Изменения морфологических признаков под влиянием климатических факторов

Выраженный адаптивный характер имеют многие признаки. Мы уже говорили о том, что изменчивость цвета кожи и ширины носа явно связана с климатическими факторами — интенсивностью ультрафиолетового облучения и среднегодовой температурой воздуха.

Хорошо изучена связь с климатическими показателями таких признаков, как длина и масса тела, массо-ростовые соотношения, пропорции конечностей, площадь поверхности и компонентный состав тела, распределение подкожной жировой клетчатки.

В мировом масштабе масса и индекс массы тела (отношение веса к росту) проявляют отрицательную корреляцию со среднегодовой температурой: чем выше температура в регионе обитания группы, тем меньше средний вес мужчин и женщин.

Отношение площади поверхности тела к массе у обитателей более холодных областей уменьшается, т. е. площадь поверхности становится меньше параллельно со снижением средней температуры. Эта закономерность хорошо видна на примере русского населения различных климатических регионов нашей страны. Массо-ростовой индекс Рорера, отражающий удельную плотность тела, нарастает с ростом суровости климата, тогда как отношение площади поверхности тела к массе (индекс поверхности тела) в этих группах уменьшается (табл. 5.2).

Более сложные взаимосвязи между строением тела и климатическими характеристиками среды выявляются при анализе компонентного состава: содержания в организме костной, мышечной и жировой тканей. На первый взгляд кажется, что количество жировой ткани должно нарастать в группах, обитающих в регионах с относительно низкими температурами. Это, однако, верно лишь отчасти. При сравнении популяций населения тропиков, субтропиков, умеренной, континентальной и высокоширотных зон выясняется, что наибольшее количество подкожного жира характерно для жителей регионов умеренного и особенно резко континентального климата. Содержание жировой ткани снижается у обитателей как более жарких регионов (что не требует особых объяснений), так и у населения Субарктики и Арктики.

Таблица 5.2

Соматические характеристики русских 20—35 лет, проживающих в различных климатических регионах.

В табл. 5.3 приведены показатели содержания мышечной и жировой ткани у молодых мужчин, представителей трех этнических групп, относящихся к семье восточных финнов: волжских (мордва) и пермских (коми-пермяки и коми). Обследованные представители мордвы проживают в условиях умеренной климатической зоны (г. Саранск), комипермяки населяют умеренно-континентальные районы (г. Кудымкар), а представители специфической этноареальной группы коми-ижемцев около 400 лет назад переселились в субарктические регионы (начало переселения — 1583 г.; обследовались коми-ижемцы Березовского района Ханты-Мансийского автономного округа). Из данных табл. 5.3 следует, что по мере снижения зимних температур содержание жировой ткани в организме снижается, а мышечной — нарастает.

Таблица 5.3

Содержание мышечной и жировой ткани в группах восточных финнов (мужчины, 20—30 лет) в зависимости от климатических условий [Пермские и волжские финны…, 2009].

Исследования показывают, что подкожная жировая клетчатка — не лучший теплоизолятор для внутренних органов. Первенство в предохранении организма человека от переохлаждения принадлежит мышечной ткани: во-первых, она имеет большую массу и укрывает внутренние органы более толстым слоем, чем подкожный жир; во-вторых, при необходимости мышцы способны сами вырабатывать тепло (непроизвольный механизм дрожи при охлаждении). Таким образом, умеренное нарастание слоя подкожного жира создает необходимый адаптивный эффект только в определенных экологических условиях.

При этом существенное значение для успешной климатической адаптации имеют особенности распределения (топографии) подкожного жира [Пермские и волжские финны…, 2009; Kozlov, 2007]. Так, у молодых мужчин умеренной климатической зоны (русских и комипермяков), подкожная жировая клетчатка концентрируется преимущественно ниже пояса: в подавляющем большинстве случаев (62%) на туловище, реже (26%) на нижних конечностях. У коренных жителей Субарктики — манси, хантов, коми-ижемцев — преобладает суммарная толщина кожно-жировых складок на туловище (здесь жировая ткань распределена относительно равномерно), а жировой слой на конечностях выражен слабо. Для жителей регионов с резко континентальным климатом (бурят), напротив, характерно преимущественное скопление жировой клетчатки на конечностях, в основном ниже пояса.

Разные варианты топографии подкожного жира дают различный эффект. Концентрация жировой ткани на туловище помогает поддерживать постоянную температуру внутренних органов, что важно для групп, обитающих в прохладном или холодном климате с умеренно выраженными температурными колебаниями. Для резко континентального климата характерны очень существенные перепады температур (разница между средними температурами июля и января — февраля в Бурятии и Якутии достигает 50°). В этом случае поддержание постоянной температуры внутренних органов обеспечивает в основном мышечный слой, а жировая клетчатка, укрывая преимущественно конечности, снижает физиологическое ощущение «холодового дискомфорта»: неприятное ощущение «замерзания» возникает у человека при охлаждении плеч и бедер.

Следует подчеркнуть, что межгрупповая изменчивость морфологических признаков современного человека проявляется также в строении внутренних органов — сердца, легких, кровеносных сосудов. Например, русское население умеренно-континентальной климатической зоны отличается сравнительно узким и вытянутым по вертикальной оси сердцем, тогда как для коренных жителей Субарктики характерно относительно широкое сердце, расположенное под большим углом к вертикальной оси тела [Пермские и волжские финны…, 2009].

В целом климато-географическая изменчивость общих размеров тела человека и его пропорций хорошо отвечает установленным еще в XIX в. «экологическим правилам» Аллена и Бергмана. Согласно им, с увеличением географической широты или снижением средней температуры среды обитания, у представителей одного биологического вида увеличиваются средние размеры тела, и уменьшается длина конечного

стей. Так организм адаптируется к воздействию абиотических (климатических) факторов среды.