CC BY
37
Е.Д. Кобылянский1
1 Кафедра анатомии и антропологии, Медицинский факультет им. Саклера,
Тель-Авивский университет, Тель-Авив, Израиль
2 НИИ и Музей антропологии МГУ, Москва
В настоящей работе использованы материалы по морфологии головы и тела и оценке темпов старения скелета кисти (ОББЕО), полученные в ходе полевых исследований 33 географических регионов (бывшая территория СССР) сотрудниками НИИ и Музея антропологии МГУ в период 1961-1991 годов. В анализ включены данные обследования 4386 мужчин и 4436 женщин в возрастном диапазоне 17-95 лет. Для анализа связи морфологических характеристик человека с климатическими условиями на популяционном уровне индивидуальные морфологические характеристики нормировались по возрасту и полу. Факторный анализ определил пять интегральных морфологических факторов, объясняющих 79.3% изменчивости исследованных параметров тела человека: 1-й фактор (М1) характеризует жировой компонент тела; 2-й фактор (М2) определяет продольные размеры тела; 3-й фактор (М3) обуславливает пропорции тела; 4-й фактор (М4) характеризует параметры грудной клетки; 5-й фактор (М5) связан с параметрами возрастных изменений кисти. Для черепно-лицевых признаков было выделено два интегральных морфологических фактора, объясняющих 74.4% наблюдаемого разнообразия: Н1 - лицевой и Н2 -головной. Проведен корреляционный анализ между этими факторами и климатическими индикаторами. Результаты показывают, что морфологические характеристики груди человека являются наиболее зависимыми от климатических параметров обследованных популяций.
Ключевые слова: антропоэкология, морфология человека, климатические факторы
Памяти друга и коллеги Олега Михайловича Павловского
КОРРЕЛЯЦИЯ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОПУЛЯЦИЙ ЧЕЛОВЕКА С КЛИМАТОГЕОГРАФИЧЕСКИМИ ФАКТОРАМИ
В.Ш. Белкин1, МЛ Коростышевский1, В.А. Бацевич2, О.М. Павловский,
Введение
В антропоэкологической литературе представлены многочисленные данные о том, что нормативные морфо-функциональные характеристики у лиц, проживающих в различных климатогео-графических регионах, отличаются друг от друга [Алексеева, 1971-1998; Гудкова, 1998; 2008; 2009]. При объяснении этих данных авторы обсуждают широкий спектр причин, определяющих морфофи-зиологические различия. Это и этнорасовые различия, и особенности питания и длительность проживания на данной территории, и глобальные климатические различия территорий и другие факторы.
В настоящей работе сделана попытка проследить уровень взаимосвязи антропометрических характеристик с климатогеографическими показателями различных популяций. Анализируемые антропометрические характеристики нормировались по полу и по возрасту в общей выборке. Необходимость учета возрастно-половой структуры выборки обусловлена значимой зависимостью распределения морфометрических показателей от распределения по полу и возрасту. Так как эта компонента вариабельности не являлась мишенью нашего исследования, то её возможное влияние на результаты должно было быть сведено к минимуму. Нивелирование этой компоненты из общей вариабельности не затрагивает другие
компоненты индивидуальной и групповой вариабельности морфометрических признаков, исследуемых в данной работе. Такой подход может способствовать более глубокому пониманию доли климатической компоненты в общем комплексе факторов, определяющих популяционные различия.
Материал и методы исследования
Антропологические данные
Детальный список обследованных групп и перечень вошедших в анализ признаков, а также суммарная численность соответствующих выборок представлен в табл. 1-2. В работе использованы материалы по морфологии головы и тела, а также оценка темпов старения скелета кисти (О88ЕО), полученные в ходе полевых экспедиций сотрудниками НИИ и Музея антропологии МГУ в период 1961-1991 гг. Все обследованные являлись постоянными жителями рассматриваемых территорий [Рау!оуэку, КоЬуИапэку, 1997]. Материалы этих экспедиций анализировались ранее в работах сотрудников института Антропологии МГУ, в частности, в работах Гудковой [Гудкова, 1998, 2008, 2009].
Климатические данные
Климато-географические данные для популяций, включенных в настоящее исследование, опубликованы нами ранее [Belkin et al., 1998]. Эти данные включают: географические координаты (широта и долгота), среднемесячную температуру воздуха (to С) в январе (Ср_^_Янв) и в июле (Ср_^_Июл), среднемесячное атмосферное давление воздуха (гПа) в январе (Ср_АДВ_Янв) и в июле (Ср_АДВ_Июл), сумму годовых осадков (Сум_ГО мм) и высоту местности в м над уровнем моря. (Выс_МУМ). Среднемесячная влажность воздуха в январе и в июле (Ср_ВлВ_Янв, Ср_ВлВ_Июл) была представлена как давление водяного пара в воздухе (гПа). По данным географических координат определялась средняя продолжительность светового дня (в часах) в январе и в июле (Ср_ПСД_Янв, Ср_ПСД_Июл)/ Вся информация была извлечена из Monthly Climatic Data for World [URL: http://www.wmo.int/pages/prog/ wcp/wcdmp/monthly.htmlS (дата обращения: 06.05.2009)]. В дополнение был рассчитан Биоклиматический индекс суровости метеорежима -БИСМ. В статье В.Ш. Белкина [Belkin, 1992] дано
детальное объяснение формулы вычисления БИСМ и указаны области применения этого индекса. В целом БИСМ - это эмпирическая мера «комфорта», отражающая суровость климатического влияния на человеческий организм. Данный индекс был рассчитан отдельно для января и для июля. Разница между этими двумя индексами отражает межсезонные различия климатических условий [Максимов, Белкин, 2005].
Статистические методы
Возрастная зависимость антропометрических признаков исследовалась отдельно для мужчин и женщин с помощью регрессионных полиномиальных моделей. Выбор лучшей модели осуществлялся на основе метода отношения правдоподобия. Полученные модели возрастной зависимости использовались для нивелирования вариабельности, связанной с влиянием пола и возраста. Результаты были использованы для изучения взаимосвязи с климатическими факторами. Этот анализ производился как для отдельных биологических и климатических показателей, так и для 9 агрегированных характеристик: климата (2), морфологии тела (5), морфологии головы и лица (2). Агрегация признаков производилась на основе факторного анализа. Все статистические вычисления осуществлялись на основе пакетов прикладных программ 8ТАТ!8Т!СА-2005 и МАЫ-2009 [Ма!к1п, СтэЬигд, 2009].
Результаты
Результаты анализа зависимости антропометрических признаков от возраста в группах мужчин и женщин представлены в табл. 2. Нивелирование этого компонента приводит к тому, что средние значения признаков в общей выборке совпадают в различных возрастных группах и не зависят от пола в общей выборке. Эта процедура не затрагивает другие компоненты индивидуальной и групповой вариабельности.
Результаты анализа корреляций между нормированными признаками приведены отдельно для двух групп морфологических признаков: тела (табл. 3); лица и головы (табл. 4).
Дальнейшие результаты были получены с использованием факторного анализа для климатических (табл. 5) и двух морфометрических групп признаков (табл. 6, 7). Факторный анализ посредством замены группы взаимно скоррелированных
Таблица 1. Географическая локализация и размер изученных этнических выборок по группам признаков
>
ЕС -Î
тз О Я
о
о >—1 s
СО
О
G\ I
-^J
ta
то то
3 к
к «
?! О
05 ТО ?! О
О Че К К
05
то К
3
то
3 а
О} кЭ к
Обследованные группы Место обследования OSSEO Морфология тела Морфология головы
мужчины женщины всего мужчины женщины всего мужчины женщины всего
Абхазы_1 Абхазская АССР, Очамчирский р-н, пос. Члоу, Джгерда, А тара 324 294 618 354 293 647 - - -
Абхазы_2 Абхазская АССР, Гуда утекий р-н, пос. Калдахвара, Аацы 234 183 417 293 211 504 - - -
Азербайджанцы Азербайджанская ССР, Казахский р-н, пос. Аскимара 131 162 293 183 201 384 - - -
Бедуины Египет, Синайский м-ов 107 107 - - - - - -
Буряты Бурятская АССР, Баргузинский аймак, пос. Аргода, Курумкан. Улюн 125 179 304 137 189 326 136 189 325
Белорусы Белорусская ССР, Могилевская обл., пос. Веремейки 75 96 171 5! 72 123 - - -
Чукчи Магаданская обл.. Чукотский р-н, пос, Уэлен, Лорино 71 99 170 69 79 148 - - -
Эскимосы Магаданская обл., Провиденский р-н, пос, Уэлен, Сиреники, Новое Чаплино 48 56 104 - - - - - -
Грузины Грузинская ССР, Тержолский р-н, пос, Алисубани 89 182 271 85 179 264 - - -
Индийцы Индия,округ Дели 185 - 185 157 - 157 - _ —
Евреи Израиль 158 134 292 - - „ — - —
Каракалпаки Каракалпакская АССР, Тахтакупырёкий р-н, пос. Караузяк 93 111 204 85 98 183 79 81 160
Коряки Корякский АО, Камчатская обл., Тигильский р-н. 52 40 92 - - - - - -
Казахи Казахская ССР, Джамбульская обл., пос. Акколь 115 109 224 100 105 205 98 105 203
Литовцы Литовская ССР, гг. Клайпеда, Паланга, Вильнюс 195 133 328 - - - - - -
Халха-монголы МНР, Увюр-Хангайский аймак, сомоны Бат-Улзий, Бурд 97 96 193 - - - - — -
Ненцы Ямало-Ненецкий АО. п. Тарко-Сале 73 37 ПО 59 28 87 43 12 55
Примечание. * - Названия административных единиц во время обследования популяций
•8
►е-
g
о
а s
ы
•S s
я
0
1
я
й
2
о
s
S
о
H
О
О
■3
ы
Ф
S Л
О)
а
►е-
о
'"О
H
G\
VJ1
к
к «
о
то «
о
05
ТО «
О О Че Ж
к
05
кЭ
то
к 3
то
3 а
с^
кЭ
к
¡а
о\
С\
>
к -а
тз О Я
О ^
о >—1 к
СО
О
©\ Оо I
Обследованные группы Место обследования 088 ЕО Морфология тела Морфология ГОЛОВЫ
мужчины жен щины всего мужчины женщины всего мужчины женщины всею
РусскиеО1 Бурятская АССР, Баргузинекий аймак, пос. Аргода, Курумкан, Баргузин, Читкан, Уро 265 273 538 276 287 563 273 287 560
Русские_02 Азербайджанская ССР, Исмаил ли некий р-н, п. Ивановка 207 224 431 236 263 499 - -
РусскиеОЗ Литовская ССР, гг. Клайпеда, Паланга, Вильнюс 81 107 188 - - - - -
Русские 04 Курская обл., Обоянский р-н, п. Рождественка 60 46 106 84 104 188 82 99 181
Русские 05 Воронежская обл., Поворинский р-н, п. Пески 118 242 360 104 217 321 - - -
Русские 06 Липецкая обл., Добровский р-н, п. Путятино 34 52 86 37 57 94 - - -
Русские 07 Крымская обл.. Красногвардейский р-н, п. Восход 75 159 234 - - - - - -
Русские 08 Коми АССР. г. Ухта 78 201 279 - -- - - - -
Русские 09 Москва 4 76 80 - „ - - -
Русские 10 Коми АССР, г. Сыктывкар 24 23 47 - - „ - - -
Русские _11 Ярославская обл.. Ростовский р-н, с. Поречье 219 266 485 - - - - - -
Русские _12 Воронежская обл. Россошанский р-н, Г. Россошь 93 84 177 91 80 171 - - -
Саамы Мурманская обл., п. Ловозеро 23 20 43 22 18 40 — — -
Таджики_1 Ленииабадская обл., Исфаринский р-н, к. Чорку 108 89 197 119 99 218 109 99 208
Таджикн_2 Ленииабадская обл., Ленииабадский р-н, к. Умжи 54 88 142 56 88 144 49 76 125
Туркмены текинцы Туркменская ССР, Бахарденский р-н, к. Келята 92 100 192 96 107 203 90 64 154
Тувинцы Тувинская АССР, п. Чадан, Эрзин, Тоора-Хем 173 130 303 - - - - - -
Украинцы Крымская обл.. Красногвардейский р-н, п. Восход 58 90 148 - - - - -
Туркмены йомуты Туркменская ССР, Казанджикский р-и. к. Кульмач, Узун-Су 81 78 159 71 78 149 - - -
(и §
8 ж
о
а
(и а
-к ^
то к
ж £
&
I:
о то о,
8 »
о £ ж
о »
Таблица 2. Корреляционная матрица морфологических признаков с возрастом
Признаки мужчины женщины
п г Р п г Р
055Е0 4357 0.780 0.000 4615 0.790 0.000
Длина тела(см) 2764 -0.180 0.000 2852 -0.267 0,000
Вес тела (кг) 2756 0.138 0.000 2819 0.235 0.000
Обхват груди(см) 2738 0.317 0.000 2827 0.356 0.000
Плечевой диаметр (см) 2730 -0.088 0.000 2828 -0.053 0.005
Тазовый диаметр (см) 2685 0.272 0.000 2780 0.308 0.000
Поперечный диаметр груди (см) 2691 0.125 0.000 2784 0.181 0.000
Продольный диаметр груди (см) 2695 0.479 0.000 2782 0.618 0.000
Грудной индекс{%) 2685 0.447 0.000 2782 0.576 0.000
Индекс массивности скелета 2510 0.074 0.000 2724 0.183 0,000
Относительное содержание жира (%) 2507 0.188 0.000 2716 0.172 0.000
Средняя жировая складка (мм) 2648 0.183 0.000 2750 0.225 0.000
Индекс длина корпуса/длина ноги (%) 2438 -0.010 0.634 2524 -0.056 0.005
Индекс длина ноги/длина тела (%) 2434 0.022 0.278 2517 0.057 0.004
Длина плеча (см) 2546 -0.076 0.000 2522 -0.032 0.113
Длина предплечья (см) 2541 0.041 0.041 2521 0.026 0.200
Длина бедра(см) 2430 -0.081 0.000 2505 -0.215 0.000
Длина голени(см) 2286 -0.051 0.014 2502 -0.057 0.004
Продольный диметр головы (мм) 958 0.042 0.193 927 0.126 0.000
Поперечный диаметр головы (мм) 959 -0.002 0.964 928 -0.038 0.251
Ширина лица (мм) 959 0.059 0.068 1012 0.045 0.157
Морфологическая высота лица (мм) 954 -0.021 0.520 1014 -0.051 0.105
Примечание. Статистические значимые корреляции (p<0.05) выделены жирным шрифтом
признаков небольшим числом независимых факторов (агрегированных признаков) позволил сократить число параметров, характеризующих климат и индивидуальную изменчивость.
Для климатических признаков выделено два фактора, объясняющих 74.9% общего разнообразия 7 основных климатогеографических характеристик. Эти факторы были обозначены: 1-й - как температурно-широтный; 2-й - как высотно-баро-метрический.
Факторный анализ определил пять признаков, в совокупности объясняющих 79.3% наблюдаемого разнообразия параметров тела: М1 - жировой компонент; М2 - продольные размеры; М3 - пропорции тела; М4 - размеры грудной клетки; М5 -изменения костей кисти.
Для черепно-лицевых признаков выделено два фактора, объясняющих 74.4% наблюдаемого разнообразия: Н1 - лицевой и Н2 - головной.
Результаты корреляционного анализа между морфологическими и климатическими факторами приведены в табл. 8.
Таблица включает также результаты, полученные для исходных не агрегированных климатических характеристик и индексов. Следует отметить, что оценки корреляций черепно-лицевых признаков с климатическими характеристиками базировались на весьма ограниченном числе обследованных популяций.
Обсуждение полученных результатов
Изучение влияния климатогеографических особенностей на организм человека ведётся в целом ряде научных направлений. В части из них такие исследования проводится с целью перспективной оценки задач по адаптации человека, направленных на понимание фундаментальных перестроек базовых систем организма [Панин 1978; Gamboa and Garsia, 2007; Leonard et al., 2005; Galloway et al., 2000; Froehle, 2008]. В медицине эти исследования направлены на сохранение и
о\ 00
1 2 2 4 5 6 5 8 9 10 И 12 3 14 15 16 17 18
1. 058Е0 1.00
2, Длина тела(см) 0.03 1.00
3. Вес тела (кг) 0.11 0.49 1.00
4. Обхват груди (см) 0.13 0.34 0.89 1.00
5, Плечевой диаметр (см) -0.03 0.54 0.58 0.51 1.00
6. Тазовый диаметр (см) -0.05 0.50 0.61 0.51 0.54 1.00
7. Поперечный диаметр груди(см) 0.10 0.35 0.69 0.73 0.55 0.44 1.00
8. Продольный диаметр груди(см) 0.09 0.28 0.70 0.73 0.39 0.48 0.52 1.00
9. Грудной индекс (%) 0.0! 0.00 0.15 0.14 -0.06 0.13 -0.31 0.61 1.110
10. Индекс массивности скелета 0.02 0.74 0.73 0.60 0.76 0.75 0.55 0.52 0.07 1.00
11. Относительное содержание жира (%) 0.12 0.10 0.64 0.62 0.21 0.25 0.41 0.42 0.08 0.27 1.00
12. Средняя жировая складка (мм) 0.13 0.17 0.75 0.70 0.28 0.33 0.49 0.49 0.10 0.37 0.96 1.00
13, Индекс длина корпуса/длина ноги (%) 0,03 -0.26 -0.02 0.00 -0.10 -0.12 0.01 -0,09 -0.11 -0.17 0.08 0.06 1.00
14, Индекс длина ноги/длина тела (%) -0.03 0.27 0.02 0.00 0.12 0.13 -0.01 0.09 0.11 0.19 -0.08 -0.06 -0.96 1.00
15. Длина плеча (см) 0.03 0.69 0.36 0.26 0.40 0.37 0.29 0.25 0.02 0.53 0.04 0.10 -0.35 0.36 1.00
15. Длина предплечья (см) -0.03 0.62 0.33 0.23 0.41 0.38 0.24 0.23 0.03 0.53 0.08 0.13 -0.28 0.29 0.43 1.00
17. Длина бедра (см) 0.00 0.70 0.28 0.19 0.32 0.29 0.20 0.19 0.03 0.44 -0,01 0,02 -0.57 0.57 0.58 0.45 1.00
18, Длина голени(см) -0.05 0.73 0.38 0.27 0.45 0.44 0.24 0.28 0.10 0.59 0.03 0.08 -0.46 0.48 0.55 0.53 0.40 1.00
Примечание. Статистически значимые коэффициенты корреляции (р<0.05) выделены жирным шрифтом.
8 »
о £ ж
о »
Таблица 4. Матрица корреляций между морфологическими признаками лица и головы
Признак Продольный диметр головы (мм) Поперечный диаметр головы (мм) Ширина лица (мм) Морфологическая высота лица (мм)
Продольный диметр головы (мм) 1.00
Поперечный диаметр головы (мм) 0.13 1.00
Ширина лица (мм) 0.22 0.65 1.00
Морфологическая высота лица(мм) 0.24 0.33 0.40 1.00
Примечание. Статистически значимые коэффициенты корреляции (p<0.05) выделены жирным шрифтом
Таблица 5. Факторный анализ климатогеографических параметров
Признак Фактор 1 Фактор 2
Ср ПСДЯнв 0.830 -0.406
Ср_ПСД_Июл -0.901 0.343
Ср_1:и_Янв 0.923 0.205
Ср_01юл 0.873 -0.346
СрАДВЯнв 0.046 -0.877
СрАДВИюл -0.200 0.438
Выс МУМ 0.146 -0.812
Собственные числа 3.179 2.065
Общей дисперсии, % 45.418 29.504
Кумулятивный, % 45.418 74.922
улучшение уровня здоровья населения [Агаджа-нян, 1991; Rose, 1961; Roberts, 1979; Ballester et al., 2003], а также на оценку влияния климатических параметров на функциональные системы организма при различных заболеваниях [Portella et al., 1996; Saez et al., 1995; Woodhouse et al., 1993; Bruce et al., 1991; Hanna, 1989]. В научной литературе представлены также результаты работ по изучению функционирования организма населения, живущего в суровых условиях окружающей среды и разработки социально-гигиенических мероприятий, обеспечивающих условия для полноценного труда и отдыха в экстремальном климате [Айзенштат, 1988; Максимов, Белкин, 2005]. До недавнего времени в области антропоэколо-гии работы, в которых прослеживаются взаимосвязи между климатическими параметрами и различными морфофизиологическими признаками, изученными по одной программе в группах населения, проживающих в широтных пределах от 28° до 68° Северного полушария [Алексеева, Бала-хонова, 1979; Чикишева, 1982, 1986; Алексеева и
др., 2005] были мало представлены. Обширные данные измерений, проведенных в рамках антро-поэкологических исследований НИИ и Музея антропологии МГУ среди коренных этносов, опубликованы в ряде работ [Алексеева, 1977; Гудкова, 1998, 2008, 2009; Павловский, 1987; Рау^ку, Kobyliansky, 1997; Ве1кт et а1., 1998]. В настоящей статье мы в определенной степени возвращаемся к этим данным, включая в анализ дополнительные групп.
При анализе связи климатических и морфологических факторов (табл. 8) обращает на себя внимание отсутствие достоверно установленных корреляций для первых трёх морфологическими факторов, хотя корреляция между индексом годовых осадков и продольными размерами тела (М2) была статистически значима. Надо отметить, что и в литературе тоже нет однозначного мнения относительно зависимости пропорций, росто-ве-совых параметров и жирового компонента от климата [Пурунджан, Дерябин, 1977; Дерябин, Пурун-джан, 1990; Козлов, Вершубская, 1999; Веа11,
Таблица 6. Факторный анализ морфологических признаков тела
Признак Фактор 1 Фактор 2 Фактор 3 Фактор 4 Фактор 5
055Е0 0.116 -0.011 -0.041 0.017 0.946
Длина тела(см) 0.070 0.893 0.163 -0,022 0.113
Вес тела (кг) 0.829 0.473 -0.036 0.135 0.028
Обхват груди (см) 0.849 0.342 -0,043 0.129 0.037
Плечевой диаметр (см) 0.355 0.704 -0.069 -0.091 -0.155
Тазовый диаметр (см) 0.381 0.639 -0.048 0.175 -0.203
Поперечный диаметр груди (см) 0.676 0.419 -0.078 -0.315 0.018
Продольный диаметр груди (см) 0.607 0.319 0.007 0.616 0.028
Грудной индекс(%) 0.052 -0.024 0.082 0.982 0.007
Индекс массивности скелета 0.397 0.831 -0.001 0.078 -0.071
Относительное содержание жира (%) 0.869 -0.084 0.045 -0.012 0.072
Средняя жировая складка (мм) 0.917 0.006 0.037 0.017 0.066
Индекс длина корпуса/длина ноги (%) 0.045 -0.185 -0.947 -0.054 0.039
Индекс длина ноги/длина тела (%) -0.052 0.202 0.943 0.053 -0,045
Длина плеча (см) 0.040 0.706 0.288 -0.011 0.159
Длина предплечья (см) 0.040 0.678 0.191 0.020 -0.005
Длина бедра(см) -0.006 0.583 0.561 -0,031 0.123
Длина голени(см) 0.033 0.718 0.344 0.111 -0.065
Факторная дисперсия 5.135 4.919 2.406 1.569 1.040
Доля вариации 0.270 0.259 0.127 0.083 0.055
Собственные числа 7.349 3.723 1.690 1.299 1.008
Обшей дисперсии, % 38.681 19.594 8.895 6.839 5.305
Кумулятивный, % 38.681 58.275 67.170 74.009 79.314
Примечание. Все признаки перед анализом нормированы по возрасту и по полу
Таблица 7. Факторный анализ морфологических признаков лица и головы
Признак Фактор 1 Фактор 2
Продольный диаметр головы (мм) 0.05 0.95
Поперечный диаметр головы (мм) 0.54 -0.01
Ширина лица (мм) 0.89 0.16
Морфологическая высота лица (мм) 0.87 0.46
Факторная дисперсия 1.84 1.13
Доля вариации 0.46 0.28
Собственные числа 2.04 0.94
Общей дисперсии, % 50.99 23.41
Кумулятивный, % 50.99 74.40
Примечание. Все признаки перед анализом нормированы по возрасту и по полу
Таблица 8. Коэффициент корреляции между климатогеографическими характеристиками и средними значениями факторов тела, головы и лица
Ml М2 МЗ М4 М5 HI Н2
Геогр. широта -0.08 -0.18 -0.29 0.37 0.23 0.33 0.00
Геогр. долгота -0.34 -0.35 -0.34 0.03 0.05 0.51 -0.04
Ср ПСДЯнв 0.23 0.25 0.40 -0.43 -0.15 -0.38 0.03
Ср ПСД_Июл -0.14 -0.23 -0.35 0.47** 0.21 0.25 0.00
Ср 0.17 0.29 0.24 0.20 -0.34 -0.41 0.07
Ср_*°_Июл -0.05 0,00 0.13 -0.37 -0.12 -0.31 -0.11
Ср АДВ Янв -0.10 -0.10 -0.06 -0.70** 0.19 0.39 0.02
СрАДВИюл 0.24 0.00 0.10 0.44 0.07 -0.50 0.19
Сум_ГО -0.13 0.46** -0.06 0.35 -0.46** 0.35 0.03
Выс МУМ 0.04 0.12 0.20 0.05 -0.15 -0.01 -0.34
БИСМ Янв 0.15 0.03 -0.02 0.14 0.16 -0.27 0.22
БИСМ Июл 0.15 0.02 -0.15 0.12 0.27 0.16 0.16
Рази БИСМ 0.08 0.01 -0.22 0.03 0.28 0.43 0.03
СрВлВЯнв 0.08 -0.33 0.20 -0.39 0,19 -0.52 -0.07
СрВлВИюл 0.41 0.19 0.37 -0.18 0.09 -0.43 0.47
Ф клим) 0.15 0.22 0.30 -0.20 -0.25 -0.42 0.04
Ф_клим2 0.09 0,02 -0.06 0.46* -0.05 -0.29 0.21
Примечание. Число пар значений использованных для расчета корреляций равняется числу популяций, исследованных по данной группе признаков (21 - для М1:М5, 9 - для Н1:Н2). Максимальные корреляции, для каждого из факторов, выделены жирным шрифтом. Статистически значимые коэффициенты корреляции (р<0.05) помечены двумя звездочками.
Климатические данные включали: среднемесячную температуру воздуха (Р С) в январе (Ср_Р_Янв) и в июле (Ср_Р_Июл), среднемесячное атмосферное давление воздуха (гПа) в январе (Ср_АДВ_Янв) и в июле (Ср_АДВ_Июл), сумму годовых осадков (Сум_ГО мм) и высоту местности в м над уровнем моря. (Выс_МУМ). Среднемесячная влажность воздуха в январе и в июле (Ср_ВлВ_Янв, Ср_ВлВ_Июл) была представлена как давление водяного пара в воздухе (гПа). По данным географических координат определялась средняя продолжительность светового дня (в часах) в январе и в июле (Ср_ПСД_Янв, Ср_ПСД_Июл)
Golgstein, 1992; Leonard et al., 1994; Kozlov, Vershubsky, 1998; Steegmann, 2005]. Например, такие авторы, как А.Л. Пурунджан и В.Е. Дерябин [Пурунджан, Дерябин, 1977] считают, что длина тела, пропорции и топография подкожной жировой ткани достаточно устойчивы и не изменяются под влиянием климатических факторов. Отмеченные ими различия мышечных и жировых компонентов касаются, в основном, половой и этнической принадлежности. В другой работе [Kozlov, Vershubsky, 1998], проведенной в Сибирском регионе, найденные различия в степени развития и топографии жировой ткани расцениваются авторами как приспособительная реакция к климатическим условиям. Другие источники [Beall, 1981; Al-Othaimeen et al., 2007; Leonard et al., 1994] связывают подобные изменения с этническими осо-
бенностями обследуемых популяций и особенностями питания в различных климатических зонах и др.
Несколько по иному могут быть рассмотрены обнаруженные связи климатических характеристик с четвертым морфологическим фактором, который мы определили как грудной (М4). Имеется достаточное число указаний на изменения параметров грудной клетки в условиях высокогорья [Веа11, 1981; Бейкер, 1981; Турсун-Заде, 1991; Максимов, Белкин, 2002]. В исследованиях на подростках показано, что в условиях холодового стресса отмечаются бмольшие размеры головы и лица, уменьшенные продольные размеры тела, расширенная грудная клетка и увеличенные поперечные размеры туловища [Рагпе11, 1954; Вла-стовский, 1984]. Имеются многочисленные данные
об изменениях дыхательных функций, связанных с размерами грудной клетки при длительном проживании в условиях холодного климата [Агаджа-нян и др., 1998]. В целом, это совпадает с полученными нами данными (табл. 8) о наличии достоверной корреляции с уровнем барометрического давления (г=-0.70, рис. 1). Именно флуктуации барометрического давления в сочетании с холодной температурой в условиях Севера являются причиной так называемого циркумполярного ги-поксического синдрома, нередко приводящего к синдрому полярной одышки [Авцын и др., 1979; 1985].
Морфологический фактор изменения костей кисти (М5) в данной работе достоверно связан с суммой годовых осадков, то есть с показателем влажности воздуха. В нашей более ранней работе [Бе!кт е! а1., 1998], в которой связь костного старения сопоставлялась с климатическими характеристиками 31 региона, отчетливо показано, что температурно-влажностный фактор в сочетании с межсезонными различиями метеопараметров, являются триггером для раннего начала костного старения.
Рассматривая материалы взаимосвязи параметров лица и головы с климатическими параметрами (табл. 8), следует иметь в виду, что только
девять популяций было обследовано по этим морфологическим признакам. Поэтому требуются дополнительные исследования для установления статистической достоверности полученных оценок корреляций. Например, лицевой фактор может быть связан с температурно-широтным фактором (r=-0.42) и межсезонными климатическими различиями (r=0.43). В ранних работах показано, что такие показатели, как форма носа и форма головы, связаны с климатическими характеристиками района проживания [Weidenreich, 1945, Abbie, 1947, Boas, 1940]. C. Coon [Coon, 1955] and R.L. Beals [Beals, 1972] отметили обратные корреляции между головным указателем и климатическими факторами и показали, что долихоцефалия преобладает в жарких климатических зонах, в то время как брахицефалия преобладает в менее теплых областях.
Исследования связи морфологических показателей и климата продолжаются до настоящего времени, в частности, при изучении специфических популяций, проживающих в экстремальных условиях среды [Beals et al., 1983, 1984; Bharati et al., 2001; Franklin et al., 2007, 2010; Harvati and Weaver, 2006; Smith, 2009; Smith et al., 2007].
Коэффициент корреляции: г = -.70
0,8 0,6 0,4 0,1 0,0 -0,2 -0,4
-0,6
V \ V X 0
ч ч ч 6 Tx9S%oorftdence
V _ ч ч ч ■ч N
> - лЧ
О vO ..0. ч.
0 0 V ч ч \ Ч
S ^ч. O^v
1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 1026 1028 1030 1032 1034 1036 Атмосферное давление (Январь)
Рис. 1. Корреляция между уровнем атмосферного давления в январе и морфологическими параметрами,
определенными как грудной фактор
Выводы
Полученные результаты показывают, что при популяционных исследованиях нормирование данных по полу и возрасту позволяет более четко выделить влияние отдельных факторов окружающей среды на морфофизиологический статус организма.
Данные подтверждают, что температура и влажность являются ключевыми факторами, приводящими к изменениям костного скелета в человеческих популяциях. Сочетание этих двух факторов, с другими климатическими факторами, определяющими межсезонный контраст, являются предикторами костных перестроек.
При оценке долговременных эффектов влияния климата среди морфологических факторов наименее толерантными к климатическому воздействию в обследованных нами популяциях оказались грудной фактор и лицевой фактор.
Благодарности
Авторы считают своим долгом выразить благодарность организаторам и участникам полевых экспедиций 1961-1991 гг., обеспечившим сбор материала в сложных условиях Арктики, высокогорья и среднеазиатских пустынь, сотрудникам НИИ и Музея антропологии МГУ: Алексеевой Т.И., Архангельской М.С., Волкову-Дубровину В.П., Гудковой Л.К., Перевозчикову И.В., Смирновой Н.С., Шагуриной ТП. и тысячам добровольцев, давшим согласие участвовать в обследованиях.
Библиография
Авцын А.П., Жаворонков A.A., Марачев А.Г., Милова-нов А.П. Патология человека на Севере. М.: Медицина, 1985.
Авцын А.П., Марачев А.Г., Милованов А.П. Циркумполярный гипоксический синдром // Вестник АМН СССР, 1979. № 6. С. 32-39.
Агаджанян Н.А. Эколого-физиологические и социальные подходы к оценке здоровья. М.: Изд-во РУДН, 1991. С. 6-20.
Агаджанян Н.А., Марачев А.Г., Бобков А.Г. Экологическая физиология человека. М.: КРУК, 1998. Айзенштат Б.А. Тепловой баланс человека и его здоровье // Климат и здоровье человека. Тр. Международного симп. ВМО/ВОЗ/ЮНЕП, Л., 22-26 сент., 1986. Л., 1988. Т. 1. С. 197-209.
Алексеева Т.И. Адаптация человека в различных экологических нишах Земли: Биологические аспекты. М.: Изд-во МНЭПУ, 1998.
Алексеева Т.И. Географическая среда и биология человека. М.: Мысль, 1977.
Алексеева Т.И., Балахонова Е.И. Антропо-климатичес-кие связи на территории Центральной и Северо-Восточной Сибири // Вопр. антропол., 1979. Вып. 61. С. 317.
Алексеева Т.И. Географическая изменчивость содержания холестерина в сыворотке крови человека (к влиянию среды и расы) // Вопр. антропол., 1971. Вып. 38. С. 91-107.
Антропоэкология Центральной Азии / Т.И. Алексеева, В.А. Бацевич, М.Б. Медникова и др.: Под ред. Т.И. Алексеевой. М.: Научный мир, 2005.
Бейкер П. Адаптивные возможности высокогорных популяций // Биология жителей высокогорья. Под ред. Бейкера П. М.: Мир, 1981.С. 349-388. Властовский В.Г. Сравнительный анализ особенностей процессов роста и соматического развития якутских и русских детей в возрасте 8-18 лет // Вопр. антропол., 1984. Вып. 73. С. 25-38.
Гудкова Л К. К изучению роли физиологических признаков в конституциональной типологии (популяцион-ный подход) // Вестник Московского университета. Серия XXIII. Антропология, 2009. № 1. С. 45-53. Гудкова Л.К. Популяционная физиология человека. Антропологические аспекты. М.: Изд. ЛКИ, 2008. Гудкова Л.К. Физиологический гомеостаз популяций человека (проблемы адаптации и экологии) // Вопр. антропол., 1998. Вып. 89. С. 3-16. Дерябин В.Е., Пурунджан А.Л. Географические особенности строения тела населения СССР М.: Изд-во МГУ, 1990.
Козлов А.И., Вершубская Г.Г. Медицинская антропология коренного населения Севера России. М.: Изд-во МНЭПУ, 1999.
Максимов А.Л., Белкин, В.Ш. Особенности адаптации человека в высокогорье Центральной Азии и Антарктиды // Физиология человека, 2002. Т. 28. № 6. С. 6-12. Максимов А.Л., Белкин В.Ш. Биомедицинские и клима-тоэкологические аспекты районирования территорий с экстремальными условиями проживания // Вестник СВНЦ ДВО РАН, 2005. № 3. С. 28-39. Павловский О.М. Биологический возраст человека. М.: Изд. МГУ, 1987.
Панин, Л.Е. Энергетические аспекты адаптации. Л.: Наука, 1978.
Пурунджан А.Л., Дерябин В.Е. К проблеме исследования географического распределения величины признаков (на примере жировых складок) // Вопр. антропол., 1977. Вып. 55. С. 157-164.
Турсун-Заде Т.В. Соматотипическая и антропометрическая характеристика коренных и временных жителей высокогорья. Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Новосибирск, 1991.
Чикишева Т.А. Изучение связи антропологических особенностей населения с экологическими условиями среды. Автореферат дисс. ... канд. биол. наук. М., 1982.
Чикишева Т.А. Опыт оценки связей антропологических признаков со средовыми факторами на примере Ал-тае-Саянского региона // Проблемы антропологии древнего и современного населения Советской Азии. Под ред. В.П. Алексеева. Новосибирск: Наука, 1986. С. 170— 191.
AbbieA.A. Head form and human evolution // J. Anat., 1947. Vol. 81. P. 233-258.
Al-Othaimeen A.I., Al-Nozha M. and Osman A.K. Obesity: an emerging problem in Saudi Arabia. Analysis of data from the National Nutrition Survey // Eastern Mediterranean Health J., 2007. Vol. 13. N 2. P. 441-448. Ballester F., Michelozzi P., Iciguez C. Weather, climate, and public health // J. Epidemiol. Community Health, 2003. Vol. 57. N 10. P. 759-760.
Beall C.M. A comparison of chest morphology in high altitude Asian and Andean populations // Hum. Biol., 1981. Vol. 54. P. 145-163.
Beall C.M. and Goldshtein M. High Prevalence of Excess Fat and Central Fat Patterning Among Mongolian Pastoral Nomads // Am. J. Hum. Biol., 1992. Vol. 4. P. 747-756. Beals K.L., Smith C.L., Dodd S.M. Climate and the evolution of brachycephalization // Am. J. Phys. Anthropol., 1983. Vol. 62. P. 425-427.
Beals K.L., Smith C.L., Dodd S.M. Brain size, cranial morphology, climate and time machines // Curr. Anthropol., 1984. Vol. 25. P. 301-330.
Beals K.L. Head form and climatic stress // Am. J. Phys.
Anthropol., 1972. Vol. 37. P. 85-92.
Belkin V. Biomedical aspects of the development of
mountain regions:a case study for Gorno-Badakhshan
autonomic region. Tajikistan // Mountain research and
development. 1992. Vol. 12. P. 63-70.
Belkin V., Livshitz G, Otremsky I. and Kobyliansky E. Aging
bone score and Climatic factors // Am. J. Phys. Anthropol.,
1998. Vol. 106. P. 349-359.
Bharati S., Som S., Bharati P., and Vasulu T.S. Climate and Head Form in India // Am. J. Hum. Biol., 2001. Vol. 13. P. 626-634.
Boas F. Changes in Bodily Form of Descendants of Immigrants // Am. Anthropologist, 1940. Vol. 42. N 2. P. 183-189.
Bruce N., Elford J., Wannamethee G., Shaper A.G. The contribution of environmental temperature and humidity to geographic variations in blood pressure // J. Hypertens., 1991. Vol. 9. N 9. P. 851-858.
Coon C. Some problems of human variability and natural selection in climate and culture // Am. Nat., 1955. Vol. 89. P. 257-279.
Franklin D., Cardini A., Oxnard C.E. A Geometric Morphometric Approach to the Quantification of Population Variation in Sub-Saharan African Crania // Am. J. Hum. Biol., 2010. Vol. 22. N 1. P. 23-35. Franklin D., Cardini A, Freedman L., Milne N., Oxnard C.E. Geometric Morphometric Study of Population Variation in Indigenous Southern African Crania // Am. J. Hum. Biol., 2007. Vol. 19. P. 20-33.
Froehle A.W. Climate Variables as Predictors of Basal Metabolic Rate: New Equations // Am. J. Hum. Biol., 2008. Vol. 20. P. 510-529.
Galloway V.A., Leonard W.R., Ivakine E. Basal metabolic adaptation of the Evenki reindeer herders of Central Siberia // Am. J. Hum. Biol., 2000. Vol. 12. P. 75-87. Gamboa J., Garcia F. Impact of seasonal scarcity on energy balance and body composition in peasant adolescents from Calakmul, Campeche Mexico // Am. J. Hum. Biol., 2007. Vol. 19. P. 751-762.
Hanna J.M. Climate, altitude, and blood pressure // Hum. Biol., 1999. Vol. 71. N 4. P. 553-582. Harvati K., Weaver T.D. Human cranial anatomy and the differential preservation of population history and climate signatures // Anat. Rec. A Discov. Mol. Cell Evol. Biol., 2006. Vol. 288. P. 1225-1233.
Kozlov A.I., Vershubsky G.G. The morphological peculiarities of the populations of Eastern and Western Siberia // Anthropological Sciences (Tokyo), 1998. Vol. 106. N 3. P. 245-252.
Leonard W.R., Katzmarzyk P.T., Comuzzie A.G, Crawford M.H., Sukernik R.I. Growth and nutritional status of the Evenki reindeer herders of Siberia // Am. J. Hum. Biol., 1994. Vol. 6. P. 339-350.
Leonard W.R., Snodgrass J.J., Sorensen M.V. Metabolic adaptation in indigenous Siberian populations // Annu. Rev. Anthropol., 2005. Vol. 34. P. 451-471. Parnell R. Somatotyping by physical anthropometry // Am. J. Phys. Anthropol., 1954. Vol. 12. N 2. P. 56-79. Pavlovsky O.M., Kobyliansky E. Population Biology of human aging. Fierenze. Italy: Angelo Pontecorboli Editore, 1997.
Portela A, Gordon N., Halberg F., Cornlissen G., Wendt H., Melby J.C. and Haus E. Changes in human blood pressure with season, age and solar cycles: a 26-year record // Int. J. Biometeorology, 1996. Vol. 39. P. 176-181. Roberts D.F. Climate and Human Variability. Reading, MA: Addison-Wesley, 1973.
Roberts W.O. Variations in the sun and their effects on weather and climate // Proc. Am. Philos. Soc., 1979. Vol. 123. P. 151-159.
Rose G. Seasonal variation in blood pressure in man // Nature, 1961. Vol. 189. P. 235.
Saez M., Sunyer J., Castellsague J., Murillo C, Anto J.M. Relationship between weather temperature and mortality: a time series analysis approach in Barcelona // Int. J. Epidemiol., 1995. Vol. 24. N 3. P. 576-582. Smith H.F., Terhune C.E., Lockwood C.A. Genetic, geographic and environmental correlates of human temporal bone variation // Am. J. Phys. Anthropol., 2007. Vol. 134. P. 312-322.
Smith H.F. Which cranial regions reflect molecular distances reliably in humans? Evidence from three-dimensional morphology // Am. J. Hum. Biol., 2009. Vol. 21. P. 36-47. Steegmann A.T.Jr. Climate, racial category and body proportions in the U.S. // Am. J. Hum. Biol., 2005. Vol. 7. P. 393-402.
Weidenreich F. The brachycephalization of recent mankind // Southwest J. Anthropol., 1945. Vol. 1. P. 1-54. Woodhouse J.I. A field evaluation of pulse oximetry in two arduous environments // J. R. Army Med. Corps., 1998. Vol. 144. N 3. P. 159-160.
World Climate Data and Monitoring Programme (WCDMP), Monthly Climatic Data for the World. National Climatic Data Center, Asheville,NC, on-line. URL://http://www.wmo.int/ pages/prog/wcp/wcdmp/monthly.htmlS (дата обращения: 06.05.2009).
Контактная информация:
Белкин Виктор Шаевич: e-mail: [email protected].
Тел.: 972-3-6406355;
Коростышевский Михаил Аронович:
e-mail: [email protected]. Тел.: 972-3-6407910;
Бацевич Валерий Анатольевич: e-mail: [email protected].
Тел.: (495) 6295093;
Кобылянский Евгений Давидович:
e-mail: [email protected]. Тел.: 972-3-6406355.
CORRELATION BETWEEN MORPHOLOGICAL FEATURES OF HUMAN POPULATIONS AND CLIMATIC-GEOGRAPHICAL CONDITIONS
V.Sh. Belkin1, M.A. Korostishevsky1, V.A. Batsevich2, Ü.M. Pavlovsky, E. Kobyliansky
1 Department of Anatomy and Anthropology, Sackler Faculty of Medicine, Tel-Aviv University, Tel-Aviv, Israel
2 Institute and Museum of Anthropology, MSU, Moscow
The present paper uses morphology data gathered from the 33 regions of the former USSR in the field studies carried out by research teams of the Research Institute and Museum of Anthropology, Moscow State University, in 1961-1991. Subjects included 4386 men and 4436 women aged 17-95. The individuals' data were adjusted by age and sex before factor analysis and examined for possible correlations with climatic conditions. The factor analysis revealed five integral morphological factors that characterized parameters of the human body and explained 79.3% of the total variance: the 1st factor (M1) characterized body fat component, 2nd factor (M2) characterized the linear measurements of the body, 3rd factor (M3) stood for body proportions, the 4th factor - for chest parameters, and the 5th factor (M5) - for bone aging. In addition two integral morphological factors of face (H1) and head (H2) were defined, which explained 74.4% of the traits' variance. The correlation analysis between human morphological features and climatic conditions in the studied populations suggests that the chest morphology is the most dependent on climatic impact.
Keywords: anthropoecology, human morphology, climatic conditions
