и точности принятия решений, свойственным человеку, и поэтому в помощь ему включаются информационноуправляющие машины. Возникает проблема взаимоотношений человека и машины. При решении появляющихся при этом вопросов следует учитывать возможности человека и изыскивать способы контроля и управления его работоспособностью, для чего необходимо знать наряду с инженерной психологией и экологическую физиологию человека, особенно свойства процессов высшей нервной деятельности и их приспособительные возможности в условиях производства. Яркой иллюстрацией степени экологического влияния процесса труда на органы восприятия человека может служить исключительная способность сталеваров по оттенкам пламени судить о ходе плавки, дегустаторов — разбираться в сортах и качестве вин, колористов в текстильной промышленности — различать десятки оттенков цвета. Это является результатом приспособления организма человека ко «второй природе».

Психофизиологические исследования особенностей той или иной профессии приобретают все более важное значение в профессиональном отборе и разработке системы профессионального обучения. Они выявляют индивидуальные различия функциональных характеристик человека, обращая особое внимание па те, которые играют существенную роль при выполнении профессиональных обязанностей.

Ускоряющиеся темпы автоматизации и механизации производства резко сокращают долю мышечной работы, идет процесс стирания граней между физическим и умственным трудом. Городской транспорт, лифты, бытовая техника сводят к минимуму работу мышц. Угрозу инволюции мышечной и связанных с ней других систем организма человека должны предотвратить регулярные занятия физкультурой и спортом, основанные на глубоком знании свойств реакции организма на дозированные нагрузки. Этот важный раздел экологической физиологии человека привлекает в последнее время большое внимание.

Исключительное значение приобретает экологическая физиология человека в связи со все более частыми переменами климатогеографических условий. Современные транспортные средства позволяют быстро перемещаться из одного конца планеты в другой.

«Догоняя» солнце или «отставая» от него, человек ломает спой привычный ритм смены сна и бодрствования, которому подчинена периодичность активности всех функций организма. Важно знать, как сохранить при этом хорошее функциональное состояние путешественника. Все более широкое распространение получают экспедиции, туристские поездки, альпинизм, когда человек на некоторый срок переносится в совершенно иную среду. Знание срочных приспособительных возможностей его организма помогает разрабатывать режим, обеспечивающий высокую работоспособность и здоровье.

Особенно серьезные задачи ставит перед экологической физиологией человека проблема массовой миграции населения и долгосрочной адаптации к новым климатическим условиям. В нашей стране эта проблема возникает и связи с заселением северо-восточных районов и освоением природных богатств Сибири. Ежегодно в Сибирь и на Дальний Восток приезжают тысячи людей, а одновременно тысячи людей оттуда возвращаются в Центральную Россию. Среди них большинство уезжают потому, что не смогли адаптироваться к условиям местного климата. Следовательно, от успехов экологической физиологии человека в изучении механизмов адаптации мигрантов к местному климату, условиям труда и быта, а главное — в разработке всесторонних практических мероприятий по облегчению такой долговременной адаптации в значительной мере зависит создание стабильного контингента постоянных жителей, ускорение экономического и социального развития всех важных перспективных регионов нашей Родины. Наконец, среди проблем экологической физиологии человека на первый план выдвигается вызывающее большую тревогу катастрофическое нарастание воздействия на человека разнообразных видов загрязнения окружающей среды. Возникает своеобразный «порочный круг», когда достоинства образа жизни преобразующего природу человека при отсутствии необходимого контроля начинают оказывать все более отрицательное влияние на его жизнь. Как справедливо отметил А. А. Малиновский (1973), «жизнь в искусственно созданной среде имеет спои положительные и отрицательные стороны, формирующие экологические особенности человека. Он сам меняет свою среду, приспосабливая ее к себе там, где животные вынуждены приспосабливаться морфологически и физиологически. С другой стороны, он разрушает естественную природу, подрывая условия своего существования до такой степени, до какой ее не может разрушить ни одно животное».

Приводящая к таким результатам исключительная роль человека по сравнению с другими живыми существами в природных процессах может быть определена в понятиях функций подсистем биосферы (А. Б. Коган, 1977). Так, если функция растительной подсистемы состоит в синтезе первичной биомассы из неорганических источников, а функция животной подсистемы — в прогрессивном преобразовании этой биомассы путем повышения ее структурной организации и негэнтропии, то функция человеческой подсистемы заключается в производстве все новых орудий труда, позволяющих создавать небиологическим, техническим путем свободную энергию в искусственных высокоорганизованных системах, обеспечивающих потребности человечества. Поэтому если па всех этапах биологической эволюции объем и темпы преобразования живой, а через нее и неживой природы пашей планеты ограничивались «пропускной способностью» растений и животных, через тело которых эти преобразования осуществлялись, то передача данных функций орудиям труда в человеческом обществе сняла эти ограничения. В отличие от растения, высасывающего своими корнями из почвы не больше того, что может войти в его организм, человек при помощи техники извлекает из недр планеты сырья в миллионы раз больше всей живой массы людей. Именно снятие ограничений, на которых основывалась саморегуляция баланса природных процессов в биосфере, сделало реальным возникновение диспропорции между тем, как пользуется человек ресурсами неживой и живой природы, и природными возможностями естественного восстановления.

Такая диспропорция катастрофически нарастает и вызывает глубокие изменения в среде и условиях жизни людей, превращаясь во все более существенный и в большинстве случаев отрицательный экологический фактор. Загрязнение биосферы в результате производственной деятельности человека приобретает глобальный характер. Люди дышат воздухом с примесью газообразных побочных продуктов промышленности и выхлопных газов автомобилей; ядохимикаты, широко применяемые в сельском хозяйстве, проникают в водоемы; многие синтетические изделия и средства бытовой химии оказывают вредное влияние на человеческий организм. Выяснение свойств адаптации к перечисленным воздействиям является одной из важнейших задач экологической физиологии человека и вместе с описанными новыми факторами среды определяет современную остроту ее проблем.

Глава 2. НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ ПРОБЛЕМЫ АДАПТАЦИИ Экологическая физиология, изучал приспособление живых существ к условиям их существования, сталкивается с «опросом о том, какие свойства организма лежат и основе его способности к приспособлениям и по каким общим закономерностям они происходят. Умение любого живого существа изменять свою организацию и характер деятельности в зависимости от условий жизни является одним из его главных жизненно важных свойств. Именно оно позволяет ему существовать в самой разной экологической среде и выживать даже в экстремальных условиях. Широкий круг разнообразных явлений, в которых проявляется приспособляемость, получил общее название — адаптация. «Феномен «адаптации» есть одно из фундаментальных и универсальных свойств биосистемы» (В. П. Казначеев, 1980). Это свойство лежит в основе приспособительной изменчивости всех живых организмов, и том числе и человека, оказывающихся в разных экологических условиях. Однако, чтобы пользоваться этим понятием в теории и практике экологии, следует четко определить его содержание.

§ 1. Определение содержания понятия адаптации Советский энциклопедический словарь (1081) дает такое определение: «Адаптация (от латинского adaptatio— приспособление) в биологии — приспособление строения и функции организмов (и их групп) к условиям существования, в физиологии и медицине обозначает также процесс привыкания». Краткий психологический словарь (1985) определяет адаптацию как «...приспособление строения и функций организма, его органов и клеток к условиям среды... Изменения, сопровождающие адаптацию, затрагивают все уровни организма от молекулярного до психологической регуляции деятельности». В Философском словаре (1985) адаптация определяется как «процесс приспособления системы к условиям внешней и внутренней среды. Адаптацией иногда называют и результат такого процесса - наличие у системы приспособленности к некоторому фактору среды».

Замечательная способность живых существ приспосабливать спою жизнедеятельность к тому, чтобы она соответствовала требованиям среды их обитания, издавна привлекала внимание, особенно в связи с влиянием условий жизни на здоровье человека. Уже в сочинениях античных врачей, дошедших до нас в виде так называемого Гиппократова сборника, в книгах «О воздухах, водах и местностях»

и других рассматриваются приспособительные изменения в строении тела и свойствах организмов в зависимости от особенностей местности проживании, здешнего климата, характера питания, употребляемой поды и образа жизни. Мыслители того времени пытались объяснить такую удивительную способность к приспособлению и развивали разные представления о его природе. Если Демокрит искал материальные основы изменений в организме, вызываемых условиями существовании, то Аристотель придавал первостепенное значение идеальному мотиву стремления к самосовершенствованию.

С формированием биологии как самостоятельной пауки на первый план выступают вопросы о механизмах эволюции живых существ, происхождении их разнообразных видов, о природе их изменчивости. Ключом к решению многих из них становятся проблемы адаптации, понимания движущих сил и сущности приспособительных изменений, происходящих в организме, оказавшемся в новых условиях жизни.

Ж. Ламарк (1809) подходил к этим вопросам с позиции определяющей роли «окружающих условий», но при этом предполагал наличие неких субъективных «тенденций 1,- прогрессу». Он считал, что существуют три способа адаптации: через изменение питания, через упражнение пли неупотребление органов, через стремление к их совершенствованию. Первый способ свойствен растениям и низшим животным, второй характерен для высших животных, третий — для всех организмов. Общим для них Ламарк считал преобразование тканей, наступающее в результате «...ускорения движений жидких компонентов», из которых образуются органы. Таким образом понятие адаптации ограничивалось уровнем отдельных органов, из которых и складывается приспособительная способность организма. Причем наступающим в результате упражнения изменениям органов приписывалось значение наследственных признаков. В дальнейшем ' возникли две крайности: механоламаркисты абсолютизировали прямое воздействие среды на организм, а психоламаркисты во всех приспособлениях видели «душевную потребность» к совершенству.

Новый шаг в понимании понятия адаптации был сделан Ч. Дарвином (1859) в его теории происхождения видов путем естественного отбора. Эта теория позволила расширить понятие адаптации, включив в него процессы, разыгрывающиеся па уровне видового приспособления. В отличие от ламаркистских представлений о ведущей роли приспособительных изменений отдельных организмов в онтогенезе дарвинизм выдвигает на первый план эволюцию их поколений в филогенезе. Однако, считая естественный отбор наиболее приспособленных главной движущей силой эволюции. Дарвин не исключал и действия других факторов. В своем классическом труде «Происхождение видов» (1859) он писал: «Естественный отбор действует в силу того, что приспособляет изменяющиеся части существ к органическим и неорганическим условиям их жизни или приспособлял их в прошлые времена, причем эти приспособления поддерживались во многих случаях усиленным упражнением или, наоборот, его отсутствием, находились под влиянием прямого действия внешних условий, во всяком случае, подчинялись известным «законам роста и изменчивости».

Накопление знаний о закономерностях наследственности и изменчивости, о свойствах мутационных процессов, о взаимоотношениях организма и среды, о различиях механизмов приспособления на уровнях онтогенеза и филогенеза внесло много нового в понимание движущих сил и закономерностей приспособительной эволюции и генеза явлений адаптации.

Развивается представление, что наименьшей эволюционирующей единицей является не орган или отдельный организм, как следовало из взглядов классических дарвинистов, а конкретная популяция, сформировавшаяся в пределах вида (И. И. Шмальгаузен, 1969).

П таком элементарном объединении особей, которые на основе общности условий их жизни приобрели сходные черты строения и функций, адаптивные изменения происходят как в едином целом. Однако разнородные популяции растений и животных существуют и эволюционируют, непрерывно взаимодействуя друг с другом. Возникновение при этом устойчивых биоценозов свидетельствует о достижении высокой степени адаптивности составляющих их популяций. Вместе с тем в свете учения В. И. Вернадского (1940) о биосфере как системе, в которой ее части развиваются, приспосабливаясь друг к другу, понятие адаптации получает еще более широкий аспект рассмотрения его содержания в глобальном планетарном масштабе. Такой «биосистемный» подход может быть полезным для более полного определения содержания понятии и разработки теории адаптации (В. П. Казначеев, 1973).

Ключ к пониманию многих свойств адаптации дает принцип единства организма и окружающей среды (И. М. Сеченов, 1861).

Организм вне среды, в которой он живет, не может существовать. Для его жизни необходимо получать вещества, энергию и информацию из окружающего мира. Без этого жизнь невозможна. С другой стороны, он своей жизнедеятельностью, забирая нужные ему элементы, выделяя продукты обмена и воздействуя на среду своим поведением, неизбежно изменяет ее. Организм и среда оказываются неразрывно связанными. Однако в этой двусторонней связи могут быть «перекосы» в одну или другую сторону. Так, если для большинства животных влияние среды значительно превышает их воздействие на "нее, то мощное преобразование человеком окружающей природы несравнимо превалирует над влиянием на него.

Экологический аспект понятия среды выражается определением: «Средой для животного является все, что влияет на шансы его выживания и размножения» (Г. Андреварта, 1963). Как основные факторы среды были выделены четыре группы влияний: 1) климата и погоды; 2) питания; 3) других организмов; 4) местообитания. Принята также более общая классификация факторов среды на биотические, где источником воздействия служат другие организмы (растения для жвачных или микробы для заболевшего человека), и абиотические, где воздействия имеют физическую или химическую природу (климатические условии или изменение содержания углекислоты в атмосфере).

Действие экологических факторов среды может происходить в одних случаях по так называемому принципу «все или ничего», например, когда хищник ловит жертву и ее жизнь окончена («все») или упускает ее и остается голодным («ничего»), а в других случаях по принципу «градуальности», например, когда по мере перемещения к северу нарастают явления адаптации к холоду.

Реагируя по второму принципу па воздействия экологического фактора окружающей среды, организм при достижении некоторой минимальной его интенсивности начинает отвечать адаптационными реакциями, а при нарастании их интенсивности увеличивает их до некоторого предела. Дальнейшее повышение, усиление воздействия экологического фактора приводит к перелому и снижению реакций вплоть до того, что при определенной его интенсивности они оказываются полностью подавленными. Весь диапазон изменений интенсивности воздействия от минимального, порогового для первого появления реакции, до максимального, подавляющего реакцию, образует зону экологической толерантности организма. Как показывает рис. 2, в этой зоне между максимумом и минимумом интенсивности воздействия {верхняя и нижняя кардинальные точки) располагаются зоны пессимума, субоптимальные и оптимальные.

Следует иметь в виду, что последняя может располагаться асимметрично относительно верхней и нижней кардинальных точек, а вся зона толерантности в целом и ее структура оказывается неоднородной для действия разных экологических факторов среды.

Рис. 2. Отношения в зоне экологической толерантности (К. Троян, 1988) Для оценки состояния приспособленности человека к воздействиям среды может служить определение его адаптационных реакций (Л. X. Гаркави, К. Б. Квакина, М. А. Уколова, 1975), по характеру которых выделены такие их градации, как тренировка, активация и стресс.

Приспособительная самоорганизация живого происходит на основе регулярных сдвигов процессов гомеостаза и нарастания негэнтропии. При этом следует иметь в виду, что гомеостаз поддерживается отрицательными, а негэнтропия положительными обратными связями.

С возникновением памяти информация перестала быть жестко связанной с конкретными событиями и приобрела способность «откладываться» впрок, давая возможность выбора оптимального приспособительного поведения.

Понятие адаптации на ранних уровнях организации жизни включает различные содержания. При этом в каждом случаи проявляются свойства и действуют механизмы, специфические для данного уровня организации живых систем. Это хорошо видно при сопоставлении адаптации штамма микробов, пересеянных на новую питательную среду, представляющую собой изменение их метаболизма, и адаптации колонии пингвинов к антарктическому холоду, которая состоит в том, что они собираются в плотную «толпу», сохраняющую тепло.

Совершенно особые формы приобретает социальная адаптация человека, которая, например при поступлении новичка на завод, заключается в том, что он строит свое поведение и взаимоотношения с новыми товарищами в соответствии со взглядами и нормами, сложившимися в :этом коллективе.

Однако во всех этих случаях адаптации намечаются наиболее общие черты и свойства адаптационных процессов, свойственные им независимо от того, на каком уровне организации живого они проявляются. В Большой Советской Энциклопедии (1970) приводится следующее определение: «Адаптация — процесс приспособления строения и функций организма (особей, популяций, видов) и их органов к условиям среды». Наряду с таким общим понятием уточняются характеристики частных видов адаптации. Так, адаптация физиологическая в БСЭ — это «...совокупность физиологических реакций, лежащая в основе приспособления организма к изменению окружающих условий и направленная к сохранению относительного постоянства ого внутренней среды — гомеостаза». В общее понятие адаптации входят и такие частные случаи, как снижение ответов на повторное раздражение, например при так называемом привыкании, или их возрастание при сенсибилизации, или перераспределение функции при различных формах компенсации.

Процесс адаптации может быть определен, исходя из разных критериев, следующим образом (В. П. Казначеев, 1973): «В термодинамических критериях — процесс поддержания оптимального уровня неравномерности биологической системы в адекватных и неадекватных условиях среды, обеспечивающего максимальный эффект внешней работы (Э. С. Бауэр, 1935), направленный на сохранение и продолжение ее жизни и жизни коалиции аналогичных систем.

В кибернетических критериях — процесс самосохранения функционального уровня саморегулирующейся системы в адекватных и неадекватных условиях среды, выбор функциональной стратегии, обеспечивающей выполнение главной конечной цели поведения биосистемы.

В биологических критериях — процесс сохранения и развития биологических свойств вида, популяции, биоценозов, обеспечивающий прогрессивную эволюцию биологических систем в адекватных и неадекватных условиях среды.

В физиологических критериях — процесс поддержания функциональных состояний гомеостатических систем и организма в целом, обеспечивающий его сохранение, развитие и работоспособность, максимальную продолжительность жизни в адекватных и неадекватных условиях среды».

Следует также различать понятия адаптации: статическое — это наличный уровень устойчивости системы к воздействиям среды, близкий к надежности, высокой адаптированности, и динамическое — сам процесс приспособления биосистемы к меняющимся условиям среды.

В конечном результате своего развитии «адаптация обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма и трудовую активность человека в новых (в том числе и социальных) условиях существования и способность к воспроизведению здорового потомства» (Н. А, Агаджанян, 1982).

§ 2. Виды адаптации Адаптация как приспособительная изменчивость является всеобщим свойством жизни. Поэтому ее процессы столь же неодинаковы, сколь различны явления жизни. Этим определяются и разнообразие ее видов, и специфика их реализации в определенных условиях, для разных органов и систем организма при деятельности особей и популяций. По тем или другим критериям можно выделить несколько основных видов адаптации и охарактеризовать их особенности.

В зависимости от того, какой уровень организации живого затрагивается в первую очередь, адаптация может приобретать характер преимущественно клеточных, органных, организменных, популяционных, биоценотических и биосферных приспособительных перестроек.

Примером клеточной адаптации может служить гипертрофия мышечных клеток без увеличения их числа в результате тренировок, приспосабливающих мускулатуру к усиленной физической работе. Одним из случаев органной адаптации является возрастание жизненной емкости легких у обитателей высокогорья как приспособления к дыханию разреженным воздухом. Адаптация организменного уровня в наиболее наглядном и гибком виде проявляется в поведении животных, например при освоении ими новых кормовых ресурсов.

Популяционные адаптации происходят главным образом при миграциях, изменении кормовой базы, обострении конкуренции и прослеживаются как к морфо-физиологических модификациях, так и в контроле численности особей в популяции. Адаптации биоценозов выражаются преимущественно перестройкой структуры входящих в биоценоз видов растений и животных, как это происходит, например, при отступлении лесов. Наконец, адаптации биосферного уровня имеют место в результате биологических процессов планетарного масштаба, а за последнее время как следствие деятельности людей и проявляются в приспособительных изменениях фауны и флоры, а также самого человека в условиях интенсивной переделки природы и загрязнения окружающей среды. Следует, однако, иметь в виду, что все уровни жизненных процессов тесно связаны между собой и перестройки на одном из них отражаются и па других.

В зависимости от того, какого рода воздействия испытывает организм, у него будут возникать адаптации разного вида. Например, в жаркий солнечный день летом яркий свет вызывает приспособительное снижение световой чувствительности глаза, ультрафиолетовые лучи способствуют защитному отложению пигмента кожи, высокая температура является причиной вначале обильного, а потом более экономного потоотделения. При этом основные процессы адаптации разыгрываются в системе физической теплорегуляции отдачи тепла, а пребывание на холоде обусловливает более энергичную приспособительную мобилизацию системы терморегуляции образования тепла.

Адаптация к изменившемуся составу пищи проявляется в перестройке деятельности пищеварительных желез. Как своеобразный вид адаптации может рассматриваться выработка новых форм поведения, например охота хищника в незнакомой местности. Зависимость возможностей адаптации от рода вызывающих ее воздействий проявляется и в том, что она возникает тем быстрее и полнее, чем привычнее эти воздействия для организмов, которые сталкивались с ними как с естественными компонентами среды их существования.

Приспособление к ним обеспечивалось многовековым естественным отбором. Поэтому виды адаптации, связанные с переменой климатогеографических условий, оказываются весьма эффективными. К таким же, не имевшим место в природе воздействиям, как, например, электромагнитные волны, проникающая радиация, современные организмы практически не в состоянии эффективно адаптироваться.

Изменение условий среды обитания вызывает реакцию организма, характер и степень выраженности которой зависит как от интенсивности наступивших перемен, так и от его функционального состояния, реактивности, устойчивости. Каждая такая реакция в процессе жизнедеятельности связана с тратами энергии и структур, вслед за которыми возникает процесс восстановления. Он может протекать по-разному (рис. 3). Лишь в случае восстановлении с избытком в результате приспособления формируются новые, более совершенные структуры, происходит нарастание живой массы тела, как в случае продуктивной тренировки. Недостаточность восстановления ведет к истощению организма.

Рис. 3. Разные режимы работы биосистемы (В. П. Казначеев, 1973). Процессы восстановления: 1 — избыточное; 2- адекватное; 3 – недостаточное; 4 – уровень адекватного восстановления Как может приспособительная перестройка организмов, оказавшихся в новых условиях среды обитания, стать наследуемым признаком их популяции? Генетическая природа формирования такой устойчивой структурной и функциональной модификации, адекватной новым условиям, по-видимому, связана с механизмом отбора. Новые условия жизни как дестабилизирующий фактор повышают изменчивость, и в процессе отбора на выживание преимущество получают генотипы, способные к адаптивным реакциям, которые и определяют новую норму (рис. 4). При этом следует иметь в виду, что в зависимости от того, адаптируется ли индивидуально особь или популяция в целом, процессы приспособления будут иметь разный характер. Конечно, адаптационные перестройки популяции наложат свой отпечаток на жизнь всех составляющих ее особей, и наоборот. Тем не менее можно выделить ряд характерных различий в адаптации отдельных организмов и их сообщества. Прежде всего это относится к «цели» приспособительных изменений. Адаптация организма направлена на то, чтобы при разнообразной смене внешних условий поддерживать постоянство его внутренней среды и обеспечивать гомеостаз. Адаптация популяции направлена на то, чтобы увеличивать ее численность и совершенствовать генофонды. Они могут приходить Рис. 4. Генетическая ассимиляция новой адаптивной нормы (М. Л. Шишкин, (1984);

а — модификационные спектры генотипов популяции, способных к предадаптивным реакциям в новых условиях жизни;

6 — спектры остальных генотипов, элиминируемые в этих условиях;

N — прежняя норма; f1, f2, f3, f4 — индивидуальные варианты новой адаптивной нормы; k, l, m — неадаптивные реакции в противоречие, например, когда популяция увеличивает численность своего состава, но тем самым обостряет конкуренцию особей и ухудшает условия их жизни. Вместе с тем некоторые виды адаптации особей, как, например, удлинение времени подготовки потомства к самостоятельному существованию, могут наносить ущерб развитию популяции, препятствуя быстрому нарастанию ее численности. Однако наблюдается и совпадение интересов популяции и особи, наиболее выраженное у высших животных, например, когда жизненный опыт, приобретаемый членами стаи, помогает ей в целом лучше приспосабливаться к переменам в условиях жизни, избегать опасностей, добывать пищу.

Такое различие свойств адаптации индивида и популяции в целом приводит к тому, что «...диапазон условий среды, необходимый для сохранения популяции, гораздо уже, чем диапазон, обеспечивающий выживание отдельной особи» (Р. Риклефс, 1979).

В зависимости от темпа развития приспособительных изменений, от индивидуально приобретаемого или наследственно закрепленного способа их реализации, от различия непосредственных и отдаленных результатов формируются неодинаковые виды адаптации.

Своеобразные явления адаптации свойственны организму человека.

§ 3. Особенности явлений адаптации у человека Для человека адаптация приобретает иной смысл и содержание, чем для животных. Ее особенности определяются его общественным образом жизни, породившим социальные закономерности существования людей и их взаимоотношения с окружающей природой. Вместе с тем реакции организма человека на разную экологическую среду имеют много общего с соответствующим поведением организма животных. Эти и другие обстоятельства привели к постановке вопроса о социальном и биологическом в природе человека. Приспособления животного и человека к жизни в разной природной среде коренным образом отличаются друг от друга.

Если эволюция животного мира протекала и происходит в результате биологического процесса естественного отбора адаптивных признаков путем борьбы за существование, то история человеческого общества основана на овладении орудиями труда и является социальным процессом смены форм производственных отношений в результате развития средств производства. Животные могут существовать в той или иной природной среде, лишь подчинив требованиям среды организацию своего тела, человек же, используя технику для воздействия на природу, сам создает себе среду, необходимую для его жизни, хотя в некотором смысле и в среде животных встречаются случаи приспособления окружающей среды к нуждам организма. Так, например, можно рассматривать удивительную способность термитов строить термитники, в которых создаются оптимальные для них климатические условия.

Если животные приспосабливаются к разным условиям жизни путем соответствующей перестройки своей морфологии и физиологии, то вооруженный техникой человек может адаптироваться к экстремальным условиям не только на нашей планете, но даже в Космосе без коренных изменений своего организма.

Такова принципиальная разница приспособления животных и человека к жизни в различных условиях среды обитания. Вместе с тем в свете проблемы социальных и биологических закономерностей экологической физиологии человека требует разъяснения такая общность многих явлений для человека и животных, как, например, повышение кислородной емкости крови и увеличение числа эритроцитов в условиях высокогорья, изменение ферментного состава пищеварительных соков в связи со сменой характера питания, приспособительная перестройка теплорегуляции в результате обитания в холодном или жарком климате. Еще более наглядны морфологические различия, например, между обитателями знойной Африки с пигментированной до черноты кожей, защищающей от солнечной радиации, развитым механизмом теплоотдачи, в том числе курчавыми, легко вентилируемыми волосами, и жителями холодного Севера со слабопигментированной кожей, снабженной толстым теплоизолирующим жировым слоем, с; их гладкими волосами и уплощенными чертами лица, как считают, предохраняющими от обморожения. Примеры такого рода убедительно свидетельствуют о том, что адаптация человека к жизни в разных, в том числе климатогеографических, условиях затрагивает его морфологию и физиологию (рис. 5).

Особое значение имеет то обстоятельство, что такие приобретенные в процессе адаптации черты передаются по наследству, т. е. они генетически запрограммированы. Если полагать, что подобные изменения произошли уже после того, как человек выделился из животного мира, то можно предположить, что в этом проявляется эволюция вида Homo sapiens, происходящая по общим для всех видов животных законам развития. Другие проявления биологических законов в организме человека отмечаются в генетически закрепленных формах протекания основных процессов его жизнедеятельности, закономерностей питания, пищеварения, обмена веществ, кровообращения, выделения и многих актов инстинктивного поведения, которые весьма сходны с таковыми у животных. Основываясь на этих данных, ряд исследователей считают, что наряду с приобретенной в ходе исторического развития общества социальной сутью человека в нем проявляются и черты биологического существа. Такое представление о двойственной «биосоциальной» природе человека привлекло особое внимание в связи с проблемой происхождения его способностей и склонностей. Мнению, что они предопределены биологическим наследованием структуры и свойств мозга в генах (Э. Майр, 1974), противостоит концепция социального наследования (Н. П. Дубинин, 1980), согласно которой развитие высших функций мозга человека и его способностей к творческой деятельности зависит от воспитания и обучения в человеческом обществе, передающем личности все богатство накопленных знаний. Генетически предопределена лишь универсальная способность мозга к разностороннему развитию в направлении, соответствующем условиям воспитания, что может обеспечить достижение - высокого совершенства в решении поставленных жизнью задач.

Очень четко и образно выразил эту мысль еще И. М. Сеченов (1863), который считал, что ум человека почти целиком зависит от условий воспитания. Выдающийся дарвинист А. Н. Северцов (1922) писал: «О психических действиях разумного типа можно сказать: сами действия не наследственны, но способность к ним является наследственной». Действительно, только в общении с людьми возникают и развиваются психические функции мозга человека, о чем свидетельствуют известные примеры прожившего 16 лет со дня рождения в одиночестве Каспара Гаузера, найденных в Индии в логове волков двух девочек и другие случаи, когда при отсутствии такого общения дети не обретали ни сознания, ни речи.

Социальная обусловленность психической деятельности мозга человека не вызывает сомнений, но остается открытым вопрос о биологическом и социальном в отношении функций других органов его тела, деятельность которых, на первый взгляд, мало связана с жизнью человека как общественного существа. В особенности это относится к физиологическим отправлениям органов так называемых вегетативных функций: обмена веществ, пищеварения, кровообращения и др. Для ответа на этот вопрос следует дать четкое определение понятий социального и биологического применительно к человеческому организму. Человек унаследовал тело со всеми органами и их функциями от биологических предков в том виде, каким оно сложилось в процессе эволюции. Обмен веществ, пищеварение, кровообращение и мышечное сокращение, даже способность мозга к обучению и организации целесообразного поведения — все это «биологический материал» животного прошлого человека, с которым он попал в условия жизни, определившие происхождение человеческого общества. С его появлением возникли качественно новые черты в характере взаимоотношений человека с природной средой (труд, производство) и с другими членами общества (производственные отношения). Это и есть социальное в человеческой природе, которое накладывает отпечаток на весь «биологический материал» тела, на все его органы и функции. Так, питание, а следовательно, и пищеварение, и обмен веществ в чрезвычайной степени зависят от состояния экономики и материальной обеспеченности. Именно в бывших колониальных странах распространены болезни, вызываемые недостатком питания (рис. 6). Кровообращение в результате реакций сердца и сосудов чутко откликается, например, на эмоции, сопровождающие взаимоотношения людей; энергетический обмен определяется физическими нагрузками в труде и спорте и т. д. Во всех проявлениях своей жизнедеятельности человек выступает в конечном итоге как социальное существо.

Понятие биосоциальной природы человека нередко истолковывается как равноправное проявление биологических закономерностей для одних сторон жизни его организма и социальных или других. Иное содержание; понятия биосоциальной природы человека складывается в результате подхода и что и проблеме с позиций конструктивной экологии (В. П. Казначеев, 1082). Здесь учитывается, что эволюция вида Homo sapiens имела специфические черты, коренным образом изменившие его биологию, подчиняя ее этим особенностям, которые в дальнейшем легли в основу развития ого социального образа жизни. Предпосылки для такого понимания антропогенеза можно усмотреть в концепции эпиморфоза как «узлового» момента прогрессивной эволюции, обеспечивающего «...не только расселение организма по всей поверхности земного шара, где жизнь вообще только возможна, но и использование всех жизненных ресурсов. Такой организм займет совершенно особое положение, так как он возвысится над всеми организмами, овладеет всей средой и подчинит ее своим потребностям» (И. И. Шмальгаузен, 1939). Биологические механизмы эпиморфоза гоминид, из которых особое значение имели хватательная функция руки и бурное развитие мозга, были не только предпосылками, но и движущими силами формирования человека, наложившими свой отпечаток на его природу.

Однако для того, чтобы быть полноценным членом общества, человек должен обладать здоровьем. За последнее время в связи с нарастанием неблагоприятных влияний ряда факторов образа жизни современного человека (психоэмоциональные напряжения, гиподинамия, нерациональное питание, алкоголь, курение и т. д.), к которым он вынужден приспосабливаться, проблема здоровья привлекает особое внимание, появилась даже специальная наука о здоровье — валеология (И. И. Брехман, 1987). Понятия о здоровье отдельного человека и здоровье общества как о социальных явлениях имеют каждое свои особенности (В. П. Казначеев. 1980). Вместе с тем уже давно было замечено, что между здоровьем и болезнью «...располагается целая гамма промежуточных состояний, указывающих на особые формы приспособления, близкие то к здоровью, то к заболеванию и все же не являющиеся ни тем, ни другим» (И. В. Давыдовский, 1962). Эти «особые формы приспособления» хотя и не могут расцениваться как проявления болезни, но и не позволяют считать, что человек здоров, так как при этом ухудшается его самочувствие и снижается работоспособность.

Накопление таких негативных приспособлений к жизни в неестественных условиях техносферы, создаваемой человеком, может вести к патологическим изменениям состояния нервной системы, кровообращения, обмена веществ и других функций организма. При этом преобладают хронические формы функциональных нарушений. Существует предположение, что здесь определенное значение может иметь дестабилизирующее влияние устранения естественного отбора, так как дикие предки человека выработали адаптацию лишь к острым воздействиям (Н. П. Казначеев, 1973). Распространенные в современном обществе нарушения здоровья получили название «болезни цивилизации». Однако их причина кроется не в цивилизации как таковой, а в нерациональности образа жизни, которая часто ее сопровождает и достигает высшей степени в условиях современного общества.

Об этом наглядно свидетельствует тот факт, что средняя продолжительность жизни человека в прошлом десятилетии составляла у населения экономически развитых государств в среднем около 70 лет, а у жителей развивающихся стран — около 50 лет (Б. Ц. Урланис, 1978). Среди факторов, влияющих на условия жизни людей, определенное, хотя и не решающее значение имеет стремительный рост их численности, получивший название демографического взрыва (рис. 7).

Рис. 7, Демографический взрыв в последнем столетии (II. Агесс, 1982) Адаптационные способности человека оказываются индивидуально различными. Как уже было отмечено выше, при испытании реакций на влияния внешней среды разной интенсивности и длительности были выделены крайние типы: первый способен выдерживать кратковременные сильные воздействия, но не может приспосабливаться к продолжительным слабым, второй устойчив к продолжительному действию слабых воздействий, но не выносит кратковременные сильные (В. П. Казначеев, 1973). Дальнейшее развитие этих исследований привело к разработке концепции функциональной конституции как основы прогноза адаптационных возможностей людей при переменах климатогеографических условий, в частности в связи с хозяйственным освоением районов Севера (В. П. Казначеев, С. В. Казначеев, 1986).

Это связано с тем, что «индивидуальность характера адаптации опосредуется в каждом человеке на основе его генофенотипических свойств, социальной и производственной деятельности и среды обитания» (Н. А. Агаджанян, 1982).

Научно-технический прогресс идет по пути создания все более сложных машин, для управления которыми человеку приходится приспосабливаться к ним. Повышение эффективности этого процесса достигается путем отбора, обучения и тренировки операторов. Однако за последнее время в связи с успехами инженерной психологии и развитием языков ЭВМ для общения человека и машины выдвигаются идеи и разрабатываются системы взаимной адаптации оператора к управляемой технике и техники к управляющему оператору (Б. Ф. Ломов, В. Ф. Венда, Ю. М. Забродин, 1980). Здесь понятие адаптации распространяется на созданные человеком технические устройства, в которых воспроизводится это свойство живого.

Характерной особенностью человека является его способность к социальной адаптации. По определению Краткого психологического словаря (1985), «адаптация социальная — 1) процесс активного приспособления индивида к условиям ноной социальной среды, 2) результат этого процесса. Социально-психологическим содержанием социальной адаптации является сближение целей и ценностей ориентации группы и входящего в нее индивида, усвоение им норм, традиций, групповой культуры, вхождение в речевую структуру группы».

Проявления социальной адаптации сопровождают каждый шаг человека, отражаются в его поведении, образе мыслей, взаимоотношениях с людьми. Именно в ее процессе формируются личность человека, взгляды, симпатии и антипатии, отношения к происходящим событиям. Все это определяет его образ жизни, накладывает отпечаток на общее состояние организма. Социальная адаптация членов общества представляет собой важное условие консолидации плодотворной деятельности и его успешного развития.

Глава 3. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПЕРЕХОДА ОТ ОБЕЗЬЯНЫ К ЧЕЛОВЕКУ

Чтобы понять особенности физиологических функций человека и их приспособительные возможности, следует проследить, как они формировались в экологии его животных предков, как возникли биологические предпосылки для выделения человека из мира животных.

Вывод Ч. Дарвина (1871) о том, что ближайшим предком человека была обезьяна, получил убедительные подтверждения в сравнительной анатомии, эмбриологии, палеонтологии и других науках. Перечисляя 613 общих для высших обезьян и человека признаков, Э. Геккель (1868) писал: «Те же самые 200 костей составляют скелет человека и четырех бесхвостых человекообразных обезьян, наших двоюродных братьев; те же 300 мускулов служат для приведения отдельных костей скелета в движение; те же волосы покрывают наше тело и те же самые молочные железы вскармливают детенышей; то же четырехкамерное сердце служит центральным аппаратом, насосом, приводящим кровь в обращение; те же 32 зуба помещены в наших челюстях; одни и те же половые органы служат для сохранения вида; те же самые группы нервов и ганглиев составляют чудесное здание нашего мозга и образуют то высшее проявление работы протоплазмы, которую мы называем «душою».

Антропология установила, что наиболее близкие к человеку современные шимпанзе произошли, как и человек, от общих предков исчезнувших видов обезьян типа дриопитеков. Поэтому об основных этапах их эволюции и приспособительных перестроек организма, создавших биологические предпосылки зарождения человека, можно только лишь строить гипотезы, пользуясь скудными данными палеонтологии и сведениями о смене климатических условий в соответствующие геологические эпохи. Экологические особенности строения тела и функций животных-предшественников дают ключ к пониманию морфологии и физиологии организма человека.

§ 1. Возникновение руки и ее функций Исключительно важной особенностью экологии древних обезьян, положивших начало эволюционной линии, ведущей к человеку, был их древесный образ жизни. Лазание по деревьям потребовало усиленного развития хватательных функций конечностей, которые обеспечиваются длинными и гибкими пальцами, обладающими большой подвижностью. При этом надежность схватывания достигается противопоставлением большого пальца, который отделяется от остальных и принимает своеобразную форму. Соответственно перестраивается и вся костная система конечности. Вместо стопы конечности опорной образуется гибкая кисть конечности хватательной.

Жизнь на деревьях требовала прежде всего надежного удерживания за ветви при передвижениях и посадке, поэтому хватательными становятся все четыре конечности. Такая характерная черта анатомии обезьян дала основание называть их четверорукими. Однако условия существования обезьян привели к различному употреблению передних и задних конечностей. Если задние служили главным образом для удержания тела в статическом положении на месте и его броской с ветки на ветку при передвижении, то передние асе больше использовались для специальных видов активной внешней деятельности. Эта деятельность была связана с питанием (срывание плодов), защитой (отламывание и бросание сухих веток), различного вида манипуляциями со встречающимися предметами.

Освобожденные от опорной функции передние конечности получают чрезвычайное развитие как органы тонкого манипулирования.

Так формируются руки. Образование руки было важнейшей биологической предпосылкой для возможности овладения предметами и их использования, это путь к созданию орудий труда (рис. 8). Спуск с дерева на землю, особенно в связи с отступлением лесов, углубил различие функций передних и задних неточностей, которые приобрели характерные морфологические черты руки и ноги.

Рис. 8. Кисть шимпанзе (Е. И. Данилова, 1979). Удлинение фаланг пальцев, приспособленных к цеплянию, и начало противопоставления им большого пальца, помогающего хватательным движениям Парадоксальный факт был обнаружен при изучении строения кисти руки неандертальца. Она оказалась «хуже», чем у обезьян, менее гибкой, неуклюжей, с малоподвижным большим пальцем. Одно из объяснений этому дал В. П. Алексеев (1969), который предположил, что ходьба по земле после спуска с деревьев потребовала ногу с плоской стопой и короткими пальцами, а отбор по сцеплению генов, общему для конечностей, обусловил сходные изменения и руки. Такой «шаг назад» в развитии руки был быстро компенсирован последующим ее прогрессом в связи с овладением орудиями.

§ 2, Орудийная деятельность Развитие руки как органа хватания и манипуляций позволило обезьяне брать разнообразные окружающие предметы, исследовать их и в случае необходимости применить. Например, защищаясь от врагов, обезьяны бросают в них сорванные плоды и отломанные сухие ветки, в процессе еды разбивают камнем орехи и выкапывают палкой съедобные коренья. Такие действия можно расценить как первые шаги в животном мире к использованию предметов для воздействия па окружающую среду с помощью руки.

Применение «удлиняющих» руку предметов давало особые преимущества в борьбе за существование тем видам наших биологических предков, которые, развивая эту способность, достигли наибольших успехов в эволюции. Именно эта способность к использованию предметов в своем дальнейшем развитии стала биологической предпосылкой для создания человеком в условиях его общественной жизни орудий труда.

Достижение цели с помощью орудий возможно лишь при достаточно высоком уровне умственных способностей и может быть их показателем. Поэтому изучение орудийной деятельности обезьян, особенно антропоидов, предпринималось многими психологами и физиологами с целью выяснения свойств их психики и сопоставления ее с психикой человека.

Широкую известность получили опыты В. Колера (1930) с шимпанзе, которые он проводил на биологической станции острова Тенериф. При проведении опытов обезьяны находились в клетке или на привязи, а на расстоянии, превышающем достигаемое вытянутой рукой или ногой, помещалась лакомая приманка, обычно банан или апельсин. Около обезьяны клали палку. Увидев банан, шимпанзе безуспешно пытается его достать, вытягивая то руку, то ногу. Убедившись в его недосягаемости, он обращается к экспериментатору с характерной мимикой просьбы и плачущими звуками, а затем бросается на спину, что выражает у обезьяны глубокое горе. Просьбы и жалобы длятся до тех пор, пока шимпанзе не добывает банан при помощи палки. Первое такое действие бывает очень неловким, но уже после трех повторений опыта обезьяна не тратит время на бесполезные попытки достать банан рукой или ногой, а сразу берет палку и ловко притягивает ею банан к себе. В том случае, если банан, подвешивается на высоте, недоступной шимпанзе, палка используется для сбивания приманки.

На основании этих наблюдений В. Келер утверждал, что присущее антропоидам использование орудий лишь количественно отличается от человеческого. Сходной позиции придерживался американский ученый Р. Иеркс (1925), наблюдавший, как горилла добывает при помощи палки спрятанный в трубе плод, который нельзя достать руной (рис. 9). Однако за внешним сходством некоторых действий лежит коренное принципиальное различие биологической природы орудийной деятельности обезьян и социальной природы орудий труда человека. Неудивительно, что вид палки, напоминающей обломанные ветки, которыми обезьяны пользуются для сбивания плодов, по условным связям ведет к ее использованию для добывания пищи.

Результаты некоторых наблюдателей рассматривались как доказательство способности обезьяны не только применять, но и изготовлять орудии Рис. 9. Горилла пялкой выталкивает приманку из трубы (Р. Иеркс, 1925) Так, в опытах В. Келера шимпанзе Султан получал толстую и тонкую бамбуковые палки, каждая из которых была недостаточно длинной, чтобы с ее помощью дотянуться до приманки. Обезьяна научилась вставлять тонкую палку в торец толстой и достигала цели (рис. 10, а).

Однако в контрольных опытах Э. Г. Вацуро и М. ГГ. Штодина (1939), проведенных на Биологической станции им. акад. И. П. Павлова под Ленинградом, когда дыра в толстой палке была просверлена не на торце, а сбоку, шимпанзе вставлял тонкую палку в первое попавшееся отверстие (рис. 10, б) и безуспешно пытался ею действовать. Следовательно, считать такое поведение разумным изготовлением орудий нет оснований. Рис. 10. Опыты с «изготовлением» орудий обезьянами:

а - шимпанзе Султан вставляет тонкую палку в отверстие торца толстой, что позволяет ему достать приманку (В. Келер, 1930);

б – шимпанзе Рафаель вставляет тонкую палку в боковое отверстие, не учитывая бесполезности своих действий (Э. Г. Вацуро, 1948) Приведенные факты свидетельствуют о том, что орудийная деятельность кисших обезьян хотя и является чрезвычайным достижением в эволюции животных, но еще далека от сознательного использования природных средств и изготовления искусственных орудий труда человека. Она должна рассматриваться лини, как одна из экологически обусловленных биологических предпосылок его становления.

$ 3. Стадный образ жизни Жизнь в сообществах свойственна очень многим видам животных и чтиц. Достаточно вспомнить, как ведет себя стадо оленей, колония бобров, стая журавлей. Однако организация в стадо особей обезьян имеет ряд экологических особенностей, которые выделяют их среди других животных. Эти особенности в сочетании с развитием руки и использованием предметов обусловили такие взаимоотношения между особями, которые способствовали развитию тенденции к совместным действиям.

В стаде обезьян устанавливается тесное взаимодействие его членов при передвижении на местности в поисках пищи, и защите и нападении, заботе о потомстве. Поведение стада определяется его строгой иерархической структурой. Во главе стоит наиболее сильный старый самец, который занимает положение вожака с неограниченной властью. «Звание это дается ему не всеобщей подачей голосов,— иронически пишет А. Брэм (1902),— но только после ожесточенной борьбы и ссоры с другими претендентами».

Сложная иерархия господствующих и подчиненных определяет положение особи и ее взаимоотношения с другими членами стада.

В защите и нападении обезьяны в стаде выступают сплоченно, энергично поддерживал друг друга. Хотя такое поведение встречается у многих сообществ животных, у обезьян оно принимает чрезвычайно выраженные формы. Особенное значение у них имеют сигнальные действия предупреждения и угрозы в виде бурной жестикуляции, мимики и криков, которые нередко обращают в бегство нападающих врагов. Таким же путем обычно решаются внутренние конфликты между членами стада.

Продолжение рода и забота о потомстве у обезьян, особенно антропоидов, принимает своеобразный характер, отличающий их от других животных. Так, беременность шимпанзе длится, как и у человека, 280 дней, в то время как у орангутангов — 220 дней, павианов — 210, а у макак — 182 дня. Пока детеныш не вырастет, он остается предметом внимания и забот не только матери, но и всего стада. В случае смерти самки любой член стада возьмет малыша к себе в приемыши.

Стадный образ жизни способствовал развитию средств общения между членами стада и передаче приобретенного одним из них опыта остальным. Об этом свидетельствуют наблюдения, показавшие, что навыки, выработанные; у одной обезьяны, обнаруживаются в готовом виде у другой, бывшей лишь зрителем формирования навыков. Интересно, что закрепление новых навыков поведения в группе обезьян происходит быстрее, чем при индивидуальном обучении (В. Н. Кряжев, 1955).

Таким образом, жизнь в стаде была важным апологическим фактором развития коллективных форм деятельности, как биологическом предпосылки возникновения обществе иного устройства жизни людей.

§ 4. Развитие мозга и психики Мозг обезьян, особенно антропоидов, уже по своей массе резко отличается от мозга других животных. Мозг шимпанзе весит 400 г, в то время как кролика — 50, собаки - 120, барана -150, тигра — 250 г. Только такие большие животные, как корова и лошадь, вес тела которых превосходит » несколько раз вес тела обезьяны обладают более крупным мозгом (450 и 600 г соответственно), не говоря уже о ките (2500 г) и слоне (5000 г). Однако если оценивать развитие мозга по отношению его веса к весу тола, все они уступают шимпанзе.

Столь интенсивное развитие мозга наблюдается у разных видов обезьян в разной степени, хотя не идет ни в какое сравнение с развитием мозга у человека (табл. 1).

Размеры мозга и их отношение к размерам тела у разных видов обезьян и человека Экологические особенности и направление эволюции обезьян ярко проявились в сложном строении их мозга. В то время как у всех других животных сенсомоторная зона занимает относительно небольшой участок полушарий в их передних отделах, у обезьян эта зона чрезвычайно увеличена и охватывает около трети полушария, при этом крестовидная борозда резко смещается назад. У обезьяны образуются большие лобные отделы мозга, которые резко отличают ее от других животных (рис. 11). Такая перестройка обусловлена в первую очередь развитием руки, совершающей тонкие движения и дающей при манипулировании предметами обильную кинестетическую и осязательную информацию. Крайней выраженности этих изменений своего строения достигает мозг человека.

Рис. 11. Головной мозг шимпанзе (а) и собаки (б) (Р. 3. Рогинский, 1948) Развитие мозга обезьян, обусловленное их образом жизни, проявляется и в свойствах высшей нервной деятельности. Особое значение в восприятиях обезьяны приобретает мышечное чувство. Об этом наглядно свидетельствуют эксперименты с выбором «ключа» к ящику с фруктами. Обезьяна безошибочно определяла его по весу, несмотря на то, что все «ключи» были одинакового цвета и температуры, но начинала путаться, когда предлагаемые «ключи» были одинакового веса, хотя и отличались по цвету и температуре. Больше всего ошибок делала обезьяна, выбирая «ключ» среди отличающихся друг от друга только температурой. Ведущая роль кинестетической информации определяет и характерные проявления «любопытства» обезьяны, которая, увидев незнакомый предмет, прежде всего хватает его, вертит в руках и тщательно ощупывает.

В результате такого развития мозг может осуществлять сложные акты аналитико-синтетической деятельности. Поэтому обезьяны превосходят всех других животных по своей способности к обучению. В природных условиях они быстро образуют новые навыки поведения, а в экспериментальной обстановке могут вырабатывать условный рефлекс даже после однократного сочетания сигнала с подкреплением. Здесь также проявляется экологически обусловленная ведущая роль руки в решении задач, связанных с открытием замков, крючков и задвижек в проблемных клетках, и в образовании сложных инструментальных рефлексов, где последовательными звеньями были действия обезьяны. Со стадным образом жизни связано чрезвычайное развитие подражательных рефлексов, давших основание называть подражание «обезьянничаньем».

Эволюция аналитико-синтетической деятельности мозга обезьян, быстрота образования и стойкость условных рефлексов, использование комплексных сигналов и их тонкое дифференцирование, образование сигнальных цепей и условных связей на следы бывших сигналов в значительной мере стимулировались двигательной активностью. Это обстоятельство привело к сосредоточению в кинестетической сфере ведущих механизмов целостной оценки взаимодействия организма со средой, что можно рассматривать как биологическую предпосылку для будущего формирования критерия практики человека.

Психика антропоидов, ближайших наших предшественников в мире животных, привлекала и привлекает большой интерес как путь изучения биологических предпосылок к развитию психики человека. Выдающийся русский ученый просветитель А. И. Герцен (1845) с присущей ему яркостью речи писал: «Животная психология должна завершить, увенчать сравнительную анатомию и физиологию; она должна представить феноменологию развертывающегося сознания; ее конец — при начале психологии человека, в которую она вливается, как венозная кровь в легкие, для того, чтобы одухотвориться и сделаться алой кровью, текущей в артериях истории».

При исследовании поведения человекообразных обезьян в процессе решения экспериментальных задач, например добывания пищи, ученые отмечали в их действиях некоторые черты внешнего сходства с поступками человека. Уже упомянутые выше опыты В. Келера с орудийной деятельностью шимпанзе привели его к следующему утверждению: «Мы находим у шимпанзе разумное поведение того же самого типа, что и у человека». Подтверждение этому он усматривал в экспериментах с «обходными путями», которые должны были показать, что у шимпанзе возникает «идея» необходимости обхода, чтобы достать приманку (рис. 12, а). Однако повторение этих опытов в Институте физиологии им. И. П. Павлова показало, что когда в загородке был сделан прямой выход к обезьяне, она тем не менее повторяла заученный обход (рис. 12, б, в). Ясно, что никакой сознательной оценки обстановки здесь не было.

Рис. 12. Шимпанзе извлекает лакомую приманку из загородки «обходным» путем (Э. Вацуро, 1948, с изменением): а — загородка имеет выход на противоположной по отношению к обезьяне стороне: б — сделан прямой выход в обращенной к обезьяне стороне загородки; в — приманка положена прямо в обращенный к обезьяне выход загородки Вместе с тем в поведении антропоидов можно было наблюдать действия, выходящие за рамки простой условнорефлекторной деятельности. Они могли пользоваться памятью и быстро образовывать такие сложные и длинные цепи ассоциаций, на которые неспособны другие животные и низшие обезьяны (Р. Иеркс, 1925, В. Келер, 1930; Р. 3. Рогинский. 1948; Н. Н. Ладыгина-Котс, 1958). На это обращал внимание и И. П. Павлов (1934), анализируя поведение шимпанзе Рафаэля, научившегося ставить один ящик на другой, чтобы достать высоко подвешенную лакомую приманку: «Как же не назвать все это «мышлением», мышлением, конечно, элементарным? Вы видите это совершенно отчетливо: образование ассоциаций, прибавление новых ассоциаций, затем -цепь ассоциаций. Рафаэль знает, с чего нужно начинать,— положим, с норного ящика, а рядом другая ассоциация — ящик нужно поставить под первым плодом и т. д.» Подчеркивая принципиальное отличие человека от животных в развитии у него второй сигнальной системы — речи, появлении слова как средства выражения отвлеченных понятий, составляющих основу человеческого мышлении и его уникальной способности к абстракциям, И. П. Павлов (1935) рассматривал группирование и синтез животными конкретных сигналов действительности как показатель наличия у них зачатков понятий: «Судя по всему, они есть и у животных».

Таким образом, развитие мозга и психики наших предшественников — человекообразных обезьян — было экологически направлено в сторону все углубляющегося анализа, синтеза и обобщения вещей и событий окружающего мира на основе двигательной активности, приводящей к овладению ими и исследованию их свойств. Освоение и совершенствование навыков действий руками дало возможность пользоваться различными предметами как орудиями разного назначения, что явилось биологической предпосылкой применения их в качестве орудий труда в процессе становления человека. Стадный образ жизни и своеобразная организация сообщества обусловили чрезвычайное развитие подражательного обучения, тесного общения особей, специализации сигналов общего поведения, что определило биологические предпосылки к возникновению совместных действий будущих людей, организуемых речью.

Многие тысячелетия прошли с момента возникновения этих предпосылок до появления Homo sapiens— человека разумного, способного к созидательному труду. Труд— «первое основное условие всей человеческой жизни, и притом в такой степени, что мы в известном смысле должны сказать: труд создал самого человека» (Ф. Энгельс, 1832). Влияние труда как основы существования человека распространилось па все стороны его жизни, определив облик, духовный мир, отношения людей между собой. Оно проявляется и во все возрастающих изменениях окружающего мира, которые возникают в результате деятельности человека. Поэтому если предпосылки появления человека на нашей планете связаны с экологическими особенностями четвероруких обитателей деревьев, сошедших на землю, то в историческом прогрессе человеческого общества его деятельность становится мощным экологическим фактором для всей биосферы и для него самого.

Г л а в а 4. ПЕРЕСТРОЙКИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА ПРИ ЕГО СТАНОВЛЕНИИ

Организм человека формировался, приспосабливаясь к резко изменяющимся условиям среды и образа жизни. Прямохождение вызвало коренную перестройку скелета, мускулатуры и управления локомоциями. Ведущая роль руки и ее специфическая деятельность непрерывно совершенствовались, достигая все более высокой тонкости и точности движении, необходимых для оперирования усложняющимися орудиями труда. Менялся характер питания и перестраивались органы вегетативных функций организма.

Вес это приводило к определенному направлению сравнительного развития структур мозга и мыслительной деятельности человека.

§ 1. Перестройка скелета и мышц Спустившись с деревьев на землю, наши далекие четверорукие предки оказались перед выбором: продолжать специализацию передних конечностей как хватательных, отводя задним роль опорных, или возвращаться к четвероногому способу передвижения.

Некоторые палеонтологические находки позволяют предположить, что избравшие второй путь развития особи оказались плохо приспособленными к борьбе за существование и погибли. Прогрессивным оказался первый путь дальнейшего совершенствования передних конечностей — рук, полностью освобождаемых от опорной функции. Это привело к тому, что корпус со всеми внутренними органами принял вертикальное положение, а проекция центра тяжести тела была ограничена плоскостью опоры ног. Возникло прямостояние, которое привело к коренной перестройке всего скелета и обслуживающей его мускулатуры.

Вертикальное положение корпуса резко сократило площадь опоры, сведенную к области, ограниченной стопами ног, в пределах которой находится центр тяжести тела. Произошло перераспределение нагрузок на скелет, вызвавшее характерные перестройки его основных костей. Таз, принимающий на себя вес всего тела, становится более массивным, расширяются крылья подвздошных костей, вертлужная впадина смещается вверх, обеспечивая устойчивость в тазобедренном суставе. Ограничивается подвижность позвоночника, и постоянное сдавливание межпозвоночных хрящей при недостаточной компенсации может приводить к ущемлению корешков спинного мозга, нередко проявляющегося, особенно у пожилых людей, в виде радикулита.

В связи с выполняемой опорной функцией бедро и голень становится толще, а как приспособление к быстрому передвижению, особенно в условиях охоты, нападения и бегства, они удлиняются, обеспечивая более длинный шаг, бег, прыжок. Коренным образом перестраивается стопа, на которую ложится вся тяжесть тела. Она принимает наиболее прочную и амортизирующую толчки форму свода, укрепленного связками и мышцами подошвы, в отличие от задних конечностей обезьяны. Случаи их недостаточного развития у современного человека расцениваются как плоскостопие, затрудняющее ходьбу. Стона образует рычаг, п ри помощи которого икроножная мышца, приложенная через голеностопный сустав к пяточной кости, через ахиллово сухожилие поднимает тяжесть тела.