Экологические факторы в антропогенезе. Адаптивные экологические виды человека, их происхождение

Если филогенетическое наследие называют внутренней движущей силой эволюции, то среда – внешняя её движущая сила, т.к. условиями среды определялись человеческая эволюция и необходимые для неё предпосылки.

В качестве наиболее вероятных факторов гоминизации чаще всего рассматриваются следующие: саваннизация, повышение уровня радиации, геомагнитные инверсии, вулканизм, землетрясения, изменение характера питания и т.д.

Как показали палеоклиматические данные, в условный период существования рамапитеков (8-14 млн. лет назад) на Земле стало холоднее, на месте тропических лесов стали возникать саванны. Потребовалась физиологическая перестройка, и преимущество получили особи, которые могли дольше продержаться на ногах в выпрямленном положении. Саваннизация Африканского материка уменьшила обилие легкодоступных ресурсов, потребовала большей двигательной активности для добывания пищи, следовательно, переход к двуногой локомоции был экологически обоснован.

Тектоническое поднятие Африканского материка, наиболее проявившееся в Восточной и Южной Африке, активизировалось именно в то время, когда появился предчеловек. Важной особенностью тектоники платформы является развитие в восточной её части системы великих разломов. Именно здесь, по территории прародины человека проходит Восточно-Африканская зона разломов земной коры – рифт. У тех обезьян, которые жили в западной Африке за пределами зоны рифтообразования, никаких изменений не произошло.

Движение земной коры по разломам привело к мощной вспышке вулканической активности и выбросу магмы с повышенным содержанием радиоактивных элементов. К тому же, область прародины человека отличается от других регионов Африки обилием урановых руд. Облучение приводит к разрывам ДНК и генным и хромосомным мутациям.

Изменения магнитного поля Земли, связанные с изменением наклона земной оси, тектоническими преобразованиями и изменением положения земной орбиты, также могли повлиять на гоминизацию. Это связано с тем, что все крупные органические молекулы (белки, нуклеотиды и т. п.) обладают полярностью и их взаимодействие может изменяться под влиянием магнитного поля. В период геомагнитных инверсий частота мутаций в зародышевых клетках гоминид могла удваиваться.

Изменение характера питания считается очень важным фактором гоминизации. Была решена проблема нехватки растительной пищи, вызванной сезонным уменьшением растительности и конкуренцией с травоядными животными. Это также расширило ареал обитания гоминид, так как животные меньше зависят от климата, чем растения. Охота способствовала разделению труда по половому признаку, увеличила значимость интеграции охотников, сформировала стереотип поведения, при котором мясная пища, добытая мужчинами, и растительная, собранная женщинами, делилась между всеми членами сообщества. Новые формы поведения способствовали развитию языка. Употребление богатых белками продуктов дало гоминидам дополнительный источник энергии и пластических веществ, необходимый для обеспечения развития крупного мозга. Использование в пищу мяса увеличивало количество свободного времени, которое можно было направить на исследовательскую и трудовую деятельность.

Адаптивный вид (тип) – норма биологической реакции на комплекс условий окружающей среды, проявляется в развитии морфофункциональных, биохимических и иммунологических признаков, обеспечивающих оптимальную приспособленность к данным условиям обитания.

В комплексы признаков адаптивных типов из разных географических зон входят общие и специфические элементы.

Общие компоненты - (показатели костно-мускульной массы тела, количество иммунных белков сыворотки крови человека) повышают общую сопротивляемость организма к неблагоприятным условиям среды.

Специфические элементы отличаются разнообразием и тесно связаны с преобладающими условиями в данном месте обитания (гипоксия, жаркий или холодный климат).

Их сочетание служит основанием к выделению адаптивных типов: арктического, тропического, зоны умеренного климата, высокогорного, пустынь и др.

Арктический адаптивный тип.Относительно сильно развит костно-мускульный компонент тела, грудная клетка имеет большие размеры, конечности преимущественно короткие. Такой тип телосложения имеет самое большое соотношение массы тела к площади поверхности тела, с которой происходит теплоотдача в окружающую среду путём испарения пота, конвекции и радиации. Среди аборигенов Арктики почти не встречаются лица с астеническим телосложением. Высокий уровень гемоглобина, относительно большое пространство, занимаемое костным мозгом, повышенное содержание минеральных веществ в костях, высокое содержание в крови белков, холестерина, повышенная способность окислять жиры. Имеют свои особенности и механизмы терморегуляции - при охлаждении резко падает температура кожи, уровень обмена веществ меняется незначительно.

Наибольшее влияние на формирование комплекса признаков арктического адаптивного типа оказали, по-видимому, холодный климат и преимущественно животная пища.

Тропический адаптивный тип. Удлиненная форма тела, сниженная мышечная масса, относительное уменьшение массы тела при увеличении длины конечностей, уменьшение окружности грудной клетки, более интенсивное потоотделение за счет повышенного количества потовых желез на 1 см² кожи, низкие показатели основного обмена и синтеза жиров, сниженная концентрация холестерина в крови. Сильная пигментация кожных покровов, обусловленная высокой интенсивностью солнечной радиации (особенно ультрафиолетового спектра) уменьшает канцерогенное и мутагенное воздействие солнечных лучей. Неблагоприятная эпидемиологическая обстановка (огромное количество промежуточных и окончательных хозяев биогельминтов и простейших, переносчиков трансмиссивных заболеваний) обусловила формирование напряжённого иммунитета, что проявляется в повышенном уровне иммуноглобулинов в крови, в большей активности белых клеток крови. Широкое распространение малярии в некоторых популяциях привело к закреплению специфической мутации гена, отвечающего за синтез гемоглобина S. Эритроциты с таким гемоглобином оказались устойчивее к внедрению малярийного плазмодия, что облегчает течение этого заболевания.

К преобладающим экологическим факторам, под влиянием которых формировался комплекс признаков тропического адаптивного типа, относят жаркий влажный климат и рацион с относительно низким содержанием животного белка.

Адаптивный тип умеренного пояса. В чистом виде в настоящее время можно наблюдать только у людей, проживающих в сельской местности или в небольших городах. Большая часть жителей умеренных широт в настоящее время сконцентрирована в городах, где на первом месте по значению находятся не климатические, а антропогенные факторы. Морфо-функциональные показатели, а также степень их вариабельности, у данного адаптивного типа являются «промежуточными» между тропическим и арктическим типами.

Развитие данного адаптивного типа обусловлено отсутствием экстремальных факторов, сезонностью климата, а также миграцией.

Горный адаптивный тип. Повышенный уровень основного обмена, относительное удлинение длинных трубчатых костей скелета, расширение грудной клетки, повышение кислородной емкости крови за счет увеличения количества эритроцитов, содержания гемоглобина и относительной легкости его перехода в оксигемоглобин, зачастую – гипертрофия сердечной мышцы.

Основным экологическим фактором формирования горного адаптивного явилась гипоксия.

Аридный адаптивный тип (выделяют не все авторы). Развивается у жителей пустынь. Больше распространены длиннотелые морфотипы (до 70 %), мускульный и жировой компоненты развиваются слабо, общие размеры тела больше, чем у человека тропического адаптивного типа. Уровень основного обмена невысок, количество холестерина в крови снижено.

Для пустыни главным вредным фактором является воздействие сухого воздуха, имеющего большую испаряющую способность. Кроме того, в тропических пустынях наблюдается круглогодичное сильное тепловое воздействие, а во внетропической зоне резкие сезонные перепады температуры – жара летом и холод зимой.