КР2

которых направлено на обеспечение экологической безопасности человека и сохранение окружающей его природной среды.

53. Чем выделяется «инженерная экология?

Прикладная экология – это комплексная междисциплинарная наука, включающая промышленную (инженерную), сельскохозяйственную, медицинскую, социальную и другие экологические дисциплины.

Среди этих дисциплин следует выделить инженерную экологию, представляющую собой систему научно обоснованных инженерно-технических мероприятий, направленных на сохранение качества ос в условиях растущего промышленного производства. Хозяйственная деятельность человека развивается в зависимости от его потребностей. Она базируется на производстве, развитие которого предполагает использование природы и ее разнообразных ресурсов.

54. Что понимается под термином «биотехносфера»?

В рамках прикладной экологии изучаются проблемы взаимодействия общества и природы; интенсивно развиваются экологические исследования, связанные с анализом факторов антропогенных воздействий на природную среду и изучением влияния загрязнений окружающей среды на человека; комплексные исследования, направленные на выход человечества из сложившегося экологического кризиса.

Эти ресурсы черпаются из природной или экологической система земли, в которую вошла относительно новая составляющая - техносфера (биотехносфера). Техносфера является продуктом деятельности человечества и может рассматриваться как некоторая интегральная совокупность актов трудовой деятельности человека, в рамках которых происходит развитие всех реальных процессов, протекающих в биосфере. Она прочно входит и оказывает все большее влияние на все сферы реальной экологической системы (экосистемы), являясь дестабилизирующим фактором в биосфере – изначально равновесной системе.

55. Почему любую лабораторию следует рассматривать как экологическую систему?

Экологическая система (экосистема) совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом. Как экосистему (так называемой локальной экосистемы), можно рассматривать любое помещение (комнату и весь дом, научную лабораторию и мастерскую, клиническую палату и больницу в целом и т.д.) Вместе с находящимися в нем материальными, энергетическими и людскими ресурсами. Ресурсы заняты в технологическом процессе, в котором человек проводит значительную часть жизни. Однако для обеспечения жизнедеятельности организмов в этой экосистеме должна присутствовать совокупность необходимых элементов ос – экологических факторов, с которыми организм находится в неразрывном единстве и без которых не может существовать.

56. Назовите три группы экологических факторов, которые необходимо изучать почему?

Ос – окружающая среда

Экологические факторы - существенные элементы окружающей среды, оказывающие прямое или косвенное воздействие на живой организм и на состояние экосистемы в целом

хотя бы на одном из этапов их развития, или любое свойство, на которое организм и ос отвечают приспособительными реакциями. Подразделяются на три группы:

-биотические (факторы живой природы, связанные с влиянием живых существ);

-абиотические (факторы неживой природы);

-антропогенные, связанные с деятельностью человека, человеческого общества, которая может быть бытовой, производственной или какой-нибудь другой.

Группу абиотических факторов составляют компоненты и явления неживой, неорганической природы, оказывающие прямое или косвенное воздействие на живые организмы. Главную роль среди них играют климатические (солнечная радиация, световой режим, температура, влажность, осадки, ветер, атмосферное давление и др.). Затем идут почвенные, или эдафические (от греч. Edafos - почва), важные для обитающих в почве организмов; и, наконец, факторы водной среды.

Для обеспечения жизнедеятельности организмов в экосистеме должна присутствовать совокупность необходимых элементов ос – экологических

Факторов, с которыми организм находится в неразрывном единстве и без которых не может существовать.

57. Как определяется антропогенный фактор, и к каким загрязнениям он приводит?

Антропогенные факторы – факторы, связанные с деятельностью человека, человеческого общества, которая может быть бытовой, производственной или какой-нибудь другой.

Антропогенные экологические факторы - совокупность экологических факторов, обусловленных случайной или преднамеренной деятельностью человека и вызывающих существенное воздействие на структуру и функционирование экосистем и на деградацию биосферы.

Привнесение в ос новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов (определяются как “загрязнители”) либо превышение в ней естественного многолетнего уровня этих агентов входит в понятие “загрязнения окружающей среды”. Загрязнения окружающей среды могут возникнуть за счет поступления в ос или возникновения в ней под действием различных факторов вредных для человека и природной среды агентов различной природы, что вызывает во многих случаях существенные изменения в их состояния. При этом человек безболезненно переносит их воздействия до тех пор, пока они не выводят параметры организма за пределы уровней нормального регулирования. За этими пределами происходит либо нарушение целостности организма, либо изменяется характер регулирования отдельных морфофункциональных систем и возникают патологические процессы.

58. Как определяются показатели устойчивости организмов к окружающей среде?

Показатели устойчивости организмов в изменяющихся условиях среды обитания определяются возможностями организмов приспосабливаться (адаптироваться) к изменениям биотических и абиотических факторов (биотические - факторы живой природы, связанные с влиянием живых существ; абиотические - факторы неживой природы).

Адаптациями называются эволюционно выработанные и наследственно (генетически) закрепленные свойства организмов, обеспечивающие их нормальную жизнедеятельность при изменениях экологических факторов. Адаптационные возможности у разных видов организмов очень сильно различаются, но известны три вида адаптации организмов к изменениям экологических факторов: морфологические; физиологические и поведенческие.

59. Что такое «антропогенный производственный «фактор»?

Экологические факторы - существенные элементы окружающей среды, оказывающие прямое или косвенное воздействие на живой организм и на состояние экосистемы в целом хотя бы на одном из этапов их развития, или любое свойство, на которое организм и ос отвечают приспособительными реакциями.

Экологические факторы подразделяются на три группы: -биотические (факторы живой природы, связанные с влиянием живых существ); -абиотические (факторы неживой природы); -антропогенные (связанные с деятельностью человека, человеческого общества, которая может быть бытовой, производственной или какой-нибудь другой).

К антропогенным экологическим факторам относят совокупность экологических факторов, обусловленных случайной или преднамеренной деятельностью человека и вызывающих существенное воздействие на структуру и функционирование экосистем и на деградацию биосферы.

Техногенез - преобразование природных комплексов биосферы в процессе производственной деятельности человека и формирование техногенных и природнотехнических комплексов, т.е. Техносферы как составной части биосферы.

Оценка влияния техногенеза на состояние организмов и на экологические системы проводится на основе обобщенного понятия “антропогенный производственный фактор”. Антропогенный производственный фактор (апф) рассматривается как фактор, способный вызвать негативные изменения здоровья человека, непосредственно занятого в производственном процессе, и антропогенные измерения ос, подверженной воздействию данного производственного процесса. Этот фактор должен быть определен и для медицинских центров, так как проникновение техники в лечебно-диагностический процесс приближает его к особому “производственному” процессу. По своему действию подобные факторы могут разделяться на три группы: вредные, опасные и особо опасные.

60. К чему могут привести вредные факторы, сопровождающие лечебнодиагностический процесс?

(если нужно подробнее, см. Предыдущий вопрос)

Для лечебно-диагностического процесса основное внимание необходимо уделять вредным факторам, хотя остальные группы также целесообразно учитывать при

Организации безопасной работы медицинского и технического персонала, участвующего в экспериментах с живыми объектами. К вредным факторам обычно относят такие, влияние которых приводят к новым заболеваниям для пациента или снижению работоспособности человека-исследователя, включенного в технологический процесс. Однако для данного вида исследований в эту группу следует включить факторы, которые могут способствовать ухудшению здоровья пациента за счет не правильного применения диагностических, лечебных и реабилитационных технологий. Кроме того, следует учитывать и изменения состояния врача и вспомогательного персонала, обслуживающего

являются результатом многовекового отбора, в процессе которого постоянно изменялись как структуры, так и функции отдельных систем.

В биологическом мире представлены организмы самых разных уровней сложности, начиная от простейших, одноклеточных до высших форм, к которым относятся животные и человек. Описать эволюцию органического мира как историю развития структур невозможно, однако сравнительное изучение различных представителей живого мира позволяет сформулировать ряд преимуществ высших форм «биологической организованности» по сравнению с низшими.

64. В чем заключается смысл экономичности процессов обмена веществ, как он проявляется в живых системах?

Существование организма как целостной системы в условиях частых изменений физикохимических свойств внешней среды связано со значительными энергозатратами. Для выживания живые системы должны обладать адаптацией к изменениям этих свойств. При этом важно не просто некоторое количество энергии, а важна ее определенная организация во времени и пространстве, важна динамика передачи энергии биологической системе. Так как приток энергии обеспечивается счет преобразования питательных веществ, то на первом месте на всех уровнях биологической организации выступает экономичность обмена веществ, высокая эффективность использования энергии внешней среды. При этом высшие организмы переходят к более энергоемким продуктам питания – от растительной пищи к животной, уже содержащей вещества в таком виде, из которого быстрее можно получить требуемые элементы для строения организма, для быстрой компенсации неуправляемых изменений структуры.

65. Какие изменения происходят в клеточных механизмах преобразования энергии в процессе эволюции биологических систем?

Сравнение низших и высших форм показывает, что простейшие одноклеточные организмы находятся в негативных условиях, с одной стороны, вследствие несовершенства форм преобразования энергии питательных веществ

(основной процесс преобразования – брожение), а с другой, в результате большей площади контакта с внешней средой по отношению к объему организма, что приводит к значительным удельным энерготратам и затрудняет контроль со стороны организма за собственными обменными процессами. Продолжительность существования таких организмов мала, выживание вида достигается интенсивным размножением. У высших форм более совершенны клеточные механизмы преобразования энергии (окисли-

Тельное фосфорилирование).

66. В чем состоит смысл создания внутренней среды в организме?

Внутреннюю среду организма составляют 5 видов жидкостей, главной задачей которых является поддержания постоянного уровня концентраций питательных веществ рядом с клетками, поддержка одинаковой кислотности и температуры. За счет этих факторов удается обеспечить работу клеток, важнее которых в организме ничего нет, поскольку они составляют ткани и органы. Потому внутренняя среда организма - это наиболее широкая транспортная система и область протекания внеклеточных реакций.

Она перемещает питательные вещества и переносит продукты метаболизма к месту разрушения или выведения. Также внутренняя среда организма переносит гормоны и медиаторы, позволяя одним клеткам регулировать работу других. Это основа

гуморальных механизмов, обеспечивающих протекание биохимических процессов, суммарный результат которых - это гомеостаз (главная характеристика жизнедеятельности).

Увеличивается вес и объем организмов, уменьшается контакт клеток с внешней средой и, как следствие, снижается удельный расход энергии.

67. В чем причина появления специализированных систем регулирования параметров внутренней среды?

Появление внутренней среды, необходимость поддержания параметров этой среды на уровнях, оптимальных для нормального функционирования организма, приводит к появлению специализированных систем регулирования параметров внутренней среды (температуры, кислотности, давления и т. Д.); происходит формирование систем кровообращения, газообмена, пищеварения, нейрогуморальной координации и т. Д. Причем на уровне отдельных систем организма принцип экономичности часто принимает формы минимизации расхода энергии. Параметры отдельных систем изменяются в процессе эволюции так, что минимизируют расход энергии на выполнение той или иной функции, например дыхания, кровоснабжения, движения и т. Д.

68. Как проявляется в живых системах принцип минимизации расхода энергий?

Появление внутренней среды, необходимость поддержания ее параметров на уровнях, оптимальных для нормального функционирования организма, приводит к появлению специализированных систем регулирования ее характеристических параметров:

температуры, давления, кислотности и т. Д. Происходит формирование систем контроля и управления функциями жизнедеятельности, стимулирование этих функций, их развитие, адаптация к изменяющимся условиям и т. Д. При этом на уровне отдельных систем организма принцип экономичности часто принимает формы минимизации расхода энергии. Параметры отдельных систем изменяются в процессе эволюции так, что минимизируют расход энергии на выполнение той или иной функции, например дыхания, кровоснабжения, движения и т. Д.

(интернет)

По мере развития организм все более обособляет себя от окружающей среды, создавая внутреннюю среду со специальной системой контроля и регуляции внутренних параметров. На уровне определенных организменных систем действует принцип минимума энергетических потерь. В процессе развития параметры различных функциональных систем развивались в направлении минимизации потребления энергии, необходимой для выполнения тех или иных функций: дыхания, циркуляции крови, мышечных сокращений и т.д.

69. Определите назначение рецепторной подсистемы организма. Что такое «интероцепция»?

Эффективность процессов целенаправленного управления в значительной степени зависит от постоянства внутренней среды организма, которое необходимо поддерживать непрерывно с учетом характеристик внешних воздействий. Динамическая организация биологических процессов, которая обеспечивает организму приспособительный эффект, точно соответствующий требованиям данного момента, рассматривается как некоторая функциональная система.

В общей схеме функциональной системы можно выделить два основных системообразующих элемента: конечный полезный эффект (кпэ - показатель общей устойчивости организма или определенная величина некоторой физиологической константы) и рецепторная подсистема (рец. П). От состояния и колебаний кпэ будет зависеть динамическое поведение всей функциональной системы.

Конечный полезный эффект отличается относительным консерватизмом и способен изменяться в допустимых в аспекте существованиям организма пределах. Другой элемент

– рец. П должен быть точно приспособлен к параметрам (физическим или химическим) данного конечного эффекта. Рецепторные подсистемы являются еще более консервативным образованием, характеризующимся относительно высоким постоянством параметров (чувствительности, разрешающей способности, динамического диапазона и т.

Д.).

(интернет)

Интероцепция, интерорецепция (лат. Interior внутренний + receptio принятие, прием),— процесс возникновения, проведения, восприятия и переработки в центральной нервной системе информации, возникающей в результате возбуждения рецепторов внутренних органов — интероцепторов.

70. Зачем необходима разветвленная рецепторная подсистема?

Для нормального функционирования всего организма необходим обмен информацией между уровнями как с верхних “этажей” на нижние, так и с нижних на верхние. Поэтому для высших представителей эволюционного ряда характерно наличие разветвленной рецепторной системы и многочисленность эффекторных связей, с помощью которых осуществляется регулирующее

Воздействие. Причем каждый орган обладает двусторонней связью с центральной нервной системой, и, в свою очередь, может изменять функцию нервной системы.

У высших форм организмов постоянный контроль за работой отдельных органов и систем обеспечивается разветвленной рецепторной подсистемой (хемо-. Баро-, термосенсорными, проприоцептивными и другими рецепторами), пронизывающей всю внутреннюю среду организма.

71. Почему возникает необходимость обособления восприятия и обработки информации от двигательной деятельности?

Важнейшей стороной функционирования биосистемы является управление информационными процессами, связанное с восприятием, хранением, переработкой и использованием информации. Объем такой информации настольно велик, что происходит обособление восприятия и обработки информации от двигательной деятельности; формируется нервная система, функции которой совсем не "производительные", а целиком управленческие, организующие.

72. Какие перемены в нервной системе можно наблюдать при сравнении организмов, находящихся на разных уровнях развития?

Унизших представителей эволюционного ряда взаимодействие с внешней средой осуществляется в простейшем виде: раздражение – реакция.

Увысших представителей при ответе организма в целом на раздражитель нервная система начинает все более тонко учитывать его особенности, связь с предыдущими

воздействиями, состоянием организма. Его поведение становятся все более дифференцированными, появляется определенная независимость от внешних условий, способность реализовывать жизненно важные программы в значительно изменившихся условиях.

73. Какие физико-химические способы передачи управляющих сигналов характерны для организмов?

Регулирующий фактор может передаваться – гидродинамическим, гуморальным, нервным, гормональным, биохимическим и другими путями

На низших уровнях используются: биохимический и гидродинамический пути.

На высших уровнях появляются: гормональный и нервный (нейрогуморальные механизмы).

74. Какие механизмы управления функциями жизнедеятельности характерны для организмов?

Усложнение управленческих задач обусловливает возникновение более эффективных способов управления всей внутренней средой организма. Выполнение жизненно важных программ распределяется между несколькими уровнями управления, механизмы регуляции разделяются на центральные и периферические (локальные), широко используется блочный принцип управления и переработки информации, появляется способность к преднастройке и прогнозированию и т. Д.

Отдельно стоит отметить гомеостазис - механизм эффективного обеспечения процессов жизнедеятельности за счет поддержания постоянства внутренней среды.

75. В чем состоит смысл однотипности и структурного подобия элементов в подсистемах организма, а также запаса таких элементов?

В процессе эволюции выявляется оптимальность однотипности, структурного подобия, взаимозаменяемости структурно-функциональных элементов во всех подсистемах (паренхиматозных органах) и наличия в этих подсистемах (легких, печени, почках и т. Д.) Полутора кратного и даже трехкратного запаса таких элементов, находящихся в состоянии отдыха и последовательной подмены работающих элементов. Этот резерв элементов в системах, включаясь в работу при увеличении нагрузки, способствует увеличению разнообразия в поведении, обеспечивает большой динамический диапазон функционирования, позволяет сохранять жизнедеятельность системы в экстремальных, стрессовых ситуациях.

76. Для каких подсистем организма характерна однотипность и запас элементов?

Смотри вопрос 75: паренхиматозные органы: легкие, печень, почки и т. Д.

77. Как проявляется иерархичность в организации "внутренней" среды организмов?

Иерархичность структуры организма приводит к тому, что взаимодействие нервной системы с органами и подсистемами строится на принципе последовательности уровней, через которые проходят управляющие сигналы к исполнительным механизмам регуляции:

Gкора больших полушарийgподкорковые спинальные

Центрыgпромежуточные нервные структурыgорганы и подсистемыgклеточные структурыg и т.д.

На каждый уровень возможны воздействия со стороны ос, а между уровнями могут существовать дополнительные обратные связи с любого нижнего уровня на любой верхний. Такое многоуровневое управление более экономично, чем жестко централизованное. Оно сохраняет принцип централизации управления при относительной независимости (принцип автономности) функционирования низших уровней (подсистем).

78. Дайте характеристику пространственной организации живых систем.

Каждый иерархический уровень характеризуется своими пространственными размерами. Так элементы клеток составляют доли микрометров (толщина мембраны в клетке – 300500 ангстрем (10-10 м), рибосомы того же размера, митохондрии – от 0,5 мкм). Размеры большинства клеток составляют 10÷50 мкм (но лимфоциты – 4 мкм, эритроциты 5÷7 мкм), колонии клеток - от 200 до 1000 мкм. Размеры органов превышают 5÷104 мкм, а группы органов ~30·104 мкм, размеры же всего организма достигают 102-104 см и больше.

Эти данные наглядно иллюстрируют многочисленность и разнообразие уровней в пространственных размерах, составляющих пространственную шкалу существования организма – от менее 1 мкм на уровне элементов клеток до сотен сантиметров на уровне целого организма. Элементный (самый нижний) уровень биосистем образуют аминокислоты, жирные кислоты и т.д., а видеть и непосредственно измерить можно лишь крупные ферменты из многих сотен аминокислотных остатков, и то после замораживания и специальной обработке методом “скалывания” при увеличении до 200 000 крат.

79. Дайте характеристику принципа разновременности процессов регуляции.

Скорость протекания процессов при разных способах передачи сигналов различна. Поэтому для одновременного функционирования всех уровней целостного организма характерно наличие процессов, протекающих в разных временных масштабах (имеющих разные длительности переходных процессов), определяющих временную шкалу существования организма.

80. В чем состоит принцип наименьшего взаимодействия между физиологическими системами организма в нормальном состоянии?

Между различными функциональными системами существуют весьма сложные взаимоотношения. В состоянии физиологического покоя или слабых воздействий каждая подсистема организма работает по принципу наименьшего взаимодействия, т. Е. Функционирует так, чтобы ее взаимодействие с другими подсистемами и с ос было

минимально. Незначительные изменения, возникающие внутри той или иной из них, не оказывают заметного влияния на другие системы.

Выполнение принципа наименьшего взаимодействия не означает полной независимости функциональных систем друг друга. Как уже было отмечено, каждый орган, имея двустороннюю связь с центральной нервной системой, может влиять на ее состояние, а через нее опосредованно - на выполнение функций другими органами и подсистемами.

81. Как изменяется взаимодействие между физиологическими системами организма при нарушениях состояния организма?

Принципиальное значение для понимания процессов функционирования организма имеет вопрос о величинах существенных показателей, т. Е. О так называемых уставках, об опорных сигналах для систем регулирования.

Легко заметить, что в качестве влияющих выступают практически все системы организма, и количество примеров, характеризующих подобное влияние, можно было бы продолжить. Таким образом, каждый показатель (выходной сигнал системы регулирования) оказывается прямо или косвенно входным сигналом для других систем организма, т. Е. Влияет на величины выходных сигналов (других показателей) всей системы.

Описание такого единого комплекса подсистем, объяснение взаимосвязи между существенными показателями организма в настоящее время ведется на основе нескольких подходов. В соответствии с концепцией гомеостазиса, организм находится в пределах постоянства показателей только тогда, когда каждая входящая в его состав подсистема имеет достаточно постоянную величину показателей. При этом величины выходных сигналов (так называемые уставки) каждой из подсистем определяются величинами выходных сигналов (уставок) всех остальных. Уставка является “концентрированным выражением всей совокупности воздействий организма на рассматриваемую подсистему” [анохин п.к.]. Следовательно, отклонение одного из показателей от нормы не всегда свидетельствует о нарушении в той подсистеме, которая им управляет.

В последнее время получила развитие и другая концепция гомеокинеза, объясняющая постоянство показателей, на основе представления о совокупности подсистем организма в виде системы нелинейных колебательных структур (осцилляторов) различной природы. Вся система “настроена”, когда показатель (уставка) каждой их них оптимизирован с учетом показателей (уставок) других.

Так или иначе, но обе концепции исходят из того, что формирование уставок для работы отдельных физиологических систем и их изменение является результатом деятельности всех подсистем организма.

82. Как проявляются эффекты иерархических влияний, доминирования, конкурентных отношений? Приведите примеры.

При сильных внешних воздействиях на организм возникают эффекты непосредственного возмущающего воздействия одних подсистем на другие – эффекты иерархических влияний, доминирования и конкурентных отношений.

Примерами таких отношений могут служить:

-взаимоотношения систем терморегуляции и кровообращения в условиях переохлаждения организма;

-взаимодействия систем регуляции осмотического давления и количества жидкости в