1.4. Понятие о гомеостазе
Гомеостаз(ис) – это состояние внутреннего динамического равновесия природной системы, поддерживаемое регулярным возобновлением основных ее структур, вещественно-энергетического состава и постоянной функциональной саморегуляцией ее компонентов [26], [44].
Гомеостаз характерен и необходим для всех природных систем. Однако чаще термин «гомеостаз» употребляется для структурного (организменного) уровня организации.
Каждый биологический объект находится в постоянном взаимодействии с окружающей средой. В течение небольших промежутков времени рассмотрения состояние биологического объекта можно считать стационарным, т.е. характеризующимся постоянством внутренней среды организма и устойчивостью основных физиологических функций. Такое состояние биологического объекта называется гомеостазом.
Гомеостаз – это способность биологического объекта к авторегуляции при изменении условий окружающей его среды.
При этом гомеостаз включает в себя не только динамическое постоянство биологического объекта, но и устойчивость его основных физиологических функций. Графически состояние гомеостаза биологического объекта может быть представлено схемой, приведенной на рис. 1 [44].
У
Гомеостатическое
плато
Положительная
обратная связь
Положительная
обратная связь
Область
отрицательной обратной связи
х1
х0
хб
х2
х
Рис. 1. Схема гомеостаза:
У – какое-либо свойство биологического объекта; х – уровень (доза, концентрация) воздействия на биологический объект факторов среды; хб – безопасный уровень воздействия
Область х1 х2 – это область гомеостаза. Относительное постоянство функции У в этой области называется гомеостатическим плато. Это плато, как правило, более выпукло у биологических объектов низшего иерархического уровня. Кроме того, оно в действительности представляет собой несколько «размытую» область, так как оптимальные параметры биологического объекта У не строго постоянны во времени, а колеблются в определенных пределах.
При относительно малых уровнях воздействия факторов среды нарушения гомеостаза не происходит. При значительных изменениях уровней воздействия факторов среды происходит нарушение гомеостаза, причем выраженность таких нарушений находится в прямой зависимости от степени изменения уровней воздействия.
1.5. Нормы и типы реакций человека на действие факторов среды
В современной цивилизации функционирование биологических объектов любого уровня организации зависит не только от их природных свойств, но и от антропогенного влияния на них, от степени преобразования систем Природы, изменения их естественных процессов в физическом, химическом и биологическом отношении (включая информационную составляющую) [26].
Наиболее общие понятия нормы и типов реакций человека на действие факторов среды приведены в [13].
Норма реакции – это предсказуемое изменение состояния системы (организма) при определенном уровне воздействия окружающей его среды. Норма реакции человека на действие факторов среды определяется его генотипом.
Генотип представляет собой совокупность наследственных признаков организма, полученных от родителей, обусловливающих наследственную программу его развития.
Взаимодействие генотипа индивида со средой формирует его фенотип. Фенотип – это совокупность признаков и свойств организма, проявляющихся при взаимодействии генотипа со средой его обитания. Взаимодействие генотипа и среды может быть очень сложным и разнообразным. Законы этого взаимодействия изучаются генетикой – наукой о наследственности и изменчивости.
Наследственность – это свойство организма передавать потомству генетическую программу из поколения в поколение. Изменчивость – это способность организма реагировать на воздействия факторов среды морфофизическими изменениями. Изменчивость может быть наследственная (мутации) и ненаследственная (модификационная). Мутации – наследуемое изменение генотипа – могут быть позитивными и негативными. Модификационная изменчивость – это ненаследуемое изменение фенотипа, возникающее под влиянием факторов внешней среды в пределах нормы реакции генотипа. Отклонение от нормы реакции генотипа вызывает патологию (от гр. pathos страдание, болезнь), т.е. любое заболевание, а в пределе - деградацию генома. Деградация генома – это устойчивое ухудшение структуры и функционирования организма, ведущее его к гибели как биологического вида.
Каждый человек обладает эколого-генетической индивидуальностью. Эколого-генетическая индивидуальность – это уникальный, неповторимый генотип и фенотип каждого человека и соответствующая ему экологическая ниша, представляющая собой совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование в Природе данного вида.
Производственная деятельность человечества привела к загрязнению окружающей человека среды и значительным изменениям ее качества.
Под загрязнением окружающей среды понимают любое внесение в ту или иную экологическую систему (биогеоценоз) несвойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии с непременным следствием в форме снижения продуктивности или разрушения данной экосистемы.
Загрязнение как комплекс помех может быть классифицировано на ингредиентное, параметрическое, биоценотическое и стациально-деструкционное загрязнение.
Ингредиентное (химическое) загрязнение представляет собой совокупность веществ, количественно или качественно чуждых естественным биогеоценозам.
В экологической литературе для обозначения таких веществ используют термины:
поллютанты (от лат. pollutio марание) – химические вещества, загрязняющие среду обитания; синоним – загрязнение;
ксенобиотики (от гр. xenos чужой + bios жизнь) – вещества, чужеродные по отношению к живым организмам и не входящие в естественные биохимические циклы;
экотоксиканты (от гр. oikos дом + toxikon яд) – ядовитые вещества антропогенного происхождения, вызывающие нарушения в структурах экосистем.
Параметрическое (физическое) загрязнение связано с изменением качественных параметров окружающей среды.
Биоценотическое загрязнение заключается в воздействии живых организмов на состав и структуру популяций.
Стациально-деструкционное загрязнение представляет собой изменение ландшафтов и экологических систем в процессе природопользования, связанном с оптимизацией Природы в интересах человека.
Загрязнение среды как сложный, многофакторный процесс, вызывающий отклонения от требований экологической ниши того или иного организма, проявляется в различных формах нарушения его здоровья. По определению Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ),
здоровье – это объективное состояние и субъективное чувство полного физического, психического и социального благополучия индивида.
По данным [14] здоровье человека и его заболеваемость определяются по крайней мере четырьмя группами факторов, взаимодействующих в следующем соотношении, %:
медико-генетические факторы 20
образ жизни и качество питания 50
состояние окружающей среды 20
уровень развития здравоохранения 10
В этой связи особую значимость приобретает медико-экологический мониторинг (мониторинг «среда здоровье»).