Самостійна робота студента

1. Вивчити і вміти розкривати зміст питання.

2. Охарактеризувати еволюцію антропогенної діяльності та взаємовідносин людини з природою.

3. Підготувати реферат на тему «Еволюція біосфери» або «Ноосфера» (на вибір)

Питання для самоконтролю

1. Як еволюціонувала біосфера? Назвіть найважливіші етапи.

2. Як відбувалась еволюція людини?

3. Які складались взаємовідносини людини з навколишнім природним середовищем і як вони змінювалися в процесі еволюції антропогенної діяльності?

4. Як змінювалася чисельність населення в історичному розвитку і що таке «демографічний вибух»?

5. У чому полягає суть ноосфери? Які її характерні ознаки? Що треба зробити, щоб побудувати ноосферне суспільство на нашій планеті?

Роль людини в біосфері

Біосфера існувала без людини мільярди років. Тільки в антропогені (3,5 - 2,5 млн років тому) виникли перші предки людини — презиндкантропи. Ці та наступні людиноподібні істоти функціонально вписувалися у структуру тих природних екосистем, у яких вони мешкали, і були пов'язані трофічними та іншими взаємозв'язками з усіма їхніми компонентами. і лише після появи перших виробничих навичок і знарядь праці почали формуватися якісно нові взаємовідносини між людиною та її природним оточенням. Лише Ноmо sаріеns започаткував історичні зміни в біосфері, які з часом стали загрожувати як стабільності біосфери, так і нормальному існуванню самої людини.

Нині людина в біосфері є новою силою, новим фактором. Наприклад, за рахунок роботи тисяч радіостанцій, телепередавачів, релейних ліній тощо Земля випромінює енергії в радіодіапазоні (на метрових хвилях) більше, ніж Сонце. На сьогодні внаслідок діяльності людини в біосферу потрапило вже близько 50 тис. різновидів хімічних речовин, абсолютно не властивих природі. За В.І. Вернадським, у найбільш загальному вигляді вплив людини на біосферу можна звести до таких головних форм:

• зміна структури земної поверхні відбувається внаслідок розорювання степів, вирубування лісів, створення штучних водойм тощо;

Табл. 4.4. Вплив антропогенних факторів на біосферу, здоров'я та добробут населення (Ізраїль, 1979)

Закінчення табл. 4.4

• зміни складу біосфери, кругообігів та балансу речовин, що її складають, є наслідком вилучення з надр корисних копалин, викиди різних шкідливих речовин в атмосферу та водні об'єкти тощо. Наприклад, видобування людиною енергоресурсів призводить до порушення ґрунтів, рослинного покриву, забруднення водних об'єктів і атмосфери;

• внаслідок бурхливої діяльності людини відбуваються зміни енергетичного балансу окремих регіонів земної кулі, які небезпечні для всієї планети;

значні зміни біоти відбуваються у результаті знищення деяких видів, створення нових порід тварин і сортів рослин, переміщення їх на нові місця мешкання.

Можливі наслідки антропогенно-техногенного впливу людини на біосферу відображені у табл. 4.4.

Найхарактернішими рисами сучасних антропогенних переборень у масштабах біосфери є такі: збезлісення, розорювання, Різні види ерозії ґрунтів, спустелення великих територій внаслідок нераціональної сільськогосподарської діяльності; збіднення видової різноманітності рослин і тварин; евтрофікація водних екосистем внаслідок поверхневого змиву із забруднених територій; техногенне забруднення поверхневих і підземних вод та ін. В історичному аспекті антропогенні перетворення біосфери хронологічно можна поділити на такі етапи:

• Перший етап — ініціальний — етап первісного впливу на чисельність особин окремих видів рослин і тварин, які людина використовувала для задоволення своїх життєвих потреб; він тривав десятки тисяч років, а почався понад 40—50 тис. років до н. є. — у верхньому неоліті.

• Другий етап — материковий — етап поступового посилення впливу виробничої діяльності на структуру популяцій експлуатованих видів рослин і тварин, а також на біогеоценотичний покрив суші внаслідок розвитку мисливства, рибальства, скотарства, землеробства і різних ремесел; його тривалість — кілька тисячоліть — від бронзового віку (4-2 тисячоліття до н. є.) до промислової революції наприкінці XVIII ст.

• Третій етап — океанічний — етап бурхливої та істотної трансформації "плівки життя" у зв'язку з розвитком машинної індустрії, шляхів сполучення, транспорту, гірничодобувної промисловості, урбанізації, сільського господарства та ін.; його тривалість не перевищувала 150—170 років та займала проміжок між промисловим переворотом і науково-технічною революцією 50-х років XX ст.

• Четвертий етап — глобальний — етап, який розпочався після науково-технічної революції, що призвела до виробництва машин і механізмів нового покоління. Це дало змогу виготовити величезні запаси термоядерної зброї, освоїти Космос та глибокі шари літосфери, приборкати різноманітні людські хвороби, а також спричинило істотне забруднення природного середовища синтетичними отруйними речовинами, важкими металами, радіонуклідами, канцерогенами тощо. З іншого боку, це також етап розгортання міжнародного співробітництва з охорони довкілля, генофонду і біологічного розмаїття Землі, управління глобальними демографічними, соціально-економічними, екологічними та іншими процесами. Саме на цьому етапі біосфера, за висловом В.І. Вернадського, перейшла у ноосферну стадію свого розвитку.

• П'ятий етап — космічний (започаткований наприкінці XX ст.) — етап структурно-функціональних змін у біосфері. Людство не лише продовжує інтенсивну експлуатацію біотичних ресурсів і корисних функцій екосистем, воно починає безпосе­редньо впливати на функціональні показники біосфери внаслідок забруднення Космосу, руйнування озонового екрану, ство-пення парникового ефекту і перетворює "плівку життя" на об'єкт безпосереднього виробничого використання без урахування її визначальної організаційної ролі у біосфері. Найважливішою проблемою глобального плану стає забезпечення сталого розвитку та ефективного керування екологічними, економічними та іншими процесами. Це етап виходу виробничої діяльності людини далеко за межі біосфери.

Нині людина володіє різноманітними засобами впливу на структурно-функціональну організацію біосфери та підпорядкованих їй екосистем у межах їхнього гомеостазу. Це проявляється, наприклад, у вирубуванні або зрідженні лісів, відстрілі мисливських тварин, заготівлі лікарської сировини тощо. Людина здатна модифікувати або навіть перебудовувати регуляторні механізми цих екосистем, наприклад, схрещувати корисні види і формувати штучні популяції, змінювати домінантні види в екосистемах та ін. Крім цього, людина навчилася створювати штучні живі системи — рисові поля у степовій зоні, космічні лабораторії для існування живих істот у космічному просторі. Але функціонувати ці системи можуть лише за умови штучного підтримування з боку людини відповідних умов для існування біоти.

Під впливом людини на поверхні Землі у межах первинної біосфери сформувався новий стан природи, який Г.Ф. Хільмі назвав біотехносферою. Біотехносфера (техносфера, технобіосфе-ра) – це область нашої планети, де існує жива речовина та створені людиною урбано-технічні об'єкти і де виявляються їх взаємодія та сумісний вплив на зовнішнє середовище. На відміну від біосфери, біотехносфера не є самостійно керованою організованою системою, а є, навпаки, складним конгломератом багатьох підсистем, якими керує людина. Ці підсистеми не акумулюють, а витрачають енергію, біомасу і кисень біосфери.

Прогресування освоєння природно-ресурсного потенціалу біосфери є закономірним та неминучим. Але для того, щоб людська популяція збереглася в умовах можливих біосферних змін, спричинених антропогенним тиском, людству необхідно сформувати для себе нову екологічну нішу. Процес управління біосферними явищами має включати три етапи: по-перше, формування ціей управління; по-друге, формування програми досягнення пдлей управління; по-третє, створення механізмів зворотного зв'язку, що перешкоджатимуть випадковим та непередбаченим зовнішнім впливам.

Отже, підведемо підсумки. З появою на планеті Земля біологічного виду найвищої організації — людини, з її розвитком, розмноженням, міграціями, адаптацією та небаченою активізацією діяльності в біосфері почали розвиватися процеси особливого, антропогенного характеру. Із самого початку поведінка людини у довкіллі стала відрізнятися від поведінки інших вищих істот агресивністю. Людина була не рівноправним співмешканцем у середовищі існування, а підкорювачем, насильником, жа­дібним споживачем, не здатним до самообмеження.

У ті часи, коли кількість людей на Землі була порівняно невеликою, а їхній інтелектуальний і технічний потенціал — дуже слабким, природа практично не відчувала на собі тиску людини, тому вона легко самоочищувалася і самовідновлювалася. Сотні тисяч років тому, в епохи палеоліту, мезоліту, для людської спільноти характерним було пристосування до природи, велика повага до неї, схиляння перед її силами та явищами. Люди збирали дари природи, виготовляли примітивні знаряддя праці, полювали, рибалили. Вплив людини на довкілля був мінімальним і практично не позначався на функціонуванні екосистем суші, а на екосистеми Світового океану людина не впливала взагалі.

Першого удару природі люди завдали, розпочавши інтенсивно розвивати землеробство, особливо коли для підготовки площ під сільськогосподарські угіддя стали випалювати тисячі гектарів лісів (пізній неоліт). Коли людина винайшла лук, спис та інші ефективні знаряддя вбивства, то дуже швидко (можливо, за кілька тисячоліть) майже на всій планеті були винищені мамонти, шаблезубі тигри та інші великі тварини – саме тоді й почалася перша глобальна екологічна криза. З часом людська діяльність обернулася на могутню силу, здатну впливати на природу не лише в межах окремих районів і континентів, а й на планеті в цілому, проте свого ставлення до природи, її ресурсів людина за тисячоліття не змінила, що призвело до виникнення глобальних кризових екологічних ситуацій.

Література /1.1, 1.2, 2.1/

Самостійна робота студента

1. Законспектувати, вивчити і вміти розкривати зміст питання.

Питання для самоконтролю

1. Поясніть роль людини в біосфері.

2. Що таке «біотехносфера»?

3. Поясніть вплив антропогенних факторів на біосферу, здоров'я та добробут населення.

4. Охарактеризуйте етапи антропогенних перетворень біосфери

ВЗАЄМОЗВ’ЯЗОК ЗАБРУДНЕНОСТІ ОБ’ЄКТІВ БІОСФЕРИ І ЗДОРОВ’Я ЛЮДЕЙ

План

1. Основні екологозалежні захворювання людини.

2. Вплив забруднювальних речовин на організм людини

1. Основні екологозалежні захворювання людини

Як відомо, суспільством для виробництва і споживання використовується така кількість речовин та енергії, яка у десятки і сотні разів перевищує суто біологічні потреби людини. Тобто основною причиною сучасної екологічної кризи є саме кількісна експансія людського суспільства, високий рівень та швидке нарощування сукупного антропогенного навантаження на природу.

Суспільне здоров'я – це інтегральна характеристика всієї сукупності індивідуальних рівнів здоров'я членів суспільства, яка характеризує імовірність досягнення ними максимального рівня здоров'я і творчої активності протягом максимально можливої тривалості життя, а також життєздатність усього суспільства в умовах соціально-економічного й екологічного розвитку. Для характеристики суспільного здоров'я користуються негативними показниками (захворюваність, смертність, інвалідність тощо), які відображають лише умовну негативну характеристику і розраховуються за певний період (частіше за рік) відносно певної кількості населення (як правило, на 100 тисяч осіб).

Захворюваність населення – це показник, який характеризує вплив навколишнього середовища на людину. Статистичні показники захворюваності не зажди достовірні, а показники смертності, навпаки, більш достовірні, оскільки ґрунтуються на випадках смерті кожної окремої людини, які обов'язково реєструються.

Серед показників нездоров'я населення виділяються такі, поширення яких певним чином залежить від стану навколишнього середовища. Вони називаються екологозалежними і за своїм характером вияву можуть бути випадковими та невипадковими. За ступенем залежності від якості навколишнього середовища неви-падкові екологозалежні захворювання поділяють на такі види:

• індикаторна патологія, яка характеризує високий ступінь залежності здоров'я від якості навколишнього середовища (профзахворювання, онкологічні захворювання, вроджена патологія, генетичні дефекти, алергії, токсикози, ендемічні захворювання тощо);

• екологічно залежна патологія, що характеризує середню залежність від якості навколишнього середовища (загальна та дитяча смертність, хронічний бронхіт і пневмонія у дітей, загострення основних захворювань серцево-судинної і дихальної систем та ін.);

• помірний ступінь залежності від якості навколишнього середовища (патологія вагітності, захворювання з тимчасовою втратою працездатності, хронічний бронхіт і пневмонія у дорослих, основні захворювання серцево-судинної системи тощо).

Випадкова патологія виникає внаслідок зовсім інших причин. Навколишнє середовище може мати певні властивості, які самі по собі не є патогенними для людини, але при контакті з ними у людини підвищується потенційна небезпека захворіти. Випадковою патологією можна вважати травматизм, інфекційні захворювання, спричинені випадковими контактами людини зі збудниками хвороб і, як наслідок, виникнення захворювань. Зв'язки між випадковими хворобами, за винятком травматизму, і навколишнім середовищем більш рухомі, легше піддаються зовнішньому впливу, тому рівень захворювань населення можна знизити відносно швидко.

Однією з найпоширеніших реакцій організму на вплив антропогенних факторів є отруєння (токсикози). Вони розвиваються внаслідок надходження в організм тих чи інших речовин-токсикантів у небезпечних концентраціях. Кількість їх у довкіллі не можна обчислити, оскільки відповідно до концепції лімітуючих факторів будь-яка речовина в певних дозах може стати токсичною. Найбільш поширеними токсикантами (за частотою захворювань) є отрутохімікати, нітрати, важкі метали, промислові і побутові хімічні речовини.

"Візитною карткою" сучасного людського суспільства стали алергічні реакції (алергії). Алергія – це стан підвищеної чутливості організму до певних речовин, які називають алергенами. Унаслідок контакту з алергеном знижується імунітет організму і можуть розвинутися різні захворювання, насамперед дерматит (запалення шкіри), бронхіальна астма, набряки, ураження слизових оболонок внутрішніх органів. Як правило, припинення контактів з алергеном веде до одужання. Алергенами можуть бути шерсть тварин, пір'я подушок, пилок рослин, лікарські засоби, продукти харчування, численні речовини природного й штучного походження, вироби побутової хімії. Кількість алерген нів постійно зростає пропорційно до кількості нових речовин, які людина залучає у свій побут чи використовує у виробництві.

Велику групу екологозалежних захворювань становлять злоякісні пухлини; найнебезпечнішим з яких є рак. Такі пухлини характеризуються необмеженим ростом, не контролюються гормонами і нервовою системою, здатні утворювати метастази – нові пухлини на здорових тканинах і здебільшого призводять до смерті. Речовини, які сприяють розвиткові злоякісних пухлин, називають канцерогенами. Найпоширенішими канцерогенами є бензопірен, бензол, фенольні сполуки, вінілхлорид, сажа, смоли, мінеральне масло.

Канцероген (від лат. сапсеr – рак, gеп – утворення, створення) – це речовина або фізичний агент, які пригнічують еритроцити крові і сприяють розвитку злоякісних утворень. За впливом на геном людини канцерогени поділяють на генотоксичні, які руйнують та змінюють діяльність клітинного ядра, перебудовуючи генетичний код, та негенотоксичні, які впливають тільки на фізіологічні процеси, але так само викликають ракові захворювання.

Наприклад, бензопірен (С₂₀Н₁₂) (bеnzо[а]руrеnе) – поліциклічний ароматичний вуглеводень, який міститься в кам'яновугільній смолі, тютюновому димі, забрудненому повітрі великих міст, особливо на великих магістралях і поблизу заправних станцій, у ґрунті, сирій нафті. Виділяється під час переробки нафтопродуктів, викидається в атмосферу з автомобільними викидами, утворюється під час усіх способів спалювання твердого і рідкого палива, практично всіх пожеж, виділяється при виверженнях вулканів, продукується на кожній кухні під час високотемпературної обробки їжі (смаження, копчення тощо). Ця речовина може потрапляти в організм людини всіма можливими способами (не тільки з повітрям, їжею, а й безпосередньо через шкіру).

Бензопірен – дуже сильний мутаген і канцероген, є одним з найнебезпечніших вуглеводнів, для якого немає порогових концентрацій – він є загрозою для здоров'я у будь-якій кількості. Спроби організму знешкодити бензопірен призводять до утворення іншої, ще більш токсичної речовини, спроможної безпосередньо ушкоджувати ДНК.

Якщо бензопірен найчастіше спричинює рак легенів, то бензол і феноли – лейкоз (рак крові), вінілхлорид – рак печінки, сажа, смоли, мінеральне масло – рак шкіри. Сьогодні відомо близько 60 хімічних канцерогенів і два фізичних – ультрафіолетове випромінювання та іонізуюча радіація. До канцерогенів належать також деякі віруси.

У довкіллі, поряд із канцерогенними, існують й інші токсичні речовини, які виконують роль своєрідних модифікаторів того чи іншого канцерогена. Отже, слід враховувати комплексність дії біологічних, фізичних, хімічних чинників на організм людини в навколишньому середовищі. А сьогодні дедалі переконливіше говорять і про необхідність врахування чинників психологічних. Благополуччя і рівновага в організмі залежать від стану систем, які покликані оберігати здоров'я людського організму, – імунної, ендокринної, біохімічної.

Спадкові хвороби пов'язані з виникненням мутацій, тобто ушкодженнями ДНК чи хромосом. Генетичні ушкодження зазвичай успадковуються лише тоді, коли мутація відбувалася в статевих клітинах. Такі мутації спричинюють безпліддя, призводять до народження мертвих дітей, дітей із фізичними чи розумовими вадами. Фактори, які викликають мутації, називають мутагенами. Переважна більшість канцерогенів також мають мутагенні властивості.

Протягом життя людина постійно стикається з мутагенними чинниками середовища, що мають генотоксичну дію. До факторів хімічного походження (або екзомутагенів), які пошкоджують геном людини, належать лікарські засоби, пестициди, деякі сільськогосподарські отрутохімікати, деякі хімічні сполуки побутового призначення та ін. Завдяки великій кількості синтезованих ксенобіотиків та успіхам біотехнологічних процесів, особливого значення набуває мутагенна забрудненість продуктів харчування.

Ксенобіотики – це чужорідні для біосфери хімічні речовини, що природно не синтезуються, не можуть асимілюватись організмами, внаслідок чого не беруть участі у природному кругообігу речовин, тому накопичуються у зовнішньому середовищі (наприклад, пластмаси). У вужчому значенні так називають речовини, які зазвичай ниявні в природі у набагато менших кількостях, і, як правило, прямо або побічно створені внаслідок господарської діяльності людини. Типовими прикладами ксенобіотиків є ліки, а також наркотики та інші подібні речовини. Часто термін ще сильніше звужують, зараховуючи до ксенобіотиків різноманітні забруднювачі, зокрема, пестициди, мінеральні добрива, мийні засоби, радіонукліди, синтетичні барвники та ін. Потрапляючи у навколишнє природне середовище, вони можуть викликати алергічні реакції, загибель організмів, мутації, знижувати імунітет, порушувати обмін речовин, а також хід процесів у природних екосистемах до рівня біосфери в цілому.

На сучасному етапі розвитку промисловості й сільського господарства найбільшої уваги потребують чотири групи ксенобіотиків – як забруднювачів харчових продуктів і навколишнього середовища: сполуки важких металів і миш'яку; пестициди; нітрати, нітрити та нітрозаміни; антибіотики. Висока потенційна небезпека забруднення сполуками важких металів і миш'яку значною мірою пов'язана з їх здатністю до акумуляції (нагромадження). Сполуки важких металів і миш'яку, що містяться у харчових продуктах, виявляють токсичну дію головним чином за рахунок своїх іонів, які міцно і на тривалий час зв'язуються із сульфгідрильними групами білків, порушуючи цим відповідні функції організму людини. Зв'язуючись, сполуки важких металів і миш'яку в організмі накопичуються.

На фоні радіаційного навантаження, зростання рівнів шуму та електромагнітних випромінювань вплив ксенобіотиків посилюється. Це виявляється в підвищенні розповсюдженості генетичної патології серед населення. Ефективність хімічних мутагенів зумовлена їх фізико-хімічними особливостями, стійкістю у середовищі, ступенем проникнення в клітину і доступністю до геному. Хімічні мутагени мають велику проникну здатність і викликають переважно генні мутації.

Без сумніву, найбільшою потребою людини у всі часи була потреба у збереженні власного здоров'я та збільшенні ефективної тривалості життя. Формування здоров'я кожного з нас починається задовго до народження і залежить від чотирьох факторів: генетичної спадковості, способу життя, стану довкілля та рівня медичної допомоги. Збільшення частки якості довкілля у погіршенні стану здоров'я населення властиве регіонам, де відбувається екстенсивне зростання промислового виробництва. Тільки поєднання методів генетичної токсикології та епідеміологічної генетики допоможе у вирішенні теоретичних завдань медичної екології та екології людини, зможе обґрунтувати профілактичні програми захисту геному людини від згубних впливів навколишнього середовища.