6.4.2. Экология и экологические системы.

Попытки разобраться в проблемах взаимовлияния БО и ОС, предложить способы защиты от негативных проявлений этих воздействия привели к созданию множества наук и научных направлений, в которых рассматриваются разные стороны такого взаимодействия. Все они оперируют своей терминологией, используют особые методы исследований, часто плохо согласованные, что затрудняет сопоставление получаемых результатов и разработку соответствующих рекомендаций. Среди них особое место занимает экология (оikos –дом, logos – наука) как наука, изучающая условия существования живых организмов, их взаимосвязи между собой и Окружающей Средой, в которой они обитают.

Термин “экология” был предложен Э. Геккелем (1886 г.), который под этим понимал область исследований, связанную с изучением всей совокупности взаимоотношений животного мира с Окружающей его Средой, как органической, так и неорганической. По мере накопления экологических знаний предмет экологии расширился, поэтому этот термин стали применять для обозначения общей экологии, т.е. всей системы экологических знаний, состоящей из разных направлений, каждое из которых может выступать в качестве самостоятельной науки [32]. При этом были выделены три уровня исследований:

- на первом уровне исследуется взаимодействие отдельного организма с окружающей его средой (образ жизни, поведение, взаимодействие с отдельными элементами среды обитания и т.п.);

– второй уровень связан с изучением экологических взаимоотношений в особых группировок организмов – популяциях и популяционных группах, обладающих качественно особыми реакциями на окружающую среду (например, изменениями численности группировки при смене условий питания и др.);

–- на третьем уровне рассматриваются общие взаимоотношения организмов со всеми остальными компонентами Окружающей Среды.

Таким образом, общая экология рассматривает некую значимую для живых систем совокупность природных и социальных (популяционных) явлений с точки зрения интересов этого объекта. В качестве объекта могут выступать живые (биотические) организмы, популяции, сообщества, взаимоотношения видов, абиотические компоненты окружающей среды и т.п. Такое разнообразие объектов экологических исследований привело к необходимости классификации экологических знаний по отношению к крупным группам организмов и различным средам обитания. Поэтому стали выделять экологию животных, растений и микроорганизмов, а по средам обитания ‑ экологию водоемов, суши и воздушной среды, экологию тропиков, умеренной и полярной зон.

Выделим среди всего многообразия научных направлений две, на наш взгляд, имеющие непосредственное отношение к обсуждаемым проблемам составляющие: антропологическую экологию (или, по-другому, экологию человека) и прикладную экологию.

Термин “экология человека” был введен в 1921 г. американскими учеными Р. Парком и Э. Бюргессом. Они выделили из общей экологии самостоятельную дисциплину, связанную с изучением природных, экономических, социальных, личностных закономерностей взаимоотношений человека и Окружающей его Среды и направленную на разработку стратегии и комплекса мер по обеспечению экологической безопасности человека и его разнообразных потребностей. В общем виде экология человека исследует общие законы взаимодействия биосферы и человека, влияние природной и социальной среды на человека.

Под термином “биосфера” понимается оболочка Земли, в которой развивается жизнь разнообразных организмов. Она охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Биосфера возникла 3,5÷4,5 млрд. лет назад и представляет собой результат развития живой и неживой материи. Суммарная масса живых организмов Земли оценивается примерно в 2,4·10¹² т.

Человеческое общество является одним из этапов развития жизни на Земле, т.е. одним из этапов биогенеза, отличительной чертой которого на современном этапе эволюции является влияние “разумной деятельности человека”. Человек активно влияет на среду своего обитания, преобразует ее в соответствии со своими потребностями и, как следствие, становится “заложником” изменяющейся Окружающей Среды.

Прикладная экология – это комплексная междисциплинарная наука, включающая промышленную (инженерную), сельскохозяйственную, медицинскую, социальную и другие экологические дисциплины, взаимосвязанное использование которых направлено на обеспечение экологической безопасности человека и сохранение окружающей его природной среды. 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.

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. Эти ресурсы черпаются из природной или экологической система Земли, в которую вошла относительно новая составляющая ‑ техносфера (биотехносфера [32]). 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.

Понятие “экологическая система” (экосистема) является одним из центральных в инженерной экологии. Наиболее простое определение этого понятия приведено в [32]: экологическая система – это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом. Приведенное определение позволяет утверждать, что в качестве экосистемы (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 ресурсы. Эти ресурсы заняты в технологическом процессе, в котором человек проводит значительную часть жизни (см. 1.3). 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.

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.

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.

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.

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 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.

Показатели устойчивости организмов в изменяющихся условиях среды обитания определяются возможностями организмов приспосабливаться (адаптироваться) к изменениям биотических и абиотических факторов. 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.

Развернувшаяся в мире научно-техническая революция с использованием достижений науки привела к созданию нового поколения техники (в том числе и наукоемкой медицинской техники), обеспечивающей интенсификацию, усиление не только физической, но и умственной деятельности людей (компьютеризация, информатизация). В результате возможности общества воздействовать на человека, природу и изменять природные комплексы необычайно возросли. Этот процесс определяется как техногенез - преобразование природных комплексов биосферы в процессе производственной деятельности человека и формирование техногенных и природно-технических комплексов, т.е. техносферы как составной части биосферы.

Оценка влияния этого процесса на состояние организмов и на экологические системы проводится на основе обобщенного понятия “антропогенный производственный фактор” [32]. 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 [32]. 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 исследования, особенно в условиях длительного эксперимента или продолжительных во времени обследований.