CC BY
59
ЕЗ
о влиянии полярного дня и полярной ночи
на организм человека в условиях крупных населенных пунктов
И. С. Кандрор
Из Института общей и коммунальной гигиены АМН СССР
Литература о сдвигах в отдельных физиологических функциях у человека на Крайнем Севере крайне скудна. Одной из первых работ в этой области является сообщение Линдгарда, обнаружившего у участников зимовки резкое угнетение обмена веществ в зимние месяцы 1907 г. Он предположил, что причиной этого является длительное отсутствие солнечного света, в частности его ультрафиолетового компонента. После него с гораздо большей методической достоверностью, на большем материале этот вопрос изучали советские исследователи: И. П. Бай-ченко на Диксоне в 1935 г., А. И. Эдель-Смольников на острове Врангеля в 1936 г., Н. Синадский в 1939 г. и А. Д. Слоним, Р. П. Ольнянская и С. О. Руттенбург в 1944 г. Все они, подтвердив факт более или менее резкого снижения основного обмена, особенно в зимние темные месяцы, вслед за Линдгардом считали это результатом ограничения световых или зрительных раздражений в период полярной ночи. Подобное объяснение казалось тем более вероятным, что в лабораторных условиях физиологи уже давно наблюдали понижение основного обмена в темноте и повышение его на свету. Правда, имелись и противоречащие данные. Так, Мэзон (J. Mason) у коренных жителей Аляски — эскимосов и алеутов — обнаружил заметно более высокий уровень обмена, чем у жителей умеренных стран, но это расхождение не было выявлено и причины его не анализировались.
Так же как и в отношении обмена веществ, Линдгард обнаружил сезонное угнетение дыхания, уменьшение легочной вентиляции и повышение напряжения углекислоты в альвеолярном воздухе в периоде полярной ночи. Уже давно обращалось внимание на то, что к концу полярных зимовок .люди приобретали землисто-зеленый цвет лица. О. П. Григорова на Новой Земле и О. Абс и В. Борхардт (W. Вог-chardt) в Норвегии изучали сезонные колебания состава крови и установили, что в зимние месяцы падает процент гемоглобина и понижается число эритроцитов. На этом основании позже стали говорить о так называемой полярной анемии, также связывая ее с длительным отсутствием естественного солнечного света. Не приходится говорить о том, что одним из явных последствий недостатка естественного солнечного света приходится признать широкое распространение.рахита среди детей в Заполярье. Так, Н. Р. Шастин и А. Т. Петряева, обследовав в 1933 г. жителей острова Новая Земля, обнаружили среди детей до трехлетнего возраста 99% больных рахитом в тяжелой форме. Наконец, следует отметить еще одно важное явление, также связывавшееся с влиянием полярной ночи. Некоторые авторы указывали на резкое угнетение половой функции и на то, что у женщин в период полярной ночи нарушается правильный ритм менструально-овариального цикла. Таким образом, краткое перечисление имеющихся в литературе данных прн-
водит к представлению о том, что полярная зима, связанная с многомесячным отсутствием естественного солнечного света, оказывает на организм человека серьезное и глубокое влияние.
В настоящее время в нашей стране за Полярным кругом уже многие годы существуют крупные благоустроенные населенные пункты с многотысячным населением. Условия жизни населения в этих заполярных городах и поселках совершенно непохожи на условия жизни в прежних изолированных зимовках. При всем том остались неизменными климатические условия, в том числе продолжительность полярного дня и ночи. В этих условиях впервые создались возможности для физиологического и гигиенического изучения влияния полярного дня и ночи в нормальных трудовых и культурно-бытовых условиях жизни. В после-
Рис. 1. Основной обмен (в процентах к стандартам) у людей в Заполярье. Слева — по литературным данным: — Линдгард, Б — Бай-ченко, Сн — Синадский, Сл (Слоним, Ольнянская, Руттенбург)—у зимовщиков на полярных станциях и у эскимосов — М—Мэзон; справа— собственные наблюдения (1946—1950).
дующем будут изложены некоторые из полученных нами и нашими сотрудниками данных о влиянии полярного дня и полярной ночи на организм человека в современных условиях.
Основной обмен. Изучение основного обмена у сотен людей — коренных жителей и вновь прибывших в разные сезоны полярного года —с несомненностью показало (рис. 1 и 2), что в отличие от прежнего никакого угнетения основного обмена у жителей Заполярья больше не наблюдается. Наоборот, имеется совершенно определенное повышение уровня обмена, по-разному выраженное у различных групп населения, которое имеет в основном терморегуляторный приспособительный характер. Важно подчеркнуть, что впервые мы могли отметить (и это не вызывает никакого сомнения в методической и статистической достоверности) у некоторых групп полярников определенное сезонное повышение основного обмена именно в период холодных зимних месяцев, несмотря на то, что часть из них является в то же время и месяцами полярной ночи Из этого отнюдь не вытекает отрицание самой возможности угнетающего влияния условий полярной ночи на обмен. Это означает лишь, что в современных условиях жизни в крупных населенных пунктах в Арктике это влияние перекрывается и преодолевается влиянием других более могущественных факторов, в результате чего заметного снижения основного обмена в период полярной ночи более не наблюдается.
1 Как показал анализ данных с учетом длительности проживания в условиях Севера, перестройка основного обмена на новый более высокий уровень происходит в течение первых 6—12 месяцев жизни на севере.
Дыхание. Изучая сезонные колебания функции дыхания (рис. 3), мы могли обнаружить, что они изменяются в общем параллельно с изменениями газообмена. Но если глубже проанализировать изменения в физиологическом механизме регуляции дыхания, то на основании данных о некотором повышении парциального напряжения
'/а
Рис. 2. Сдвиги в уровне основного обмена в ходе акклиматизации. На оси ординат — уровень основного обмена в процентах к стандартам, на оси абсцисс — логарифм числа месяцев проживания на Крайнем Севере. Перестройка основного обмена на новый, более высокий уровень происходит в течение первых 6—12 месяцев проживания на севере.
углекислоты в альвеолярном воздухе можно сделать вывод, что в периоде полярной ночи имеется определенное, хотя и нерезко выраженное понижение возбудимости дыхательного центра. Как будет видно из дальнейшего, некоторое снижение возбудимости не ограничивается только областью дыхательного центра, а распространяется шире.
Рис. 3. Сезонные колебания дыхания и пульса (в условиях основного обмена) у людей в Заполярье. П и С — группы обследованных в различных пунктах.
Кровь. Наблюдения над сезонными колебаниями состава крови убеждают в том, что сдвиги в картине крови определяются в гораздо большей степени фактором питания, чем света, и что там, где созданы все условия для нормального питания, ни о какой «полярной анемии» говорить не приходится.
Фосфорно-кальциевый обмен. Вопрос о последствиях ультрафиолетовой недостаточности у взрослых и детей в Заполярье составляет пред-
мет специальной статьи (Д. М. Демина). Здесь упомянем лишь о том, что уровень щелочной фосфатазы в крови у детей в Заполярье в среднем оказался значительно выше, чем в средних широтах. Соответственно меняется и реактивность организма на ультрафиолетовое облучение. Время образования эритемы при облучении лампой ПРК-2 в стандартных условиях оказалось у детей Заполярья почти в два раза меньше, чем в тот же сезон года у детей в Москве.
Гормональная деятельность. Данные о ритмике менструального цикла у женщин в Заполярье показали, что ни о каком прекращении или нарушении нормальной ритмичности менструальной функции в период полярной ночи, как об этом утверждалось ранее (см. БМЭ, 1-е изд., т. 17), в современных условиях говорить не приходится. Анализ статистики рождаемости за ряд лет по месяцам года также убедительно показал необоснованность представлений о каком-либо резком угнетении половой функции в период полярной ночи.
Сезонные колебания тонуса центральной нервной системы. Стремясь вскрыть наличие этих колебаний в связи с влиянием полярного дня и полярной ночи на организм, мы изучали сезонные колебания уровня электрокожного сопротивления. Наблюдения проводились в течение 2 лет и охватывали свыше 400 человек разного пола и возраста, включая взрослых рабочих, служащих, членов их семей и детей школьного, дошкольного и ясельного возраста. Обнаружилось, что низкие значения электрокожного сопротивления (100 000—500 000 ом), указывающие на повышение тонуса симпатической нервной системы, преобладали у всех обследованных лиц в месяцы полярного дня, и, наоборот, в месяцы полярной ночи отмечалось определенное преобладание высоких уровней электрокожного сопротивления (от 2 мегаом и выше). Так как эти сдвиги были приблизительно одинаково выражены как у взрослых, так и у детей, естественно было поставить их в связь с таким фактором, которому одинаково подвергаются все люди в Заполярье и который меняется одновременно со сдвигами данного показателя. Очевидно, что им может быть только колебание интенсивности и длительности светового дня — от круглосуточного полярного дня до полной полярной ночи.
Физиологический механизм указанных явлений можно представить следующим образом: длительное раздражение рассеянных периферических элементов зрительного анализатора создает и поддерживает в коре больших полушарий и в подкорковых центрах состояние повышенного тонуса. Если у взрослых людей влияние длительности и интенсивности освещения часто маскируется содержанием зрительного образа, тем, что человек видит вокруг себя, то у младенцев роль длительности и интенсивности освещения, т. е. роль длительного возбуждения менее дифференцированного отдела зрительного анализатора в поддержании более высокого тонуса своей центральной нервной системы, выступает более отчетливо и ярко.
Сон. Об общем тонизирующем или, наоборот, тормозящем влиянии сезонных колебаний освещенности говорят и данные о средней продолжительности суточного сна у полярников в разные сезоны полярного года.
Опрос более 500 взрослых полярников и непосредственные наблюдения на детях показали, что средняя продолжительность ежесуточного сна в период полярного дня на Р/2—2 часа меньше, чем в период полярной ночи. Это является таким свидетельством в пользу разного соотношения возбудительно-тормозных процессов в коре больших полушарий в разные сезоны полярного года, которым пренебречь нельзя и гигиеническое значение которого не может быть преуменьшено.
Суточная ритмика температуры тела. Сказываются ли нарушения правильного чередования дня и ночи на физиологических процессах ритмического характера? В качестве одного из подобных процессов мы
изучали суточную ритмику температуры тела в разные сезоны у лиц, впервые прибывших и долго проживших в Заполярье. Суточный температурный ритм является отражением приспособления организма к периодической смчене дня и ночи. Установившись в раннем возрасте, этот ритм затем становится необычайно устойчивым и косным. Эта особенность дает основание рассматривать его как проявление динамического стереотипа в деятельности больших полушарий (Т. М. Черкевич).
В литературе имеется большое число данных об устойчивости этого ритма у человека, несмотря на самые сильные, казалось бы, воздействия. Так, ни работа в ночную смену, а отдых днем, ни многонедельное пребывание в постели без всяких движений, ни многие болезненные состояния, ни переходы на искусственный режим 18- или 28-часовых суток [Н. Клейтман и Е. Клейтман (Ы. ЮеНтап и. Е. ЮеМтап)] не могут нарушить этого ритма. Но вместе с тем в литературе отмечены и факты противоположного характера. Еще в прошлом веке было известно, что у человека, совершающего кругосветное путешествие, суточные колебания температуры тела соответствуют местному поясному времени, т. е. ритм не удерживается таким, каким он был у человека в момент выезда, а меняется, приспособляясь к местной периодичности смены дня и ночи. В специальном исследовании, проведенном на пассажирах экспресса Москва — Владивосток, мы могли убедиться, что и при современных скоростных видах транспорта при перемене одновременно всех элементов внешнего стереотипа колебания температуры тела происходят в соответствии с временем суток на новом месте. Подобный сдвиг в фазах суточного ритма при разнице в поясном времени между Москвой и Владивостоком, достигающей 7 часов, происходит, как правило, легко и незаметно для человека (И. С. Кандрор, 1954).
Изучение этого вопроса в условиях полярного дня и полярной ночи представляет несомненный интерес.
Мы провели наблюдения над сотнями людей в разные периоды года. Среди них были люди, только что приехавшие в Заполярье, люди, прожившие здесь 2—3 года и 7—14 лет. Анализ большого материала показал, что наряду с обычными формами температурной ритмики у полярников нередко наблюдаются и некоторые необычные формы (рис. 4). В одних случаях речь идет об удлинении дневной фазы — удлинении периода дневного возбуждения, в других, наоборот, об удлинении ночной фазы, фазы понижения температуры тела, соответствующей периоду торможения. В-третьих, налицо уплощение кривых, свидетельствующее о нарушении обычного распределения во времени возбудительно-тормозных процессов. Наконец, в-четвертых, наблюдались кривые явно извращенного парадоксального типа.
При анализе вопроса о том, в какие сезонные периоды и у каких контингентов наблюдается преобладание кривых нормального характера, и когда и у кого появляются различные отклонения от нормы, оказалось следующее: весной и осенью, когда в Заполярье происходит более или менее правильное ритмическое чередование дня и ночи, у всех людей явно преобладают кривые нормального типа, однако (чаще всего
оз 6 9 ¡2 ю т г/ о з в
Рис. 4. Типы суточных температурных кривых у людей в Заполярье. Обозначения: пунктир — нормальный тип кривой, сплошные линии — наблюдающиеся отклонения от нормы: Д — удлинение дневной фазы; Я — удлинение ночной фазы; У — уплощение кривых; И — извращение; кривые парадоксального типа. На оси абсцисс — часы суток по местному времени, на оси ординат — аксиллярная температура тела.
в самом начале «весны» и «осени») встречаются различные отклонения от нормы, которые отражают трудности переделки установившегося динамического стереотипа.
В периоде полного полярного дня наблюдается преобладание кривых, как мы их назвали, дневного типа, с удлинением дневной фазы повышения температуры тела. В период же полярной ночи явно преобладали кривые ночного типа.
Необходимо заметить, что все наблюдавшиеся нами лица были заняты регулярным трудом и находились в условиях определенного трудового режима, постоянного на протяжении всего года. Тем не менее
0 период лолярнаго
Я период трма/гмей смелы дня и нта
Я период полярной пот
7 дней.
30 дней стаж
С уЯпгнетем нт.чсй. &7М/
У/7У7щет&/е
Рис. 5. Частота различного рода суточных температурных кривых в разные сезоны года. Обозначения: в маленьких кружках — распределение кривых в период полярного дня у лиц, проживших в Заполярье.
у них наблюдалось нарушение правильного характера суточной температурной кривой. Особенно часты и выражены были эти нарушения в период полярного дня у людей в первые дни и недели по приезде на север из центральных областей (рис. 5, Л и Б).
Разумеется, за указанными нарушениями суточного температурного ритма надо видеть общее нарушение суточной периодики физиологических функций, имеющее несомненно важное значение в нормальной жизнедеятельности организма.
По необходимости кратко изложенные выше данные о физиологических сдвигах в организме человека под влиянием полярного дня и ночи позволяют прийти к следующим выводам общегигиенического характера: условия полярного дня и ночи не являются безразличными для людей и оказывают определенное влияние на организм, хотя отмечавшееся в прошлом глубокое угнетение ряда функций организма в период полярной ночи больше не имеет места, будучи компенсировано влиянием других, главным образом социальных факторов; условия полярного дня вызывают известное перевозбуждение в центральной нервной системе. С влиянием этих условий сравнительно легко вести борьбу путем более жесткого соблюдения не только режима труда, но и режима отдыха и быта и другими частными гигиеническими мероприятиями; периодом, вызывающим наибольшие сдвиги в организме, с которым труднее бороться, является период полярной ночи, связанный с наиболее суровыми метеорологическими условиями. Тем не менее путем осуществления ряда рекомендованных гигиенических мероприятий—усилением искусственного освещения, внедрением новых источников света, обогащенных ультрафиолетовым компонентом, и др. — можно уже в ближай-
шее время добиться смягчения, если не полного устранения некоторых неблагоприятных сдвигов и в этом периоде.
Разумеется, для ряда районов Заполярья и Крайнего Севера характерны не только явления полярного дня и полярной ночи, но и другие особенности, связанные как с климатом, так и с известной отдаленностью этих районов от центральных областей.
Сюда следует отнести суровость метеорологических условий, особенно резкие ветры, отсутствие в ряде случаев почвенного покрова и бедность растительности. Каждый из этих факторов имеет большое гигиеническое значение, так как требует от организма человека развития акклиматизационных сдвигов и сказывается на картине общей заболеваемости (Кандрор и Солтыский, 1937). Все это требует особой организации внешней среды, т. е. одежды, жилища, питания, водоснабжения, благоустройства и т. д., компенсирующих влияние этих условий.
Неослабное внимание и забота Советского государства о здоровье и благополучии населения Заполярья уже обеспечили возможность создания в этих районах крупных населенных пунктов с относительно высоким уровнем культурного и бытового обеспечения.
То обстоятельство, что в современных условиях оказалось в значительной степени преодоленным и компенсированным влияние такого неустранимого природного фактора, как полярная ночь и полярный день, убеждает, что и в отношении влияния всех других факторов также будут разработаны и осуществлены широкие мероприятия, которые позволят значительным массам населения из центральных областей освоиться в этих районах без ущерба для своего здоровья, работоспособности, естественного воспроизводства населения и т. д. Важной задачей гигиенической науки является дальнейшее изучение и всесторонняя разработка вопросов конкретного характера, направленных на содействие процессу акклиматизации населения на Крайнем Севере.
ЛИТЕРАТУРА
БМЭ, М., 1936, т. 17, ст. «Менструация» и «Метеорология». Григорова О. П. Антропологич. журн., 1933, № 1—2, стр. 163—177.—Демина Д. М. Гиг. и сан., 1957, № 6, стр. 3—10. Кандрор И. С. Журн. высш. нервн. деят., 1954, т. 4, в. 6. стр. 799—802.— Он же. Акуш. и гин., 1956, № 2, стр. 69—71. — К а н д р о р И. С., Рапопорт К- А. и Солтыский Е. И. Воен-мед. журн., 1957, № 1, стр. 61—67.— С л о н и м А. Д., Ольнянская Р. П., Руттенбург С. О. В кн.: Опыт изучения периодических изменений физиол. функций в организме. М., 1949, стр. 207—221.— Шастин Н. Р. и Петряев AT. (Schastin N. P., Petrjaeff А. Т.). Jahrb. f. Kin-derh., 1933, Bd. 140, S. 314—326— Э д e л ь-С м о л ь н и к о в. Врач, дело, 1934, № 10, 679—682.—Abs О. Ztschr. klin. Med., 1932, Bd. 120, S. 213—229,—В о г с h a r d t W. Pfluger's Archiv, 1928, Bd. 218, S. 395—407,—M a s о n E. D. J. Nutrition, 1934, v. 8, p. 695—713.—Lindhard J. В кн.: Hndb. d. Balneologie u. Mediz. Klimatol. Leipzig, 1924, S. 326—340,—КI e i t m a n N.. Kleitman E. J. Appl. Physiol., 1953, v. 6, p. 283—291.
Поступила 5/V 1956 r.
THE EFFECT OF THE POLAR DAY AND POLAR NIGHT ON THE HUMAN ORGANISM UNDER CONDITIONS OF LARGE SETTLEMENTS
I. S. Kandror
After several years of investigations in different parts of the Soviet Arctic Zone the author gives a short survey of the alterations which take place in the physiological functions of man under the influence of the polar day and night. There were changes in the basal metabolism, the respiration, the blood and the course of some functions with a specific rhythm (the 24hr rhythm of the body temperature), the rhythm of the menstrual cycle, the seasonal fluctuations of the central nervous system tonus, which influences the duration of sleep and the level of the electric skin resistance
An intense depression of many functions of the organism during the polar night and their hyperexcitation duiing the polar day has been noted in the past; it does not take place to such a great extent nowadays. However, even under the present conditions, the periods of polar night and day cause some physiological disturbances in the human organism and this fact must be taken into consideration when hygienic instructions are being worked out.
•k -Й- -¿Г
