Сезонность в жизнедеятельности человеческих популяций в условиях континентального климата
На правах рукописи
Мельников Владимир Николаевич
СЕЗОННОСТЬ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ПОПУЛЯЦИЙ В УСЛОВИЯХ КОНТИНЕНТАЛЬНОГО КЛИМАТА
03.00.16 – Экология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора биологических наук
Ульяновск - 2009
Работа выполнена в Учреждении Российской академии медицинских наук Научно-исследовательском институте физиологии Сибирского отделения РАМН (г. Новоси-бирск)
| Научный консультант – | доктор медицинских наук, профессор Сергей Георгиевич Кривощёков |
| Официальные оппоненты: | доктор биологических наук, профессор Валерий Михайлович Каменек доктор биологических наук, профессор Любин Николай Александрович доктор медицинских наук, профессор Трофимов Александр Васильевич |
| Ведущая организация – | ФГУ Российский научный центр восстановительной медицины и курортологии Минздравсоцразвития РФ (г. Москва) |
Защита диссертации состоится 11 октября 2009 г. в ______ час на заседании Диссертационного совета Д 212.278.07 при ГОУ ВПО Ульяновский государственный университ по адресу: Набережная реки Свияга, 106. корп. 1, ауд. 703.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ульяновского государственного университета
Отзывы на автореферат направлять по адресу: 432000, г. Ульяновск, ул. Л. Толстого, д. 42. Ульяновский государственный университет. Управление научных исследований.
Автореферат разослан "_____" ________________ 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат биологических наук, доцент С.В. Пантелеев
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Россия – самая холодная страна Северного полушария, а если исключить Антарктиду, территорию без постоянного населения, то и всей планеты (Моисеев Н.Н., 1997). Нигде севернее экватора нет таких резких сезонных различий климатических условий, как в сибирском регионе и Якутии, удалённых от смягчающих морских влияний. Различие между абсолютными минимумом и максимумом в течение года в ХХ в. в Западной Европе было зафиксировано на уровне 35 °С, в России – 80 °С. В Новосибирской области только разность среднемесячных температур марта и мая составляет 21 °С (Справочник по климату …, 1965).
В структуре природных факторов, определяющих жизнедеятельность и здоровье человека (Манчук В.Т., 2006; Ушаков И.Б. и соавт., 2006), важное место занимают сезонные колебания внешних условий, в том числе метеорологических (Шеповальников В.Н., Сороко С.И., 1992). Изменчивая и особенно техногенно загрязнённая среда вызывает в его организме постоянное напряжение защитных механизмов (Агаджанян Н.А., 1982; Матюхин В.А. и соавт., 1997), снижает качество (Ушаков И.Б., 2004) и продолжительность жизни (Гичев Ю.П., 2004), требует быстрой перестройки адаптивных программ и “плату” за выживание в виде заболеваний (Авцын А.П., 1974; Trufakin V.A., Krivoschekov S.G., 2004; Revich B.A., 2008), снижения работоспособности, репродуктивного потенциала (Прохоров Б.Б., 1991). В Сибири усилия общества, направляемые на создание приемлемых условий жизни, из-за сурового климата связаны с огромными тратами энергии и ресурсов, но зачастую человек выживает в такой среде за счёт собственных адаптивных возможностей (Труфакин В.А., 1996). Негативную роль в недооценке на официальном уровне медико-биологических проблем в Зауралье сыграл миф о "сибирском здоровье", основанный на эмпирических наблюдениях за отдельными субъектами на бытовом уровне и никем из учёных не подтверждённый статистически.
Хотя сезонные колебания условий жизни перестали быть столь критичными для выживания человека, каковыми они являются для животных, использование им систем жизнеобеспечения и дополнительной энергии ископаемого топлива не делает его независимым от среды (Труфакин В.А., Кривощёков С.Г., 2001). Её негативное влияние на людей в определённые уязвимые стадии онтогенеза и чувствительные особи – плоды, беременных, детей, стариков – продолжает сказываться и в настоящее время (Казначеев В.П. и соавт., 2000). Актуальными остаются такие факторы, как колебания состава пищи, сезонный недостаток витаминов и УФ облучения. У человека приспособление к ведущему фактору средних и высоких широт, холоду, пошло по физиологически наименее энергоёмкому пути эскапизма – избегания повреждающих воздействий за счет использования сглаживающих природные флуктуации искусственных средств. Биологические же механизмы приспособления не претерпели существенного прогрессивного развития за время эволюции человека, скорее, наоборот, частично деградировали из-за детренированности вследствие применения этих постоянно совершенствующихся средств, что ставит человека в уязвимое положение при отказе систем жизнеобеспечения. Проблема адаптации к повреждающему действию сезонно колеблющихся факторов среды и задача определения приемлемой медико-биологической "платы" за жизнь в сибирских условиях, относящиеся к области антропоэкологии, несомненно, актуальны.
Значимость подобных исследований подчёркивается также тем обстоятельством, что быстро изменяющаяся в настоящее время в России социальная среда при недавно произошедшей смене общественно-экономической формации вызывает существенные сдвиги не только в условиях и образе жизни населения, но и биологических характеристиках (Зубов Л.А., 2004), в здоровье как компоненте человеческого капитала общества (Общественное здоровье …, 2005). Как всегда бывает в экосистемах во время переходных процессов, изменяются экологические преференции: факторы, бывшие ранее критичными, лимитирующими жизнедеятельность, становятся приемлемыми, а индифферентные выходят на первый план. Сдвигаются оптимумы и суживаются диапазоны толерантности, изменяются чувствительность к болезнетворным агентам и инфекционным возбудителям, структура заболеваемости и смертности (Агаджанян Н.А. и сотр., 2003; 2007). Нарастают негативные демографические тенденции, которые проявляются в недостаточном биологическом воспроизводстве и обезлюдении восточных территорий, что особенно тревожно в условиях нарастающей экспансии иных цивилизационных центров (Григорьев Ю.А., 2006; Shkolnikov V.M., 2005).
Возросшая энтропийность социальной среды и психический стресс требуют для адаптации перераспределения энергии на внутреннюю работу и самоподдержание организма, "плату" в виде снижения внешней работы, репродуктивного потенциала, неспецифической резистентности, продолжительности жизни (Вишневский А.Г., Андреев Е.М., 2001). В периоды ослабления общества, уменьшения его экономического потенциала, способности к социальной защите людей возрастает значение естественных видовых и популяционных законов, регулирующих поведение и жизнедеятельность (Величковский Б.Т., 2005), требуются новые стратегии здравоохранения, учитывающие эти реалии (Сидоров П.И., Гудков А.Б., 2004). Нагляднее проявляются слабые экологические воздействия, влияния гелиогеофизических, сезонных метеорологических факторов (Хаснулин В.И., 1992; Матюхин В.А. и Разумов А.Н., 1999). Тревожным симптомом является низкая фактическая и ожидаемая продолжительность жизни, причём вклад в него сибирских климато-экологических условий в сравнении с социально-экономиче-скими не изучался. Выраженный экзогенный компонент, который обусловливает годовые колебания заболеваемости и смертности в условиях континентального климата, указывает на потенциальную предотвратимость неблагоприятных исходов.
В научном контексте проблема, которой посвящена работа, связана с изучением популяционных механизмов, определяющих численность человеческих популяций и опосредующих влияние внешних природных факторов на биодемографические процессы. Существующие модели, описывающие зависимость биологического воспроизводства и смертности от среды, построены либо на данных о животных (Langlais M., Milner F., 1994), либо на материале североамериканских, европейских и приэкваториальных стран (Lam D., Miron J., 1991), то есть для условий, далёких от климатической обстановки в Сибири.
Приведенные аргументы свидетельствуют о необходимости изучить действие важного временного экологического фактора – связанных с континентальной средой выраженных сезонных колебаний внешних условий – на биодемографические показатели и выявить пределы изменения жизнеспособности популяций, допустимые в рамках обратимости, не приводящие к фатальной деградации биопотенциала сибирского населения. Всё изложенное обусловливает важность, социальную значимость и актуальность изучения биологии человеческих популяций в условиях континентального климата Сибири на современном этапе жизни российского общества.
Цель работы – изучить на популяционном уровне ритмологические закономерности в годовой динамике биодемографических характеристик в условиях континентального климата Сибири и определить периоды повышенной уязвимости людей к неблагоприятным геофизическим и климатическим факторам в течение года и на разных стадиях онтогенеза.
Задачи исследования:
1) выявить линейные и колебательные тренды в многолетней динамике биодемографических показателей: рождаемости, смертности, средней продолжительности жизни, соотношения полов на разных стадиях онтогенеза – в Новосибирской области за период 1958–2001 гг.;
2) описать количественно периодическую (сезонную) составляющую в годовых ритмах биологических характеристик населения в экологических условиях Сибири;
3) сравнить регионы с различающимися климатическими условиями для оценки степени возможного неблагоприятного влияния континентальной климато-географической среды на популяционные характеристики;
4) сравнить сельские и городские популяции для выяснения роли образа жизни и характера трудовой деятельности в обусловливании или модификации годовых ритмов популяционных показателей и их изменчивости под влиянием средовых факторов;
5) оценить влияние метеорологических и гелиогеофизических факторов на годовые ритмы жизнедеятельности человека на разных стадиях жизненного цикла и в зависимости от пола и выявить периоды повышенной уязвимости к этим факторам;
6) изучить связь между сезонно колеблющимися условиями раннего развития и отсроченными событиями в контексте заболеваемости, смертности взрослых и продолжительности жизни;
7) изучить сопряжённость между солнечной активностью, геомагнитными возмущениями, наблюдавшимися накануне смерти в старческом возрасте, и возрастом в момент смерти от разных причин.
Работа имеет три методологические особенности. Во-первых, в ней рассматриваются сугубо популяционные характеристики, складывающиеся из единичных или редких событий, наступающих в жизни одного человека. Так, акты рождения, смерти, случаи возникновения заболеваний трансформируются на групповом уровне в показатели, отражающие рождаемость, смертность, заболеваемость, среднепопуляционный возраст какой-либо стадии онтогенеза. Во-вторых, делается акцент на изучении естественных экологических факторов – метеорологических и гелиогеофизических, оказывающих существенное влияние на годовые ритмы биологических показателей, в отличие от традиционного подхода к экологии человека, связанного с изучением загрязнений среды. В-третьих, в связи с популяционно-биологической направленностью работы в ней только феноменологически рассматриваются эффекты, прямые или опосредованные, метеорологических и гелиогеофизических факторов без углубления в механизмы их действия, которые описаны на организменном и суборганизменном уровнях в специальных изданиях (Трофимов А.В., 2001; Гелиогеофизические факторы …, 2005; Куликов В.Ю. и соавт., 2005 и мн. др.).
Связь эпидемиологических и биодемографических показателей с условиями раннего развития, в том числе сезонно изменяющимися, в работе анализируется с сугубо экологических позиций без какого-либо астрологического содержания. Информация о месте и месяце рождения человека используется как характеристика природной среды, которая складывалась в месте проживания в течение внутриутробного и раннего постнатального развития – в периоды повышенной чувствительности и уязвимости к действию неблагоприятных факторов.
Научная новизна. Обнаружен новый циклический механизм регуляции поло-возрастной структуры человеческих популяций – сопряжённое с 10-летними колебаниями солнечной активности поочерёдное пятилетнее увеличение смертности то мужчин, то женщин. Это обусловлено более высокой уязвимостью мужчин к негативному действию повышенной СА, с эпизодами которой связана их смерть в молодом возрасте. Данное явление наблюдается только в стационарном состоянии популяции и не проявляется в переходный период 1991–2001 гг., когда превалирующее влияние на смертность оказывали не природно-экологические, а социально-экономические условия.
Изучение возраста в момент смерти от хронических заболеваний показало новый для мировой науки результат: установлены специфические для разных причин периоды года, когда повышается вероятность ранней смерти. Для рака лёгкого это ранняя осень, инфаркта миокарда – март-апрель. При сравнении годовых ритмов количества и среднего возраста умерших от сердечно-сосудистых заболеваний и рака лёгкого впервые установлена обратная связь между этими популяционными показателями: повышение смертности в какой-либо период года происходит за счёт преждевременного ухода более молодых людей.
Выявлена связь годовых ритмов биодемографических характеристик с типом поселений: в сельской местности НсО выше амплитуда колебаний рождаемости и соотношения полов при родах, мёртворождаемости, младенческой и взрослой смертности, числа многоплодных родов, что указывает на большую зависимость аграрного населения от климато-географических факторов среды.
Впервые описана связь числа мёртворождений, множественных родов, смертей младенцев и взрослых, соотношения полов с метеорологическими и гелиогеофизическими факторами, действовавшими на протяжении внутриутробного развития. Обнаружена корреляция Ак-индекса, показателя возмущённости магнитного поля Земли, с этими витальными характеристиками, особенно выраженная на ранних стадиях онтогенеза: число случаев мёртворождений и младенческих смертей возрастало, если за 5–7 месяцев до события отмечалась повышенная индукция ГМП. Городские жители и плоды мужского пола более чувствительны к этому фактору.
Установлена неизвестная ранее зависимость фактической продолжительности жизни от места рождения. В Новосибирске средний возраст в момент смерти от неслучайных хронических причин людей-уроженцев Сибири существенно меньше, чем родившихся в западных областях России, при одинаковой причине смерти. Кроме этого нового доказательства концепции о долговременных отсроченных эффектах условий раннего развития получено ещё одно свидетельство в её пользу, основанное на связи месяца рождения со смертностью в преклонном возрасте. Мужчины, родившиеся в Сибири в августе-сентябре, умирали от рака лёгкого чаще и в более раннем возрасте, чем родившиеся весной.
Впервые показана негативная статистическая связь между среднепопуляционным возрастом в момент смерти от сердечно-сосудистых заболеваний и солнечной и геомагнитной активностью накануне смерти. Установлено пороговое значение напряжённости ГМП, по превышении которого начинают умирать более молодые люди.
Научно-практическая значимость работы. Описано годовое распределение частоты одиночных и многоплодных родов, мёртворождений, младенческих смертей, ранней смертности взрослых от разных причин, а также обнаружена связь этих событий с метеорологическими и гелиогеофизическими факторами, что позволяет приурочивать профилактические и лечебно-реабилитационные мероприятия ко времени года, когда ожидаются периоды повышенной уязвимости плодов, младенцев и взрослых к сезонно изменяющимся условиям среды.
Обнаружен наблюдающийся на фоне годового летнего минимума июльский подъём мёртворождаемости мужских плодов, сильнее выраженный в годы минимальной солнечной активности. Этот эмпирический факт даёт основания рекомендовать женщинам из группы риска мёртворождений при планировании беременности избегать зачатия в октябре-ноябре, особенно если внутриутробный период будет приходиться на 5-летнюю фазу сниженной солнечной активности. Начавшиеся же в это время беременности мужским плодом требуют особого внимания акушеров.
Установленная связь смертности от рака лёгкого с месяцем рождения позволяет выделить группу мужчин, предрасположенных к этому заболеванию, которым особенно противопоказано курение.
Обнаружено, что третий месяц жизни младенцев связан с высоким риском летальных исходов пневмоний. Зимние месяцы – период повышенной смертности взрослых женщин, когда их доля превышает процент мужчин среди умерших от всех причин при обратном соотношении в летнее время.
Выявленная связь возраста в момент смерти с гелиогеофизическими факторами даёт возможность прогнозировать летальные исходы распространенных хронических заболеваний в молодом возрасте и предотвращать преждевременные смерти.
Внедрение результатов. Полученные данные о связи заболеваемости и продолжительности жизни сибиряков с сезонно варьирующими факторами риска основных болезней и причин смерти используются в практической деятельности Российской национальной страховой компании РОССТРАХ для прогнозирования динамики страховых случаев, связанных с медицинскими причинами.
Результаты работы, проливающие свет на биологические и экологические механизмы регуляции численности человеческих популяций, освещались в курсе экологии, который автор преподавал в НГУ в 1997–2002 гг., и используются в курсе антропологии на психологическом факультете Сибирского независимого института (г. Новосибирск) и на кафедре психологии и психофизиологии Новосибирского государственного университета экономики и управления.
Положения, выносимые на защиту
1. Биодемографические характеристики сибирского населения имеют большую амплитуду годовых ритмов по сравнению с населением Западных стран и центральных областей России. Сильнее выражены различия между полами и типами поселений за счёт повышенной уязвимости к неблагоприятным воздействиям мужских организмов и сельского населения. Эти факты в совокупности свидетельствуют о сниженной устойчивости сибирского населения к действию комплекса причин, связанных с условиями проживания.
2. Существуют специфические для разных хронических заболеваний (причин смерти) периоды года, когда повышается вероятность ранней смерти взрослых людей. Так, для инфаркта миокарда это март–апрель, туберкулёза лёгких – март–август, рака лёгкого – июль–октябрь.
3. Условия раннего развития определяют предрасположенность к возникновению некоторых заболеваний и возраст в момент смерти от них. Для инфаркта миокарда и рака лёгкого обнаружена связь месяца рождения с числом умерших и фактической продолжительностью жизни. От первой причины чаще и в более молодом возрасте умирают мужчины, родившиеся в марте, от второй – в августе–октябре. Продолжительность жизни также зависит от места рождения: родившиеся в начале ХХ в. в Западной Сибири умирали в Новосибирске в более молодом возрасте, чем родившиеся в западных областях России, при одинаковой причине смерти.
4. Эпизоды возмущённого ГМП сопряжены с наступающими через некоторое время неблагоприятными событиями в жизни человека на разных стадиях витального цикла от внутриутробного периода до старости. В период раннего развития эта связь проявляется на популяционном уровне в уменьшении числа одиночных и многоплодных родов, увеличении мёртворождаемости и младенческой смертности и затрагивает преимущественно мужские организмы, если за 5–7 месяцев до события наблюдалась повышенная геомагнитная активность. Смертность взрослых от всех причин возрастает через 3-4 месяца после таких эпизодов. Повышение напряженности ГМП через 2-3 дня приводит к смерти от сердечно-сосудистых заболеваний более молодых людей, что уменьшает средний популяционный возраст в момент смерти от этих причин.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены в виде докладов и тезисов на 2-й Всесоюзной конференции по адаптации человека (Владивосток, 1977); немецко-советском симпозиуме по хронобиологии и хрономедицине (Галле, ГДР, 1978); 1-й Клинической конференции Института клинической и экспериментальной медицины СО АМН СССР (Новосибирск, 1985); 8-м, 11-м, 13-м и 14-м Международных конгрессах по приполярной медицине (Yukon, Канада, 1990; Harstad, Норвегия, 2000; Новосибирск, 2006; Yellowknife, Канада, 2009); Всесоюзной конференции “Социально-экономические проблемы развития народного хозяйства в условиях перехода к рыночной экономике” (Мурманск, 1991); Международной медицинской конференции “Проблемы охраны здоровья и социальные аспекты освоения газовых и нефтяных месторождений в Арктических регионах (Надым, 1993); 21-й годичной конференции Американской ассоциации биологов человека (Durham, Северная Каролина, США, 1996); Международном симпозиуме “Контроль и реабилитация окружающей среды” (Томск, 1998); 8-м и 9-м Национальных конгрессах по болезням органов дыхания (Москва, 1998, 1999); 11-м Международном симпозиуме "Эколого-физиологи-ческие проблемы адаптации" (Москва, 2003); 5-й Международной конференции "Здоровое сердце" (5th International Heart Health Conference, Милан, Италия, 2004); 25-й Международной конференции по популяционным исследованиям (XXV IUSSP International Population Conference, Tours, Франция, 2005); Всероссийской конференции "Медико-физиологические проблемы экологии человека" (Ульяновск, 2007); 2-м Международном экологическом форуме "Окружающая среда и здоровье человека" (Экофорум-2008, Санкт-Петербург); Межрегиональной научно-практической конференции "Здоровье детей коренных народов Севера" (Якутск, 2008).
По теме диссертации опубликовано 31 работа в т.ч. 8 публикаций в журналах, рекомендованных ВАК.
Объём и структура диссертации. Работа изложена на 390 страницах машинописного текста, содержит 51 таблицу и 38 рисунков и состоит из введения, обзора литературы, глав с описанием методов и обследованных популяций, результатов, заключения, выводов, рекомендаций и приложения. Цитированная литература – это 220 отечественных и 546 иностранных источников.
ПОПУЛЯЦИИ, ПОКАЗАТЕЛИ И МЕТОДЫ
Информационная база. Источником сведений о естественном движении населения раздельно в городских и сельских поселениях была официальная информация органов государственной статистики. Ежемесячные данные о числе одиночных и двуплодных родов, мёртворождённых, умерших всех возрастов и детей в возрасте до года от всех причин с дифференциацией по полу, числе бракосочетаний извлекались из формы А11. Дополнительно информация о количестве детей, умерших в возрасте до года от пневмоний и кишечных заболеваний с указанием месяца рождения и числа прожитых месяцев, копировалась из форм 4а и 4б.
Рассчитывались относительные уровни показателей на 1000 человек населения или родов. Вычислялось соотношение полов (м/ж) среди родившихся, мёртворождённых, умерших младенцев и взрослых. В связи с отсутствием первичных данных о поле близнецов соотношение полов для двоен не вычислялось. Для оценки общей демографической ситуации использовались итоги переписи населения 1989 г.
Возраст в момент смерти от распространённых хронических заболеваний в городах Новосибирске (Ленинский и Дзержинский районы, 1969–78) и Мирном (юго-западная Якутия, 1968–85) и связи с факторами, определяющими продолжительность жизни, изучались на основе данных из актовых записей о смерти в отделах ЗАГСов.
Компьютерная база трёх среднесуточных метеорологических (январь 1982 г. – декабрь 1992 г.) и четырёх гелиогеофизических (январь 1982 г. – апрель 1996 г.) параметров: температуры и влажности воздуха, атмосферного давления, чисел Вольфа (характеристика пятнообразующей активности на Солнце), интенсивности радиоизлучения Солнца с длиной волны 10,7 см (F10,7), Ак и Ар индексов (локального и планетного показателей геомагнитной активности) – составлена на расположенной около г. Новосибирска геофизической обсерватории "Ключи" Алтае-Саянского филиала Геофизической службы СО РАН. Поскольку скорость сезонного изменения температуры воздуха теснее связана с параметрами здоровья, чем абсолютное значение (Пегова Е.В. и соавт., 2006), в анализ включён и температурный градиент для каждого месяца на протяжении года как разность средних температур следующего и предыдущего месяцев.
Регионы и популяции. Наибольшее количество данных собрано в Новосибирской области как регионе, типичном для юга Западной Сибири по климатическим и социально-экономическим условиям, за период 1958–2001 гг. Показатели естественного движения населения, отдельно в городских и сельских поселениях, зафиксированы также для Кемеровской (1988), Томской (1998) Иркутской (1990), Читинской (1980–90), Амурской (1990) областей, республик Бурятия (1989, 1992) и Саха-Якутия (1980–85). Смертность младенцев в НсО от заболеваний ЖКТ и пневмоний учтена в 1940 г. и 1958–79 гг., соответственно.
Методы статистической обработки и выявления сезонности. Данные, выраженные числом накопленных случаев в месяц (рождаемость, заболеваемость, смертность), подготавливались к вычислениям по алгоритму Т. Roenneberg’а и J. Aschoff'а (1990) путём приведения месяцев к одинаковой длительности и представлялись в процентах от принятого за 100 % среднемесячного уровня за год.
Сравнение двух средних величин нормально распределённых выборочных переменных с равными дисперсиями производилось с помощью t-критерия Стьюдента, в случаях, не удовлетворяющих этим условиям, – рангового критерия Манна-Уитни.
Выявление сезонности с учётом особенностей анализируемых данных осуществлялось посредством методов Косинор-анализа, J. Edwards’а (1961), S. Walter’а и J. Elwood' а (1975), R. Jones’а и соавт. (1978), непараметрического теста D. Hewitt’а и соавт. (1971) или модификации, разработанной на его основе Р. Rogerson'ом (1996). Наличие совпадающих гармоник у двух ритмов выявлялось кросс-спектральным анализом. Гипотезы о различии распределений проверялись с помощью методов Колмогорова-Смирнова и Хи-квадрат.
Для поиска связей между категориальными переменными (пол, национальность, код диагноза и т.п.), с одной стороны, и шкальными количественными характеристиками, с другой, использовался одно- и двухфакторный дисперсионный анализ ANOVA, если количественная переменная соответствовала распределению Гаусса-Лапласа. В иных случаях применялся нетребовательный к виду распределений тест Краскела-Уоллиса. Если дисперсионный анализ подтверждал гипотезу о значимом влиянии фактора, дальнейшее парное сравнение средних выполняли с помощью теста Шеффе из группы post hoc методов.
Многолетние (секулярные) тренды популяционных биологических характеристик выявлялись с помощью линейного регрессионного анализа, который в НсО проводился как на всём изученном 44-летнем интервале, так и на протяжении отдельных субпериодов, если визуально на графике наблюдались точки перегиба.
Связь между количественными переменными оценивалась путём вычисления коэффициентов корреляции Пирсона или Спирмана. Статистический контроль влияния третьей переменной на два взаимосвязанных показателя производился вычислением частных корреляций. Для выявления связей с факторами среды витальные характеристики предварительно корректировались путём устранения многолетнего линейного тренда, если он имел место, прибавлением или вычитанием такой величины, которая пропорциональна коэффициенту регрессии и обратна по знаку. Нивелирование трендов, искажающих корреляции, приводило монотонно снижающиеся или возрастающие графики к горизонтальным линиям и сохраняло месячные колебания. Такая трансформация осуществлялась только в расчётных целях для вычисления коэффициентов корреляции, во всех иллюстрациях и таблицах приведены данные без коррекции трендов.
Для того чтобы выявить отсроченные эффекты внешних воздействий на популяционные характеристики, проводился многошаговый кросс-корреляционный анализ, при котором корреляции вычислялись между витальным показателем в данный месяц и значением фактора в предшествовавший период времени с возрастающим временным сдвигом (лагом, L) от 0 до 10 месяцев или от 0 до 3 дней.
При сравнении долей лиц в группах, альтернативно выделяемых по отношению к анализируемому фактору, вычислялось отношение шансов с помощью метода бинарной логистической регрессии. Нулевая гипотеза заключалась в том, что различие сравниваемых долей имеет случайные причины, а не обусловлено действием фактора.
В работе граничным уровнем значимости для отклонения нулевой гипотезы о недостоверности статистического вывода, отсутствии неслучайных корреляций или различий принималось значение р0,05. Уровень 0,05<р0,1 рассматривался как свидетельство тенденции в проявлении тестируемой закономерности. Результаты выражались в виде среднего значения и его стандартного отклонения (SD).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Сезонные изменения метеорологических и гелиогеофизических факторов
Таблица 1 содержит усреднённые за месяц среднесуточные значения показателей, характеризующих метеоусловия, солнечную активность и напряжённость геомагнитного поля в г. Новосибирске как местности, типичной для юга Западной Сибири и для которой собрано наибольшее количество данных о параметрах естественного движения и заболеваемости населения. Распределения всех показателей, кроме чисел Вольфа, не отличаются от нормального.
Таблица 1. Характеристики распределений среднемесячных метеорологических (1982–92 гг., n=130) и гелиогеофизических показателей (1982–96 гг., n=170) в г. Новосибирске
| Показатель | Среднее | Станд. откл. | Мин. | Макс. | Разброс | Асимметрия | Эксцесс | р |
| Температура воздуха, °С | 2,2 | 12,7 | –24,0 | 21,9 | 45,9 | –0,07 | –1,37 | 0,090 |
| Температурный градиент, °С | 0,1 | 12,9 | –26,7 | 25,5 | 52,2 | 0,05 | –1,2 | 0,089 |
| Относительная влажность воздуха, % | 73,2 | 8,5 | 47,7 | 89,4 | 41,7 | –0,66 | 0,064 | 0,235 |
| Атмосферное давление, ГПа | 1002 | 7,0 | 988 | 1019 | 31 | 0,06 | –0,79 | 0,251 |
| Число Вольфа (W) | 103,9 | 78,8 | 1,1 | 297 | 296 | 0,46 | –1,10 | 0,002 |
| Ак-индекс | 13,5 | 4,6 | 5,4 | 32,1 | 26,7 | 0,24 | 1,07 | 0,054 |
Примечания: р – уровень значимости отличия данного распределения от нормального по критерию Колмогорова-Смирнова.
Среднемесячные значения климатофизических показателей, зафиксированные в пригороде г. Новосибирска, взаимосвязаны. Температура воздуха коррелирует с относительной влажностью воздуха (r=–0,53, р0,001) и атмосферным давлением (r=–0,90, р0,0001), температурный градиент – с влажностью (r=–0,49, р0,001), влажность – с атмосферным давлением (r=0,42, р0,001), числа Вольфа – с Ак-индексом (r=0,19, р0,015).
Таблица 2. Среднемесячные значения метеорологических (1982–92) и гелиогеофизических (январь 1982–апрель 1996) показателей в г. Новосибирске (среднее, стандартное отклонение) и результат Косинор-анализа годовых ритмов
| Месяц | Температу-ра воздуха, °С | Температур- ный гради- ент, °С | Отн. влажность воз-духа, % | Атмосферное давление, ГПа | Числа Вольфа | Ак- индекс |
| 1 | –13,7 6,6 | – 1,7 5,4 | 79,9 7,9 | 1009 9,3 | 106,9 92,4 | 16,3 26,1 |
| 2 | –14,3 6,4 | 6,8 3,8 | 77,1 9,5 | 1010 10,6 | 111,0 97,5 | 15,0 12,2 |
| 3 | –7,0 5,6 | 16,5 4,0 | 75,4 10,0 | 1009 9,7 | 105,2 82,1 | 15,1 12,9 |
| 4 | 2,2 5,6 | 18,5 3,8 | 67,0 14,2 | 1003 7,9 | 99,4 80,2 | 14,1 10,8 |
| 5 | 11,5 5,4 | 14,9 2,7 | 58,7 13,3 | 998 6,9 | 98,7 69,8 | 13,7 9,8 |
| 6 | 17, 1 4,8 | 8,7 1,8 | 62,5 11,4 | 994 5,5 | 108,7 92,5 | 13,2 9,7 |
| 7 | 20,3 3,2 | – 0,2 2,5 | 69,3 10,4 | 991 5,1 | 107,0 86,4 | 12,2 10,8 |
| 8 | 16,9 3,1 | – 9,9 1,9 | 74,4 9,5 | 994 6,1 | 108,7 99,7 | 13,6 9,4 |
| 9 | 10,4 3,9 | –13,8 2,0 | 75,5 10,0 | 1000 7,1 | 91,1 85,5 | 14,4 11,5 |
| 10 | 3,1 4,5 | –17,4 4,2 | 77,6 9,6 | 1003 8,6 | 108,4 82,8 | 14,7 12,2 |
| 11 | –7,0 7,0 | –15,4 5,4 | 80,2 8,6 | 1007 10,4 | 98,6 85,2 | 13,4 13,0 |
| 12 | –12,8 7,6 | – 6,8 3,4 | 80,4 8,1 | 1008 9,7 | 103,6 93,5 | 10,9 8,0 |
| р | 0,0001 | 0,0001 | 0,01 | 0,01 | Н.д. | Н.д. |
| Мезор | 2,2 | 0,02 | 73,2 | 1002 | 103,9 | 13,9 |
| А (95 % ДИ) | 17,5 °С (16,1 –18,9) | 17,4 °С (16,9 –18,5) | 9,0 % (7,9 – 10,2) | 8,8 ГПа (8,0 – 9,5) | 1,4 | 0,7 |
| Ф (95 % ДИ) | 17.7 (5.7– 29.7) | 17.4 (10.3 – 5.5) | 4.12 (20.11–25.12) | 16.1 (29.12–31.1) | 13.3 | 14.2 |
Примечания: А – амплитуда, Ф – фаза максимума (в формате “день.месяц”).
Характеристики годовых ритмов метеорологических и физических факторов приведены в таблице 2. Косинор-анализ среднемесячных значений Ак-индекса с пробным периодом 6 мес. показал наличие полугодового ритма, близкого к статистически значимому (р0,069), с максимумами в марте и сентябре и амплитудой 6,9 % от мезора.
Многолетняя динамика и годовые ритмы популяционных характеристик
Численность населения НсО в 1980 г. составляла 2 632 934 человека и увеличилась до 2 767 938 человек в 1988 г., или на 5,1 %, что значительно меньше, чем в сырьевых Кемеровской и особенно Томской и Тюменской областях (Бурдин и соавт., 1988).
Половозрастное распределение населения НсО по данным переписи 1989 г. отличалось от распределения в РСФСР не таким глубоким снижением численности военного и послевоенного поколений, родившихся в 1940–50 гг., что объясняется вкладом в размножение эвакуированного в Сибирь населения из западных областей России.
Рисунок 1. Многолетняя динамика популяционных показателей в НсО в зависимости от типа поселений.
Примечания. Абс. – абсолютное, отн. – относительное значения. Абсолютные рождаемость и смертность взрослых – в тыс. чел.; относительные – на 1000 населения, младенческая смертность в возрасте до года – на 1000 живорождённых, число многоплодных родов – на 1000 общего числа родов, мёртворождённых – на 1000 родившихся.
НсО является урбанизированной территорией. Доля городского населения возрастала до 1990 г. и затем стабилизировалась на уровне 73,9 %, который совпадал со значением в РФ (Основные итоги Всероссийской переписи …, 2003). В целом, в мире по расчётам американских демографов численность городского и сельского населения достигла соотношения 1:1 в мае 2007 г.
На рисунке 1 представлены графики многолетнего изменения изученных показателей за 44 последних года прошлого века.
Заметны точки перегиба около 1983 г., после которого рождаемость стала заметно снижаться в обеих популяциях, мёртворождаемость – возрастать в сельских поселениях, а частота многоплодных родов – увеличиваться в течение последующих 5 лет. Такая динамика позволяет предполагать изменение условий, влияющих на раннее развитие человека, в начале 1980-х гг. Интенсивность смертности взрослых, плавно возраставшая с 1968 г., незначительно уменьшилась в период 1985–87 гг. в результате централизованных антиалкогольных мер, а затем снова начала увеличиваться после 1988 г., то есть за 3 года до событий, связанных с изменениями общественно-экономического устройства в государстве. Линейная экстраполяция трендов, наблюдавшихся в конце изученного периода, при условии сохранения тенденций позволяет прогнозировать дальнейшее снижение младенческой и повышение взрослой смертности в обеих популяциях, а также увеличение мёртворождаемости и числа многоплодных родов в сельских поселениях после 2001 г.
Рисунок 2. Популяционные характеристики раннего онтогенеза человека в НсО в 1958–2001 гг. (% от среднемесячного значения за год) по месяцам и типам поселений.
Примечания. Достоверность различия между популяциями: * p0,05, ** p 0,01. Приведены границы 95 %-ного ДИ. Единицы измерения – см. рис. 1.
Графики годовых ритмов изученных популяционных показателей представлены на рисунке 2. Заметен январский подъём рождаемости, сильнее выраженный в сельской популяции, который соответствует зачатиям в апреле – месяце с максимальным приростом температуры воздуха. На значение температурного градиента в затягивании годовых ритмов рождаемости и СПР указывали D. Lam, J. MiroL (1994) и A. Lerchl (1999). Сезонная динамика частоты бракосочетаний, достигающей минимума в апреле-мае, не объясняет такую ритмичность числа родов. Наличие в сибирских областях летнего подъёма рождаемости, в отдельные годы превышающего зимний, побудило проверить гипотезу о существовании бимодального ритма. Косинор-анализ с периодом 6 мес. показал существование в сельских поселениях НсО полугодового ритма с амплитудой 2,8 % и фазами максимума в феврале и августе при зачатиях, соответственно, в мае и ноябре, то есть опять во время переходных сезонов со значительным температурным градиентом.
Мёртворождаемость максимальна в зимне-весеннее время. На фоне годового летнего минимума наблюдается всплеск мёртворождений мужских плодов в июле в городской популяции и августе – в сельской, который маскируется низкими значениями смертности женских плодов и потому не выявляется при совместном отображении.
Так, годовая динамика мёртворождений городских мальчиков в 1992–2001 гг. в НсО выражается следующим рядом при расположении чисел от января к декабрю: 6,3±1,0; 7,1±0,8; 7,1±1,1; 4,4±0,7; 6,0±1,3; 4,1±0,8; 8,8±1,6; 5,5±0,9; 7,1±1,4; 5,6±0,8; 5,2±1,3; 6,5±1,3 (чел./1000 живорождённых). Июльский подъём, выделенный жирным шрифтом, который в более ранний период был локальным максимумом, в это десятилетие стал абсолютным экстремумом, но окружённым с обеих сторон низкими значениями показателя. Это косвенно указывает на его средовое, а не эндогенное биологическое происхождение, свойственное, вероятно, плавному и длительному увеличению показателя в зимне-весенний сезон. Эта предполагаемая экзогенность свидетельствует о предотвратимости летних мёртворождений и побуждает искать их причины.
Гипотеза о влиянии июльской душной погоды с высокими температурой и влажностью воздуха не подтвердилась. Предположение о причинном значении летних отпусков квалифицированного медперсонала, видимо, необоснованно, так как не отвечает на вопрос, почему оно проявляется только относительно мужских плодов.
Выраженность июльского подъёма мёртворождаемости не одинакова на протяжении периода исследования, а зависит от СА в течение 11-летнего цикла. В годы, когда среднее число Вольфа больше медианы, количество мёртворождений мальчиков в июле равно 8,6±2,3/1000, меньше медианы – 10,5±2,0 (р0,006). Сопоставление этих параметров за 44 года с помощью корреляционного и кросс-спектрального анализов показало значимую связь (r=–0,41, p0,007), не зависящую от геомагнитной активности, и общую гармонику с периодом 10,5 года.
Трудно предположить, что рождённые мёртвыми в июле и, соответственно, зачатые в октябре-ноябре мужские плоды обладают какой-то аномальной чувствительностью к физическим факторам, которая кардинально отличает их от плодов, зачатых в другие месяцы. Возможно, высокая СА предотвращает, а низкая потенцирует негативное действие какого-то периодического фактора, строго приуроченного к узкому сезонному "окну", совпадающему у этих плодов с фазой повышенной уязвимости, что приводит к нарушениям фетогенеза, несовметимым с самостоятельной жизнью. Таким фактором может быть, например, атмосферное давление, всегда достигающее максимума в декабре–январе и показывающее прямую корреляцию с числом мёртворождений через 8 мес. (r=0,67, p0,03), причём только среди зачатых в октябре-ноябре, но не другие месяцы.
В НсО частота многоплодных родов, представленных преимущественно рождением двоен, в сельских поселениях демонстрирует статистически значимый годовой ритм с амплитудой 10,6 %, положительной полуволной с апреля по июль и аппроксимационным косинорным максимумом 14 мая. В городской популяции из-за полифазной структуры ритм не выявлен.
Младенческая смертность в городской и сельской популяциях НсО показывает годовой ритм с амплитудами 10,1 % и 15,4 % и акрофазами в январе. В динамике показателя отмечаются два максимума: в зимние месяцы подъём обусловлен пневмониями, в сентябре-октябре – заболеваниями ЖКТ. Однако применительно к пневмониям обнаружено увеличение частоты летальных исходов на 3-м месяце жизни независимо от времени рождения, что позволяет предполагать внутреннюю природу этого подъёма, вероятно, обусловленного динамикой неспецифической резистентности на первом году жизни.
Смертность в возрасте старше 1 года (рис. 3) только в группе женщин демонстрирует статистически значимый годовой ритм с максимумом в начале февраля. Дополнительный июньский подъём показателя у мужчин приводит к бимодальному ритму. При совпадающей в городах и сёлах фазовой структуре ритмов амплитуда в сельских поселениях больше. На рисунке заметен перекрёст графиков: в декабре–марте смертность женщин выше, в остальные месяцы – ниже, чем мужчин. Значения СП в холодный сезон становятся меньше 1. Вероятно, зимние условия оказывают более сильное негативное действие на женщин, либо структура причин их смерти такова, что ведущие из них проявляются в холодные месяцы.
Рисунок 3. Смертность от всех причин в возрасте старше 1 года в НсО в 1958–2001 гг. (% от среднемесячного значения за год) и соотноше-ние полов (СП, м/ж) по месяцам.
Примечание. Значимость различия между полами: а, р0,05; b, р0,01; c, р0,001.
В сельских поселениях в сравнении с городскими за весь изученный период относительная рождаемость (15,4 и 13,0/1000, соответственно, р0,01), частота многоплодных родов (7,9 и 7,0/1000, p0,05) были выше, а мёртворождаемость – ниже (4,5 и 9,3/1000, р0,001). Косинорная амплитуда годовых ритмов пяти популяционных показателей: рождаемости, относительного числа двоен, мёртворождённых и умерших младенцев, смертности женщин – в сёлах была выше. Это даёт основание предполагать большую чувствительность сельских жителей к сезонно колеблющимся факторам среды, влияющим на годовые ритмы популяционных характеристик, при допущении об их экзогенной обусловленности.
Годовой ритм СПР, как и рождаемости в целом, характеризуется максимумом в январе. Это свидетельствует, что условия, складывающиеся в апреле, увеличивают вероятность образования мужских зигот, вероятно, в результате всплеска гормональной активности в течение короткой сибирской весны, который сопровождается, во-первых, значительным подъёмом частоты зачатий и, во-вторых, сдвигом СП в сторону мальчиков. Из-за большой вариабельности данных в обеих популяциях не удалось выявить годовой ритм СП для мёртворождений. Колебания пропорции мальчиков и девочек среди младенцев, умерших в возрасте до года, демонстрировали полифазный ритм.
Многолетняя динамика соотношения полов в момент смерти среди новорождённых и младенцев представлена на рисунке 4. Смертность младенцев претерпела изменение в 1987 г.: несмотря на продолжающую снижаться интенсивность смертности (рис. 1), в сельской популяции НсО стала заметно возрастать пропорция мальчиков как более уязвимых к неблагоприятным условиям. Эти данные свидетельствуют о большей информативности СП как характеристики биологического благополучия популяции по сравнению с абсолютными показателями для отдельных полов.
Рисунок 4. Соотношение полов среди мёртворождённых и умерших младенцев в НсО в 1958–2001 гг.
Таблица 3. Среднемесячные значения СП при родах и среди умерших в разных возрастных группах (НсО, 1958–2001)
| Популяция | СПР | СПМР | СПМС | СП среди умерших взрослых | р (ANOVA) |
| Городская | 1,054±0,116 | 1,331±0,249 | 1,479±0,194 | 1,017±0,065 | 0,001 |
| Сельская | 1,054±0,122 | 1,384±0,427 | 1,521±0,351 | 1,057±0,055 | 0,071 |
| р | Н.д. | Н.д. | Н.д. | 0,001 |
Анализ данных таблицы 3 об изменениях популяциионного СП на разных стадиях онтогенеза человека приводит к нескольким выводам. Во-первых, в обеих популяциях из-за меньшей жизнеспособности мужских организмов на ранних стадиях развития СП возрастает в ряду от живорождённых к мёртворождённым и далее к умершим младенцам. Во-вторых, устойчивое превышение в сельской популяции доли мужских организмов над женскими среди всех умерших по сравнению с родившимися свидетельствует о переезде женщин, вероятно, вдов, в города, что приводит к значительному уменьшению в них пропорции мужчин среди умерших взрослых людей.
В-третьих, показатели вариабельности – стандартное отклонение и коэффициент вариации – в обеих строках максимальны для мёртворождённых, что свидетельствует о значительно различающейся и колеблющейся чувствительности мужских и женских плодов к факторам среды, фатально действующим в поздний период гестации. В-четвёртых, коэффициенты вариации для СП среди мёртворождённых и умерших младенцев в сёлах выше. Это может указывать на более сильное влияние вариабельных условий сельских поселений по сравнению с городскими на дифференциальную чувствительность к ним организмов разных полов.
Сравнение регионов с разными климато-географическими и социальными условиями показало, что в Бурятии и Саха (Якутии) годовой ритм рождаемости характеризуется более ранним, а в среднеазиатских республиках – поздним положением акрофаз по сравнению с НсО и РФ в целом, что может быть обусловлено не только природными факторами, но и национальными особенностями образа жизни и местными религиозными обычаями, определяющими динамику репродуктивного поведения в течение года. Гипотеза о прямой зависимости амплитуды годового ритма от суровости климата в предположении, что в Якутии он более континентален, не подтвердилась. Это свидетельствует о ярче выраженном контрастном биологическом влиянии сезонов на юге Западной Сибири по сравнению с Якутией в исследованные годы. В якутских сельских поселениях выявлен 6-месячный ритм с таким же положением фазы, как в НсО, но большей амплитудой – 4,8 % (р0,05 по сравнению с сельским населением НсО и р0,01 относительно городской популяции Якутии). При совпадении параметров годового ритма мёртворождаемости в регионах, для которых была доступна информация, в НсО в 1990 г. показатель был ниже, чем в Томской и Амурской областях, однако это не даёт оснований говорить о биологических различиях популяций, так как показатель сильно зависит от усилий и оснащённости медицинских служб родовспоможения. Относительный уровень младенческой смертности в 1989 г. в РСФСР увеличивался в ряду от столичного региона (17,6 на 1000 родившихся) к Уральскому (18,4), затем Западно-Сибирскому (20,8) и Восточно-Сибирскому (24,9) при возрастании разности между городскими и сельскими поселениями. Такой географический тренд наблюдается не только в смертности младенцев, но и заболеваемости мозговым инсультом и его летальности (Шишкин С.В. и соавт., 2006), а также в снижении пропорции долгожителей (Никитин Ю.П. и соавт., 2006). Это ещё одно свидетельство биологической "цены", которую платит население за жизнь в Сибири, причём обусловленную не столько различиями в социально-экономическом статусе областей (уровень мёртворождаемости в сравнительно богатой Тюменской области 22,0), сколько климато-географическими условиями.
Связь популяционных характеристик с метеорологическими
и гелиогеофизическими факторами
Количество живорождённых демонстрирует синусоидальную динамику корреляций с метеорологическими показателями на протяжении пренатального периода (рис. 5), поскольку сами показатели претерпевают гармонические колебания в течение года (табл. 2). При максимуме рождаемости в январе положительная связь с температурой за 9-10 мес. до родов свидетельствует, что чем выше она в марте-апреле, тем больше младенцев рождается затем в январе. Аналогично, наибольшая негативная корреляция, наблюдающаяся для точки L=–4, указывает, что максимальная годовая температура в июле сопровождается через 4 мес., в ноябре-декабре, наименьшей рождаемостью. Противоположный знак корреляций с влажностью и 5-месячный фазовый сдвиг при сравнении с кривой температурной зависимости согласуется с тем, как соотносятся между собой годовые ритмы самих этих метеорологических показателей.
Контроль температуры при вычислении частных корреляций делает недостоверной связь с атмосферным давлением и усиливает её с влажностью воздуха.
Ак-индекс показывает слабую отрицательную связь для точки L=–6 мес. (r=–0,15, p0,059), что свидетельствует о тенденции снижения количества родов, если в этот период наблюдалась повышенная индукция ГМП. Такое уменьшение рождаемости происходит за счёт мальчиков, так как СПР отрицательно коррелирует с Ак (r=–0,16, p0,05, рис. 6В): при возмущениях ГМП соотношение полов снижается, то есть возрастает доля девочек среди живорождённых.
Корреляции между рождаемостью и метеофакторами для сельского населения не отличаются принципиально от таковых в городской популяции, но показывают меньшие коэффициенты и размах синусоид. Связь с гелиогеофизическими показателями не обнаружена. Сопоставление этого результата с приведёнными выше данными о большей амплитуде годового ритма рождаемости в аграрных поселениях свидетельствует о более сильном в них затягивающем влиянии других, отличных от природных, факторов, возможно, трудового цикла.
Рисунок 5. Коррелограммы зависимости между среднемесячным числом живорождённых в городской популяции НсО и среднемесячными значениями метеорологических факторов (1982–92), числами Вольфа и Ак-индексом (1982–96) за L месяцев до родов.
Частота мёртворождений в обеих популяциях НсО положительно коррелирует с Ак-индексом, возрастая в годы с повышенной напряжённостью ГМП, особенно если магнитовозмущённость наблюдалась за 7–5 мес. до родов. В сельских поселениях сильнее проявились связи с метеофакторами. Положительные корреляции с температурой воздуха при L=–10, –9, –8 и –7, а с температурным градиентом при L=0 свидетельствуют, что чаще заканчиваются мёртворождениями беременности, начавшиеся летом и закончившиеся в марте-апреле – месяцы наиболее резкого потепления. Коэффициенты корреляции были небольшими по величине, варьируя от 0,16 до 0,21, что свидетельствует о незначительном вкладе каждого из 6 изученных средовых факторов в детерминацию такого многопричинного явления, как мёртворождения. Слабость проявившихся связей делает малоперспективными попытки прогнозирования мёртворождений у конкретной женщины, но на многочисленном контингенте даже такие корреляции позволят предсказать вероятность и время возможных фатальных для плодов исходов многих беременностей.
Так, коэффициент корреляции между месячным уровнем мёртворождаемости плодов обоего пола в городской популяции НсО и значением Ак-индекса за 5 мес. до родов, равный 0,21 при р0,009, характеризует связь как слабую, хотя и статистически значимую. Дисперсионный анализ показал, что Ак определяет всего 5,3 % общей дисперсии относительной мёртворождаемости. Однако влияние этого фактора согласно составленному уравнению линейной регрессии (МР = 6,3 + 0,095 Ак) увеличивает показатель от 6,8/1000 при Ак=5,4 (минимальное значение за 170 мес.) до 9,3/1000 при Ак=32,1 (максимальное значение, табл. 1). Вычисление площали под кривой зависимости МР от Ак показало, что при общем числе родившихся за изученный период 364,8 тыс. чел. такой прирост уровня МР за счёт увеличения Ак-индекса в 4-й месяц беременности привёл к дополнительной потере только в городских поселениях НсО за 14,5 лет 204 неначавшихся жизней, что составляет 7,2 % от общего числа мёртворождённых. Их можно было сохранить при осуществлении на популяционном уровне мер, снижающих негативные последствия возмущений ГМП. Положительное действие оказывала бы уже готовность бригад родовспоможения к такому исходу родов, если уязвимый период гестации совпал с повышением геомагнитной активности. С учётом того, что во время магнитных штормов Ак превышает 100, можно прогнозировать ещё больший эффект массовых профилактических мероприятий, если обнаруженная линейность распространяется и на эту часть спектра изменчивости Ак-индекса.
Частота многоплодных родов в городских поселениях, демонстрирующая трёхфазную годовую динамику (рис. 2), не показывает корреляций с метеофакторами, колеблющимися по синусоидальному закону (табл. 2). Статистически значимая отрицательная связь проявилась только с числами Вольфа, зафиксированными для точек от L=–10 (r=–0,18, р0,05) до L=–5 (r=–0,19, р0,05), то есть до зачатия и в первую половину гестационного периода. В сельской популяции обнаружено негативное влияние повышенной геомагнитной активности в период с 4-го по 7-й месяцы беременности. Корреляция с Ак-индексом остаётся значимой, хотя и редуцируется, при статистическом контроле уровня солнечной активности.
У сельчанок НсО при совпадении 3-го месяца гестации с возмущениями ГМП (L=–6), а 0–3-го месяцев с повышением солнечной активности (L=–9…–6) в последующем увеличивается число детей, умерших в младенчестве. В урбанизированных поселениях связь с этими факторами не проявилась.
Смертность в возрасте старше 1 года от всех причин возрастает, если за 3-4 мес. до смерти повышаются геомагнитная активность и за 5–10 мес. (в сельской популяции) – число солнечных пятен. Пределы колебаний коэффициента корреляции между числом умерших и средовыми показателями на протяжении 10 мес. больше в сельской местности. Так, для температуры воздуха r синусоидально изменяется от –0,36 для L=–1 мес. до 0,39 для L=–8 мес. в аграрных поселениях и от –0,21 до 0,24 в городах. Вместе с данными о сильнее выраженном годовом ритме числа умерших в сельской популяции (рис. 3) этот результат свидетельствует о более тесной связи жителей малых населённых пунктов с факторами среды, влияющими на смертность взрослых и стариков.
Анализ связей между популяционным соотношением полов в разных возрастных группах и внешними условиями показал, что мужские организмы на ранних стадиях развития более чувствительны к негативному действию возмущений ГМП, чем женские. Это проявляется в снижении доли мальчиков среди живорождённых и её повышении среди мёртворождённых (в сёлах) и умерших младенцев (в городах) при увеличении Ак-индекса за несколько месяцев до события (рис. 6В, Г).
Напротив, по сравнению с мужчинами городские женщины в конце жизненного цикла более уязвимы к действию этого фактора, так как их доля среди умерших от всех причин возрастает при увеличении Ак-индекса за 7–6 мес. до смерти (рис. 6В). Для объяснения такого различия между начальной и финальной стадиями онтогенеза можно предположить, что магниточувствительные мужские организмы элиминируются на ранних стадиях развития, остаются магнитоустойчивые, отчего доля женщин среди взрослых, умерших после магнитных возмущений, возрастает. Их повышенная уязвимость к рассматриваемому воздействию может быть обусловлена и постменопаузальными гормональными изменениями. В городских поселениях проявилась отсутствующая в сёлах корреляция СП среди умерших младенцев (положительная) и взрослых (отрицательная) с числами Вольфа (рис. 6А, Б). Это означает, что увеличение солнечной активности за 10-9 мес. до смерти связано с возрастанием пропорции мальчиков в первом случае и женщин во втором. Эти данные ставят вопрос о роли городской среды, возможно, концентрирования в ней железных изделий и железобетонных зданий в детерминации или опосредовании гелиогеофизических эффектов на дифференциальную чувствительность к этим факторам мужских и женских организмов.
Рисунок 6. Коэффициенты корреляции между соотношением полов среди родившихся и умерших в НсО, с одной стороны, и значениями W и Ак за L месяцев до события, с другой.
Примечание: белым цветом выделена область незначимых коэффициентов, для которых р > 0,05.
Одно-четырёхмесячный срок беременности, при совпадении с которым эпизодов повышенной геомагнитной активности чаще всего проявляется негативное последействие, – это критический период антенатального развития, связанный с плацентацией и органогенезом (Бодяжина В.И., 1966; Светлов П.Г., 1978). В это время воздействия, приводящие к изменениям в функциях и строении мультипотентных зародышевых зачатков, могут иметь многократно усиленные отрицательные последствия для жизненных проявлений не только у младенцев, но и взрослых.
Положительная связь с числами Вольфа в городских поселениях проявилась при сопоставлении не только месячных, но и среднегодовых показателей. Для визуализации фазовых отношений между СП и СА динамика среднегодовых значений изображена на рисунке 7. На протяжении 19-го, 20-го и 21-го солнечных циклов сглаженная кривая, представляющая собой скользящую среднюю из 3-х значений СП, имеет фазовую структуру, повторяющую профиль кривой СА: в годы увеличения чисел Вольфа доля мужчин среди умерших тоже возрастает. Кросс-спектральный анализ двух ритмов в интервале 1958–1990 гг. показал общую гармонику с периодом 10,7 лет, соответствующую длительности солнечного цикла. Сопоставление с помощью теста Манна-Уитни значений СП в годы с высокой и низкой СА, выделенные относительно медианы распределения W, продемонстрировало статистически значимое увеличение пропорции мужчин среди умерших в годы, когда числа Вольфа были выше медианы, вычисленной за 32 года. Корреляционный анализ показал линейность связи.
После 1990 г. синхронность нарушилась. Для ритма соотношения полов появился другой, более мощный затягивающий фактор, отличный от СА, – резко ухудшившиеся в России социально-экономические условия. Начался переходный процесс, который в экосистемах сопровождается изменением структуры актуальных датчиков времени и лимитирующих факторов, пределов толерантности. Начиная с 1991 г., смертность мужчин увеличивалась сильнее, чем следует только из негативного действия возрастающей в 22-м цикле солнечной активности. Из-за этого подъём СП, во-первых, более выражен, чем в предыдущие циклы, во-вторых, более продолжителен (рис. 7). Добавление значений, наблюдавшихся после 1990 г., снижает корреляции и синхронность, установленные в интервале 1958–90 гг., между СП и W.
Рисунок 7. Многолетняя динамика среднегодовых значений чисел Вольфа и соотношения полов среди умерших от всех причин в возрасте старше 1 года в городских поселениях НсО. В нижней части рисунка указаны порядковые номера солнечных циклов.
Социально-биологические и экологические детерминанты
продолжительности жизни
С помощью дисперсионного анализа данных из актовых записей о смерти изучалась зависимость фактической продолжительности жизни от пола, национальности, принадлежности к определённой общественно-профессиональной группе, причины и месяца смерти, месяца и места рождения. Последние два показателя учитывались для проверки гипотезы о зависимости возраста в момент смерти от условий раннего развития. При группировке месяцев проверялись все способы деления года на градации от n=12 (одномесячные интервалы) до n=2 (шестимесячные отрезки) и все возможные сочетания последовательных месяцев.
Данные о возрасте в момент смерти от распространённых сердечно-сосудистых заболеваний приведены в таблице 4. Для ИМ зависимость продолжительности жизни от времени смерти в течение года, статистически значимая при 6-месячной группировке, подробно с месячным шагом изображена на рисунке 8. Более молодыми люди умирают от этой причины с февраля по май. Косинор-анализ выявил годовой ритм (р0,01) с амплитудой 4,1 года (95 % ДИ=2,8–5,4 года), то есть размахом 8,2 года, и фазой максимума в начале сентября (95 % ДИ с 29 июля по 30 сентября). Статистически значимая сезонность также подтверждена методом Hewitt'а и соавт. (р0,025). Годовой ритм с такой же фазовой структурой, то есть снижением возраста весной, обнаружен дисперсионным анализом для мужчин, но не женщин, при объединении всех четырёх сердечно-сосудистых причин (р0,001 при одномесячном представлении). При двухмесячной группировке значимость увеличилась (р0,0006), а разность возрастов умерших в марте-апреле (46,8±10,4 г.), с одной стороны, ноябре-декабре (63,7±12,4 г.) и январе-феврале (63,6±12,9 г.), с другой, составила, округлённо, 17 лет.
Таблица 4. Возраст в момент смерти людей обоего пола, умерших в 1969–78 гг. в г. Новосибирске от сердечно-сосудистых заболеваний, в зависимости от причины смерти и влияющих факторов
| Фактор Градации | Причина смерти | |||
| ИМ | Острая ССН | ИБС | Инсульт | |
| Общая группа | 59,7±13,2 (156) | 57,2±12,6 (594) | 64,8±14,9 (1911) | 71,6±9,8 (972) |
| Пол М Ж | 0,0000 * 55,2±13,3 (86) 65,2±10,9 (70) | 0,0000 54,2±12,2 (379) 62,4±11,5 (215) | 0,0000 58,6±14,9 (964) 70,5±12,4 (947) | 0,0000 69,4±10,6 (324) 72,7±9,1 (648) |
| Общественно-проф. группа Пром. рабочий С/х рабочий ИТР промышл. Служащий | 0,001 50,9±13,3 (57) 71,7±2,5 (3) 56,4±15,2 (9) 64,1±9,9 (34) | 0,0000 51,1±11,8 (211) 72,4±7,7 (5) 53,6±7,5 (23) 58,9±11,3 (148) | 0,0000 54,4±14,4 (549) 78,0±8,6 (37) 56,4±11,6 (56) 60,9±12,5 (297) | 0,0000 67,6±10,8 (151) 75,5±6,1 (31) 64,8±7,4 (13) 67,4±9,9 (175) |
| Месяц смерти Январь–апрель Май–август Сент.–декабрь Дек.–май Июнь–ноябрь | 0,007 56,7±14,0 (75) 62,4± 12,0 (81) | Н.д. | 0,089 63,7±15,3 (689) 64,4±15,2 (590) 65,5±14,3 (632) | Н.д. |
Примечания: * уровень значимости влияния данного фактора (тест Манна-Уитни или Краскела-Уоллиса); в скобках – n; н.д. – влияние фактора незначимо.
Рисунок 8. Продолжительность жизни мужчин и женщин, умерших от ИМ в г. Новосибирске в 1969–78 гг., в зависимости от месяца смерти.
Примечания. Н – наблюдаемое (фактическое) значение; аппр. – аппроксимация косинусоидой; ДИ верхн. и ДИ нижн. – границы 95 %-ного доверительного интервала.
Сопоставление на учтённом массиве данных возраста с количеством умерших показало обратную зависимость: минимальная продолжительность жизни весной сочетается с повышенной смертностью, то есть увеличение числа умерших происходит за счёт ухода из жизни более молодых людей. Этот результат позволяет считать март–апрель временем наибольшей уязвимости больных ССЗ в Сибири относительно смертельных исходов.
Из представителей изученных профессий наиболее молодыми умирали от ССЗ промышленные рабочие, дольше всех жили работники аграрного труда при промежуточном положении ИТР промышленности и служащих. Влияние национальности проявилось только в группе, объединявшей все СС причины смерти: евреи на 6 лет жили дольше русских – 65,4±13,9 г. по сравнению с 59,4±15,0 г. (р0,01).
Влияние месяца рождения было статистически незначимо. Однако при рассмотрении группы мужчин-уроженцев Западной Сибири, умерших от ИМ в марте-апреле – наихудшем периоде для страдающих ССЗ, такое влияние проявилось: родившиеся в марте умирали в возрасте 46,5±13,1 г., родившиеся в ноябре, для которых зафиксировано максимальное значение, – 65,8±12,5 г. (р0,0001). Таким образом, март как месяц рождения является фактором риска ранней смерти от ИМ.
Совместное влияние пола как независимой переменной с одним из других изученных факторов при парном рассмотрении (полнациональность, полмесяц смерти и т.д.) анализировалось с помощью двухфакторного дисперсионного анализа. Для всех комбинаций оно было недостоверным, т.е. воздействие причин, для которых оно было значимым, на продожительность жизни у мужчин и женщин не различалось.
Из других причин смерти достоверная связь с месяцем рождения обнаружилась в группе мужчин, умерших от рака лёгкого (рис. 9).
Рисунок 9. Количество и возраст в момент смерти мужчин, умерших от рака лёгкого в г. Новосибирске в 1969–78 гг., в зависимости от ме-сяца рождения.
Примечания. Н – наблюдаемое, О – ожидаемое число случаев; аппр. – аппроксимация косинусоидой.
Ожидаемое число случаев смерти рассчитывалось на основе данных переписи населения о численности мужчин каждого месяца рождения в живущей популяции такого же возраста. Доля родившихся в августе-сентябре среди умерших в 1,9 раза превышала пропорцию мужчин этих же месяцев рождения в общей популяции. Нулевая гипотеза о совпадении распределений отвергнута методом Walter'a с вероятностью ошибки Р3,5 %. Косинор-анализ величины Н/О для периода 12 мес. показал значимый ритм с амплитудой 18,4 % и акрофазой, соответствующей середине сентября. Возраст умерших был наименьшим среди родившихся в июле, а согласно аппроксимирующей функции – в августе–октябре. Расчётная синусоида имеет амплитуду 1,45 г. и максимум, приходящийся на середину марта, то есть находится в противофазе с ритмом числа умерших, что наглядно изображено на рисунке 7. В якутском г. Мирном проявилась такая же закономерность: наиболее молодыми от этой причины умирали мужчины и женщины, родившиеся в августе–октябре (45,4±5,3 г.) при сравнении с тремя другими кварталами (р0,012). Эти данные позволяют заключить, что рождение в конце лета–начале осени в Сибири в 1910–25 гг. являлось фактором риска смерти от рака лёгкого, причём смерти в более молодом возрасте. Связь с месяцем смерти от данной причины не проявилась ни для возраста, ни для числа умерших.
Такая связь установлена для туберкулёза органов дыхания: средняя продолжительность жизни людей обоего пола, умерших от этого заболевания в г. Новосибирске, значимо колебалась в течение года (р0,037 при квартальном и р0,005 при шестимесячном представлении) с минимумом в марте–мае (47,1±6,3 г.) и максимумом в сентябре–ноябре (53,2±8,0 г.).
Таблица 5. Возраст в момент смерти людей обоего пола, умерших в 1968–85 гг. в г. Мирном от сердечно-сосудистых заболеваний, в зависимости от причины смерти и влияющих факторов
| Фактор Градации | Причина смерти | |||
| ИМ | Острая ССН | ИБС | Инсульт | |
| Общая группа | 48,4±9,9 (134) | 60,3±16,1 (100) | 68,6±11,4 (53) | 56,7±14,8(114) |
| Пол М Ж | 0,001 47,0±9,5 (107) 54,1±9,4 (27) | 0,002 55,3±16,4 (49) 65,1±14,5 (51) | 0,038 64,9±13,3 (23) 71,4±9,0 (30) | 0,002 52,5±13,3 (57) 60,9±15,1 (57) |
| Национальность Русская Якутская | Н.д. | 0,035 61,2±15,8 (78) 48,1±11,6 (7) | Н.д. | 0,025 53,3±15,1 (83) 66,0±14,2 (6) |
| Общественно-проф. группа Пром. рабочий С/х рабочий ИТР промышл. Служащий | 0,017 47,3±8,4 (61) 71,0±10,5 (4) 45,5±7,72 (11) 51,2±10,7 (21) | 0,002 49,1±14,5 (25) - 52,1±7,5 (7) 64,2±12,3 (18) | Н.д. | Н.д. |
| Образование Высшее Ср. специальное Среднее общее Основное общее Начальное | 0,100 47,5±6,2 (6) 47,7±9,5 (9) 44,7±9,8 (8) 52,9±7,1 (28) 53,0±12,2 (10) | 0,002 - 54,5±16,5 (13) 47,5±10,6 (8) 57,1±14,8 (16) 68,1±13,1 (28) | 0,029 - - - 58,2±12,6 (6) 70,3±11,6 (26) | 0,001 - - 53,1±11,2 (10) 48,9±7,9 (18) 65,3±10,8 (28) |
| Семейное полож. Женат, замужем Не имел(а) семьи Вдовец, вдова Разведен(а) | 0,044 49,6±8,3 (46) 46,0±14,1 (4) 62,3±8,1 (3) 54,0±8,0 (8) | 0,0000 58,3±15,4 (39) - 73,9±9,9 (19) 39,1±8,5 (7) | 0,064 63,6±15,5 (14) - 72,3±8,8 (16) - | 0,0002 55,0±12,2 (42) 41,0±7,6 (4) 71,0±10,1 (11) 56,7±8,9 (6) |
| Месяц смерти Фев.–март Апр.–май Июнь–июль Авг.–сент. Окт.–ноябрь Дек.–январь | Н.д. | Н.д. | Н.д. | 0,055 49,4±14,1 (12) 55,8±16,3 (24) 55,3±13,5 (19) 67,3±14,2 (14) 57,7±17,3 (19) 55,7±11,2 (26) |
Влияние жёсткости климатических условий на возраст в момент смерти изучалось путём сравнения фактической продолжительности жизни в гг. Новосибирске и Мирном (юго-западная часть республики Саха-Якутия). Результаты применительно к СС причинам смерти представлены в таблице 5.
Как и в Новосибирске, в Мирном март для инсульта оказался периодом смерти людей в наиболее молодом возрасте, однако к этому месяцу добавился и февраль, в результате чего фаза годового ритма из-за более суровой зимы оказалась сдвинутой на 1 мес. к началу года. Снова возраст был наименьшим в месяцы, когда отмечалась наибольшая смертность. Противоречащая литературным данным большая продолжительность жизни людей с начальным образованием обусловлена преобладанием женщин в этой образовательной категории, что показал двухфакторный дисперсионный анализ. Влияние месяца рождения на возраст для всех СС причин было статистически незначимым.
Корреляция продолжительности жизни приезжих людей русской национальности обоих полов с длительностью проживания в Якутии была положительной для ИМ (r=0,27, р0,037, n=61) – остро развивающейся летальной сосудистой катастрофы, и отрицательной для ИБС (r=–0,59, р0,0003, n=33) – причины, носящей хронический характер. В последнем случае длительно текущие заболевания побуждают людей, подавляющая часть которых – это приезжие русской национальности, уезжать на "большую землю". В результате распределение этой категории людей по возрасту в момент смерти сдвигается влево.
Представленные данные свидетельствуют, что годовые ритмы смертности, как и среднего возраста в момент смерти, имеют особую для разных причин фазовую структуру. На фоне присущего всем причинам зимне-весеннего периода повышенной уязвимости, абсолютно преобладающей в г. Мирном с его суровой зимой, существуют и специфические для отдельных причин месяцы, когда увеличивается вероятность фатальных исходов в более молодом возрасте. Так, для СС заболеваний это март-май, туберкулёза легких – май–август, рака лёгкого – август–октябрь.
Такая же закономерность свойственна и связи фактической продолжительности жизни с месяцем рождения. Если самую короткую жизнь и наибольшую представленность среди умерших от СС причин имеют мужчины, рождённые в марте, то в случае смерти от рака лёгкого – родившиеся в августе–октябре. Значение этого нового для мировой науки результата в том, что он доказывает специфическое действие условий раннего развития на отдельные системы организма, что в дальнейшем приводит к более раннему возникновению, возможно, быстрому прогрессированию определённых неинфекционных хронических заболеваний и ранней смерти от них.
Место рождения и продолжительность жизни
Гипотеза о существовании отсроченных эффектов условий раннего развития проверялась также путём поиска возможной связи места рождения с продолжительностью жизни. Сравнивались два суперрегиона – Западная Сибирь и центральная часть Европейской России – территории, наиболее представленные как места рождения людей, умерших в г. Новосибирске. Рассмотрение массива данных, объединяющего все изученные причины смерти, показало, что родившиеся в Западной Сибири живут на 5,8±0,9 года меньше, чем уроженцы центральных областей России (р0,01).
Раздельный анализ, результаты которого приведены на рисунке 10, подтвердил, что такое соотношение наблюдается независимо от пола и причины смерти, хотя для некоторых причин различие статистически незначимо из-за малочисленности групп. В качестве гипотетических факторов, определяющих это различие, рассматриваются 1) структура питания в сравниваемых регионах в начале ХХ в., 2) выраженность климато-экологического стресса в раннем возрасте, 3) содержание йода и других микроэлементов в почве и воде в местности, где проходило детство.
Рисунок 10. Продолжительность жизни людей, умерших в г. Новосибирске в 1969–78 гг., в зависимости от причины смерти и места рождения.
Примечания. ТБ – туберкулёз лёгких, ХОБЛ – хронические обструктивные болезни лёгких, РЛ – рак лёгкого, РЖ – рак желудка, ОИМ – острый инфаркт миокарда, ССН – острая сердечно-сосудистая недостаточность, ИБС – ишемическая болезнь сердца, Инс. – инсульт, сосудистые поражения головного мозга. Годы рождения – 1900–20. Евр. Россия – центральные области Европейской части России. * p0,05, ** p0,01, *** p0,001 (тест Манна-Уитни).
Продолжительность жизни и гелиогеофизические факторы
С помощью корреляционного анализа изучалась связь между фактической продолжительностью жизни при сердечно-сосудистых заболеваниях и показателями солнечной и геомагнитной активности, наблюдавшимися в день смерти и за 1, 2, 3 дня до неё (L=0, -1, -2, -3), а также со средним значением гелиогеофизического показателя в календарный месяц смерти (L=±M). Работа выполнена на том же первичном материале, описанном выше и собранном в двух районных отделах ЗАГС г. Новосибирска в 1970–78 гг. из актовых записей о смерти. Период исследования охватывал 9 лет и включал нисходящую ветвь 20-го солнечного цикла и восходящий участок 21-го.
Ежедневные значения всех четырёх физических показателей, зафиксированные в дни смерти выбранных субъектов, значимо отличаются от распределения Гаусса за счет левосторонней асимметрии. Среднемесячные значения чисел Вольфа и радиоизлучения связаны между собой, показывая тесную положительную корреляцию (r=0,98, p=0,000), но последний показатель имеет меньшую вариабельность. Соответствующие коээфициенты вариации равны 67 % и 28 %. Из пары Ак–Ар, также демонстрирующей высокую корреляцию (r=0,93, p=0,000) при одинаковой относительной дисперсии, распределение Ак более островершинно (эксцесс 1,07 против 0,74 для Ар). Эти данные послужили основанием для выбора двух физических показателей, F10,7 и Ар, для дальнейшего анализа как характеристик солнечной и геомагнитной активности.
В таблице 6 представлены коэффициенты корреляции между фактической продолжительностью жизни и физическими показателями. Инфаркт миокарда оказался единственной причиной смерти, для которой установлены статистически значимые корреляции. Продолжительность жизни мужчин показывала отрицательную линейную связь с обоими параметрами солнечной и геомагнитной активности, достоверную для всех лаг-периодов для F и для месячного лага в случае Ар. У женщин связь с Ар проявилась только для L=–2. В противоположность мужчинам у женщин обнаружена положительная корреляция возраста с индексом солнечной активности при его месячном усреднении. Этот результат говорит о протективном эффекте повышенной активности светила относительно ранней смерти женщин от ИМ.
В обеих половых группах корреляция с Ар, в отличие от F, не проявилась для L=0 и L=–1, что можно объяснить необходимостью в не менее чем двухдневном периоде для разворачивания биологических эффектов возмущенного геомагнитного поля в человеческом организме, которые сказываются на возрасте в момент смерти.
Таблица 6. Коэффициенты корреляции Спирмана между показателями солнечной (F10,7) и геомагнитной активности (Ap), с одной стороны, и возрастом в момент смерти от сердечно-сосудистых заболеваний в г. Новосибирске, 1970–1978, с другой, в зависимости от пола, причины смерти и лаг-периода.
| F10,7 | Ap | |||||||||||
| N | Лаг, | дни | M | Лаг, | дни | M | ||||||
| 0 | -1 | -2 | -3 | 0 | -1 | -2 | -3 | |||||
| 1933 | Женщины | |||||||||||
| ИБС | 947 | –0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | –0,01 | –0,05 | –0,06 | –0,01 | –0,03 | 0,02 | |
| ОССН | 215 | –0,12 | –0,10 | –0,09 | –0,08 | –0,10 | 0,02 | 0,07 | 0,06 | –0,00 | –0,04 | |
| ИМ | 120 | 0,14 | 0,13 | 0,12 | 0,15 | 0,25* | 0,12 | –0,14 | –0,26* | 0,02 | 0,04 | |
| Инсульт | 651 | 0,03 | 0,03 | 0,01 | 0,00 | 0,01 | 0,03 | 0,05 | –0,04 | –0,02 | 0,01 | |
| 1809 | Мужчины | |||||||||||
| ИБС | 964 | –0,05 | –0,04 | –0,04 | –0,04 | –0,06 | 0,04 | 0,06 | 0,08 | 0,01 | 0,04 | |
| ОССН | 379 | –0,03 | –0,02 | –0,02 | –0,03 | –0,02 | 0,06 | 0,06 | –0,05 | 0,04 | –0,07 | |
| ИМ | 136 | –0,26* | –0,28* | –0,31** | –0,30** | –0,25* | –0,05 | –0,05 | –0,05 | 0,02 | –0,23* | |
| Инсульт | 330 | 0,03 | 0,03 | 0,01 | 0,00 | 0,01 | 0,09 | 0,09 | 0,06 | 0,02 | 0,02 | |
Примечания: М – лаг-период ±30 дней; * – p<0,05, ** – p<0,01, уровень значимости коэффициента корреляции
Таким образом, проведенный анализ подтвердил предположение о существовании линейной связи между изученными физическими характеристиками и продолжительностью жизни. На следующем этапе производился поиск ответов на вопросы, сохраняется ли линейность в разных возрастных категориях и одинаково ли действуют на возраст в момент смерти сильные и слабые геомагнитные возмущения. Этот анализ производился в группе умерших от ИБС как наиболее многочисленной, так как количество субъектов с инфарктом миокарда было недостаточно велико для более дифференцированного рассмотрения.
В качестве граничных значений для выделения двух возрастных категорий принимались медианы распределений – 72 года для женщин и 59 лет для мужчин. Визуальный анализ регрессии между возрастом в момент смерти и F10,7 показал отсутствие каких-нибудь точек перегиба, что свидетельствует о сохранении линейности связи на всем интервале изменчивости показателя солнечной активности. Такое же рассмотрение индекса геомагнитной активности показало наличие точек перелома, находящихся в интервале Ар от 30 до 40 для разных лаг-периодов.
Для точного определения точки перегиба ступенчатым скользящим методом вычислялись уравнения регрессии отдельно для левой и правой частей распределения Ар. За точку перегиба принималось такое значение Ар, которое давало максимальные по модулю коэффициенты регрессии в обоих уравнениях. Для случая L=0 наибольшие коэффициенты наблюдались, если распределение делилось на 2 части слева и справа от точки Ар=33 (рис. 11). Это значение и принято в качестве разделительной точки для дифференциального анализа корреляций при низких и высоких значениях Ар. Приведенные на рисунке линии регрессии указывают на противоположные знаки корреляций – положительный слева и отрицательный справа. Коэффициенты регрессии (0,028±0,010 и –0,320±0,011, среднее±стандартная ошибка среднего) значимо различаются по критерию Стьюдента (t=2,36, p=0,02).
Рисунок 11. Линии регрессии между значением Ар в день смерти и возрастом в момент смерти мужчин, умер-ших в Новосибирске в 1970–78 гг. от ИБС
Таблица 7. Коэффициенты корреляции Спирмана между показателем геомагнитной активности Ар и возрастом в момент смерти от ИБС в г. Новосибирске (1970–78) в зависимости от пола, возраста, выраженности магнитной бури и лаг-периода
| Категория | Возрастная | N | Лаг, | дни | ||
| Ар | группа | 0 | –1 | –2 | –3 | |
| Женщины | ||||||
| >=33 | Общая | 80 | –0,14 | –0,12 | 0,13 | 0,32* |
| До 72 лет | 41 | –0,13 | –0,25 | 0,10 | 0,15 | |
| 72+ | 39 | –0,21 | –0,08 | 0,01 | 0,15 | |
| <33 | Общая | 867 | –0,04 | –0,05 | 0,02 | –0,02 |
| До 72 лет | 420 | –0,00 | 0,01 | 0,02 | 0,00 | |
| 72+ | 447 | 0,03 | 0,01 | 0,06 | –0,09 | |
| Мужчины | ||||||
| >=33 | Общая | 80 | –0,25* | 0,11 | –0,14 | –0,36*** |
| До 59 лет | 40 | –0,18 | –0,16 | –0,28* | –0,40** | |
| 59+ | 40 | –0,22 | 0,00 | –0,06 | 0,05 | |
| <33 | Общая | 884 | 0,00 | 0,05 | 0,10** | 0,04 |
| До 59 лет | 445 | 0,04 | –0,01 | 0,18*** | 0,13** | |
| 59+ | 439 | –0,07 | –0,03 | –0,01 | –0,03 |
Примечания: *, **, *** – р0,05, 0,01 и 0,001, уровень значимости коэффициента корреляции
Дальнейший анализ корреляций производился для 8 подгрупп: 2 пола 2 возрастных группы 2 Ар-категории (табл. 7). Как и для умерших от ИМ, не обнаружены значимые статистические связи для L=–1 в обеих половых группах, что подтверждает сделанный выше вывод о 2-3-дневной задержке в проявлении эффектов возмущенного ГМП по крайней мере в том, что касается возраста в момент смерти. Однако, у мужчин сильные магнитные бури оказывали немедленный негативный статистический эффект уже в день смерти, исчезающий в дальнейшем при L=–1 и L=–2 и проявляющийся опять на 3-й день. Таким образом, 1-й день после сильной магнитной бури, по-видимому, является временем относительной рефрактерности к возмущениям, в течение которого в организме разворачиваются реакции, приводящие затем к смерти более молодых людей от ИМ и ИБС.
У мужчин моложе 59 лет слабые геомагнитные пертурбации со значениями Ар меньше 33 оказывали позитивный эффект, увеличивая возраст умерших с задержкой в 2-3 дня, тогда как после выраженных бурь возраст линейно уменьшался по мере возрастания Ар.
Результаты позволяют заключить, что слабые геомагнитные возмущения у мужчин зрелого возраста и выраженные бури у женщин всех возрастов оказывают позитивный эффект, проявляющийся в том, что возраст в момент смерти от ИБС линейно возрастает по мере увеличения напряженности ГМП: чем она выше, тем в более старшем возрасте умирают люди от этой причины. Это заключение можно сформулировать иначе: геомагнитные пертурбации в указанных пределах защищают молодых людей от смерти от ИБС. Опять, как и для частотных биодемографических показателей, коэффициенты корреляции возраста с физическими характеристиками не превышали 0,4, что отражает многофакторность средовых влияний на фактическую продолжительность жизни и сравнительно небольшой вклад гелиогеофизических показателей в её детерминацию.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Исследование, проведённое в рамках общей цели – оценить медико-биологические "издержки" жизни в условиях континентального климата Сибири на основе биоритмологического, онтогенетического и популяционного подходов, привело к следующим результатам.
В НсО обнаружено более раннее, чем в среднем в РФ, начало ухудшения демографических показателей в 1980-е гг., опережающее изменение социально-экономических условий в стране. Зафиксирована меньшая продолжительность жизни сибиряков в сравнении с уроженцами европейской части России при одинаковой причине и месте смерти. Биодемографические характеристики сибирского населения имеют большую амплитуду годовых ритмов по сравнению с населением Западных стран. Ярче выражены различия между полами и типами поселений за счёт повышенной чувствительности к неблагоприятным воздействиям мужских организмов и сельского населения. Сильнее, чем в Украине и западноевропейских странах, проявляются различия в продолжительности жизни между людьми разных месяцев рождения – вероятно, чувствительными и устойчивыми к сокращающим жизнь факторам среды. Значительнее негативное действие гелиогеофизических факторов на людей на ранних стадиях индивидуального развития. Эти факты в совокупности свидетельствуют о повышенной уязвимости сибирского населения к влиянию комплекса причин, важную роль среди которых, как показал биоритмологический анализ, играют выраженные сезонные колебания средовых факторов.
Как эпидемиологическое исследование, изучающее факторы риска неблагоприятных событий, данная популяционная работа, анализирующая корреляционные связи, чаще ставит вопросы, чем отвечает на них, – вопросы о причинно-следственных отношениях между экологическими факторами и биодемографическими показателями. Может быть, полученные результаты послужат основой для формулирования рабочих гипотез биофизических и (пато)физиологических экспериментов, спроектированных в рамках подхода "случай–контроль", целью которых будет выявление на организменном уровне механизмов действия факторов, чьи биологические эффекты в настоящей работе описаны только феноменологически.
ВЫВОДЫ
1. Во 2-й половине ХХ в. в Новосибирской области (юг Западной Сибири) установлены многолетние тренды биодемографических показателей. Относительная рождаемость показывала отрицательную динамику, прерванную с 1967 г. по 1983 г. эпизодом возрастания. Частота многоплодных родов уменьшалась до 1980 г. и увеличивалась в дальнейшем. Уровень мёртворождаемости снижался в городских, но не сельских поселениях. Младенческая смертность демонстрировала экспоненциальное падение в обеих популяциях, а смертность взрослых – положительный тренд, резко увеличившийся после 1992 г.
2. В Новосибирской области с помощью метода периодической регрессии месячных значений выявлены годовые ритмы рождаемости (месяц максимума – апрель), частоты рождения двоен (май), мёртворождений (февраль), младенческой смертности (декабрь–январь), смертности взрослых женщин от всех причин (февраль).
3. В сельских поселениях в сравнении с городскими выше уровень рождаемости как одиночных (+18,2 %, р0,01), так и двойных плодов (+15,8 %, р0,073) и ниже частота мёртворождений (–52,1 %, р0,001) при одинаковой смертности младенцев. Кроме того, в сёлах отмечается большая амплитуда годовых ритмов частоты многоплодных родов (+108 %, p0,01) и мёртворождений (+89 %, p0,001), смертности младенцев (+27,9 %, р0,05) и взрослых женщин (+82,3 %, р0,05). Большая выраженность годовых ритмов у сельских жителей свидетельствует об их значительной зависимости от сезонно колеблющихся условий среды.
4. Выявлена обратная статистическая связь между количеством людей, умерших в данном месяце от сердечно-сосудистых заболеваний и рака лёгкого, и средним возрастом в момент смерти: в месяцы с наибольшей смертностью отмечается наименьшая продолжительность жизни, то есть увеличение числа умерших происходит за счёт смерти более молодых людей.
5. Установлено, что для разных хронических заболеваний существуют специфические периоды года, когда повышается вероятность ранней смерти. Для инфаркта миокарда это февраль–март, туберкулёза органов дыхания – март–май, рака лёгкого – июль.
6. Для мужчин, умерших от инфаркта миокарда в марте-апреле – период наибольшей смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, установлена связь между возрастом в момент смерти и месяцем рождения: родившиеся в марте умирают значительно более молодыми (в среднем, на 19 лет), чем рождённые в ноябре.
7. Доля мужчин, родившихся в Сибири с августа по октябрь и умерших от рака лёгкого, на 20 % превышает долю мужчин этих месяцев рождения в общей популяции, и умирают они в среднем на 3 года более молодыми, чем родившиеся в марте. Это свидетельствует, что рождение в конце лета и осенью является фактором риска смерти мужчин от указанной причины и смерти в более молодом возрасте.
8. У жителей сибирского мегаполиса (г. Новосибирск) возраст в момент смерти от большинства изученных заболеваний зависит от региона рождения: родившиеся в начале ХХ в. в Западной Сибири живут в среднем на 5,8 года меньше, чем уроженцы центральных областей России, при одинаковой причине смерти, что указывает на важную роль условий раннего развития в детерминации продолжительности жизни.
9. Установлена сопряжённость между среднемесячным показателем геомагнитной активности и биодемографическими характеристиками. Высокая мёртворождаемость, низкая частота рождения двоен и увеличенная смертность взрослых от всех причин коррелируют с повышенными значениями Ак-индекса за 3–6 мес. до события.
10. На ранних стадиях онтогенеза мужские организмы более чувствительны, чем женские, к негативному действию двух изученных гелиогеофизических факторов, что проявляется в повышенной смертности плодов и младенцев мужского пола при увеличении числа солнечных пятен и напряжённости геомагнитного поля за несколько месяцев до смерти.
11. Возраст в момент смерти от сердечно-сосудистых заболеваний зависит от солнечной и геомагнитной активности накануне смерти. Связь неоднозначно проявляется у мужчин и женщин, в зрелом и пожилом возрасте, при слабых и сильных геомагнитных возмущениях. Установлено пороговое значение напряжённости геомагнитного поля, соответствующее значениям Ар=3040, по превышении которого с ростом напряжённости умирают всё более молодые люди.
СПИСОК НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Мельников В.Н. Адаптация как многоуровневый процесс / В.Н. Мельников // Адаптация и адаптогены.– Владивосток, 1977.– С. 21–27.
2. Суточные ритмы экскреции альдостерона, электролитов и воды у полярников Антарктиды в различные сезоны года / В.С. Посный, В.А. Дьячков, М.П. Мошкин, В.Н. Мельников // Материалы. докл. II Всес. конф. по адаптации чел. к различным географ., климат. и производств. условиям (Владивосток, 1977).– Новосибирск, 1978. – С. 39–41.
3. Zircadiane Rhythmen des Kortikosteroidfunktion des Menchen unter antarctischen Bedingungen (Station "Molojoshnaja") / V.S. Posny, M.P. Moschkin, V.A. Djatchkow, V.N.Melnikow // Abhandnungen der Akademie der Wissenschaften der DDR (Abt. Math., Naturwiss., Technik).– Jah. 1979.– Nr. 1N.– S. 597–602.
4. Мельников В.Н. Сезонные ритмы смертности от сердечно-сосудистых болезней в Сибири в связи с месяцем рождения / В.Н. Мельников // Новые методы науч. исслед. в клинич. и экспер. мед.– Новосибирск, 1980.– С. 66–68.
5. Ким Л.Б. Гомеостаз и адаптация человека в экстремальных условиях среды / Л.Б.Ким, В.Н. Мельников // Биофизич. и биотехнич. аспекты гомеостаза.– Красноярск, 1989.– С. 102–106.
6. Мельников В.Н. Сезонные колебания смертности от сердечно-сосудистых болезней в связи с месяцем рождения / В.Н. Мельников, Ю.П. Шорин // Бюл. СО АМН СССР.– 1990.– № 2.– С. 41–44.
7. Shorin Yu.P. Seasonal variations of reproductive ability in northern human populations / Yu.P. Shorin, V.N. Melnikov // Community health: problems and solutions in the North: Abs. 8th Int. Congress on Circumpolar Health.– Whitehorse, Yukon, Canada: Tundra Graphics.– 1990.– P. 65.
8. Мельников В.Н. Сезонные колебания способности к размножению в северных человеческих популяциях / В.Н. Мельников, Ю.П. Шорин // Соц.-экономич. пробл. развития нар. хоз-ва Севера в условиях перехода к рыночн. экономике: Материалы. докл. Всес. конф. (Мурманск, 1991).– Новосибирск, 1991.– Ч. 1.– С. 42–43.
9. Создание банка медико-экологических и демографических данных как основа международного сотрудничества в изучении и решении проблем Севера / Д.В. Демин, В.Н. Мельников, Б.М. Хорошилов, С.В. Казначеев // Пробл. охраны здоровья и социальн. аспекты освоения газовых и нефтяных месторожд. в Арктич. регионах: Тр. междунар. мед. конф.– Надым, 1993. (Стр. не указаны.)
10. Melnikov V.N. Birth seasonality in western Siberia, Russia, 1958–1991 / V.N. Melnikov // Am. J. Hum. Biol.– 1996.– Vol. 8, no. 1.– P. 124.
11. Мельников В.Н. О связи месяца рождения с риском смерти от рака легкого / В.Н.Мельников // Пульмонология-1998: Сб. резюме 8-го Нац. конгр. по болезням органов дыхания.– М., 1998.– С. 368.
12. Мельников В.Н. О связи показателей заболеваемости населения с количеством отходов и уровнем атмосферных загрязнений в Новосибирской области / В.Н. Мельников // Контроль и реабилитация окружаюшей среды: Материалы. докл. Междунар. симпоз.– Томск: Изд-во СО РАН, 1998.– С. 146–147.
13. Мельников В.Н. Уроки экологии (курс лекций). – Новосибирск: Изд-во НГУ, 1998.– 102 с.
14. Мельников В.Н. Зависит ли смертность детей в возрасте до года от месяца рождения? / В.Н. Мельников // Пульмонология-1999: Сб. резюме 9-го Нац. конгр. по болезням органов дыхания.– М., 1999.– С. 412.
15. Melnikov V.N. Acid-base balance and oxygen transport system in healthy males in the Asian Polar North: an age dependence / V.N. Melnikov, L.B. Kim // Abs. 11th Int. Congr. on Circumpolar Health.– Harstad, Norway, 2000.– Abs. no. 163.
16. Kim L.B. The role of serum ceruloplasmin in antioxidant defence in Koryaks / L.B. Kim, V.N. Melnikov // Abs. 11th Int. Congr. on Circumpolar Health.– Harstad, Norway, 2000.– Abs. no. 164.
17. Melnikov V.N. Seasonality of live birth sex ratio in south-western Siberia, Russia, 1959–2001 / V.N. Melnikov, V. Grech // J. Epidemiol. Community Health.– 2003.– Vol. 57, no. 6.– P. 471–472.
18. Melnikov V.N. Life span of people who died from cardiovascular diseases in Siberia: a comparative study of two populations / V.N. Melnikov // Int. J. Circumpolar Health.– 2003.– Vol. 62, no. 3.– P. 296–307.
19. Ким Л.Б. Определение оптимального возраста для переезда на Север по состоянию функции внешнего дыхания / Л.Б. Ким, В.Ю. Куликов, В.Н. Мельников // Эколого-физиол. пробл. адаптации: Матер. ХI Междунар. симп.– М.: Изд-во РУДН, 2003.– С. 661–662.
20. Melnikov V.N. Siberian pros and cons of the SPrOO hypothesis / V.N. Melnikov // J. Epidemiol. Community Health.– 2004.– Vol. 58, no. 6.– Р. 528.
21. Melnikov V.N. Month of birth predicts lung cancer mortality in Siberia / V.N. Melnikov // Epidemiology.– 2004.– Vol. 15, no. 5.– Р. 645–646.
22. Risk factors of tissue hypoxia in the Far North / L.B. Kim, G.A. Skosyreva, V.N. Melnikov, et al. // Problems of human adaptation to the ecological and social conditions of the North: Abs. II Int. Sympos.– Syktyvkar, 2004.– P. 144–145.
23. Melnikov V.N. Worms, weather, early-age inflammation, and longevity / V.N. Melnikov, L.E. Frisch // Science-online. November 24, 2004.– Http://www.sciencemag.org/cgi /eletters/305/5691/1736#1132/.
24. Melnikov V.N. Stillbirths in south-western Siberia, Russia, 1963–1991 / V.N. Melnikov // XXVth IUSSP Int. Population Conference. (Tours, France, 2005)– Conf. CD-ROM, paper no. P1-79. (4 pp.)
25. Melnikov V.N. Longevity in Siberia depends on place and month of birth / V.N. Melnikov // XXVth IUSSP Int. Population Conference.– Tours, France, 2005.– Conf. CD-ROM, paper no. P4-71. (2 pp.)
26. Мельников В.Н. Сезонность в исходах беременностей / В.Н. Мельников, С.Г. Кривощеков, Г.А. Скосырева // Матер. 13 Межд. конгр. приполярн. мед. (Новосибирск, 2006 г.).– Новосибирск, 2006.– Тез. № 219, с. 181.
27. Структура популяции по месяцам рождения как показатель адаптации к континентальному климату / В.Н. Мельников, Г.И. Карпачёв, В.И. Хаснулин, Л.Б. Ким // Науч. вестн. Ханты-Мансийского гос. мед. ин-та.– 2006.– № 1.– С. 95–96.
28. Melnikov V.N. Seasonality bias in adverse pregnancy outcomes in Siberia / V.N. Melnikov, G.A. Skosyreva, S.G. Krivoschekov // Alaska Med.– 2007.– Vol. 49, no. 2.– P. 218–220.
29. Мельников В.Н. Биодемографические эффекты гелиогеофизических факторов в условиях Западной Сибири / В.Н. Мельников // Медико-физиол. пробл. экол. чел.: Матер. Всерос. конф. (Ульяновск, 2007 г.).– Ульяновск, 2007.– С. 169.
30. Мельников В.Н. Гелиогеофизические факторы и смертность в условиях юга Западной Сибири / В.Н. Мельников // Вестн. Рос. военно-мед. акад.– 2008.– № 3(23), прил. 2.– С. 396–397.
31. Мельников В.Н. Региональные регистры родов как основа сравнительных эпидемиологических исследований в перинатальной патологии на Севере / В.Н. Мельников // Матер. Межрегион. науч.-практ. конф. "Здоровье детей Севера". – Якутск, 2008.– С. 30–32.
Список обозначений
| ДИ | – | доверительный интервал |
| ЖКТ | – | желудочно-кишечный тракт |
| ИБС | – | ишемическая болезнь сердца |
| ИМ | – | инфаркт миокарда |
| ГМП | – | геомагнитное поле |
| МР | – | мёртворождаемость |
| НсО | – | Новосибирская область |
| CА | – | солнечная активность |
| СЖО | – | система(ы) жизнеобеспечения |
| СП | – | соотношение полов |
| СПР | – | соотношение полов при родах |
| СПМР | – | соотношение полов при мёртворождениях |
| СПМС | – | соотношение полов для младенческой смертности |
| ССЗ | – | сердечно-сосудистые заболевания |
| ССН | – | сердечно-сосудистая недостаточность |
| ХОБЛ | – | хронические обструктивные болезни легких |
| W | – | число Вольфа |
