Антропогенные экосистемы

Цель занятия Знать:

• отличия естественных и антропогенных экосистем (табл. 7);

• особенности основных антропоэкосистем: индустриально-городских, агросистем, транспорта и транспортных комму­никаций, замкнутых пространств.

Уметь использовать полученные знания при решении си­туационных задач по экологии человека.

Внеаудиторная работа

Задание 1. Антропогенные экосистемы

Изучите материал учебника, лекций и основополагающую инфор­мацию по этой теме, проверьте свои знания по тестам.

Основополагающая информация

Антропогенные экосистемы - сообщества людей, создавших во­круг себя особый вид среды обитания, в которой социально-культур­ные компоненты (искусственная среда) преобладают над биоприрод­ными (естественная среда). К антропогенным экосистемам относятся: индустриально-городские, агросистемы (сельские поселения), транс­порт и транспортные коммуникации, замкнутые пространства косми­ческих кораблей и подводных лодок. Вклад человека в формирование таких экосистем больше, чем вклад естественных факторов - почвы и климата. Таким образом, среда обитания человека - сложное пере­плетение разнообразных факторов - естественных и антропогенных. Критерием качества среды обитания является состояние здоровья на­селения (Устав ВОЗ, 1968).

Таблица 7 Характеристика естественных и антропогенных экосистем

Признаки	Экосистемы
	Естественные	Антропогенные
1	2	3
Структурные
1. Абиотические факторы	Неорганические и органические веще­ства, климат, почва	Антропогенные измене­ния исходных и появле­ние новых компонентов (загрязнителей)
2. Биотические факторы - Продуценты Макроконсу-менты Микроконсу-менты (Реду­центы	Растения Фотосинтезирующие бактерии (микроор­ганизмы) Виды диких живот­ных: травоядные, хищники, насеко­мые, птицы. Соблю­дается принцип пи­рамиды масс Почвенные беспо­звоночные, микроор­ганизмы. В состоя­нии минерализовать все мертвое органи­ческое вещество	Естественные и искусст­венные насаждения рек­реационных зон, часто соответствующие естественной зональности. Ком­натные растения Резко доминирует человек, немногие виды домашних животных и ряд синантропных видов Они же, но играют не­большую роль из-за ог­ромной массы отходов

Продолжение табл. 7

1	2	3
Функциональные
1. Источник энергии	Неисчерпаемая энер­гия Солнца	Энергии Солнца недоста­точно. Необходим приток энергии извне — это исчерпаемся энергия при­родных видов топлива, в том числе ядерного, энергетические затраты самого человека
2. Круговорот веществ -Продуктив­ность - Устойчи­вость -Способность к саморегу­ляции - Пищевые цепи	Замкнутый: объем внутреннего кругово­рота больше обмена с окружением системы В начале сукцессии высокая, затем снижа­ется до сравнительно низкого уровня Высокая, что обеспечивается большим видо­вым разнообразием Высокая Сложные, многозвен­ные, образуют пище­вые сети	Разорванный: объем внутреннего круговорота меньше обмена с окруже­нием Незначительная, подчи­няется потребностям че­ловека Низкая, так как видовое разнообразие резко сни­жено Почти отсутствует. Регу­лируется и контролирует­ся человеком, дополни­тельно затрачивающим вещество и энергию В основном случайные, обычно короткие

Индустриально-городские экосистемы. Город Это сложные системы, которые можно подразделить на биопри­родную, техногенную, социально-культурную подсистемы. На город­ских территориях можно выделить следующие функциональные зоны:

а) промышленная - зона сосредоточения промышленных объек­тов различных отраслей. Они различаются по технологическому про­филю предприятий (нефтехимия, самолетостроение и т.д.), классу опасности, степени загрязнения окружающей среды;

б) селитебная - зона сосредоточения жилых домов, админи­стративных зданий, спортивных сооружений, объектов культуры, дет­ских садов и школ, медицинских учреждений;

в) складская - зона целенаправленного скопления гаражей, овощебаз, промышленных складских помещений, а также свалки;

г) аквальная — зона водных массивов (акватории рек, озера, пруды);

д)рекреационная - зона городских парков, скверов, бульваров, ' зеленых насаждений, приспособленная для отдыха людей.

, Для городов характерно явление урбанизации - их рост и разви­тие за счет увеличения доли городского населения, повышение роли городов в развитии общества. В городах складываются благоприят­ные условия для жизнедеятельности человека (удобные и комфорта­бельные жилища, решение проблем трудоустройства, питания, меди­цинского обслуживания, наличие условий для полноценного отдыха и восстановления сил, полнота информационного обеспечения и усло­вия для преемственности культурных традиций). Но в городах наблю­даются:

• превышение застроенных и замощенных территорий над садо­во-парковыми пространствами;

• геохимические и температурные аномалии;

• снижение относительной влажности воздуха и инсоляции;

• искусственное продление светового дня;

• концентрация твердых бытовых отходов (ТБО);

• высокая плотность населения;

• нервно-психические нагрузки;

• синантропизация фауны, часто не соответствующий зонально­сти видовой состав фитоценозов рекреационной зоны и, как ре­зультат, болезни урбанизации у населения.

Различают города малые (10-50 тыс. жителей), средние (больше 50-100 тыс.), большие (больше 100 тыс.), а также городские агломе­рации - группировки поселений городского типа, мегаполисы - слия­ние агломераций (больше 1 млн. жителей).

Агроэкосистемы. Сельские поселения

Агроэкосистема - искусственно созданная и поддерживаемая че­ловеком экосистема, предназначенная для производства сельскохо­зяйственной продукции. Агроэкосистемы различны но природным ус­ловиям, типам землепользования, степени освоения.

Основные черты сельских поселений:

•производство сельскохозяйственной продукции и частичная ее переработка;

• деятельность людей связана с работой на открытом воздухе, что делает их подверженными воздействию погодных условий;

• большая зависимость от абиотических экологических факто­ров, в том числе стихийных явлений - наводнений, засух, лес­ных пожаров;

• преобладание определенных видов загрязнений, связанных с минеральными и органическими удобрениями, стоками с жи­вотноводческих комплексов;

• значительное изменение профиля почвы, ее структуры, обедне­ние почвенного покрова;

•возможно наличие очагов трансмиссивных заболеваний;

• наличие рекреационных зон, включающих дома отдыха, санато­рии, пансионаты, турбазы, дачные участки.

Транспорт. Транспортные коммуникации

Образуют основу техногенной подсистемы города и сельских по­селений. Сетевую основу урбанизированных территорий составляют железные дороги (пути, депо, вокзалы), автодороги (проезжая часть, АЗС, СТО, автомобили, стоянки), аэродромы и авиационный транс­порт, портовые терминалы, морской и речной флот, трубопроводный транспорт.

Негативное влияние транспорта на окружающую среду можно разделить на группы. Первая группа экологических проблем связана с производством транспортных средств. Вторая обусловлена их экс­плуатацией, при которой в атмосферу выделяются токсические отходы сгорания углеродного топлива (бензин, керосин, дизельное топли­во и природный газ). Автомобильный транспорт в городе - источник химического и шумового загрязнения. Транспорт является причиной дорожно-транспортных происшествий и, следовательно, гибели лю­дей. Третья группа связана с отчуждением земель под транспортные магистрали, гаражи, стоянки, АЗС, аэродромы, аэропорты и т.д., что приводит к эрозии почвенного покрова и сокращению ареалов живот­ных и растений. Четвертая группа объединяет проблемы регенерации и утилизации шин, масел и других технологических жидкостей, а так­же самих отслуживших транспортных средств.

Замкнутые пространства

К таким антропоэкосистемам относятся обитаемые космические корабли, подводные лодки и глубоководные аппараты. Для них харак­терны:

• возможное отсутствие круговорота веществ;

• повышенное атмосферное давление;

• невесомость для космических кораблей;

• отсутствие чередования дня и ночи;

• усиленная радиация в космосе (в 6 раз превышает допустимый на Земле уровень);

• отсутствие привычных раздражителей;

• большие физиологические нервно-психические перегрузки лю­дей;

• наличие биологических систем жизнеобеспечения (ОКО): кон­диционирования, терморегуляции, регенерации воздуха. СЖО созданы преимущественно на основе устойчивого биологиче­ского круговорота веществ и включают как технические средст­ва, так и расходуемые вещества.

Задание 2. Макро- и микросреда города

Для городского населения город представляет собой макросреду. Однако для каждого горожанина существует не вся макросреда горо­да, а только его часть или набор микросред. Микросреда отличается по характеру загрязнения, нервно-психическим нагрузкам и др. В про­цессе своей жизнедеятельности человек регулярно сменяет эти микросреды (дом - работа - магазин - место отдыха). Такой набор до­статочно постоянен. Человек живет не вообще в городе, а обитает в нескольких микросредах.

- Перечислите ваши основные микросреды.

- Какие факторы каждой микросреды действуют на вас как на горожанина, положительно, какие - отрицательно?

Задание 3. Способы улучшения экологической обста­новки в вашем доме

Заполните табл. 8.

Таблица 8

Способы улучшения экологической обстановки

в вашем доме

Факторы среды	Неблагоприятные последствия влияния фактора	Возможность замены безвредными средства­ми, способы снятия вредного влияния
1	2	3
Синтетические ткани и ковро­вые покрытия из синтетики	Раздражение кожи и возникновение аллергий из-за выделения летучих токсических веществ
Линолеум	Хлорвинил и пластифи­каторы могут вызывать хроническое отравление
Дезодорант воздуха	Наркотическое воздейст­вие
Стиральные порошки	Аллергия; раздражения слизистых оболочек
Отбеливающие и дезинфицирующие сред­ства	Раздражение кожи и слизистых оболочек, а также канцерогенное воздействие формалина

Продолжение табл. 8

1	2	3
Шампуни, мыло туалет­ное, краски для волос	Аллергические реакции
Лак для волос	Раздражение кожи, кан­церогенное воздействие
Лак для ног­тей	Наркотическое воздейст­вие ацетона и других рас­творителей на кровенос­ную, нервную и дыхатель­ную системы
Дезодорант тела	Раздражение слизистых оболочек, удушье
Косметика и парфюмерия: -духи -помада -пудра -кремы	Аллергические реакции Токсическое воздействие соединений висмута и жиров в несвежей помаде Токсическое воздействие соединений цинка Конъюктивиты, дермати­ты, поражения легких

Задание 4. Экология человека в сельской местности

В сельской местности сконцентрирована основная доля таких от­раслей, как лесное хозяйство, заготовка леса, охота, речное и озерное рыболовство, сбор пищевых и лекарственных трав. Сельские территории служат также местами складирования бытовых и промышленных отходов городов. У сельских жителей более тесный контакт с природ­ным окружением, большая зависимость от природных условий. В свя­зи с этим на жизнедеятельность людей в сельской местности влияют специфические факторы, связанные с регионом проживания и видом деятельности.

Основными источниками неблагоприятного влияния на среду в сельской местности являются животноводческие комплексы и фер­мы, обрабатываемые ядохимикатами поля, пункты обкатки и ремонта сельхозтехники, заправочные станции, некоторые перерабатывающие предприятия. Жилая зона также несвободна от загрязнений (хозпост-ройки для скота и птицы). В итоге - ухудшение состояния здоровья сельского населения.

- Приведите примеры основных специфических факторов среды, влияющих на сельских жителей.

-Сельские территории могут тесно соприкасаться с природным очагом болезней. Наибольшему риску подвержены горожане, попав­шие на территорию природного очага. Почему местные жители боле­ют реже природно-очаговыми заболеваниями или переносят болезнь в легкой форме?

Задание 5. Мутагенный эффект удобрений

Нитраты и нитриты (азотсодержащие удобрения) в организме че­ловека могут преобразовываться в нитрозамины, обладающие мута­генной активностью. Нитрозамины вызывают дезаминирование осно­ваний нуклеотидов ДНК, что приводит к нарушению комплементар­ных пар оснований в двойной спирали ДНК. При дезаминировании цитозина образуется урацил, которого нет в ДНК. При дезаминирова­нии аденина образуется гипоксантин, который не спаривается с тимином, а спаривается только с цитозином.

- Каким образом нитриты (нитраты) могут поступать в организм человека?

- Какого типа мутации могут возникнуть в результате перечис­ленных модификаций (изменений) оснований, если у данного челове­ка механизмы репарации ДНК окажутся неполноценными?

- В чем проявляется токсический эффект нитратов при остром отравлении?

Задание 6. Влияние автотранспорта на здоровье чело­века

Вред токсических веществ, выделяемых двигателем внутреннего сгорания, на организм человека зависит от физико-химических свойств соединения, его дозы, времени воздействия, биологического отклика организма на воздействие токсиканта.

Ознакомьтесь с воздействием отдельных компонентов отходящих газов двигателей внутреннего сгорания:

СО	нарушение обмена кислорода в организ­ме, образование карбоксигемоглобина
NO, NO2, нитро-ПАУ (полицикличекие ароматические углеводороды)	раздражение слизистых оболочек, ост­рое отравление приводит к отеку лег­ких
SO2	местное раздражение слизистых оболо­чек верхних дыхательных путей
Pb, оксиды и неорга­нические соли	головная боль, головокружение, повы­шенная раздражительность, быстрая утомляемость, нарушение сна
ПАУ, органические соединения	возможность возникновения онкологи­ческих заболеваний

Задание 7. Грибы и растения вдоль авто- и железных дорог

В растениях и грибах, растущих около автомобильных и желез­ных дорог, обнаруживаются соединения металлов-токсикантов Cd, Pb, Hg, Mn.

- Связаны ли случаи отравления грибами с тем, что они способ­ны накапливать токсические соединения?

- Почему классически съедобные грибы - подберезовики, масля­та, боровики и др. - становятся опасными для потребления?

- Почему категорически запрещено собирать грибы, лекарствен­ные травы и скашивать траву на корм скоту вдоль дорог и железнодо­рожных путей?

- Какое расстояние от дороги считается безопасным для сбора грибов и растений?

Задание 8. Замкнутая система — экосистема космиче­ского корабля

Биологические системы жизнеобеспечения сочетают в себе жи­вые организмы и технические средства, поэтому эти системы называ­ют биотехническими. К основным техническим средствам биологиче­ской СЖО относят подсистемы энергообеспечения и преобразования энергии в световую, регулирования и поддержания газового состава и др.

- Изучите по схеме б основные звенья теоретически возможной замкнутой биологической СЖО.

Замкнутая биологическая СЖО

Задание 9. Трофические связи в искусственной косми­ческой экосистеме

Существует ряд изученных связей организма с живой природой, без которых его успешная продолжительная жизнедеятельность невозможна. К их числу относятся его естественные трофические свя­зи, которые не могут быть полностью заменены пищей из запасов, хранимых на космическом корабле. Ознакомьтесь по схеме 7 трофи­ческими связями в искусственной экосистеме - космическом ко­рабле.

Общая схема трофических связей в искусственной космической экосистеме

- Можно ли утверждать, что экипаж с его микрофлорой является активным функционирующим биологическим звеном в этой системе?

- Что является абсолютно необходимым условием существова­ния искусственной космической экосистемы: обмен веществ (а), по­стоянный энергетический обмен или, по крайней мере, отвод теп­ла (б), или ее замкнутость (в)?

Рекомендуемая литература

-Алексеева Т.И. Адаптация человека в различных экологических нишах Земли (биологические аспекты). - М.: Изд-во МНЭПУ, 1998. - 280 с.

-Алексеева Т.И. Географическая среда и биология человека. - М., 1977.

-Брехман И.Н. Введение в валеологию - науку о здоровье. - Л.: Наука, 1987. - 125 с.

-Биология: Учебник для медицинских специализиров. вузов: В 2 кн. / Под ред. В.Н. Ярыгина. - М.: Высшая школа, 1997. - 448 с. --=Вронский В.А. Прикладная экология: Учебное пособие. - Рос-тов-на/Д.: Феникс, 1996. - 512 с.

-Горелов А.А. Экология: Учебное пособие. - М.: Центр, 2002. -240 с.

-Губарева Л.И., Мизирева О.М., Чурилова Т.М. Экология челове­ка. - М.: Владос, 2003. - 111 с.

-Гумилев Л.Н. Биосфера и импульсы сознания // Природа. - 1978. -№ 12. - С. 97-105.

-Дедю И.И. Экологический энциклопедический словарь. - Киши­нев, 1990. - 408 с.

-Игнатович Н.И., Рыбальский Н.Г. Чем опасен транспорт для лю­дей, животных и растений? - М.: Изд-во РЭФИА, 1996. - 80 с.

-Казначеев В.П. Очерки теории и практики экологии человека. -М.: Наука, 1983. - 261 с.

-Келлер А.А., Кувакин В.И. Медицинская экология. - СПб.: Петро­градский и К°, 1998. - 256 с.

- Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. - Ростов-на/Д.: Фе­никс, 2001. - 576 с.

- Моисеев Н.Н. Человек и ноосфера. - М.: Молодая гвардия, 1990. -352 с.

- Одум Ю. Экология. - М.: Мир, 1986. - 328 с.

- Прохоров Б.Б. Экология человека. - М.: Наука, 1991. - 112 с

- Реймерс Н.Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и ги­потезы). - М., 1994. - 367 с.

- Ситаров В.А., Пустовойтов В.В. Социальная экология: Учебное по­собие для студ. высш. пед. учеб. заведений. - М.: Издат. центр «Академия», 2000. - 280 с.