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

Вид материала

Автореферат

Содержание Официальные оппоненты Ведущая организация – С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ульяновского государственного университета Общая характеристика работы Цель работы Научная новизна. Внедрение результатов. Положения, выносимые на защиту Апробация работы. Объём и структура диссертации. Популяции, показатели и методы Возраст в момент смерти Регионы и популяции. Результаты и обсуждение Многолетняя динамика и годовые ритмы популяционных характеристик Сравнение регионов Количество живорождённых Частота мёртворождений Частота многоплодных родов Смертность в возрасте старше 1 года ... Полное содержание

Подобный материал:

• Тест по теме «Климат России» 8 класс. Какие факторы важны для формирования климата, 29.79kb.
• Фёдорова Светлана Владиславовна Структура и организация популяций ряда наземно-ползучих, 312.38kb.
• Учебная программа дисциплины Экология и безопасность жизнедеятельности. Для подготовки, 240.63kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины «промышленная экология региона», 229.54kb.
• Законодательная, нормативная, правовая база и экономика освоения континентального шельфа, 22.67kb.
• Ключевые слова и понятия Контрольно-обучающие вопросы Глава демэкология: экология популяций, 44.64kb.
• Турфирма аничков мост, с-петербург, ул. Садовая 22, 4 этаж, офис «406», 275.48kb.
• 2. влияние изменения климата на природные системы ихтиофауна некоторых озер Монголии, 2063.3kb.
• Структура населения и динамика популяций воробьиных птиц центральной сибири 03. 00., 392.5kb.
• Программа дисциплины экология популяций и сообществ для студентов специальности 020803, 109.62kb.

На правах рукописи

Мельников Владимир Николаевич

СЕЗОННОСТЬ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ПОПУЛЯЦИЙ В УСЛОВИЯХ КОНТИНЕНТАЛЬНОГО КЛИМАТА


03.00.16 – Экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук


Ульяновск - 2009

Работа выполнена в Учреждении Российской академии медицинских наук Научно-исследовательском институте физиологии Сибирского отделения РАМН (г. Новоси-бирск)

Научный консультант –	доктор медицинских наук, профессор Сергей Георгиевич Кривощёков
Официальные оппоненты:	доктор биологических наук, профессор Валерий Михайлович Каменек доктор биологических наук, профессор Любин Николай Александрович доктор медицинских наук, профессор Трофимов Александр Васильевич
Ведущая организация –	ФГУ Российский научный центр восстановительной медицины и курортологии Минздравсоцразвития РФ (г. Москва)

Защита диссертации состоится 11 октября 2009 г. в ______ час на заседании Диссертационного совета Д 212.278.07 при ГОУ ВПО Ульяновский государственный университ по адресу: Набережная реки Свияга, 106. корп. 1, ауд. 703.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ульяновского государственного университета

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 432000, г. Ульяновск, ул. Л. Толстого, д. 42. Ульяновский государственный университет. Управление научных исследований.

Автореферат разослан "_____" ________________ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических наук, доцент С.В. Пантелеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Россия – самая холодная страна Северного полушария, а если исключить Антарктиду, территорию без постоянного населения, то и всей планеты (Моисеев Н.Н., 1997). Нигде севернее экватора нет таких резких сезонных различий климатических условий, как в сибирском регионе и Якутии, удалённых от смягчающих морских влияний. Различие между абсолютными минимумом и максимумом в течение года в ХХ в. в Западной Европе было зафиксировано на уровне 35 °С, в России – 80 °С. В Новосибирской области только разность среднемесячных температур марта и мая составляет 21 °С (Справочник по климату …, 1965).

В структуре природных факторов, определяющих жизнедеятельность и здоровье человека (Манчук В.Т., 2006; Ушаков И.Б. и соавт., 2006), важное место занимают сезонные колебания внешних условий, в том числе метеорологических (Шеповальников В.Н., Сороко С.И., 1992). Изменчивая и особенно техногенно загрязнённая среда вызывает в его организме постоянное напряжение защитных механизмов (Агаджанян Н.А., 1982; Матюхин В.А. и соавт., 1997), снижает качество (Ушаков И.Б., 2004) и продолжительность жизни (Гичев Ю.П., 2004), требует быстрой перестройки адаптивных программ и “плату” за выживание в виде заболеваний (Авцын А.П., 1974; Trufakin V.A., Krivoschekov S.G., 2004; Revich B.A., 2008), снижения работоспособности, репродуктивного потенциала (Прохоров Б.Б., 1991). В Сибири усилия общества, направляемые на создание приемлемых условий жизни, из-за сурового климата связаны с огромными тратами энергии и ресурсов, но зачастую человек выживает в такой среде за счёт собственных адаптивных возможностей (Труфакин В.А., 1996). Негативную роль в недооценке на официальном уровне медико-биологических проблем в Зауралье сыграл миф о "сибирском здоровье", основанный на эмпирических наблюдениях за отдельными субъектами на бытовом уровне и никем из учёных не подтверждённый статистически.

Хотя сезонные колебания условий жизни перестали быть столь критичными для выживания человека, каковыми они являются для животных, использование им систем жизнеобеспечения и дополнительной энергии ископаемого топлива не делает его независимым от среды (Труфакин В.А., Кривощёков С.Г., 2001). Её негативное влияние на людей в определённые уязвимые стадии онтогенеза и чувствительные особи – плоды, беременных, детей, стариков – продолжает сказываться и в настоящее время (Казначеев В.П. и соавт., 2000). Актуальными остаются такие факторы, как колебания состава пищи, сезонный недостаток витаминов и УФ облучения. У человека приспособление к ведущему фактору средних и высоких широт, холоду, пошло по физиологически наименее энергоёмкому пути эскапизма – избегания повреждающих воздействий за счет использования сглаживающих природные флуктуации искусственных средств. Биологические же механизмы приспособления не претерпели существенного прогрессивного развития за время эволюции человека, скорее, наоборот, частично деградировали из-за детренированности вследствие применения этих постоянно совершенствующихся средств, что ставит человека в уязвимое положение при отказе систем жизнеобеспечения. Проблема адаптации к повреждающему действию сезонно колеблющихся факторов среды и задача определения приемлемой медико-биологической "платы" за жизнь в сибирских условиях, относящиеся к области антропоэкологии, несомненно, актуальны.

Значимость подобных исследований подчёркивается также тем обстоятельством, что быстро изменяющаяся в настоящее время в России социальная среда при недавно произошедшей смене общественно-экономической формации вызывает существенные сдвиги не только в условиях и образе жизни населения, но и биологических характеристиках (Зубов Л.А., 2004), в здоровье как компоненте человеческого капитала общества (Общественное здоровье …, 2005). Как всегда бывает в экосистемах во время переходных процессов, изменяются экологические преференции: факторы, бывшие ранее критичными, лимитирующими жизнедеятельность, становятся приемлемыми, а индифферентные выходят на первый план. Сдвигаются оптимумы и суживаются диапазоны толерантности, изменяются чувствительность к болезнетвор­ным агентам и инфекционным возбудителям, структура заболеваемости и смертности (Агаджанян Н.А. и сотр., 2003; 2007). Нарастают негативные демографические тенденции, которые проявляются в недостаточном биологическом воспроизводстве и обезлюдении восточных территорий, что особенно тревожно в условиях нарастающей экспансии иных цивилизационных центров (Григорьев Ю.А., 2006; Shkolnikov V.M., 2005).

Возросшая энтропийность социальной среды и психический стресс требуют для адаптации перераспределения энергии на внутреннюю работу и самоподдержание организма, "плату" в виде снижения внешней работы, репродуктивного потенциала, неспецифической резистентности, продолжительности жизни (Вишневский А.Г., Андреев Е.М., 2001). В периоды ослабления общества, уменьшения его экономического потенциала, способности к социальной защите людей возрастает значение естественных видовых и популяционных законов, регулирующих поведение и жизнедеятельность (Величковский Б.Т., 2005), требуются новые стратегии здраво­охра­не­ния, учитывающие эти реалии (Сидоров П.И., Гудков А.Б., 2004). Нагляднее проявляются слабые экологические воздействия, влияния гелиогеофизических, сезонных метеорологических факторов (Хаснулин В.И., 1992; Матюхин В.А. и Разумов А.Н., 1999). Тревожным симптомом является низкая фактическая и ожидаемая продолжительность жизни, причём вклад в него сибирских климато-экологических условий в сравнении с социально-экономиче-скими не изучался. Выраженный экзогенный компонент, который обусловливает годовые колебания заболеваемости и смертности в условиях континентального климата, указывает на потенциальную предотвратимость неблагоприятных исходов.

В научном контексте проблема, которой посвящена работа, связана с изучением популяционных механизмов, определяющих численность человеческих популяций и опосредующих влияние внешних природных факторов на биодемографические процессы. Существующие модели, описывающие зависимость биологического воспроизводства и смертности от среды, построены либо на данных о животных (Langlais M., Milner F., 1994), либо на материале североамериканских, европейских и приэкваториальных стран (Lam D., Miron J., 1991), то есть для условий, далёких от климатической обстановки в Сибири.

Приведенные аргументы свидетельствуют о необходимости изучить действие важного временного экологического фактора – связанных с континентальной средой выраженных сезонных колебаний внешних условий – на биодемографические показатели и выявить пределы изменения жизнеспособности популяций, допустимые в рамках обратимости, не приводящие к фатальной деградации биопотенциала сибирского населения. Всё изложенное обусловливает важность, социальную значимость и актуальность изучения биологии человеческих популяций в условиях континентального климата Сибири на современном этапе жизни российского общества.

Цель работы – изучить на популяционном уровне ритмологические закономерности в годовой динамике биодемографических характеристик в условиях континентального климата Сибири и определить периоды повышенной уязвимости людей к неблагоприятным геофизическим и климатическим факторам в течение года и на разных стадиях онтогенеза.

Задачи исследования:

1) выявить линейные и колебательные тренды в многолетней динамике биодемографических показателей: рождаемости, смертности, средней продолжительности жизни, соотношения полов на разных стадиях онтогенеза – в Новосибирской области за период 1958–2001 гг.;

2) описать количественно периодическую (сезонную) составляющую в годовых ритмах биологических характеристик населения в экологических условиях Сибири;

3) сравнить регионы с различающимися климатическими условиями для оценки степени возможного неблагоприятного влияния континентальной климато-географиче­ской среды на популяционные характеристики;

4) сравнить сельские и городские популяции для выяснения роли образа жизни и характера трудовой деятельности в обусловливании или модификации годовых ритмов популяционных показателей и их изменчивости под влиянием средовых факторов;

5) оценить влияние метеорологических и гелиогеофизических факторов на годовые ритмы жизнедеятельности человека на разных стадиях жизненного цикла и в зависимости от пола и выявить периоды повышенной уязвимости к этим факторам;

6) изучить связь между сезонно колеблющимися условиями раннего развития и отсроченными событиями в контексте заболеваемости, смертности взрослых и продолжительности жизни;

7) изучить сопряжённость между солнечной активностью, геомагнитными возмущениями, наблюдавшимися накануне смерти в старческом возрасте, и возрастом в момент смерти от разных причин.

Работа имеет три методологические особенности. Во-первых, в ней рассматриваются сугубо популяционные характеристики, складывающиеся из единичных или редких событий, наступающих в жизни одного человека. Так, акты рождения, смерти, случаи возникновения заболеваний трансформируются на групповом уровне в показатели, отражающие рождаемость, смертность, заболеваемость, среднепопуляционный возраст какой-либо стадии онтогенеза. Во-вторых, делается акцент на изучении естественных экологических факторов – метеорологических и гелиогеофизических, оказывающих существенное влияние на годовые ритмы биологических показателей, в отличие от традиционного подхода к экологии человека, связанного с изучением загрязнений среды. В-третьих, в связи с популяционно-биологической направленностью работы в ней только феноменологически рассматриваются эффекты, прямые или опосредованные, метеоро­логических и гелиогеофизических факторов без углубления в механизмы их действия, которые описаны на организменном и суборганизменном уровнях в специальных изданиях (Трофимов А.В., 2001; Гелиогеофизические факторы …, 2005; Куликов В.Ю. и соавт., 2005 и мн. др.).

Связь эпидемиологических и биодемографических показателей с условиями раннего развития, в том числе сезонно изменяющимися, в работе анализируется с сугубо экологических позиций без какого-либо астрологического содержания. Информация о месте и месяце рождения человека используется как характеристика природной среды, которая складывалась в месте проживания в течение внутриутробного и раннего постнатального развития – в периоды повышенной чувствительности и уязвимости к действию неблагоприятных факторов.

Научная новизна. Обнаружен новый циклический механизм регуляции поло-возрастной структуры человеческих популяций – сопряжённое с 10-летними колебаниями солнечной активности поочерёдное пятилетнее увеличение смертности то мужчин, то женщин. Это обусловлено более высокой уязвимостью мужчин к негативному действию повышенной СА, с эпизодами которой связана их смерть в молодом возрасте. Данное явление наблюдается только в стационарном состоянии популяции и не проявляется в переходный период 1991–2001 гг., когда превалирующее влияние на смертность оказывали не природно-экологические, а социально-экономические условия.

Изучение возраста в момент смерти от хронических заболеваний показало новый для мировой науки результат: установлены специфические для разных причин периоды года, когда повышается вероятность ранней смерти. Для рака лёгкого это ранняя осень, инфаркта миокарда – март-апрель. При сравнении годовых ритмов количества и среднего возраста умерших от сердечно-сосудистых заболеваний и рака лёгкого впервые установлена обратная связь между этими популяционными показателями: повышение смертности в какой-либо период года происходит за счёт преждевременного ухода более молодых людей.

Выявлена связь годовых ритмов биодемографических характеристик с типом поселений: в сельской местности НсО выше амплитуда колебаний рождаемости и соотношения полов при родах, мёртворождаемости, младенческой и взрослой смертности, числа многоплодных родов, что указывает на большую зависимость аграрного населения от климато-географических факторов среды.

Впервые описана связь числа мёртворождений, множественных родов, смертей младенцев и взрослых, соотношения полов с метеорологическими и гелиогеофизическими факторами, действовавшими на протяжении внутриутробного развития. Обнаружена корреляция Ак-индекса, показателя возмущённости магнитного поля Земли, с этими витальными характеристиками, особенно выраженная на ранних стадиях онтогенеза: число случаев мёртворождений и младенческих смертей возрастало, если за 5–7 месяцев до события отмечалась повышенная индукция ГМП. Городские жители и плоды мужского пола более чувствительны к этому фактору.

Установлена неизвестная ранее зависимость фактической продолжительности жизни от места рождения. В Новосибирске средний возраст в момент смерти от неслучайных хронических причин людей-уроженцев Сибири существенно меньше, чем родившихся в западных областях России, при одинаковой причине смерти. Кроме этого нового доказательства концепции о долговременных отсроченных эффектах условий раннего развития получено ещё одно свидетельство в её пользу, основанное на связи месяца рождения со смертностью в преклонном возрасте. Мужчины, родившиеся в Сибири в августе-сентябре, умирали от рака лёгкого чаще и в более раннем возрасте, чем родившиеся весной.

Впервые показана негативная статистическая связь между среднепопуляционным возрастом в момент смерти от сердечно-сосудистых заболеваний и солнечной и геомагнитной активностью накануне смерти. Установлено пороговое значение напряжённости ГМП, по превышении которого начинают умирать более молодые люди.

Научно-практическая значимость работы. Описано годовое распределение частоты одиночных и многоплодных родов, мёртворождений, младенческих смертей, ранней смертности взрослых от разных причин, а также обнаружена связь этих событий с метеорологическими и гелиогеофизическими факторами, что позволяет приурочивать профилактические и лечебно-реабилитационные мероприятия ко времени года, когда ожидаются периоды повышенной уязвимости плодов, младенцев и взрослых к сезонно изменяющимся условиям среды.

Обнаружен наблюдающийся на фоне годового летнего минимума июльский подъём мёртворождаемости мужских плодов, сильнее выраженный в годы минимальной солнечной активности. Этот эмпирический факт даёт основания рекомендовать женщинам из группы риска мёртворождений при планировании беременности избегать зачатия в октябре-ноябре, особенно если внутриутробный период будет приходиться на 5-летнюю фазу сниженной солнечной активности. Начавшиеся же в это время беременности мужским плодом требуют особого внимания акушеров.

Установленная связь смертности от рака лёгкого с месяцем рождения позволяет выделить группу мужчин, предрасположенных к этому заболеванию, которым особенно противопоказано курение.

Обнаружено, что третий месяц жизни младенцев связан с высоким риском летальных исходов пневмоний. Зимние месяцы – период повышенной смертности взрослых женщин, когда их доля превышает процент мужчин среди умерших от всех причин при обратном соотношении в летнее время.

Выявленная связь возраста в момент смерти с гелиогеофизическими факторами даёт возможность прогнозировать летальные исходы распространенных хронических заболеваний в молодом возрасте и предотвращать преждевременные смерти.

Внедрение результатов. Полученные данные о связи заболеваемости и продолжительности жизни сибиряков с сезонно варьирующими факторами риска основных болезней и причин смерти используются в практической деятельности Российской национальной страховой компании РОССТРАХ для прогнозирования динамики страховых случаев, связанных с медицинскими причинами.

Результаты работы, проливающие свет на биологические и экологические механизмы регуляции численности человеческих популяций, освещались в курсе экологии, который автор преподавал в НГУ в 1997–2002 гг., и используются в курсе антропологии на психологическом факультете Сибирского независимого института (г. Новосибирск) и на кафедре психологии и психофизиологии Новосибирского государственного университета экономики и управления.

Положения, выносимые на защиту

1. Биодемографические характеристики сибирского населения имеют большую амплитуду годовых ритмов по сравнению с населением Западных стран и центральных областей России. Сильнее выражены различия между полами и типами поселений за счёт повышенной уязвимости к неблагоприятным воздействиям мужских организмов и сельского населения. Эти факты в совокупности свидетельствуют о сниженной устойчивости сибирского населения к действию комплекса причин, связанных с условиями проживания.

2. Существуют специфические для разных хронических заболеваний (причин смерти) периоды года, когда повышается вероятность ранней смерти взрослых людей. Так, для инфаркта миокарда это март–апрель, туберкулёза лёгких – март–август, рака лёгкого – июль–октябрь.

3. Условия раннего развития определяют предрасположенность к возникновению некоторых заболеваний и возраст в момент смерти от них. Для инфаркта миокарда и рака лёгкого обнаружена связь месяца рождения с числом умерших и фактической продолжительностью жизни. От первой причины чаще и в более молодом возрасте умирают мужчины, родившиеся в марте, от второй – в августе–октябре. Продолжительность жизни также зависит от места рождения: родившиеся в начале ХХ в. в Западной Сибири умирали в Новосибирске в более молодом возрасте, чем родившиеся в западных областях России, при одинаковой причине смерти.

4. Эпизоды возмущённого ГМП сопряжены с наступающими через некоторое время неблагоприятными событиями в жизни человека на разных стадиях витального цикла от внутриутробного периода до старости. В период раннего развития эта связь проявляется на популяционном уровне в уменьшении числа одиночных и многоплодных родов, увеличении мёртворождаемости и младенческой смертности и затрагивает преимущественно мужские организмы, если за 5–7 месяцев до события наблюдалась повышенная геомагнитная активность. Смертность взрослых от всех причин возрастает через 3-4 месяца после таких эпизодов. Повышение напряженности ГМП через 2-3 дня приводит к смерти от сердечно-сосудистых заболеваний более молодых людей, что уменьшает средний популяционный возраст в момент смерти от этих причин.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены в виде докладов и тезисов на 2-й Всесоюзной конференции по адаптации человека (Владивосток, 1977); немецко-советском симпозиуме по хронобиологии и хрономедицине (Галле, ГДР, 1978); 1-й Клинической конференции Института клинической и экспериментальной медицины СО АМН СССР (Новосибирск, 1985); 8-м, 11-м, 13-м и 14-м Международных конгрессах по приполярной медицине (Yukon, Канада, 1990; Harstad, Норвегия, 2000; Новосибирск, 2006; Yellowknife, Канада, 2009); Всесоюзной конференции “Социально-экономические проблемы развития народного хозяйства в условиях перехода к рыночной экономике” (Мурманск, 1991); Международной медицинской конференции “Проблемы охраны здоровья и социальные аспекты освоения газовых и нефтяных месторождений в Арктических регионах (Надым, 1993); 21-й годичной конференции Американской ассоциации биологов человека (Durham, Северная Каролина, США, 1996); Международном симпозиуме “Контроль и реабилитация окружающей среды” (Томск, 1998); 8-м и 9-м Национальных конгрессах по болезням органов дыхания (Москва, 1998, 1999); 11-м Международном симпозиуме "Эколого-физиологи-ческие проблемы адаптации" (Москва, 2003); 5-й Международной конференции "Здоровое сердце" (5th International Heart Health Conference, Милан, Италия, 2004); 25-й Международной конференции по популяционным исследованиям (XXV IUSSP International Population Conference, Tours, Франция, 2005); Всероссийской конференции "Медико-физиологические проблемы экологии человека" (Ульяновск, 2007); 2-м Международном экологическом форуме "Окружающая среда и здоровье человека" (Экофорум-2008, Санкт-Петербург); Межрегиональной научно-практической конференции "Здоровье детей коренных народов Севера" (Якутск, 2008).

По теме диссертации опубликовано 31 работа в т.ч. 8 публикаций в журналах, рекомендованных ВАК.

Объём и структура диссертации. Работа изложена на 390 страницах машинописного текста, содержит 51 таблицу и 38 рисунков и состоит из введения, обзора литературы, глав с описанием методов и обследованных популяций, результатов, заключения, выводов, рекомендаций и приложения. Цитированная литература – это 220 отечественных и 546 иностранных источников.