Сезонность в жизнедеятельности человеческих популяций в условиях континентального климата 03. 00. 16 Экология

Вид материала

Подобный материал:

1 2 3 4 5

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Сезонные изменения метеорологических и гелиогеофизических факторов

Таблица 1 содержит усреднённые за месяц среднесуточные значения показателей, характеризующих метеоусловия, солнечную активность и напряжённость геомагнитного поля в г. Новосибирске как местности, типичной для юга Западной Сибири и для которой собрано наибольшее количество данных о параметрах естественного движения и заболеваемости населения. Распределения всех показателей, кроме чисел Вольфа, не отличаются от нормального.

Таблица 1. Характеристики распределений среднемесячных метеорологических (1982–92 гг., n=130) и гелиогеофизических показателей (1982–96 гг., n=170) в г. Новосибирске

Показатель	Среднее	Станд. откл.	Мин.	Макс.	Разброс	Асимметрия	Эксцесс	р
Температура воздуха, С	2,2	12,7	–24,0	21,9	45,9	–0,07	–1,37	0,090
Температурный градиент, С	0,1	12,9	–26,7	25,5	52,2	0,05	–1,2	0,089
Относительная влажность воздуха, %	73,2	8,5	47,7	89,4	41,7	–0,66	0,064	0,235
Атмосферное давление, ГПа	1002	7,0	988	1019	31	0,06	–0,79	0,251
Число Вольфа (W)	103,9	78,8	1,1	297	296	0,46	–1,10	0,002
Ак-индекс	13,5	4,6	5,4	32,1	26,7	0,24	1,07	0,054

Примечания: р – уровень значимости отличия данного распределения от нормального по критерию Колмогорова-Смирнова.

Среднемесячные значения климатофизических показателей, зафиксированные в пригороде г. Новосибирска, взаимосвязаны. Температура воздуха коррелирует с относительной влажностью воздуха (r=–0,53, р≤0,001) и атмосферным давлением (r=–0,90, р≤0,0001), температурный градиент – с влажностью (r=–0,49, р≤0,001), влажность – с атмосферным давлением (r=0,42, р≤0,001), числа Вольфа – с Ак-индексом (r=0,19, р≤0,015).

Таблица 2. Среднемесячные значения метеорологических (1982–92) и гелиогеофизических (январь 1982–апрель 1996) показателей в г. Новосибирске (среднее, стандартное отклонение) и результат Косинор-анализа годовых ритмов

Месяц	Температу-ра воздуха, С	Температур- ный гради- ент, С	Отн. влажность воз-духа, %	Атмосферное давление, ГПа	Числа Вольфа	Ак- индекс
1	–13,7 6,6	– 1,7 5,4	79,9 7,9	1009 9,3	106,9 92,4	16,3 26,1
2	–14,3 6,4	6,8 3,8	77,1 9,5	1010 10,6	111,0 97,5	15,0 12,2
3	–7,0 5,6	16,5 4,0	75,4 10,0	1009 9,7	105,2 82,1	15,1 12,9
4	2,2 5,6	18,5 3,8	67,0 14,2	1003 7,9	99,4 80,2	14,1 10,8
5	11,5 5,4	14,9 2,7	58,7 13,3	998 6,9	98,7 69,8	13,7 9,8
6	17, 1 4,8	8,7 1,8	62,5 11,4	994 5,5	108,7 92,5	13,2 9,7
7	20,3 3,2	– 0,2 2,5	69,3 10,4	991 5,1	107,0 86,4	12,2 10,8
8	16,9 3,1	– 9,9 1,9	74,4 9,5	994 6,1	108,7 99,7	13,6 9,4
9	10,4 3,9	–13,8 2,0	75,5 10,0	1000 7,1	91,1 85,5	14,4 11,5
10	3,1 4,5	–17,4 4,2	77,6 9,6	1003 8,6	108,4 82,8	14,7 12,2
11	–7,0 7,0	–15,4 5,4	80,2 8,6	1007 10,4	98,6 85,2	13,4 13,0
12	–12,8 7,6	– 6,8 3,4	80,4 8,1	1008 9,7	103,6 93,5	10,9 8,0
р	0,0001	0,0001	0,01	0,01	Н.д.	Н.д.
Мезор	2,2	0,02	73,2	1002	103,9	13,9
А (95 % ДИ)	17,5 С (16,1 –18,9)	17,4 С (16,9 –18,5)	9,0 % (7,9 – 10,2)	8,8 ГПа (8,0 – 9,5)	1,4	0,7
Ф (95 % ДИ)	17.7 (5.7– 29.7)	17.4 (10.3 – 5.5)	4.12 (20.11–25.12)	16.1 (29.12–31.1)	13.3	14.2

Примечания: А – амплитуда, Ф – фаза максимума (в формате “день.месяц”).

Характеристики годовых ритмов метеорологических и физических факторов приведены в таблице 2. Косинор-анализ среднемесячных значений Ак-индекса с пробным периодом 6 мес. показал наличие полугодового ритма, близкого к статистически значимому (р≤0,069), с максимумами в марте и сентябре и амплитудой 6,9 % от мезора.

Многолетняя динамика и годовые ритмы популяционных характеристик

Численность населения НсО в 1980 г. составляла 2 632 934 человека и увеличилась до 2 767 938 человек в 1988 г., или на 5,1 %, что значительно меньше, чем в сырьевых Кемеровской и особенно Томской и Тюменской областях (Бурдин и соавт., 1988).

Половозрастное распределение населения НсО по данным переписи 1989 г. отличалось от распределения в РСФСР не таким глубоким снижением численности военного и послевоенного поколений, родившихся в 1940–50 гг., что объясняется вкладом в размножение эвакуированного в Сибирь населения из западных областей России.

Рисунок 1. Многолетняя динамика популяционных показателей в НсО в зависимости от типа поселений.

Примечания. Абс. – абсолютное, отн. – относительное значения. Абсолютные рождаемость и смертность взрослых – в тыс. чел.; относительные – на 1000 населения, младенческая смертность в возрасте до года – на 1000 живорождённых, число многоплодных родов – на 1000 общего числа родов, мёртворождённых – на 1000 родившихся.

НсО является урбанизированной территорией. Доля городского населения возрастала до 1990 г. и затем стабилизировалась на уровне 73,9 %, который совпадал со значением в РФ (Основные итоги Всероссийской переписи …, 2003). В целом, в мире по расчётам американских демографов численность городского и сельского населения достигла соотношения 1:1 в мае 2007 г.

На рисунке 1 представлены графики многолетнего изменения изученных показателей за 44 последних года прошлого века.

Заметны точки перегиба около 1983 г., после которого рождаемость стала заметно снижаться в обеих популяциях, мёртворождаемость – возрастать в сельских поселениях, а частота многоплодных родов – увеличиваться в течение последующих 5 лет. Такая динамика позволяет предполагать изменение условий, влияющих на раннее развитие человека, в начале 1980-х гг. Интенсивность смертности взрослых, плавно возраставшая с 1968 г., незначительно уменьшилась в период 1985–87 гг. в результате централизованных антиалкогольных мер, а затем снова начала увеличиваться после 1988 г., то есть за 3 года до событий, связанных с изменениями общественно-экономического устройства в государстве. Линейная экстраполяция трендов, наблюдавшихся в конце изученного периода, при условии сохранения тенденций позволяет прогнозировать дальнейшее снижение младенческой и повышение взрослой смертности в обеих популяциях, а также увеличение мёртворождаемости и числа многоплодных родов в сельских поселениях после 2001 г.

Рисунок 2. Популяционные характеристики раннего онтогенеза человека в НсО в 1958–2001 гг. (% от среднемесячного значения за год) по месяцам и типам поселений.

Примечания. Достоверность различия между популяциями: * p≤0,05, ** p≤ 0,01. Приведены границы 95 %-ного ДИ. Единицы измерения – см. рис. 1.

Графики годовых ритмов изученных популяционных показателей представлены на рисунке 2. Заметен январский подъём рождаемости, сильнее выраженный в сельской популяции, который соответствует зачатиям в апреле – месяце с максимальным приростом температуры воздуха. На значение температурного градиента в затягивании годовых ритмов рождаемости и СПР указывали D. Lam, J. MiroL (1994) и A. Lerchl (1999). Сезонная динамика частоты бракосочетаний, достигающей минимума в апреле-мае, не объясняет такую ритмичность числа родов. Наличие в сибирских областях летнего подъёма рождаемости, в отдельные годы превышающего зимний, побудило проверить гипотезу о существовании бимодального ритма. Косинор-анализ с периодом 6 мес. показал существование в сельских поселениях НсО полугодового ритма с амплитудой 2,8 % и фазами максимума в феврале и августе при зачатиях, соответственно, в мае и ноябре, то есть опять во время переходных сезонов со значительным температурным градиентом.

Мёртворождаемость максимальна в зимне-весеннее время. На фоне годового летнего минимума наблюдается всплеск мёртворождений мужских плодов в июле в городской популяции и августе – в сельской, который маскируется низкими значениями смертности женских плодов и потому не выявляется при совместном отображении.

Так, годовая динамика мёртворождений городских мальчиков в 1992–2001 гг. в НсО выражается следующим рядом при расположении чисел от января к декабрю: 6,3±1,0; 7,1±0,8; 7,1±1,1; 4,4±0,7; 6,0±1,3; 4,1±0,8; 8,8±1,6; 5,5±0,9; 7,1±1,4; 5,6±0,8; 5,2±1,3; 6,5±1,3 (чел./1000 живорождённых). Июльский подъём, выделенный жирным шрифтом, который в более ранний период был локальным максимумом, в это десятилетие стал абсолютным экстремумом, но окружённым с обеих сторон низкими значениями показателя. Это косвенно указывает на его средовое, а не эндогенное биологическое происхождение, свойственное, вероятно, плавному и длительному увеличению показателя в зимне-весенний сезон. Эта предполагаемая экзогенность свидетельствует о предотвратимости летних мёртворождений и побуждает искать их причины.

Гипотеза о влиянии июльской душной погоды с высокими температурой и влажностью воздуха не подтвердилась. Предположение о причинном значении летних отпусков квалифицированного медперсонала, видимо, необоснованно, так как не отвечает на вопрос, почему оно проявляется только относительно мужских плодов.

Выраженность июльского подъёма мёртворождаемости не одинакова на протяжении периода исследования, а зависит от СА в течение 11-летнего цикла. В годы, когда среднее число Вольфа больше медианы, количество мёртворождений мальчиков в июле равно 8,6±2,3/1000, меньше медианы – 10,5±2,0 (р≤0,006). Сопоставление этих параметров за 44 года с помощью корреляционного и кросс-спектрального анализов показало значимую связь (r=–0,41, p≤0,007), не зависящую от геомагнитной активности, и общую гармонику с периодом 10,5 года.

Трудно предположить, что рождённые мёртвыми в июле и, соответственно, зачатые в октябре-ноябре мужские плоды обладают какой-то аномальной чувствительностью к физическим факторам, которая кардинально отличает их от плодов, зачатых в другие месяцы. Возможно, высокая СА предотвращает, а низкая потенцирует негативное действие какого-то периодического фактора, строго приуроченного к узкому сезонному "окну", совпадающему у этих плодов с фазой повышенной уязвимости, что приводит к нарушениям фетогенеза, несовметимым с самостоятельной жизнью. Таким фактором может быть, например, атмосферное давление, всегда достигающее максимума в декабре–январе и показывающее прямую корреляцию с числом мёртворождений через 8 мес. (r=0,67, p≤0,03), причём только среди зачатых в октябре-ноябре, но не другие месяцы.

В НсО частота многоплодных родов, представленных преимущественно рождением двоен, в сельских поселениях демонстрирует статистически значимый годовой ритм с амплитудой 10,6 %, положительной полуволной с апреля по июль и аппроксимационным косинорным максимумом 14 мая. В городской популяции из-за полифазной структуры ритм не выявлен.

Младенческая смертность в городской и сельской популяциях НсО показывает годовой ритм с амплитудами 10,1 % и 15,4 % и акрофазами в январе. В динамике показателя отмечаются два максимума: в зимние месяцы подъём обусловлен пневмониями, в сентябре-октябре – заболеваниями ЖКТ. Однако применительно к пневмониям обнаружено увеличение частоты летальных исходов на 3-м месяце жизни независимо от времени рождения, что позволяет предполагать внутреннюю природу этого подъёма, вероятно, обусловленного динамикой неспецифической резистентности на первом году жизни.

Смертность в возрасте старше 1 года (рис. 3) только в группе женщин демонстрирует статистически значимый годовой ритм с максимумом в начале февраля. Дополнительный июньский подъём показателя у мужчин приводит к бимодальному ритму. При совпадающей в городах и сёлах фазовой структуре ритмов амплитуда в сельских поселениях больше. На рисунке заметен перекрёст графиков: в декабре–марте смертность женщин выше, в остальные месяцы – ниже, чем мужчин. Значения СП в холодный сезон становятся меньше 1. Вероятно, зимние условия оказывают более сильное негативное действие на женщин, либо структура причин их смерти такова, что ведущие из них проявляются в холодные месяцы.

Рисунок 3. Смертность от всех причин в возрасте старше 1 года в НсО в 1958–2001 гг. (% от среднемесячного значения за год) и соотноше-ние полов (СП, м/ж) по месяцам.

Примечание. Значимость различия между полами: а, р≤0,05; b, р≤0,01; c, р≤0,001.

В сельских поселениях в сравнении с городскими за весь изученный период относительная рождаемость (15,4 и 13,0/1000, соответственно, р≤0,01), частота многоплодных родов (7,9 и 7,0/1000, p≤0,05) были выше, а мёртворождаемость – ниже (4,5 и 9,3/1000, р≤0,001). Косинорная амплитуда годовых ритмов пяти популяционных показателей: рождаемости, относительного числа двоен, мёртворождённых и умерших младенцев, смертности женщин – в сёлах была выше. Это даёт основание предполагать большую чувствительность сельских жителей к сезонно колеблющимся факторам среды, влияющим на годовые ритмы популяционных характеристик, при допущении об их экзогенной обусловленности.

Годовой ритм СПР, как и рождаемости в целом, характеризуется максимумом в январе. Это свидетельствует, что условия, складывающиеся в апреле, увеличивают вероятность образования мужских зигот, вероятно, в результате всплеска гормональной активности в течение короткой сибирской весны, который сопровождается, во-первых, значительным подъёмом частоты зачатий и, во-вторых, сдвигом СП в сторону мальчиков. Из-за большой вариабельности данных в обеих популяциях не удалось выявить годовой ритм СП для мёртворождений. Колебания пропорции мальчиков и девочек среди младенцев, умерших в возрасте до года, демонстрировали полифазный ритм.

Многолетняя динамика соотношения полов в момент смерти среди новорождённых и младенцев представлена на рисунке 4. Смертность младенцев претерпела изменение в 1987 г.: несмотря на продолжающую снижаться интенсивность смертности (рис. 1), в сельской популяции НсО стала заметно возрастать пропорция мальчиков как более уязвимых к неблагоприятным условиям. Эти данные свидетельствуют о большей информативности СП как характеристики биологического благополучия популяции по сравнению с абсолютными показателями для отдельных полов.

Рисунок 4. Соотношение полов среди мёртворождённых и умерших младенцев в НсО в 1958–2001 гг.

Таблица 3. Среднемесячные значения СП при родах и среди умерших в разных возрастных группах (НсО, 1958–2001)

Популяция	СПР	СПМР	СПМС	СП среди умерших взрослых	р (ANOVA)
Городская	1,0540,116	1,3310,249	1,4790,194	1,0170,065	0,001
Сельская	1,0540,122	1,3840,427	1,5210,351	1,0570,055	0,071
р	Н.д.	Н.д.	Н.д.	0,001

Анализ данных таблицы 3 об изменениях популяциионного СП на разных стадиях онтогенеза человека приводит к нескольким выводам. Во-первых, в обеих популяциях из-за меньшей жизнеспособности мужских организмов на ранних стадиях развития СП возрастает в ряду от живорождённых к мёртворождённым и далее к умершим младенцам. Во-вторых, устойчивое превышение в сельской популяции доли мужских организмов над женскими среди всех умерших по сравнению с родившимися свидетельствует о переезде женщин, вероятно, вдов, в города, что приводит к значительному уменьшению в них пропорции мужчин среди умерших взрослых людей.

В-третьих, показатели вариабельности – стандартное отклонение и коэффициент вариации – в обеих строках максимальны для мёртворождённых, что свидетельствует о значительно различающейся и колеблющейся чувствительности мужских и женских плодов к факторам среды, фатально действующим в поздний период гестации. В-четвёртых, коэффициенты вариации для СП среди мёртворождённых и умерших младенцев в сёлах выше. Это может указывать на более сильное влияние вариабельных условий сельских поселений по сравнению с городскими на дифференциальную чувствительность к ним организмов разных полов.

Сравнение регионов с разными климато-географическими и социальными условиями показало, что в Бурятии и Саха (Якутии) годовой ритм рождаемости характеризуется более ранним, а в среднеазиатских республиках – поздним положением акрофаз по сравнению с НсО и РФ в целом, что может быть обусловлено не только природными факторами, но и национальными особенностями образа жизни и местными религиозными обычаями, определяющими динамику репродуктивного поведения в течение года. Гипотеза о прямой зависимости амплитуды годового ритма от суровости климата в предположении, что в Якутии он более континентален, не подтвердилась. Это свидетельствует о ярче выраженном контрастном биологическом влиянии сезонов на юге Западной Сибири по сравнению с Якутией в исследованные годы. В якутских сельских поселениях выявлен 6-месячный ритм с таким же положением фазы, как в НсО, но большей амплитудой – 4,8 % (р≤0,05 по сравнению с сельским населением НсО и р≤0,01 относительно городской популяции Якутии). При совпадении параметров годового ритма мёртворождаемости в регионах, для которых была доступна информация, в НсО в 1990 г. показатель был ниже, чем в Томской и Амурской областях, однако это не даёт оснований говорить о биологических различиях популяций, так как показатель сильно зависит от усилий и оснащённости медицинских служб родовспоможения. Относительный уровень младенческой смертности в 1989 г. в РСФСР увеличивался в ряду от столичного региона (17,6 на 1000 родившихся) к Уральскому (18,4), затем Западно-Сибирскому (20,8) и Восточно-Сибирскому (24,9) при возрастании разности между городскими и сельскими поселениями. Такой географический тренд наблюдается не только в смертности младенцев, но и заболеваемости мозговым инсультом и его летальности (Шишкин С.В. и соавт., 2006), а также в снижении пропорции долгожителей (Никитин Ю.П. и соавт., 2006). Это ещё одно свидетельство биологической "цены", которую платит население за жизнь в Сибири, причём обусловленную не столько различиями в социально-экономическом статусе областей (уровень мёртворождаемости в сравнительно богатой Тюменской области 22,0), сколько климато-географическими условиями.

Связь популяционных характеристик с метеорологическими

и гелиогеофизическими факторами

Количество живорождённых демонстрирует синусоидальную динамику корреляций с метеорологическими показателями на протяжении пренатального периода (рис. 5), поскольку сами показатели претерпевают гармонические колебания в течение года (табл. 2). При максимуме рождаемости в январе положительная связь с температурой за 9-10 мес. до родов свидетельствует, что чем выше она в марте-апреле, тем больше младенцев рождается затем в январе. Аналогично, наибольшая негативная корреляция, наблюдающаяся для точки L=–4, указывает, что максимальная годовая температура в июле сопровождается через 4 мес., в ноябре-декабре, наименьшей рождаемостью. Противоположный знак корреляций с влажностью и 5-месячный фазовый сдвиг при сравнении с кривой температурной зависимости согласуется с тем, как соотносятся между собой годовые ритмы самих этих метеорологических показателей.

Контроль температуры при вычислении частных корреляций делает недостоверной связь с атмосферным давлением и усиливает её с влажностью воздуха.

Ак-индекс показывает слабую отрицательную связь для точки L=–6 мес. (r=–0,15, p≤0,059), что свидетельствует о тенденции снижения количества родов, если в этот период наблюдалась повышенная индукция ГМП. Такое уменьшение рождаемости происходит за счёт мальчиков, так как СПР отрицательно коррелирует с Ак (r=–0,16, p≤0,05, рис. 6В): при возмущениях ГМП соотношение полов снижается, то есть возрастает доля девочек среди живорождённых.

Корреляции между рождаемостью и метеофакторами для сельского населения не отличаются принципиально от таковых в городской популяции, но показывают меньшие коэффициенты и размах синусоид. Связь с гелиогеофизическими показателями не обнаружена. Сопоставление этого результата с приведёнными выше данными о большей амплитуде годового ритма рождаемости в аграрных поселениях свидетельствует о более сильном в них затягивающем влиянии других, отличных от природных, факторов, возможно, трудового цикла.

Blog

Сезонность в жизнедеятельности человеческих популяций в условиях континентального климата 03. 00. 16 Экология

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ