«Экология человека»

Окружающая нас живая природа - это устойчивая и организованная система, сложившаяся в процессе эволюции органического мира. Каждый вид занимает в этой системе определенное место. Изучением живых организмов как отдельных особей, так и членов популяций и сообществ в их взаимодействии со средой обитания занимается экология.

Термин экология от греч. οικος — дом, обиталище и λόγος — учение) был предложил в 1866 г. немецкий биологом Эрнст Геккельем. Таким образом экология — это наука, изучающая взаимоотношения между живыми организмами и средой их обитания. Цель экологии входит изучение взаимоотношений организмов и их популяций с окружающей средой, исследование действия среды на строение, жизнедеятельность и поведение организма, установление зависимости между средой и численностью популяций. Экология исследует отношения между популяциями разных видов в сообществе, между популяциями и факторами внешней cреды, их влияние на расселение видов, на развитие и смену сообществ. Изучение борьбы за существование в популяциях и направлений естественного отбора также входит в задачу экологии. Экология неразрывно связана с эволюционным учением, особенно с проблемами микроэволюции, так как она изучает процессы, протекающие в популяциях. Кроме того, в круг задач экологии входит решение глобальных экологических проблем: народонаселения; парникового эффекта; кислотных дождей и озоновой дыры; полной утилизации отходов промышленности; экологически "чистой" энергетики; дехимизации сельского хозяйства; экологически чистого транспорта; демилитаризации; ресурсосбережения и рекультивации литосферы; достижение планетарного консенсуса взаимоотношений человечества с природой.

Предметом изучения экологии являются экосистемы разных уровней. Экосистема — совокупность различных видов растений, животных и микроорганизмов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их неживой природой таким образом, что может сохраняться неопределенное время.

Экосистемы можно исследовать на разных уровнях экологической связи:

1. Экосистемы внутренней организации организма (паразитарные) – имеет место взаимодействие двух организмов: один организм (паразит) использует другой (хозяина) в качестве среды обитания и источника питания.

2. Индивидуальный уровень экологической связи – характеризует взаимодействие отдельного организма с окружающей средой. Основными показателями этого уровня являются степень адаптации организма к конкретным условиям обитания, индивидуальные реакции на абиотические и биотические факторы.

3. Групповой уровень экологической связи - характеризует взаимоотношения отдельной популяции с другими живыми организмами, обитающими на данной территории, а также с факторами неживой природы. Эти взаимоотношения прежде всего зависят от генофонда популяции, который определяет уровень приспособленности популяции к конкретным условиям обитания. Эволюционные процессы в популяциях (мутации, естественный отбор, популяционные волны, изоляция) приводят к возникновению определенных адаптивных типов популяций. Каждый адаптивный тип характеризуется комплексом морфологических, биохимических, иммунологических и др. признаков, обусловливающих биологическую приспособленность к определенным условиям обитания.

4. Глобальный уровень экологической связи – характеризует взаимоотношения между различными структурами биосферы, начиная от биогеохимических циклов круговорота биогенных элементов и заканчивая антропогенным воздействием на природу.

Для изучения взаимоотношений в экосистемах используют различные методы.

1. Наблюдение: изучают поведенческие и адаптивные реакции отдельных особей и целых популяций (динамика популяции, миграция животных). Под постоянным наблюдением находятся и абиотические компоненты биосферы: метеорологические и сейсмологические наблюдения, космический мониторинг.

2. Экспериментальные исследования. Целью эксперимента является определение влияния конкретного фактора (биотического, абиотического, антропогенного) на жизнедеятельность организма. Наибольший интерес вызывает изучение воздействий биотических факторов (вирусы, бактерии, простейшие, черви) и антропогенных факторов (химических и физических). Для изучения механизмов воздействия этих факторов созданы различные научные направления: экологическая паразитология, экологическая токсикология, экологическая генетика. Каждое направление решает определенные задачи. Например, экологическая токсикология изучает:

- токсичность химических соединений (порог однократного действия, CL₅₀, ПДК)

- биологические последствия (аллергены, тератогены, мутагены, канцерогены)

- поведения ядов в окружающей среде (изменения концентрации вещества в цепи

питания)

- механизмы инактивации химических веществ в организме.

3. Математическое моделирование. Для более полного и глубокого познания живой природы широко используют также моделирование (создание искусственных экологических систем). При этом применяют математическую обработку данных (математическое моделирование). Методы моделирования, если они правильно отображают протекающие в природе процессы, позволяют прогнозировать, в каких направлениях далее будет развиваться данная экосистема, что имеет для многих биогеоценозов (лес, луг, болото, озеро) важное практическое значение. При математической обработке полученных данных расчет производят на ЭВМ. (Примеры)

В основе моделирования и экологического прогнозирования лежит принцип разделения сложных экосистем на отдельные более простые компоненты (подсистемы), которые связаны друг с другом различной сложности функциональными связями. Методы моделирования экосистемы в настоящее время все шире применяются в экологии. Они открывают широкие перспективы прогнозирования процессов, протекающих в экосистемах, и выяснения действия на биосферу загрязняющих ее антропогенных факторов.

Экологии человека - это комплексная дисциплина, изучающая общие закономерности взаимодейстия биосферы и человечества, ее групп и индивидуумов.

Уровни экологической связи человека.

1. Внутриорганизменный уровень – определяет взаимоотношения человека с различными паразитами. Эти взаимоотношения изучает раздел биологии – медицинская паразитология (2-й семестр – подробно).

2. Индивидуальный уровень – характеризует ответные реакции организма на различные факторы среды. Особенности этих реакций зависят от индивидуального генотипа организма. Исследования генетиков показали, что не менее 25% генов в популяции людей представлены множественными аллелями. Комбинации генов в генотипе определяют особенности ферментативных систем, транспортных белков, антигенов и рецепторов клетки, которые обусловливают индивидуальные особенности метаболизма химических веществ, реакций на биологические агенты или физические факторы. (Примеры).

В последние годы накоплен большой материал, свидетельствующий о конституционально-генетической предрасположенности человека к некоторым заболеваниям, о специфике клинической картины в зависимости от типа индивидуальной конституции человека, о различиях в протекании адаптационного процесса при смене климатических зон у лиц с различными типами конституции.

Конституция (лат. constitutia - установление, организация) - это комплекс индивидуальных относительно устойчивых морфологических, физиологических и психических свойств организма, обусловленных наследственностью, а также длительными и интенсивными влияниями окружающей среды, проявляющимися в его реакциях на различные воздействия.

В настоящее время существуют различные классификации типов конституции человека. Приведем наиболее известные.

1. Гиппократ – по темпераменту выделял 4 типа: сангвиник, флегматик, холерик и меланхолик - соответствовали преобладанию в организме крови, слизи, желчи и гипотетической «черной желчи». Преобладанию каждой из жидкостей соответствовало характерное поведение человека и своеобразное течение болезни.

2. А.А. Богомолец выделял четыре типа конституции, положив в основу физиологическую систему соединительной ткани:

- астенический - характеризуется преобладанием в организме тонкой, нежной

соединительной ткани;

- фиброзный - с плотной волокнистой соединительной тканью;

- пастозный - с преобладанием рыхлой соединительной ткани;

- липоматозный - с обильным развитием жировой ткани.

3. Классификация М.В.Черноруцкого. Он выделил три типа конституции: астенический; нормостенический и гиперстенический.

Отнесение к тому или иному типу производилось на основании величины индекса Пинье (длина тела - (масса + объем груди в покое). У астеников индекс Пинье больше 30, у гиперстеников - меньше 10, у нормостеников находится в пределах от 10 до 30. Эти три типа конституции характеризуются не только особенностями внешних морфологических признаков, но и функциональных свойств. Для астеников, в отличие от гиперстеников, характерно преобладание продольных размеров над поперечными, конечностей над туловищем, грудной клетки над животом. Сердце и паренхиматозные органы у них относительно малых размеров, легкие удлинены, кишечник короткий, брыжейка длинная, диафрагма расположена низко. Отмечены различия и физиологических показателей: у них понижено артериальное давление, ускорено капиллярное кровообращение, увеличена жизненная емкость легких, уменьшены секреция и моторика желудка, всасывательная способность кишечника, уменьшены гемоглобин крови, число эритроцитов. Отмечаются гипофункция надпочечников и половых желез и гиперфункция щитовидной железы и гипофиза. Основной обмен повышен, обмен белков, жиров и углеводов ускорен, преобладают процессы диссимиляции; снижено содержание в крови холестерина, мочевой кислоты, сахара, нейтрального жира, кальция.

4. Классификация В.П. Казначеева (принцип – особенности нервно-мышечной работоспособности). Предлагает три вида индивидуального реагирования, выраженного в термине - стратегия адаптивного поведения:

- «спринтер» - способность индивида хорошо выдерживать воздействие кратко-временных и сильных нагрузок, но неспособность противостоять длительно действующим слабым раздражителям;

- «стайер» - способность сохранять высокий уровень устойчивости при длительном воздействии слабых раздражителей и крайняя неустойчивость перед сильными кратковременными раздражителями;

- «микст» - способность сочетать в своих реакциях на внешние раздражители не всегда дополняющие друг друга черты реакций индивида, присущих первому и второму видам реагирования.

3. Групповой уровень экологической связи человека. Одним из результатов эволюции человека является возникновение приспособлений (адаптаций) к постоянно меняющимся условиям среды обитания (климат, пища, огонь, одежда, жилище). Под адаптацией подразумевается сам процесс, в ходе которого организм приспосабливается к условиям окружающей среды, изменяя свое строение и функции

Адаптивный эффект достигается посредством изменения целого ряда характеристик: биохимических, физиологических, морфологических и поведенческих. Так, к высокой температуре среды человек может приспособиться при помощи следующих реакций:

- уменьшения вязкости крови (биохимические изменения);

- повышения вентиляции легких или потоотделения (изменения физиологические);

- увеличения относительной поверхности тела или его частей (т.е. морфологическая

адаптация)