Предел организма. Может ли человек приспособиться к жаре?
Мы наделены эффективной системой охлаждения. Но пока она не успевает адаптироваться к изменениям климата, утверждают учёные. Значит ли это, что если температура на Земле повысится ещё на пару градусов, человечество начнёт вымирать? Ответы на эти вопросы поискала в зарубежной прессе редактор раздела World Press издания Republic.ru Ира Соломонова.
Рассуждая о рисках, связанных с глобальными изменениями климата, обычно указывают на подъем уровня мирового океана и затопление многих крупных городов. По оценкам климатологов, если температура на планете вырастет на 3°С, затронуты окажутся районы проживания порядка 275 млн человек по всему миру. И дело не только в океане. Некоторые ученые считают, что само по себе повышение температуры может оказаться более серьезной угрозой, чем затопление прибрежной полосы. Согласно публикации 2015 года, если «нормальная» температура в некоторых регионах планеты превысит 35°С, человек, не привыкший к ней, не сможет приспособиться – у тела не будет для этого инструментов.
Длительное пребывание на жаре, указывает эксперт CDC (Центры по контролю и профилактике заболеваний, США) Майк Макгихин, перегружает терморегуляционные системы тела, они дают сбой. В частности, человек может перестать потеть, а следовательно – охлаждаться через потоотделение. При повышении температуры тела мозг приказывает мышцам «притормозить», и человек начинает ощущать усталость; температура также сказывается на работе центральной нервной и циркуляторной систем организма, это приводит к эффектам, напрямую не ассоциируемых с теплом: к примеру, во время «волн жары» люди чаще обращаются в больницы из-за проблем с почками.
Как и другие животные, человек может адаптироваться к меняющимся условиям среды обитания. Когда-то мы были куда менее приспособлены к жаре: согласно одному исследованию, еще сто лет назад люди гораздо хуже переносили периоды экстраординарного тепла – такие, как нынешнее лето. Если бы мы сохранили прежнюю чувствительность к высокой температуре, в 1980–2009 годах от нее погибло бы в 4 раза больше людей – таковы сегодняшние оценки. Что происходит с организмом на жаре, какие механизмы включаются, чтобы мы смогли пережить ее, и спасут ли они нас, если самые мрачные прогнозы климатологов начнут сбываться?
Можно сказать, что способность к терморегуляции сыграла ключевую роль в эволюции и помогла человеку обрести его внешний вид. Людям приходилось преодолевать большие расстояния по открытой местности в африканских саваннах, и в процессе, согласно одной из теорий, мы утратили шерсть и получили эккриновые потовые железы, отличные от потовых желез большинства млекопитающих. В результате человек стал чемпионом по соотношению объема производимого им пота и поверхности тела. Прямохождение тоже оказалось полезным: благодаря ему мы оказались дальше от раскаленной земли и перестали подставлять солнцу мохнатую спину – только мохнатую голову. Продвинутый механизм потоотделения позволил человеку превратиться в выносливого бегуна, способного долго выслеживать добычу, даже несмотря на то, что во время бега тело производит в 10 раз больше тепла, чем при ходьбе.
В процессе адаптации к жаре, объясняет журналист Том Вандербилт, соленость пота человека снижается, чтобы сберечь натрий, а эффективность охлаждения поверхности кожи с помощью испарения пота – растет. Меняется метаболизм, увеличивается объем плазмы крови, повышается выработка белков, участвующих в защите от теплового удара. Адаптация начинается немедленно и занимает от нескольких дней до недель: эксперименты показали, что уже спустя 7 дней жизни на жаре человеку становится легче функционировать в ней – в частности, проходить определенные дистанции. Вместе с тем, перестройка ограничена: исследование победителей Бостонского марафона показало, что с ростом температуры воздуха на каждый градус результаты бегунов ухудшаются на 20 секунд, а большая часть рекордов установлена, когда на улице было не больше 12–13°С (на результаты, впрочем, влияет и ветер).
Есть и долговременные механизмы акклиматизации, меняющие организм. Если верить исследованию 1968 года, представители народов банту, работавшие в золотодобывающих шахтах в Африке, обладали выдающейся способностью переносить жару, а именно – «повышенной стабильностью циркуляторной системы». Определенные условия жизни – особенно первых лет – влияют на то, как человек потеет. Исследование 1974 года, сравнивавшее эскимосов с европеоидами, показало, что у первых потовые железы лица более активны, чем железы остальных частей тела, которые обычно не контактируют с открытым воздухом. Это результат адаптации к среде: климату и постоянному ношению плотной одежды.
Благодаря экспериментам с животными мы знаем, что у адаптации к жаре есть пределы. Рыба в «биотестовом» озере на востоке Швеции приспособилась к повышению температуры воды на 5–10°С, но при кратковременном экстремальном нагревании (дополнительно 4,6°С выше привычной температуры) гибла так же часто, как рыба из нормальной среды. Другими словами, «тестовый» окунь выживал, но находился на грани своих возможностей.
Вероятно, у людей тоже есть свой предел. В соответствии с законами физики тело не может отдавать тепло, если температура окружающей среды выше его собственной, и неважно, насколько развита его система терморегуляции. При росте температуры воздуха сверх определенного рубежа мы не будем охлаждаться за счет потоотделения. Ученые считают этим рубежом 35°С – температуру поверхности тела человека – по показателям «влажного термометра» (они будут ниже данных термометра «сухого»). По мнению экологов из M.I.T. Джереми Пэла и Эльфатиха Эльтахира, 35°С по влажному термометру – это граница выживаемости для здорового человека (то есть для многих предел еще ниже), и нахождение в такой жаре свыше 6 часов «будет непереносимо даже для наиболее приспособленных»: начнется гипертермия. Впрочем, подчеркивает биометеоролог из Калифонийского университета в Сан-Диего Дженнифер Ванос, эта граница теоретическая: экспериментально ее не изучали.
Метеорологическая статистика показывает, что максимальная зафиксированная температура (по влажному термометру) редко превышала 31°С. Однако проекции исследователей предполагают, что 35°С вполне могут быть достигнуты к концу текущего столетия в таких регионах, как Персидский залив, Южная Азия (долины Ганга и Инда) и восточный Китай.
Вероятно, по мере потепления человеческий организм запустит адаптационные процессы. Одна из гипотез о человеческой эволюции, которой придерживается палеоантрополог, сотрудник Смитсоновского института Рик Поттс, предполагает, что человек развивался так, чтобы оказаться приспособленным к самым разным условиям обитания. Наш вид – чемпионы по адаптации, выживающие в горах, в холоде, в жаре, в засухе. Однако генетикам до сих пор не удалось найти изменения генов, упрощающих приспосабливаемость к климату – аналогично мутациям, позволяющим людям жить в условиях нехватки кислорода на высоте. Их ищут – но результатов пока нет.
Из-за этого, пишет Вандербилт, сложно предсказать, каким будет физиологический ответ человека на повышение глобальных температур. Мы в точности не знаем, насколько быстро могут произойти биологические изменения, связанные с адаптацией к жаре, подчеркивает новозеландский эпидемиолог Алистер Вудворд. Но ученые предполагают, что сегодня рост температуры, вероятно, опережает способность человека адаптироваться к ней. Означает ли это, что мы не сможем приспособиться, или же что человеку придется меняться быстрее, чем когда-либо, – на этот вопрос наука ответить не может.
