Temat 2 Ekologia osobnika

Temat 2
Ekologia osobnika
Istota interakcji osobnik-środowisko
Oddziaływania środowiska na osobnika i osobnika na środowisko mają znaczenie dla przeżycia i
reprodukcji tego osobnika.
Osobnik oddziałuje na środowisko w taki sposób, by zwiększyć swoją szansę przeżycia i
rozmnożenia (np. odpędzanie konkurentów pokarmowych).
Osobnik działa tak, by:
 poddać się korzystnym oddziaływaniom środowiska (np. przebywanie na słońcu w czasie chłodu),
 uniknąć szkodliwych oddziaływań środowiska (np. szukanie cienia w czasie upału),
 przeciwdziałać szkodliwym oddziaływaniom środowiska (np. pocenie się w czasie upału).
Potrzeby i zagrożenia
Te oddziaływania środowiska oraz zachowania osobnika,
które umożliwiają osobnikowi przeżycie i reprodukcję, to jego potrzeby.
Oddziaływania środowiska, które przeszkadzają osobnikowi w realizacji potrzeb, zagrażają jego
życiu lub reprodukcji – są to zagrożenia.
Zbiór potrzeb wyznaczony jest przez definicję życia:
życie = metabolizm + samoregulacja + rozmnażanie.
Istnieją zatem potrzeby związane z:
 pobieraniem ze środowiska materii, energii i informacji,
 wprowadzaniem do środowiska materii, energii i informacji,
 utrzymywaniem stałości wewnętrznej (homeostazy) oraz działaniem systemów regulatorowych,
 rozmnażaniem.
Potrzeby – przetwarzanie materii i energii
Potrzeba
Osiągnięcie pokarmu
Środki zaspokajania
– motoryka: mięśnie, stawy, kości, więzadła
– wiedza, technologia, organizacja
Pobranie:
– pokarmu i wody
– tlenu
– otwór ustny, aparat szczękowo-zębowy
– nozdrza, drogi oddechowe, płuca
Przetworzenie pokarmu
przewód pokarmowy i gruczoły (ślinianki, wątroba, trzustka)
mechaniczne i chemiczne przekształcenie do postaci wchłanialnej
Transport pokarmu, tlenu,
krew i limfa w naczyniach
produktów przemiany materii
Wydalanie
– jelito grube, odbytnica
– nerki, drogi moczowe
– płuca
– gruczoły skórne
Magazynowanie
tkanka tłuszczowa, glikogen w wątrobie i mięśniach
Potrzeby – przetwarzanie informacji
Środki zaspokajania
Potrzeba
Odbiór
receptory, narządy zmysłów
wytworzenie impulsu nerwowego
Przesłanie
– impulsy nerwowe
– hormony
Przetworzenie
– ośrodkowy układ nerwowy (głównie kora mózgowa)
– układ hormonalny
Emisja
– mowa, pismo, mimika, gesty (kontrola neuronalna)
– ukrwienie skóry, feromony (kontrola hormonalna)
Przechowanie
kora mózgowa (pamięć)
Układ nerwowy i hormonalny zapewniają homeostazę (są regulatorami):
w oparciu o dostępne informacje, wywołują przystosowawcze reakcje organizmu.
Potrzeby – ochrona przed destrukcją
Potrzeba
Fizyczna ochrona osobnika
Środki zaspokajania
skóra, mięśnie, kości
Immunologiczna ochrona osobnika leukocyty, limfocyty, przeciwciała
Trwałość gatunku
rozmnażanie:
– gonady, drogi wyprowadzające, zewn. narządy płciowe
– macica, łożysko, gruczoły mleczne
Potrzeby – informacje dodatkowe (1)
Przetwarzanie informacji wymaga sporych nakładów energii:
mózg ludzki stanowi 2% masy ciała, ale zużywa 20% energii.
Skóra pełni rolę w zaspokajaniu różnych potrzeb:
 ochrona fizyczna, chemiczna i immunologiczna,
 wydzielanie i wydalanie,
 zmysły dotyku i temperatury.
Trwałość gatunku zapewniana jest przez rozmnażanie płciowe.
Płeć żeńska ponosi znacznie większe koszty (energii, czasu) niż męska:
ciąża, laktacja (produkcja mleka), opieka nad dzieckiem i jego wychowywanie.
Potrzeby – informacje dodatkowe (2)
Potrzeba snu: dorosłe osoby śpią ok. 8 godzin na dobę.
W czasie snu znacznie osłabiony jest kontakt ze środowiskiem (zmysły, ruch)  zagrożone
bezpieczeństwo  naziemne małpy śpią na drzewach; człowiek broni się technologią (np. ogień) i
organizacją (np. warta).
Potrzeby społeczne: potrzeba związku emocjonalnego z innymi osobami (miłość, przyjaźń) lub z
grupą (afiliacja).
Istnienie tych potrzeb odzwierciedla wysoki stopień organizacji grup ludzkich i dużą rolę kooperacji
w relacjach międzyosobniczych.
Mechanizmy regulacyjne i homeostaza
Zmiany zachodzące w organizmie pod wpływem środowiska mogą być:
 bezpośrednie: prosta zależność przyczynowo-skutkowa, skutek często jest szkodliwy,
np. promieniowanie słoneczne  nagrzanie ciała,
 regulacyjne: zmiana wywołana przez układ analizująco-decyzyjny, jest przystosowawcza,
np. promieniowanie słoneczne  pocenie się.
Reakcje przystosowawcze mogą mieć na celu:
 utrzymanie stałości określonych cech organizmu (np. temperatura ciała, stężenie glukozy we
krwi), pomimo zmian zachodzących w środowisku; jest to homeostaza,
 przystosowawczą zmianę określonych cech organizmu,
np. trening fizyczny  grube mięśnie; praca rękoma  gruba skóra; pamięć immunologiczna.
Stres
Stres to reakcje i stan organizmu na określone bodźce, tzw. stresory.
Stresor to bodziec psychologiczny lub fizjologiczny będący obciążeniem dla organizmu:
– fizjologicznym:  tętno,  ciśnienie,  aktywność gruczołów dokrewnych,
– psychicznym: złe samopoczucie, gorsza sprawność psychiczna,
Powtarzający się stres fizjologiczny prowadzi do adaptacji fizjologicznej – homeostaza
utrzymywana mniejszym kosztem, np. skutki szybkiego biegu.
Aklimatyzacja = adaptacja fizjologiczna do czynników meteorologicznych.
Np. osoba zaaklimatyzowane do upału: intensywniejsze pocenie, mniejsze zasolenie potu, niższa
temperatura skóry, niższe tętno.
Czynniki rozwoju i funkcjonowania osobnika
1. Genetyczne: aktywność ogółu genów osobnika.
2. Paragenetyczne: biologiczne, ale nie genetyczne wpływy rodziców na potomka:
 enzymy w cytoplazmie komórki jajowej,
 wpływy matki na płód przez łożysko: nie odziedziczone geny matki i jej tryb życia (dieta, palenie,
alkohol, choroby, przeżycia psychiczne),
 mleko matki: składniki odżywcze, przeciwciała, hormony.
3. Środowiskowe: oddziaływania środowiska zewnętrznego:
 biogeograficzne: meteorologiczne, pożywienie, pasożyty, drobnoustroje,
 społeczno-kulturowe: wykształcenie, zamożność, instytucje społeczne.
Czynniki genetyczne – płeć
Genotyp = zbiór wszystkich genów osobnika.
Fenotyp = ogół niegenetycznych cech osobnika.
Fenotyp rozwija się na podstawie informacji genetycznej zawartej w genach przy modyfikującym
wpływie czynników środowiskowych.
Płeć: zależy od chromosomów płci: ♀ posiadają XX, a ♂ XY.
Mężczyźni (w stosunku do kobiet):
 większe ciało: wysokość i masa ciała,
 inne proporcje: większe barki, węższa talia i biodra, brak biustu,
 mniejsza odporność biologiczna  większa śmiertelność przed- i okołoporodowa,
 niestabilność rozwojowa: zmiany toru rozwoju pod wpływem czynników,
 inna psychika: zdolności, zainteresowania, potrzeby.
Cechy jednogenowe
Są determinowane przez jeden gen (o iluś allelach); wpływy środowiska są niewielkie lub żadne.
Dlatego dana cecha ma niewiele wariantów (najczęściej 2-3).
Przykłady – efekt allela dominującego i recesywnego:
 oczy brązowe / niebieskie,
 włosy falujące / proste,
 policzki z dołkami / bez dołków,
 zwijanie języka w trąbkę / brak tej umiejętności,
 wyczuwanie zapachu fenylotiomocznika / nie wyczuwanie,
 grupa krwi AB, A, B / grupa krwi 0 (obecne są 3 allele: IA, IB, I0),
 rozróżnianie koloru czerwonego od zielonego / daltonizm,
 produkcja normalnego śluzu / mukowiscydoza.
Obecnie znanych jest >17tys. cech jednogenowych.
Cechy wielogenowe
Są determinowane przez wiele genów; wpływy środowiska są istotne.
Dlatego cecha ma dużą (nieskończoną) liczbę wariantów.
Przykłady:
 wielkość cech długościowych (wysokość ciała), obwodów (ramienia, talii), masa ciała,
 typ budowy ciała: mezomorficzny (atleta), endomorficzny (grubas), ektomorficzny
(„intelektualista”),
 parametry fizjologiczne, np. ciśnienie krwi, stężenie hormonów (np. testosteronu, estrogenu),
 cechy psychiczne, np. iloraz inteligencji (IQ), cechy osobowości.
Odziedziczalność (1)
W jak dużym stopniu wartość cechy zależy od genów, a w jakim stopniu od środowiska?
Współczynnik odziedziczalności (h2):
jaka część wewnątrzpopulacyjnego zróżnicowania wartości fenotypowej jakiejś cechy wynika z
posiadania różnych genów przez różne osoby.
Na przykład, wsp. odziedziczalności wysokości ciała wynosi h2 = 0,6, tzn.:
międzyosobnicze zróżnicowanie wysokości ciała wynika
 w 60% z tego, że osoby mają różne geny wpływające na wysokość ciała,
 w 40% z tego, że na osoby działały różne czynniki środowiskowe wpływające na wysokość ciała.
Odziedziczalność (2)
Współczynnik odziedziczalności odnosi się do populacji, a nie do osobnika.
Żeby u konkretnej osoby ustalić udział genów i środowiska należałoby poznać:
 wszystkie geny tej osoby,
 oddziaływania środowiskowe z całego życia tej osoby,
 efekty fenotypowe wszystkich tych genów i czynników środowiskowych,
 współdziałanie (interakcje) pomiędzy tymi genami i środowiskiem.
W praktyce jest to niewykonalne.
Udział czynników genetycznych w populacyjnej zmienności fenotypowej danej cechy
wyznacza się porównując ze sobą osoby spokrewnione, np.
 rodzic-dziecko,
 bliźnięta jedno- i dwujajowe,
 dzieci biologiczne i adoptowane.
Odziedziczalność (3)
Współczynniki odziedziczalności dla wybranych cech człowieka.
Cecha
h2
wysokość ciała
0,80
masa ciała
0,65
ciśnienie skurczowe
0,50
inteligencja
0,75
płodność
0,10
Pokrewieństwo rodziców
Sytuacja 1
ojciec
matka
mąż
żona
dziecko
Sytuacja 2
dziadek
babcia
mężczyzna
kobieta
mąż
żona
dziecko
Współczynnik pokrewieństwa i wsobności
Współczynnik spokrewnienia między dwoma osobnikami (R):
odsetek genów, jakie para osób ma identyczne przez pochodzenie (otrzymane od wspólnego
przodka).
Dla rodzeństwa (sytuacja 1) R = 0,5, dla kuzynów (sytuacja 2) R = 0,125 (1/8).
Współczynnik wsobności (= inbredu) osobnika (F):
odsetek genów, dla których osobnik ma dwa allele identyczne przez pochodzenie (otrzymane od
wspólnego przodka).
Dziecko pary rodzeństwa (sytuacja 1): F = 0,25.
Dziecko pary kuzynów (sytuacja 2): F = 0,0625 (1/16).
Współczynnik wsobności osobnika to połowa współczynnika pokrewieństwa między jego
rodzicami: F = R / 2.
Konsekwencje pokrewieństwa rodziców
Blisko spokrewnieni rodzice (wspólny przodek parę pokoleń wstecz) 
 u potomka częste są szkodliwe allele w układzie homozygotycznym 
 częste wady wrodzone. Jest to depresja inbredowa.
Przeciętny stopień spokrewnienia rodziców – wspólny przodek ok. kilkunastu pokoleń wstecz.
Daleko spokrewnieni rodzice (wspólny przodek kilkadziesiąt pokoleń wstecz) 
 u potomka rzadkie są szkodliwe allele w układzie homozygotycznym 
 wysoka jakość biologiczna. Jest to heterozja.
W przypadku dużej odległości genetycznej między rodzicami (braku spokrewnienia)
rośnie ryzyko genetycznego niedopasowania – niemożność poczęcia potomstwa, poronienia.
Współczynnik wsobności w populacjach ludzkich
Populacja
F
Samarytanie
4%
hinduskie kasty
2%
Indianie Navajo
0,8 %
Japonia
0,5 %
wieś wielkopolska
0,3 %
populacje europejskie
i północnoamerykańskie
< 0,1 %
Holandia
0,001 %
Samarytanie: najwyższy odsetek wad wrodzonych na świecie.
Równowaga mutacyjno-selekcyjna w populacji
Dobór naturalny (selekcja naturalna) eliminuje szkodliwe geny z populacji poprzez obniżanie
przeżywalności, płodności i atrakcyjności nosicieli tych genów (alleli).
Geny te wciąż pojawiają się na nowo poprzez mutacje.
W przeciągu wielu pokoleń, w populacji ustala się równowaga mutacyjno-selekcyjna,
tzn. w danym pokoleniu, selekcja eliminuje tyle samo alleli, ile powstaje drogą mutowania.
Poziom tej równowagi (tzn. częstość występowania zmutowanego allela) zależy od:
 częstości mutacji: mukowiscydoza – duża, alkaptonuria – mała,
 natężenia selekcji: zespół Downa – duże, albinizm – małe,
 typu ekspresji allela: dominacja (pląsawica Huntingtona), kodominacja, recesywność.
Czynniki paragenetyczne – podobieństwo do rodziców
Oddziaływania paragenetyczne są przede wszystkim ze strony matki (cytoplazma komórki jajowej,
łożysko, mleko)  dzieci są bardziej podobne do matki niż ojca pod względem:
 cech kośćca, np. wysokość ciała, wymiary czaszki,
 pigmentacji, np. włosów, oczu,
 cech fizjologicznych, np. ciśnienie krwi.
Czynniki paragenetyczne – kolejność urodzenia
Podczas drugiej ciąży, organizm kobiety ma wyższą sprawność niż podczas pierwszej:
 w aspekcie anatomicznym: elastyczność macicy i ścian brzucha,
 w aspekcie fizjologicznym: niedojrzałość układu hormonalnego.
Z tego powodu dzieci pierworodne mają mniejszą masę urodzeniową i częstsze wady wrodzone.
Ich rozwój po urodzeniu jest dobry z powodu dobrej opieki rodziców.
Biologicznie najlepszy rozwój z ciąż 2-5. Dalsze ciąże  wyczerpanie biologiczne organizmu matki.
Podczas ciąży drugiej i kolejnych istnieje ryzyko konfliktu serologicznego – organizm matki może
uznać płód za ciało obce i zaatakować je immunologicznie.
Konflikt ten jest możliwy, gdy spełnione są warunki:
 matka ma grupę krwi Rh(–),
 płód ma grupę krwi Rh(+),
 któreś z poprzednich dzieci miało grupę krwi Rh(+).
Czynniki paragenetyczne – wiek rodziców
Kobiety w wieku powyżej 40 lat:
 niekorzystne zmiany w cytoplazmie komórek jajowych i w narządach rozrodczych,
 spadek stężenia hormonów płciowych.
Skutek: częstsze poronienia, martwe urodzenia, wady rozwojowe dzieci.
Im starsza kobieta tym częstsze są nieprawidłowe mejozy  rośnie ryzyko zespołu Downa.
Najlepiej rozwijają się dzieci rodziców w wieku 25-35 lat i gdy ojciec jest starszy od matki.
U podstaw tego leżą jednak czynniki społeczne (np. wykształcenie) i psychologiczne (np. trudność
znalezienia partnera).
Wiek matki a ryzyko zespołu Downa u dziecka
Wiek matki (lata)
Odsetek dzieci
z zespołem Downa
20
0,1 %
25
0,1 %
30
0,2 %
35
0,5 %
40
0,8 %
45
3,6 %
Potrzeby pokarmowe
Wraz z pokarmem dostarczane są:
 cukry (=węglowodany) i tłuszcze  energia,
 białko  budulec,
 sole mineralne  budulec (kości, zęby), regulacja (ciśnienie, reakcje chemiczne),
 witaminy  regulacja, usuwanie szkodliwych metabolitów,
 woda  środowisko procesów życiowych, pot.
Przeznaczenie energii i budulca
1. Tworzenie nowych struktur:
 regeneracja tkanek: naskórek, erytrocyty,
 wzrost osobnika,
 rozmnażanie: produkcja gamet, ciąża, laktacja.
2. Podtrzymywanie istniejących struktur:
 układ nerwowy zużywa dużo energii niezależnie od stopnia aktywności,
 mięśnie zużywają dużo energii podczas wysiłku.
3. Utrzymywanie wysokiej temperatury ciała.
Temperatura ciała ok. 37 jest zwykle znacznie wyższa od temperatury otoczenia.
Bilans energetyczny
Energia jest nieustannie tracona przez organizm  musi być uzupełniana.
Bilans energetyczny = różnica między energią pobraną a straconą w ciągu doby.
Bilans energetyczny jest:
 dodatni u dzieci,
 około zera u dorosłych,
 ujemny u osób starszych.
Podstawowa przemiana materii: ilość energii zużywana w ciągu doby przez osobę, która pozostaje
w spoczynku i nic nie je. Jest to 1700kcal dla osób dorosłych.
Lekka praca: 2000-2500kcal.
Ciężka praca: 3000-4000kcal.
Karmienie piersią: 3400kcal.
Wybór pożywienia
Każdy organizm żywy zawiera składniki odżywcze, ale nie każdy jest jedzony.
Warunki konsumpcji:
 osiągalność, np. słoń jest dla wielu ludów nieosiągalny,
 możliwość zjedzenia, np. kości zawierają oseinę, ale nie można ich rozgryźć,
 strawność, np. człowiek nie trawi celulozy zawartej w liściach i trawie,
 nieszkodliwość, np. trujące grzyby, ryby fugu (w tym rozdymka).
Pokarm może być nieszkodliwy w ilościach umiarkowanych, ale zabójczy w dużych ilościach.
Eskimosi są genetycznie przystosowani do diety wysokotłuszczowej i dużej ilości witaminy A.
Tabu pokarmowe
Potrawy zakazane kulturowo:
 Pies, kot: Europa, USA. Przyjaciele człowieka.
 Wołowina: Hindusi. Krowy są święte.
 Wieprzowina, krew: Żydzi, islam. Są nieczyste.
 Alkohol: islam.
Człowiek:
Pomijając sytuacje skrajne (głód), mięso ludzkie nie jest spożywane w celach odżywczych niemal w
żadnej grupie ludzkiej. Wyjątki:
 plemiona z Nowej Gwinei (gł. lud Fore) – z powodu niedoboru mięsa zwierząt,
 Aztekowie – bo nie hodowali bydła.
Ponadto zdarzał się i nadal zdarza kanibalizm rytualny (spożycie ciała wroga, przestępcy, ofiary).
Wegetarianizm
Problemy odżywcze związane z wegetarianizmem:
 Spośród 20 aminokwasów (składników białka), organizm ludzki wytwarza 12 (endogenne),
pozostałe 8 musi pobrać z pokarmem (egzogenne). Są one łatwo dostępne w mięsie.
 Niedobory żelaza, wapnia, cynku, witamin (B12, D) w roślinach.
Wegetarianie muszą odpowiednio dobierać gatunki roślin (soja, kukurydza, fasola) i ewentualnie
spożywać mleko, jaja i suplementy diety.
Weganie nie spożywają również mleka i jaj.
Głód (1)
Reakcje fizjologiczne organizmu na niedobór pożywienia (energii):
 najpierw: zużycie zapasów glikogenu z wątroby  powstaje glukoza – optymalne źródło energii,
 później: spalanie tkanki tłuszczowej – taka jest jej funkcja,
 ostatecznie: spalanie mięśni (zjawisko patologiczne)  uzyskanie białek.
Uzyskiwanie energii z tłuszczów:
 tłuszcze  kwasy tłuszczowe  energia dla wszystkich tkanek oprócz mózgu,
 tłuszcze  ciała ketonowe  energia dla mózgu.
Uzyskiwanie energii z białek:
 rozkład aminokwasów  powstają ketokwasy i amoniak,
 ketokwasy przekształcane w glukozę  energia,
 amoniak przekształcany w mocznik  straty energii,
 mocznik usuwany z moczem  straty wody  pragnienie.
Głód (2)
Skutki długotrwałego niedoboru pożywienia (energii):
 wolniejsza przemiana materii (choć nie mózgu)  spadek temperatury ciała,
 spadek masy tkanki tłuszczowej, mięśni, wątroby, liczby erytrocytów  spadek masy ciała,
 zmniejszenie ilości przeciwciał  osłabienie odporności,
 spadek sprawności fizycznej – z powodu braku energii i redukcji mięśni.
Głód u dziecka  opóźniony rozwój:
 fizyczny: opóźnione kostnienie chrząstek, mniejsza wysokość ciała (też ostateczna),
 motoryczny,
 intelektualny (niższa inteligencja).
Głód (3)
Bezpośrednie przyczyny śmierci z głodu:
 spalanie mięśni oddechowych  niemożność oddychania,
 osłabienie układu odpornościowego  infekcje.
Długość życia bez przyjmowania pokarmu (przy dostępie do wody):
 przeciętny człowiek – 1-2 miesiące,
 otyłe osoby – ponad pół roku.
Głód (4)
Niedożywienie kobiety ciężarnej:
 pierwszy okres ciąży (zarodek)  poronienie,
 dalsze etapy ciąży (płód)  energia kierowane jest do dziecka kosztem organizmu matki:
– dziecko rodzi się zdrowe, choć o niewielkiej masie,
– matka może stać się w przyszłości niepłodna (brak miesiączek).
Występowanie niedożywienia
Otyłość (1)
Podstawowa przyczyna otyłości: bilans energetyczny wysoce dodatni.
Czyli:
 dużo energii pobranej: duże ilości wysokokalorycznego pokarmu,
 niewiele energii zużytej: brak wysiłku fizycznego.
Skłonność do otyłości uwarunkowana jest liczbą komórek tłuszczowych powstałych w dzieciństwie.
Otyłość jest częsta w krajach, gdzie żywność jest łatwo dostępna i dość tania
(np. kraje uprzemysłowione).
Częstość otyłości: Polska 12%, USA >30%, Nauru 80%, Japonia 3%.
W przeszłości ewolucyjnej człowiek rzadko był narażony na otyłość 
 słabe biologiczne zabezpieczenia przez nadmierną konsumpcją.
Otyłość (2)
Skutki otyłości:
 wynikające z masy tkanki tłuszczowej:
– zwyrodnienia stawów,
– bezdech senny,
– ograniczona sprawność ruchowa,
 wynikające z fizjologii tkanki tłuszczowej:
– cukrzyca,
– nowotwory,
– choroby układu krążenia: miażdżyca tętnic, nadciśnienie, zawał serca i mózgu,
 społeczne: stygmatyzacja.
Pragnienie
Pragnienie = potrzeba pobrania wody.
Funkcje wody:
 rozpuszczalnik wielu związków chemicznych,
 środowisko reakcji chemicznych,
 umożliwia transport przez krew i limfę,
 termoregulacja (pot).
Woda stanowi około 70% masy dorosłego człowieka.
Dzienny bilans wodny
Pobór
litrów
Straty
litrów
Pokarm
1,2
Mocz
1,5
Płyny
1,0
Płuca
0,5
Woda metaboliczna
0,3
Pot
0,4
Razem
2,5
Kał
0,1
Razem
2,5
Powyższe wartości zależą od wielu czynników.
Straty odwracalne:
 soki trawienne: 8 litrów,
 mocz pierwotny: 180 litrów.
Wielkość ubytków wody
Mocz:
 zależy głównie od ilości spożytej wody,
 minimum 0,3 litra dziennie – usuwanie metabolitów przez nerki.
Pot:
 minimum 0,1 litra dziennie,
 do ok. 8 litrów przy ciężkiej pracy na upale.
Płuca:
 zależnie od intensywności oddychania, czyli od wysiłku i wysokości n.p.m. (do kilku litrów).
Źródła wody (1)
Woda destylowana:
brak soli mineralnych  obniżenie ciśnienia osmotycznego w organizmie 
 wydalanie wody  pragnienie.
Woda morska:
Nadmiar soli mineralnych  do ich usunięcia, nerka zużywa więcej wody niż jej wypito.
Nerki nie można wytrenować do produkcji bardziej zagęszczonego moczu.
Ale szczur może pić wodę morską, bo produkuje gęstszy mocz.
Śnieg:
 ma za mało soli mineralnych  problem jak z wodą destylowaną,
 spożyty bez ogrzania  odmrożenie narządów wewnętrznych.
Źródła wody (2)
Woda gazowana: gaz rozszerza żołądek  złudne wrażenie zaspokojenia pragnienia.
Mleko: zawiera laktozę  nie jest trawiona przez część osób  problemy układu pokarmowego.
Mocz:
Zawiera metabolity (produkty przemiany materii) 
 w przypadku wypicia muszą być ponownie wydalone, a do tego potrzeba wody 
 picie moczu ma sens tylko, gdy jest on rozcieńczony.
Przy długim niedoborze wody nerka wytwarza maksymalnie zagęszczony mocz  nie pić go.
Moczem można posmarować ciało, żeby to on parował, a nie pot.
Napoje alkoholowe: zawierają wodę, ale też alkohol etylowy.
Alkohol etylowy  hamowanie wydzielania wazopresyny  większa produkcja moczu.
Woda pitna
Woda pitna – brak zanieczyszczeń:
 fizycznych, np. śmieci,
 chemicznych, np. metale ciężkie, nawozy rolne,
 biologicznych, np. drobnoustroje.
Woda może być pitna naturalnie lub po uzdatnieniu przez człowieka.
Źródła wody pitnej:
 wody opadowe: deszcz, śnieg, mgła,
 wody powierzchniowe: rzeki, jeziora, lodowce,
 wody podziemne: studnie, odwierty,
 rośliny, np. kaktus, aloes.
Dostępność wody pitnej
Zapasy wody
Organizm ludzki nie robi zapasów wody.
(Ale wielbłąd gromadzi wodę w fałdach żołądka.)
Intensywne napicie się przed dłuższą podróżą  wydalenie nadmiaru z moczem w ciągu 1-2 godzin.
Proces ten można spowolnić pijąc lekko słoną wodę (sól fizjologiczna).
Przystosowania kulturowe: pojemniki na wodę.
Można zaciągnąć krótkotrwały „dług wodny” – stracić wodę za dnia, napić się wieczorem.
Długotrwały niedobór wody
Skutki utraty określonej ilości wody:
 2% masy ciała  uczucie silne pragnienia,
 2-4%  wiele objawów fizjologicznych, np. ból głowy, mdłości, wysuszenie jamy ustnej,
 5-6%  senność, parastezje (= przykre wrażenia skórne: mrowienie, drętwienie, zimno, gorąco),
 10-15%  halucynacje, drgawki, utrata przytomności,
 20%  śmierć.
Przyczyny śmierci:
 brak wody w organizmie  nerki nie produkują moczu  zatrucie organizmu metabolitami,
 niemożność chłodzenia ciała potem  przegrzanie.
Długość życia bez wody (i jedzenia): 1-2 tygodnie.
Sole mineralne
Przede wszystkim NaCl.
Znajduje się w płynie międzykomórkowym  wpływa na ciśnienie osmotyczne  dyfuzja wody i
związków chemicznych przez błonę komórkową.
Sole mineralne są pobierane razem z wodą i pokarmem, zwykle w wystarczających ilościach.
Gdy niski pobór soli  organizm produkuje mocz i pot bez soli.
Czyli raczej nie ma problemu z zaopatrzeniem w sól  słabo rozwinięte jest łaknienie soli.
Niektóre regiony są jednak ubogie w sól, np. niektórzy Papuasi „rzucają się” na kawałki soli.
Ponadto: węglany i fosforany wapnia budują kości i zęby.
Witaminy
Funkcje:
 enzymatyczna: regulują procesy chemiczne w organizmie,
 antyoksydacyjna: hamowanie utleniania różnych związków  zapobieganie chorobom (np. rak).
Zużywane są powoli  niewielkie jest zapotrzebowanie na nie (zwykle poniżej 1 grama na rok).
Różne witaminy występują w różnych pokarmach (np. mięso, mleko, jaja, owoce, warzywa) 
 konieczna jest urozmaicona dieta.
Przykłady regionalnych awitaminoz:
 zakrywanie ciała w islamie  UV nie aktywuje witaminy D  krzywica, osteoporoza.
 dieta ryżowa  niedobór witaminy B1  choroba beri-beri (zatrucie kwasem pirogronowym),
 dieta w Afryce subsaharyjskiej jest uboga w witaminę A  częsta ślepota zmierzchowa.
Temperatura – optimum
Temperatura ciała:
 normalnie 36-37, np. u kobiet podnosi się o 0,5 w dniu owulacji,
 przez krótki czas może być 32-40,
 powyżej 45  śmierć z przegrzania (rozkład enzymów),
 poniżej 25  śmierć od wychłodzenia (nieprawidłowe działanie enzymów).
Temperatura powietrza:
 optimum metaboliczne ok. 25:
– ciało ogrzewane ciepłem produkowanym przy typowych przemianach metabolicznych,
– nie potrzeba chłodzić za pomocą potu.
 klimat o temperaturze ok. 18-25 (klimat śródziemnomorski):
– najszybsze dojrzewanie płciowe,
– najdłuższy okres płodności (też u imigrantów).
Mechanizmy regulacji temperatury ciała
1. Biologiczne:
 tempo metabolizmu, procesy termogeniczne (ciepło zamiast ATP),
 pocenie się: przejście ze stanu ciekłego do gazowego wymaga energii – zabierana z ciała,
 reakcje żył powierzchniowych:
– gorąco  rozszerzenie  utrata ciepła przez skórę,
– zimno  skurcz  krew nie traci ciepła, ale kończyny mogą się odmrozić.
 dreszcze: mało skuteczna produkcja ciepła przez ruchy mięśni,
 stroszenie włosów („gęsia skórka”): nieskuteczny atawizm,
 podskórna tkanka tłuszczowa jako izolator,
 behawior: przemieszczanie się w cień lub na słońce, ilość zjadanego pokarmu.
2. Kulturowe:
 odzież i ogrzewanie  zasiedlenie chłodnych klimatów,
 klimatyzacja.
Termoregulacja a wiek
Noworodek:
 szok termiczny przy narodzinach (temp. otoczenia: 37  20),
 niski stosunek masy do powierzchni ciała,
 niewiele podskórnej tkanki tłuszczowej,
ryzyko wychłodzenia
 niewykształcona regulacja podskórnego przepływu krwi,
 dobrze wykształcona brązowa tkanka tłuszczowa  termogeneza metaboliczna.
Starość:
 słabe reakcje żył powierzchniowych,
 słabsze odczuwanie zimna.
Temperatura powietrza a kształt ciała
Gatunki i rasy w klimacie chłodnym mają większy stosunek masy do powierzchni ciała
niż te w klimacie ciepłym:
 są ogólnie większe – reguła Bergmanna,
 mają krótsze kończyny – reguła Allena.
Eskimos: klimat polarny; masywny, krępy.
Nilota: klimat gorący, sawanna  może się pocić;
wysoki, smukły.
Pigmej: klimat gorący, dżungla  trudno się pocić;
niski, ale proporcjonalnie zbudowany.
Zagrożenie wysoką temperaturą
Zagrożenia egzogenne (pochodzące ze środowiska):
 promieniowanie, np. słoneczne,
 przewodzenie: kontakt z ciepłym powietrzem, np. w kopalniach Transvalu jest 50.
Bez szkody dla zdrowia, człowiek wytrzymuje 30 minut w temperaturze 130,
pod warunkiem, że może się intensywnie pocić (musi w tym czasie pić).
Zagrożenia endogenne (pochodzące z ciała):
 skutkiem ubocznym metabolizmu jest produkcja ciepła, które musi być oddawane do środowiska,
 praca fizyczna  mięśnie produkują dużo ciepła.
Produkcja ciepła przez narządy
Zagrożenie niską temperaturą (1)
Chłodne noce:
W rejonach około-zwrotnikowych dni są gorące a noce zimne.
Przystosowania ludów do chłodnych nocy:
 rozwinięta brązowa tkanka tłuszczowa  sprawna termogeneza metaboliczna,
 umiejętność spania przy drżeniu kończyn,
 tolerowanie spadku temperatury kończyn do 15.
Chłodny klimat:
Powyższe metody nie mogą być stosowane non stop  kulturowe metody ogrzewania.
Np. Eskimosi: ciepłe ubrania, igloo, ogień.
Zagrożenie niską temperaturą (2)
Chłodna woda:
Woda ma duże przewodnictwo cieplne  szybko odbiera ciepło z zanurzonego w niej ciała.
Śmierć następuje po 6 godzinach w wodzie o temp. 15, a po godzinie w temp. 0.
Chłodną wodę lepiej znoszą osoby otyłe (izolacja termiczna) oraz z wytrenowanymi reakcjami
naczynioruchowymi.
Wysiłek fizyczny pomaga przetrwać przy chłodnym powietrzu (bo mięśnie produkują ciepło), ale
jest szkodliwy w zimnej wodzie – bo ruch zwiększa przewodzenie ciepła do wody.
Rozbitek powinien przyjąć pozycję skuloną, najlepiej przylgnąć do innych osób.
Alkohol:
Rozszerza żyły powierzchniowe  dużo ciepłej krwi tuż pod skórą 
 subiektywny komfort termiczny,
 organizm traci dużo ciepła przez skórę.
Duże wysokości – niedobór tlenu
Hipoksja = niedobór tlenu w tkankach.
Przyczyna hipoksji na dużych wysokościach:
 niskie ciśnienie powietrza (hipobaria),
 procentowa zawartość tlenu w powietrzu spada dopiero od wysokości 15-20km.
Mieszkańcy dużych wysokości:
 10 mln osób żyje na wysokości 3,5-4 km npm (gł. w Tybecie i Andach), niewielu powyżej 4 km.
 w Andach istnieją kopalnie do wysokości 5,3km npm, towarzyszą im osady ludzkie,
 kobiety z najwyższych wysokości, schodzą niżej na okres okołoporodowy.
Duże wysokości – przystosowania
Aklimatyzacja po przybyciu na dużą wysokość (po 10-14 dniach):
zwiększenie ilości hemoglobiny i liczby erytrocytów (czerwonych krwinek).
Przystosowania ludów żyjących na dużych na dużych wysokościach:
 dużo naczyń włosowatych,
 duża pojemność płuc (duży obwód klatki piersiowej),
 wolniejszy metabolizm.
Na Mount Everest można wejść bez butli, jeżeli wchodzi się powoli (z aklimatyzacją).
Granica Armstronga = 19 km npm: ciśnienie powietrza jest tak niskie, że woda gotuje się w
temperaturze ciała.
Nurkowanie
W czasie zanurzenia, w organizmie zużywany jest tlen, a gromadzi się CO2.
Potrzeba oddechu wynika z nadmiaru CO2, a nie braku tlenu.
Głębokie oddechy przed zanurzeniem  spadek CO2 we krwi  dłuższe zanurzenie.
Inny problem to duże ciśnienie na głębokości:
 azot w większej ilości rozpuszcza się we krwi 
 podczas szybkiego wynurzania wytrąca się we krwi w formie pęcherzyków 
 zatory  bóle, zwyrodnienia, martwice, paraliż = choroba kesonowa.
Stosowanie w butlach helu zamiast azotu  brak choroby kesonowej.
(Czysty tlen jest toksyczny).
Lud Ama
Kobiety tego japońskiego ludu od 2 tys. lat zajmują się nurkowaniem po pożywienie (wodorosty,
mięczaki, skorupiaki, jeżowce), a ostatnio też perły – w celach zarobkowych.
Jednorazowo przebywają pod wodą 2,5 minuty.
Łącznie w ciągu dnia przebywają pod wodą 4 godziny.
Nurkują w ciąży aż do dnia porodu, podczas karmienia piersią, także zimą.
Cechują się dużą pojemnością płuc i odpornością na chłód.
Choroby
Czynniki chorobotwórcze:
 fizykochemiczne: termiczne, ciśnienie, promieniowanie, zanieczyszczenia powietrza, środki
chemiczne, hałas, wibracje.
 biologiczne:
– pasożyty: wirusy, bakterie, grzyby, pasożyty zwierzęce,
– jady, np. węży, pszczół, pająków.
 psychologiczne.
Choroby zakaźne
Źródła zakażeń:
 droga kropelkowa: kaszel, kichanie, np. grypa, odra,
 zanieczyszczona żywność i woda, np. tyfus, cholera, pasożyty jelit,
 nosiciel pośredni, np. komar (malaria), pchła (dżuma),
 kontakt bezpośredni, np. AIDS, świerzb.
Choroby zakaźne szybciej rozprzestrzeniają się w miastach, przy braku higieny i dużej ruchliwości
osobników (np. nowoczesna komunikacja).
Ewolucja relacji populacja-patogen
Koewolucja populacji i patogenu: populacja nabywa odporność, a patogen łagodnieje 
 przebieg choroby staje się łagodniejszy.
Zawleczenie choroby do nowej populacji:
 najpierw zdziesiątkowanie populacji,
 potem choroba ma przebieg ostry,
 ostatecznie rozwija się łagodny przebieg choroby.
Np. ospa zawleczona z Europy do Ameryk wybiła >90% ludności.
Z kolei kiła została zawleczona z Ameryki do Europy.
Skutki przebytych chorób
Choroby lekkie (katar, zapalenie oskrzeli, odra): bez wpływu na rozwój, o ile warunki materialne są
dobre.
Choroby ciężkie (zapalenie płuc, nerczyca): opóźnienie wzrastania i dojrzewania.
Choroby kobiet ciężarnych:
 różyczka w 1-3 miesiącu ciąży  zaćma, głuchota, niska inteligencja dziecka,
 cukrzyca  olbrzymi noworodek.
Różne osoby mają różną genetycznie zdeterminowaną odporność, np. niektórzy są odporni na HIV.
U wycieńczonej osoby, normalnie niezjadliwe bakterie (bakterie okrężnicy, paciorkowce,
gronkowce) stają się zjadliwe, a lekkie choroby bywają śmiertelne.
Częstość osób z wirusem HIV
Choroby zakaźne
Wskaźnik DALY dla chorób zakaźnych – jak bardzo choroby te skracają życie w populacji.
Choroby cywilizacyjne (1)
Choroby cywilizacyjne = spowodowane rozwojem cywilizacji (technologii).
Przyczyny chorób cywilizacyjnych:
 zmiana środowiska:
– zanieczyszczenia powietrza, np. SO2, NxOy, pyły  obturacyjna choroba płuc,
– zanieczyszczenia wody, np. pestycydy  nowotwory,
– konserwanty w jedzeniu, np. NxOy  nowotwory,
– hałas  uszkodzenie słuchu (starzy pierwotni lepiej słyszą niż młodzi w USA), rozdrażnienie,
 zmiana relacji międzyludzkich (organizacji): przegęszczenie, pośpiech, „dehumanizacja”  stres,
 zmiana trybu życia:
– nadmiar jedzenia, niezdrowa dieta, niedobór aktywności fizycznej  otyłość,
– stosowanie używek: palenie tytoniu, alkohol, narkotyki, kawa.
Choroby cywilizacyjne (2)
Choroba
Przyczyny „cywilizacyjne”
astma
zanieczyszczenie powietrza, antybiotyki
obturacyjna choroba płuc zanieczyszczenie powietrza
nowotwory
zanieczyszczenie środowiska, niezdrowa dieta, stres
choroba Alzheimera
większa długość życia, izolacja społeczna osób starszych, niezdrowa dieta
nerwica, depresja
zmiana relacji międzyludzkich
nadciśnienie, miażdżyca niezdrowa dieta, stres
otyłość
nadmierne spożycie pokarmu
Otyłość prowadzi do wielu innych chorób.
Skutki stresu psychicznego
Skutki stresu:
 biologiczne: nadciśnienie, nasilenie choroby wrzodowej,
 psychiczne: nerwica, depresja,
 społeczne: nieprzystosowanie społeczne, postawy nihilistyczne.
Eksperyment: przegęszczenie u szczurów lub małp  agresja, zaniedbanie potomstwa, nadciśnienie.
Choroba sieroca:
Przyczyna: niedobór pozytywnego kontaktu emocjonalnego dziecka z rodzicami (gł. do 2. roku).
Skutki: problemy z emocjonalnymi więziami, empatią, koncentracją, inicjatywą, rozumowaniem.
Śmierć voodoo: śmierć „ze stresu” – nadmiernego pobudzenia układu współczulnego.
Np. szokujące przeżycie, uświadomienie sobie złamania tabu lub rzucenia klątwy.
Choroby zakaźne a cywilizacyjne
Najczęstsze przyczyny zgonu na początku 20. wieku:
zapalenie płuc, grypa, gruźlica, biegunka.
Najczęstsze przyczyny zgonu na początku 21. wieku:
nowotwory, choroby układu krwionośnego, wypadki, AIDS.
Przyczyna spadku częstości zgonów od chorób zakaźnych: rozwój medycyny, poprawa higieny.
Przyczyny wzrostu częstości zgonów od chorób cywilizacyjnych:
 nasilenie czynników powodujących te choroby,
 spadek częstości zgonów na choroby zakaźne,
 wydłużenie życia – są to choroby rozwijające się głównie w wieku średnim lub starszym.
Czynniki społeczno-kulturowe (1)
Wykształceni i zamożni rodzice 
 większa wiedza rodzicielska i możliwości opieki 
 lepsze odżywianie dziecka i jego higiena, wszechstronna aktywność fizyczna 
 lepszy rozwój dziecka.
Lepszy rozwój dziecka w mieście niż na wsi, bo:
lepsze odżywienie, opieka lekarskiej, higiena, brak nadmiernego obciążenia pracą fizyczną.
Mniejsza liczba rodzeństwa 
 dochód oraz czas wolny rodziców dzielony na mniej osób, rzadsze wzajemne zarażanie 
 lepszy rozwój dziecka.
Czynniki społeczno-kulturowe (2)
Znaczenie instytucji społecznych dla rozwoju dziecka:
 żłobek: gorsza opieka niż w domu, słabszy kontakt z matką,
 przedszkole: korzystne dla rozwoju sprawności ruchowej, kompetencji społecznych, intelektu.
 szkoła:
– presja edukacyjna, oceny  stres,
– początek przypada na szybki rozwój motoryczny  problem z usiedzeniem w ławce,
– rozwój fizyczny jest szybszy w wakacje niż w czasie roku szkolnego.