Основные особенности круговоротов веществ.

1. Все круговороты сложились как идеально отлаженная последовательность процессов ассимиляции и диссимиляции веществ, обеспечивающих динамическую стабильность среды обитания живых организмов и прежде всего составов газов в атмосфере, солей океана и биогенных элементов почвы.

2. Все круговороты имеют мощные буферные и обменные фонды, легко компенсирующие даже существенные изменения биогенной миграции элементов вследствие многолетних колебаний климата и расширения экономической деятельности человека.

3. Для каждого газового и водного круговоротов характерно свое время оборота биогенных элементов и веществ через живые организмы (для N₂ - 100 лет, СО₂ - 200...300 лет, О₂ - 2000...2500 лет, Н₂О - 2 млн. лет).

4. В наше время изменения, вносимые экономической деятельностью человека в биосферные круговороты, стали вполне сравнимы с масштабами соответствующих природных процессов (например, поступление CO₂ в атмосферу за счет сжигания топлива человеком увеличилась более чем в 2 раза; 65% поступлений NO₂ в атмосферу составляют антропогенные выбросы; промышленная фиксация N₂ составляет 2/3 от биологической).

Эволюция биосферы

Появившиеся 3 млрд. лет назад живые организмы преобразовали нашу планету, резко изменив её воздушные и водные оболочки, поверхность и почвы.

В поступательной эволюции планеты можно выделить 3 ключевых момента или этапа:

Первый из них связан с переходом живых организмов к более совершенному - аэробному типу дыхания, который стал возможен при повышении содержания О₂ в атмосфере до 1%. После этого последовало планетарное взрывообразное накопление О₂ - от 1 до 20% за 20000 лет. При достижении содержания О₂ в атмосфере до 10% и выше началось образование озона, что обеспечило развитие жизни на мелководье и последующий ее выход на сушу.

Вторым этапом стало бурное развитие жизни на суше при относительно стабильном 21% содержании О₂ в атмосферном воздухе. Наблюдавшиеся на данном этапе периодические потепления и оледенения приводили к колебаниям содержания О₂, нарушениям баланса процессов ассимиляции и биссимиляции органического вещества и накопления его запасов в недрах планеты.

Третий этап связан с появлением человека. После своего появления около 3 млн. лет тому назад человек вначале не оказывал существенного влияния на биосферу. Его экологическая ниша была ограничена всего несколькими регионами планеты, он был включен в естественные трофические цепи и пирамиды. Но переход человека от охоты и собирательства к производящему хозяйству и массовым охотам 10-35 тыс. лет тому назад привел к первым антропогенным экологическим кризисам.

Экология человека Среды жизни человека и формы его адаптации к ним.

В зависимости от степени антропогенных преобразований различают: естественные, антропогенные и формируемые среды обитания. К естественным относятся регионы, в которых остались практически в неизменном виде сложившиеся биоценозы, и где регистрируются только общепланетарные антропогенные изменения. Антропогенная среда обитания поддерживается систематическими усилиями человека и при его уходе она разрушается. Формируемые или искусственные среды обитания представлены прежде всего городами и урбанизированными территориями, в которых даже трава может заменяться искусственными зелеными покрытиями. Полностью формируемыми создаются среды обитания для космонавтов и акванавтов. Последним должен быть обеспечен особый состав воздуха для дыхания, так как при создаваемых в этих случаях уровнях барометрического давления О₂ становится токсичным, a N₂ - наркотиком.

По функциональному назначению выделяют: производственную, бытовую, селитебную и рекреационную среды.

Главной особенностью жизни человека, взятых в целом, является громадный диапазон значений воздействующих факторов. Так, в холодном климате минимальные температуры опускаются до -86 градусов, максимальные поднимаются до +58 градусов. В жарком влажном климате относительная влажность воздуха может неделями составлять 100%, а в жарком сухом - 10...15%. В последнем случае дневные перепады температур достигают 30...40°С (от 30°С днем до отрицательных температур ночью). Стабильным является газовый состав основных компонентов атмосферного воздуха, зато может существенно меняться содержание СО₂ (повышается над влажными тропическими лесами), H₂O (в зависимости от времени года) и вредных примесей (концентрация последних повышена в городах и урбанизированных территориях). С повышением высоты места над уровнем моря меняется парциальное давление О₂, уменьшаясь с 159 мм рт.ст. до 110 на высоте 3000 м и 74 мм рт.ст. на высоте 6000 м. Если высоты 2500..3000 м легко переносятся большинством людей, то высота 6000 м для нетренированного человека угрожает его жизни.

Аналогичный разброс значений характерен и для других факторов среды: солнечного излучения, скорости движения ветра, стихийных явлений природы и т.д. Однако люди, длительное время проживающие в экстремальных условиях (например, в Тибете), как правило, хорошо приспособлены к этим экстремальным условиям.

Процесс приспособления к изменившимся климатическим условиям (например, в случае переезда в регион с другим климатом) называется акклиматизацией и составляет недели и месяцы при акклиматизации к жаркому климату и от 6 месяцев до 1,5...2 лет - к холодному. Длительность акклиматизации к полярным условиям помимо холода связана также с изменениями фотопериодизма (полярная ночь и день) и значительными колебаниями геомагнитного поля.

Адаптация человека, т.е. передаваемое по наследству приспособление строения, функций и поведения к ОС, соответствует общим законам биологической адаптации. Однако у человека в этом важном и сложном процессе имеются свои особенности. Первая из них заключается в применении целого ряда небиологичес­ких средств для защиты от неблагоприятных факторов, а именно:

1. применение одежды и обуви для защиты от экстремальных температур;

2. использование инженерных средств защиты (зданий и сооруже­ний, систем отопления, кондиционирования и вентиляции, средств коллективной и индивидуальной защиты);

3. изменение калорийности и режима питания;

4. медицинская профилактика предполагаемых нарушений: повышение иммунитета; применение актопротекторов, адаптогенов и т.д.

Второй особенностью адаптации человека является специфич­ность его поведенческих характеристик.

Третьей особенностью человека является то, что помимо его приспособления к природным и временным факторам в реакциях адаптации большое место занимают социальные условия жизни (адаптация к стрессам, рабочим нагрузкам и т.д.).

К социальным факторам относят экстремальные (особенно для неадаптированного человека) условия на современном произ­водстве и в быту. Вызывают стресс и приводят к психологическому дискомфорту, сердечно-сосудистым заболеваниям и суициду. Также приводят к хронических отравлениям, злокачественным опухолям, увеличению общей заболеваемости и сокращению средней продолжительности жизни.

К временным экстремальным факторам относятся несовпадение внутренних биоритмов человека (циркадианных, селенических, годичных и 11-летних гелиобиологических) с ритмами производственной деятельности и другими формами активности, что, в конечном счете, ведет к десинхронозу и стрессу.

Природные факторы – изменение гравитации в космических полетах. Колебания гелио- и геофакторов – это резкие суточные и сезонные перепады климатических и некоторых других физических факторов (солнечная активность)