Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные концепции естествознания. Учебное пособие
.pdf
131
Уничтожение лесов одновременно означает обеднение экосистемы Земли,
исчезновение биологических видов или сокращение ареалов их распространения.
Современный технический вооруженный человек во имя рентабельности, повышения производительности и экономической выгоды осуществляет тотальную
вырубку леса. Последнее особенно характерно для современной России.
Пахотные земли и их будущее. На поверхности Земли лишь около 11 %
суши (исключая Антарктиду) не создает серьезных преград для сельского хозяйства. Остальная земля на нашей планете подвержена засухам, непригодна по
своему химическому составу (из-за недостатка питательных веществ или наличия вредных веществ), имеет недостаточную глубину почвенного слоя, страдает от избытка воды или находится в зоне вечной мерзлоты.
В настоящее время площадь возделываемых земель во всем мире составляет около 14 млн км2. К сожалению, значительные площади высокоплодородной земли постоянно отводятся под строительство, вместо того чтобы использовать их под сельскохозяйственные культуры.
В развитых странах урбанизация ежегодно поглощает, по меньшей мере,
3 000 км2 лучших сельскохозяйственных земель. Утрата почвенного покрова
резко ускорилась в тропических районах.
Об экологических последствиях такого наступления на пахотные земли
говорят следующие факты. Даже при естественных условиях для восстановления почвенного слоя с толщиной в 10 мм требуется 100–400 лет. Поэтому если
почвенный покров нарушен, то практически почва пропадает навсегда.
Подсчитано, что лишь с площади 800 000 км2 ежегодно уносится 6 млрд
тонн питательных веществ. Это больше того количества, которое вносится в
виде удобрений. По подсчетам, в перспективе почти треть земель в мире может
стать непригодной для земледелия, если сохранятся нынешние темпы их деградации вследствие эрозии, выпахивания, перевыпаса, сведения лесов, засолонения почв при орошении, отведения сельскохозяйственных угодий под строительство зданий и дорог, затопления земель при строительстве водохранилищ и
других причин.
Однако нельзя сказать, что технический прогресс сам по себе антиэкологичен. Скорее всего, дело в особенностях новой технологии (в их недостаточной экологичности) и экономических интересов, сводящихся к обеспечению
сиюминутной выгоды и пренебрежению экологическими императивами существования и развития жизни самого человека и всей живой природы.
132
ГЛАВА 12. ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА
И РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМА
12.1. Онтогенез и роль генотипа в формировании фенотипа
Развитие организма означается термином онтогенез (от греч. онтос —
сущее и генезис — происхождение). Каждый человек в своем развитии проходит
определенные этапы жизни. От чего зависят особенности развития человека?
Каждый человек имеет, как мы выше выяснили, «генный портрет» (генотип), который определяет многие свойства и признаки человека. Генетика располагает убедительными фактами, доказывающими существование как строго
обусловленных наследственных признаков (например, группы крови, гемофилия, цвет волос, черты лица и многие др.), так и признаков, определяемых
внешней средой (например, количество лейкоцитов, эритроцитов, масса тела и
др.). Совокупность признаков и свойств человека обозначают термином фенотип. Из сказанного можно заключить: на основе «генного портрета» формируется «фенотипический портрет». Иначе говоря, генотип в процессе развития организма (онтогенеза) реализуется в виде конкретного фенотипа. Однако достижение каждым организмом определенного фенотипа происходит в
экологической среде, во многом отличной от условий среды другого организма.
В какой мере среда и наследственность влияют на формирование фенотипа? Ответы поищем в конкретных фактах и примерах.
Пример 1. Однояйцовые близнецы свою генетическую информацию получают от одной исходной оплодотворенной клетки, и, значит, они обладают
одинаковой генетической информацией. Однояйцовые близнецы отличаются
поразительным сходством, сохраняющимся до зрелого возраста и до глубокой
старости. Идентичность генотипов формирует идентичный фенотип.
Пример 2. Появление генотипа с лишней хромосомой в 21 паре хромосом у всех родившихся детей вызывает тяжелое заболевание (болезнь Дауна),
проявляющееся в слабоумии. Этот генетический дефект нельзя в последующем
исправить. Мы вновь видим, что генотип определяет фенотип.
Пример 3. При гемофилии кровь не свертывается, что увеличивает риск
ранней гибели человека. Причиной этой болезни является отсутствие гена, отвечающего за синтез специфического фактора (антигемофильного) глобулина.
Этот препарат может быть получен из крови донора. После введения его больным гемофилией кровь у них свертывается нормально. В настоящее время про-
133
должительность жизни у таких больных приближается к средней. В данном
случае генотип имеет дефект, а окружающая среда (здесь медицину будем рассматривать как окружающую среду) в формирование фенотипа вносит свои поправки.
Пример 4. В крови человека имеются эритроциты. Это генетически обусловленный признак. Но количество эритроцитов в крови человека зависит от
высоты местности проживания, характера питания и образа жизни. В данном
случае мы видим, что в признак, контролируемый генотипом, среда вносит
свои поправки.
Пример 5. В 1799 г. в лесах южной части Африки охотники нашли маль-
чика, выросшего среди животных. Он ходил на всех четырех конечностях, ел
как животное, кусая тех, кто к нему приближался. Обоняние и слух были у него
чрезвычайно развиты. Он издавал лишь нечленораздельные звуки. После пятилетних усилий по «очеловечению» этого мальчика врачи вынуждены были признать, что он оказался невосприимчив к обучению. Это человеческое существо,
имея генотип человека, будучи изолирован от человеческого окружения в детстве, приобрело фенотип животного существа.
Пример 6. Родители имеют нормальный генотип. У них родился ребенок
с признаками врожденного уродства. Изучение образа жизни родителей показало, что они склонны к злоупотреблению спиртными напитками. Генотип родителей автоматически не обеспечил нормального фенотипа ребенка.
Все приведенные здесь примеры свидетельствуют о том, что развитие и
формирование фенотипа зависят от генотипа и окружающей среды.
12.2. Онтогенетические периоды и окружающая среда
Жизнь человека измеряется временем. Откуда же ведется счет времени
жизни человека? В разное время по-разному отвечали на этот вопрос. Основатель учения об онтогенезе Э. Геккель считал, что следует началом жизни считать рождение. В последующем стали считать, что жизнь человека начинается с
момента слияния мужской и женской половых клеток, имеющих по 23 хромосомы, и образования зиготы — первой клетки нового организма с 23 парами
хромосом.
Традиционно в рамках этого представления принято разделять жизненный цикл на четыре больших периода: пренательный (внутриутробный период); детство; отрочество; зрелость.
134
Такое представление объективно правильно. Да, действительно жизнь организма начинается с образования зиготы. Но есть все основания расширить эти
представления, включив в онтогенез и жизненный период половых клеток,
участвующих в образовании зиготы. Жизнь половых клеток назовем прогенезом, а онтогенез — собственно онтогенезом.
Сказанное изобразим в виде следующей логической формулы:
ОНТОГЕНЕЗ = ПРОГЕНЕЗ + СОБСТВЕННО ОНТОГЕНЕЗ.
Такой подход к определению онтогенеза показывает, что поколения между собой связаны «генным потоком», в котором только половые клетки являются переносчиками генетической информации по постоянно повторяющемуся
циклу «от родителей — к детям».
Конечно, жизнь половых клеток нельзя представить изолированно от
факторов окружающей среды. Организм человека, среда зарождения, развитие
и жизнь половых клеток — все они испытывают влияние благоприятных и неблагоприятных факторов среды. Эти влияния оказываются далеко небезразличными для половых клеток и, соответственно, для организма человека. Поэтому
когда пытаемся выяснить истоки причин генетических повреждений, мы должны оценить и жизнь половых клеток.
Все сказанное позволяет нам представить онтогенез человека в виде следующей схемы: жизнь половых клеток — оплодотворение — зигота — зародыш — плод — новорожденный — взрослый период — старость — смерть.
Мужские и женские половые клетки под действием ряда вредных факторов могут подвергаться мутации, т. е. изменению наследственной информации.
Особенность женских половых клеток заключается в том, что процесс их развития начинается с 3-го месяца образования зиготы. К моменту зрелости периодически происходит созревание женской половой клетки. А мужская половая
клетка развивается только после достижения половой зрелости. Теперь представим распространенную картину. Женщина употребляет спиртные напитки и
«активно» или «пассивно» курит. Курение и употребление алкоголя означают,
что в организм попадают яды. Они не только вредны для женского организма,
но могут вызвать и нарушение наследственной информации половых клеток.
Если такая женская половая клетка будет участвовать в образовании зиготы, то
(если новый организм пройдет все этапы внутриутробного развития) родится
ребенок с определенными наследственными нарушениями.
Здоровый образ жизни во всех онтогенетических периодах является основой здоровья будущих родителей, беременной женщины, плода и детей, основой предупреждения нарушения структуры генотипа и формирования фенотипа
человека, обеспечивающего ему достойную жизнь.
135
12.3. Онтогенез, иммунитет и окружающая среда
С момента рождения ребенок оказывается в среде, далекой от комфорта.
Прежде всего, серьезному испытанию подвергаются защитные механизмы новорожденного, представленные иммунной системой. С иммунологической и
микробиологической точек зрения новорожденный с первых мгновений самостоятельной жизни оказывается в мире микробов. Окружающая среда посылает
новорожденному свой микробный «привет». Это приветствие содержит миллионы живых и неживых микроорганизмов. Эти организмы вскоре населяют кожу
и слизистые поверхности, особенно пищеварительного тракта, в астрономическом количестве, и начинают развертываться взаимодействия между организмом человека и микроорганизмами. Это взаимодействие происходит на протяжении всей жизни.
Иммунная система должна в первую очередь обеспечить сосуществование макроорганизма (организма человека) и микроорганизмов (обычных для
человеческого организма). Кроме того, иммунная система должна устранить
попытки патогенных микроорганизмов проникнуть в ткани.
Каким арсеналом защитных свойств обладает организм, как развиваются
защитные механизмы иммунной системы в разных экологических условиях?
Эти вопросы станут предметом нашего дальнейшего разговора.
Как мы уже выше отметили, с того момента, как ребенок родился, он оказывается в среде, в которой много болезнетворных биологических факторов
(микробов, вирусов и их антигенов). С иммунологической точки зрения, онтогенез представляет адаптацию организма человека к воздействию микроорганизмов.
Новорожденный обладает определенной степенью защищенности от воздействия болезнетворных микроорганизмов. Эта защищенность обеспечивается
за счет передачи материнским организмом иммуноглобулинов (антител или гуморальных факторов защиты от микроорганизмов) организму в период его
внутриутробного развития, за счет фагоцитоза (способности лейкоцитов пожирать микроорганизмы) и некоторых факторов иммунной системы. Надо еще
отметить, что важную роль в иммунологическом ответе организма ребенка на
воздействие микроорганизмов играют антитела, получаемые им с молоком
матери.
Интенсивное развитие иммунной системы ребенка начинается примерно
со второго года жизни. Важное значение в формировании устойчивости организма к микробам и вирусам имеют профилактические прививки. Запомним,
136
что прививки способствовали полному исчезновению натуральной оспы; они
стали важным медицинским мероприятием для предупреждения распространения туберкулеза, полиомиелита, дифтерии, кори и коклюша среди детей.
В связи с некоторыми негативными отношениями определенной части
населения к прививкам следует особо отметить, что ряд случаев именно отказ
родителей от прививок ребенку стал причиной распространения ряда инфекционных болезней среди детей и даже случаев со смертельным исходом. В отдельных случаях действительно вопрос нецелесообразности прививок конкретному человеку оправдан, но этот вопрос решает врач.
Для развития иммунной системы важное значение имеют питание, образ
жизни и экологические условия.
Роль питания в иммунной системе можно объяснить следующим образом.
Для образования как лейкоцитов, так и антител (гуморальных факторов иммунитета) необходимы «строительные материалы». Их источником являются продукты питания. При неполноценном питании, выражающемся, прежде всего, в
недостаточном поступлении незаменимых аминокислот, синтез белков, входящих в состав лейкоцитов и антител, угнетается. Это приводит к снижению защитных свойств организма, к частым болезням, переходящим в хронические
заболевания.
В неблагоприятных экологических условиях в организм человека попадает множество ядов. Они прямо или косвенно угнетают формирование и поддержание защитных свойств организма. Это приводит также к повышенной болезненности детей.
Борьба против загрязнения окружающей среды является фактором укрепления иммунной системы. Проветривание помещений, прогулки на свежем воздухе, посещение лесов в выходные дни также способствуют укреплению иммунной системы.
Занятия физической культурой, спортом и закаливание играют важную
роль в стимуляции иммунной системы. Поэтому оптимальную двигательную
активность следует рассматривать как фактор, нормализующий иммунный
«статус» организма человека и обеспечивающий защиту организма от болезнетворных инфекционных факторов. Утверждение «солнце, воздух и вода —
наши лучшие друзья», с иммунологической точки зрения, абсолютно верно.
Указанные природные факторы люди должны использовать для укрепления
защитных свойств организма.
137
Кроме того, следует подчеркнуть, что чрезмерное употребление употребления спиртных напитков и курение способствуют угнетению иммунной системы. Это может стать причиной тяжелых хронических болезней, ограничивающих выбор профессии и снижающих качество жизни.
Здоровый образ жизни, оптимальная двигательная активность и закаливание — вот краеугольные камни иммунных защитных свойств организма.
12.4. Онтогенез, мозг и окружающая среда
Человеческий мозг относят к самым сложным живым структурам во Вселенной. Мозг — это драгоценный орган, скрытый и защищенный от физических и механических прямых воздействий черепной коробкой. Чтобы защищенность мозга была более надежной, он заключен внутри облегающего его и
заполненного жидкостью мозговыми оболочками. Мозговые оболочки вместе с
жидкостью играют роль амортизаторов, смягчающих всевозможные удары и
толчки и предупреждающих повреждение мозговых структур. Мозг для нашего
организма является центром регуляции всех функций организма. Это свойство
обусловлено генетически.
В настоящее время на пути реализации генетической предпосылки к обучению, развитию творчества встает ряд негативных факторов.
Отсутствие серьезных генетических повреждений абсолютному большинству людей открывает дорогу для умственного развития. В то же время
мозг в определенных условиях среды может не обеспечивать необходимого
уровня развития личности. Оказывается, на строение и функции мозга влияет
окружающая среда. Поскольку эксперименты на людях невозможно делать, то
ученые изучают роль факторов окружающей среды для мозга на животных в
лабораторных условиях. В опытах на крысах доказано, что при благоприятных
условиях толщина и вес коры больших полушарий оказались больше, чем у их
сородичей, живущих в неблагоприятных условиях. Микроскопические исследования структуры коры мозга этих двух групп животных выявили, что нервные клетки первой группы (т. е. животных, содержавшихся в благоприятных
условиях) были более развиты, чем у второй группы. Оказалось, что первая
группа животных обладала лучшими адаптационными возможностями.
Исследователи полагают, что подобные изменения могут быть и у человека. Приведем отдельные примеры, свидетельствующие о влиянии среды на
головной мозг.
138
1. Ученые наблюдали за развитием детей, родившихся недоношенными.
Причина недоношенности — это воздействие каких-то неблагоприятных факторов (курение, неполноценное питание, воздействие вредных экологических
факторов и др.). Обследование этих детей в 10-летнем возрасте выявило следующее: число детей, у которых были отклонения в интеллекте или эмоциях, оказалось в 10 раз больше у тех, кто воспитывался в неблагополучных семьях. Неблагоприятные условия развития организма до и после рождения оказали отрицательное действие на функции мозга. Этот же пример говорит о том, что
благоприятная среда, в которой воспитывался ребенок, будет способствовать
более успешному его развитию.
2. По данным канадских ученых, пассивное курение женщины в период
беременности оказывает воздействие на плод. У детей, жизнь которых начиналась в таких условиях, чаще выявляются нейропсихические отклонения. Опасность резко возрастает, если она, став матерью, продолжает курить. По результатам обследования детей в возрасте от 6 до 9 лет установлено, что у родившихся от активно курящих матерей самые низкие показатели по большинству
параметров: по развитию речи, умственному развитию и двигательным (моторным) навыкам, зрению, ориентированию в пространстве, успеваемости, поведению и т. д.
Эти исследования впервые показали, что воздействие табачного дыма на
некурящих женщин во время беременности может иметь далеко идущие последствия для детей. Курение же матери эту проблему еще более усложняет.
3. Распространенность в США злоупотребления наркотиками общеиз-
вестна. По наблюдениям учителей, наркотики делают школьника похожим на
зомби. «Если такой школьник что-то задумал, то делает это, отключившись от
всего остального. Если он дерется, то дерется до конца. Если визжит и кричит,
то его не остановить. Он глух ко всему, что его окружает». Так описывает учительница детей, ставших на путь употребления наркотиков.
Ученые исследовали мозг таких детей и обнаружили, что в головном мозге из-за употребления наркотиков образуются полые отверстия.
4. Поступление в организм свинца, алюминия, нитратов и других вред-
ных веществ снижает умственную работоспособность человека.
5. Среди лиц, употребляющих алкоголь, происходит процесс разрушения
головного мозга. У них уменьшается объем головного мозга (децефализация).
6. Человеческий мозг развивается наиболее быстро от момента зачатия до
трехлетнего возраста. Если в течение этого срока организм не получает достаточного питания, функциональная деятельность мозга может быть нарушена.
139
Кроме того, недоедание делает уязвимым головной мозг детей по отношению к
вредному влиянию свинца и других присутствующих в окружающей среде
вредных веществ.
7. Курение становится причиной потери зрения.
Из приведенных примеров со всей очевидностью следует, что мозг —
важнейший орган человеческого организма, будучи внешне защищен черепной
коробкой, в реальности не защищен от вредного и разрушающего воздействия
бытовых, производственных и других негативных экологических факторов.
Защита головного мозга сегодня становится мировой задачей. По данным
Всемирной организации здравоохранения, у каждого десятого ребенка имеются
различные отклонения в развитии. Среди всех инвалидов детства преобладают
лица с поражением органов чувств и нервной системы. Из них 30 % — лица с
психическими расстройствами, 20 % — инвалиды вследствие болезней нервной
системы, 17 % — глухие, слабослышащие, 10 % — слепые.
Защита головного мозга заключается, прежде всего, в здоровом образе
жизни. Соблюдение режима дня, проветривание помещений, отказ от курения,
употребления спиртных напитков, прогулки и занятия спортом на свежем воздухе, постоянный умственный труд — вот основные средства защиты головного мозга.
Выводы:
1. Онтогенез — это развитие организма.
2. Наследственная информация зиготы, т. е. клетки, с которой начинается
развитие нового организма, зависит от генетического материала половых клеток.
3. Окружающая среда влияет на развитие организма.
4. Организм в его ранние периоды онтогенеза наиболее чувствителен к
воздействию вредных факторов.
5. Защитные свойства организма зависят от окружающей среды.
6. В человеке заложены механизмы, обеспечивающие достижение полез-
ных для организма результатов.
7. Мозг нуждается в постоянной защите.
Вопросы для повторения и самоконтроля
1. Что такое онтогенез?
2. Что является носителем генетической информации?
3. Будет ли правильным утверждение, что генный «портрет» (т. е. гено-
тип) полностью определяют фенотип человека?
4. Какие примеры свидетельствуют о том, что социальные и экологиче-
ские факторы окружающей среды активно влияют на формирование фенотипа?
140
5. Как изменялось представление об онтогенезе?
6. Зависит ли развитие половых клеток и их наследственность от воздей-
ствия вредных факторов?
7. Опасны ли для половых клеток распространенные бытовые вредности
(курение табака и употребление спиртных напитков)?
8. Какие распространенные вредности могут вызвать нарушение развития
плода и привести к рождению неполноценного ребенка?
9. Что Вы знаете о микробном окружении ребенка до и после его рождения?
10. Почему важны прививки?
11. Какие факторы окружающей среды отрицательно влияют на иммуни-
тет человека?
12. Как укрепить защитные свойства нашего организма от воздействия
болезнетворных инфекционных факторов?
13. Кто является основоположником учения о функциональных системах?
14. Что такое функциональные системы?
15. Какие механизмы и структуры входят в функциональные системы?
16. Как Вы понимаете одно из центральных положений учения о функци-
ональных системах: «Результат есть системообразующий фактор»?
17. Можно ли развивать в себе функциональные системы, обеспечиваю-
щие желаемый результат в учебе и спорте?
18. Почему мозг мы называем самым главным и сложным органом?
19. Влияет ли окружающая среда на структуру и функцию головного мозга?
20. Какие примеры вы могли бы привести о влиянии факторов среды на
функции мозга?
21. Актуальна ли сегодня защита головного мозга от вредных факторов
среды? Почему?
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]