Взаимоотношения организма с внешней средой. Связь жизнидеятельности организма человека с окружающей средой

Елена Ростиславовна Разумова

Организм и среда обитания

Одним из главных выводов учения В.И. Вернадского о биосфере была мысль о взаимосвязи всех живых организмов между собой и со средой обитания. Элементарная единица эволюции - популяция - находится в динамическом равновесии с другими популяциями и со средой обитания. Такие динамические равновесия называются популяционными волнами. Человеку ни в коем случае нельзя вмешиваться в природные популяционные волны (4-й закон Б. Коммонера - природа знает лучше). Размер популяции - результат динамического равновесия между ее биологическим потенциалом и сопротивлением среды обитания. Когда сопротивление среды ослабевает, численность популяции взрывоопасно возрастает.

Человеческая популяция, как и всякая другая, подчиняется тем же законам. Но, в отличие от других живых организмов, человек резко снизил сопротивление среды, практически нарушив природные балансы, преодолел действие лимитирующих факторов. Как уже было сказано, человек выиграл в конкурентной борьбе с другими видами, научившись в изобилии производить продовольствие, орошать поля и благоустроив свои жилища, а также создав средства борьбы с болезнетворными микробами и, тем самым, отрубив себя от естественного отбора. С помощью техники ради удовлетворения своих потребностей человечество стало эксплуатировать природные ресурсы, доведя их почти до полного истощения, что привело к исчезновению целых экосистем (например, обезлесение планеты), т.е. в значительной степени мы поддерживаем собственное существование за счет исчерпания ресурсов и истребления других популяций.

Однако, чрезмерно развив производство, человек не только выиграл, но и проиграл, поскольку перечисленные выше факторы его «победы» над природой сильно и болезненно ударили и по человеческой популяции. Над человечеством нависла экологическая опасность, угрожающая прежде всего его здоровью.

Здоровье человека и экологическая безопасность

Здоровье - это состояние полного физического, психического и социального благополучия, а не только отсутствие болезней (определение ВОЗ - Всемирной организации здравоохранения).

Рассмотрим более подробно, как загрязнение атмосферы, гидросферы и почвы влияют на здоровье каждого человека, наций и всего человечества.

Загрязнение воздуха. Потенциально наиболее опасными для здоровья человека считаются атомные объекты, объекты химической промышленности, нефтепереработки, металлургии, трубопроводы, транспорт. В больших городах, однако, среди основных источников загрязнения воздуха лидирует не промышленность, а автотранспорт. В выбросах автомобилей содержатся токсичные угарный газ и соединения свинца, а также сажа, углеводороды, оксиды азота и т.д. (всего более 200 компонентов). Поскольку все эти выбросы тяжелее воздуха и скапливаются, в основном, у поверхности земли, дети, с которыми гуляют родители вдоль больших автомагистралей, отравляются больше, чем сопровождающие их взрослые. Результатом является резкое увеличение болезней органов дыхания у современных детей (даже по сравнению с предыдущим поколением).

От отравления воздуха вдоль автострад желтеют и осыпаются листья с деревьев. Кусты, листья и травы вдоль дорог накапливают значительные количества тяжелых металлов, поэтому в этих местах недопустим сбор грибов, ягод, лекарственных трав, заготовка сена, поскольку мясо и молоко домашних животных, которых кормят таким сеном, содержат токсины, опасные для здоровья людей. Тяжелые металлы концентрируются в почве и корнеплодах, грибах и ягодах, что не только снижает урожаи, но и несет угрозу здоровью.

Гидросферу отравляет сброс промышленных сточных вод. В настоящее время они загрязняют более трети мирового речного стока. Кроме нефти и нефтепродуктов, тяжелых металлов, токсичных пестицидов, диоксинов и радиоактивных отходов, весьма опасным является тепловое загрязнение вод, в результате которого «умирают» водоемы. Тепло является одним из видов загрязнений. Теплые сточные воды нагревают водоем, уменьшается растворимость в воде кислорода (который и так плохо в ней растворяется), начинается мор рыбы, резко возрастает заиливание водоема, что в конце концов приводит к его заболачиванию.

По данным российских природоохранных органов ежегодно растет число водных объектов с высоким уровнем загрязненности воды, предельно допустимые концентрации (ПДК) ряда вредных веществ в этих водоемах превышены в 10 и более раз (определение ПДК и других критериев качества окружающей среды будут рассмотрены в теме 3). К наиболее загрязненным морским районам РФ относятся Азово-Черноморский бассейн, Северный Каспий, Финский залив Балтийского моря, залив Петра Великого Японского моря, Баренцево море в районе архипелага Новая Земля.

Страдают не только моря, но и большие и малые реки России, во многих из них из-за чрезмерного загрязнения недопустимо купание и рыболовство.

Одним из самых загрязненных мест в России и, как полагают некоторые экологи, на всей планете, оказался городок Карабаш в Челябинской области, где работает медно-серный комбинат, сливающий свои неочищенные сточные воды в местные речку и озеро. В этом поселке зафиксирована самая высокая в стране смертность на тысячу жителей, что является результатом многократного превышения показателей экологических стандартов в этом районе.

Пресноводные объекты - это еще и источники питьевой воды, качество которой в России катастрофически упало за последнее десятилетие. Сырую воду «из-под крана» сейчас нельзя пить ни в одном из населенных пунктов РФ.

Экологическая безопасность - это состояние защищенности жизненно важных интересов личности, общества, природы и государства от реальных и потенциальных угроз, создаваемых антропогенным или природным воздействием на ОС. Экологическая безопасность является важнейшей естественной потребностью человека наряду с его потребностью в пище, воде, одежде, жилище. Вся жизнь человека направлена на удовлетворение физических, духовных и социальных потребностей, включая обеспечение экологической безопасности. Министерство природных ресурсов РФ в 1993 г. разработало программу «Экологическая безопасность России», Совет безопасности РФ в том же году обсудил вопрос состояния здоровья населения России (в том числе и в связи с экологической ситуацией в стране).

Россия, как и вся планета, находится в экологическом кризисе, к которому в конце минувшего столетия в связи с переходным периодом добавились еще экономический и технологический кризисы. О губительном воздействии на здоровье людей техногенных загрязнений ученые неоднократно предупреждали еще в 70-е годы прошлого века. В начале нынешнего столетия предостережения о возможности техногенных катастроф уже стали исходить от политиков. Возможность таких катастроф возникает в связи с износом оборудования, непрерывно работающего на некоторых промышленных объектах более 60 лет (аварии на шахтах, падающие самолеты и вертолеты и т.д.).

Одновременно каждый день происходят «тихие» катастрофы, поскольку сбросы и выбросы загрязнений обладают коварным свойством накапливаться, аккумулироваться в биосфере, и катастрофа надвигается без взрывов и пальбы, незаметно, но неотвратимо. При этом взрослое население страдает болезнями печени, почек, легких, вызванных выбросами свинца; некачественная вода является причиной заболеваний органов пищеварения и выделительной системы. Основными причинами детской инвалидности в зонах экологического неблагополучия являются поражения органов дыхания, центральной нервной системы и мозга.

Все сказанное свидетельствует о том, что в РФ экологическая опасность несет угрозу генофонду страны и мешает выходу России из социально-экономического кризиса.

Качество продуктов питания

Одним из видов экологической безопасности является продовольственная безопасность, поскольку она относится к основным факторам, определяющим здоровье населения страны. Положение дел в этой сфере в РФ сильно ухудшилось в начале 90-х годов прошлого века в связи с потоком неконтролируемых поставок некачественного продовольствия из-за рубежа, ослаблением контроля за производством и реализацией продуктов питания. Все это привело к массовым пищевым отравлениям, прежде всего, некачественными спиртными напитками.

Одной из причин такого ухудшения были слабая техническая оснащенность многих отечественных предприятий пищевой промышленности и торговли (большинство производственных мощностей в этой сфере не обновлялось от 30 до 50 лет!), низкий уровень санитарной культуры, использование некачественного сырья, отсутствие производственного контроля в связи с ликвидацией лабораторных служб в этой отрасли.

Ситуация начала постепенно выправляться в начале ХХI в. в связи с введением жесткого контроля за качеством продовольствия, ликвидацией многочисленных «точек», не имеющих лицензий на изготовление и торговлю продуктами питания, техническим обновлением производственных мощностей в пищевой промышленности.

Экологические аспекты демографической ситуации в России

С экологической безопасностью тесно связана демографическая ситуация в России. По числу жителей РФ занимает седьмое место в мире после Китая, Индии, США, Индонезии, Бразилии и Пакистана. К началу ХХI в. Россия подошла, имея один из самых высоких темпов убыли населения (депопуляции). Причинами этого являются:

низкая рождаемость, массовое распространение однодетной семьи, не обеспечивающей воспроизводство населения;

высокая смертность, уровень которой является одним из самых высоких в Европе (16,3 чел. на тысячу жителей);

огромные потери трудоспособных мужчин от несчастных случаев, отравлений и травм (около 30% по данным на 2002 г.), что во многом связано с ростом алкоголизма и низким качеством спиртных напитков;

кризис семьи, высокий уровень разводов;

значительные объемы вынужденной (часто нелегальной) миграции, в том числе, обусловленной экологическими причинами (проблема экологических беженцев).

Как видно, причины демографического кризиса в России лежат не только в социальной сфере, но во многом имеют и экологический характер. На начало 2003 г. в России проживало 143,1 млн человек. Прогнозы демографов неутешительны: к 2010 г. численность населения в РФ составит примерно 138-139 млн человек, и Россия переместится с седьмого на девятое место в мире по численности населения. Долгосрочные прогнозы говорят о том, что если современные тенденции сохранятся, то через 5-6 десятилетий, во второй половине ХХI в., население России сократится примерно вдвое.

Для преодоления в России негативных демографических тенденций необходимо:

улучшение состояния здоровья населения, что будет способствовать снижению предотвратимой смертности, прежде всего мужчин в трудоспособном возрасте;

стимулирование рождаемости и укрепление семьи на основе повышения качества уровня жизни и материального поощрения рождения детей;

формирование определенных социальных и духовно-нравственных установок в обществе.

В 2005 г. наметился некоторый демографический перелом: по сравнению с предыдущими годами возросла рождаемость. Вероятно, это связано с некоторой стабилизацией уровня жизни населения и проявлением социального оптимизма. На выправление депопуляционной ситуации в России направлена и принятая в 2006 г. Президентская программа, обеспечивающая как стимуляцию рождаемости в стране (материальная и социальная помощь матерям), так и сокращение смертности (поддержка пенсионеров и инвалидов). Если эта программа будет осуществлена и тенденция на рост рождаемости продолжится и усилится, то мрачные прогнозы отечественных и зарубежных демографов могут и не оправдаться.

Человек и Космос

До сих пор речь шла о влиянии (в основном, негативном) человека на природу. Но очевидно, что есть и обратное влияние: природные факторы (а в этой части речь пойдет о космических факторах), несомненно, влияют на физиологию и поведение человека.

Несколько десятилетий назад практически никому не приходило в голову связывать свою работоспособность, самочувствие и эмоциональное состояние с активностью Солнца, фазами Луны, магнитными бурями и другими космическими явлениями. Пионером в этой области был русский ученый Александр Леонидович Чижевский, создавший гелиобиологию - раздел биологии, изучающий влияние Солнца на физиологические и поведенческие механизмы человека. О том, что Солнце во многом определяет функционирование растений и животных, люди знали с древних времен (цветение и плодоношение у растений, брачные периоды у животных и т.д.). Ритмичность, свойственная космическим телам - движению Земли, Солнца, Луны и звезд, является также неотъемлемым свойством живых организмов, универсальным качеством всего живого, общим принципом организации мироздания. Это свойство проявляется на всех биологических уровнях: клеточном, тканевом, организменном, экосистемном и биосферном.

Человек - биологическое существо, которое в ходе своей эволюции адаптировалось (приспособилось) к ритмическим изменениям в природе. В человеческом организме известно множество ритмичных процессов, называемых биоритмами: работа сердца, дыхания, активность мозга и сексуальной деятельности. Человеческий мозг является источником слабого электромагнитного поля, называемого биополем. С другой стороны, большинство физических факторов внешней среды, влияющих на человека, также имеет электромагнитную природу. Солнце - мощный источник электромагнитного поля, которое накладывается на биополе мозга, модулирует его. Отсюда следует, что изменения солнечной активности могут напрямую влиять на работу мозга, и это касается не только физиологии человека, но и его социального поведения.

А.Л. Чижевский проанализировал всплески социальной активности в истории 70 стран (войны, восстания, бунты, революции) и пришел к выводу, что в большинстве случаев годы этих социальных вспышек совпадают с периодами повышенной солнечной активности (раз в 11 лет, 9 раз за столетие). Судьба ученого оказалась трагичной, он был репрессирован во время сталинского режима и вернулся из лагерей больным человеком.

Прошло несколько десятилетий, и для нас стала вполне обычной информация метеослужбы о магнитных бурях и росте солнечной активности; некоторые издания публикуют графики этих процессов и указывают наиболее неблагоприятные дни, когда людям с больным сердцем и сосудами следует быть особенно осторожными.

Среди механизмов, объясняющих влияние Луны на биологические объекты, важнейшим является гравитация, вызывающая приливы и отливы в морях и Мировом океане, изменение состояния атмосферы и геомагнитного поля.

В настоящее время современная наука полагает, что у каждого человека осуществляются индивидуальные ритмы активности: физической, эмоциональной и интеллектуальной. Наличие таких ритмов не зависит от расовых и национальных признаков. Физический цикл (23,7 суток) определяет энергию человека, его выносливость и способность к адаптации, координацию движений. Эмоциональный цикл (28,4 суток) связан с состоянием нервной системы и настроением, интеллектуальный (33,2 суток) - с творческими способностями личности. Каждый цикл распадается на два полупериода - положительный и отрицательный, т.е. графически его можно представить в виде синусоиды в зависимости от времени, а начало координат соответствует дате рождения человека. Организм бывает особенно чувствительным при смене знака, т.е. при пересечении графиками оси абсцисс. Если в одной точке пересекаются две или три кривые биоритмов, этот момент может оказаться весьма неблагоприятным в поведенческом механизме человека. Статистика несчастных случаев в Японии, США и Австрии показала, что их максимум приходится на «нулевые» дни, когда положительный период одного или двух биоритмов сменяется отрицательным. В этих странах учитывают биоритмы при планировании работы таксистов, хирургических операций, графиков тренировок спортсменов и т.д. Для облегчения расчетов индивидуальных циклов в некоторых странах уже выпускают специальные калькуляторы и часы, показывающие, кроме времени и даты, еще и биологические ритмы человека. Кроме того, опубликовано большое количество таблиц, позволяющих каждому человеку определять состояние своего организма.

Все изложенное свидетельствует о том, что человек, являясь частью биосферы Земли, теснейшим образом связан не только со всеми процессами, идущими на планете, но также с окружающим нас Космосом, Вселенной и, прежде всего, с ближайшими космическими телами - Солнцем и Луной.

Выводы и итоги

Выиграв в конкурентной борьбе с другими видами, но чрезмерно развив материальное производство, человек проиграл, поскольку нарушил экологическую безопасность своего существования.

Последствия хозяйственной деятельности существенно ухудшили состояние здоровья человечества по сравнению с предыдущими поколениями.

В России сложившаяся экологическая ситуация несет угрозу генофонду страны и мешает выходу России из социально-экономического кризиса.

Демографическая ситуация в России к началу ХХI в. характеризуется падением общей численности населения (депопуляцией), что угрожает национальной безопасности.

Жесткий контроль качества продуктов питания, вводимый в России в последние годы, позволил повысить продовольственную безопасность страны.

Космические факторы (активность Солнца и Луны) влияют на физиологические и поведенческие механизмы человека.

Список литературы

Агаджанян Н.А., Торшин В.И. Экология человека. М., 1994.

Алексеев В.П. Очерки экологии человека. М.: Наука, 1993.

Моисеев Н.Н. Человек и биосфера. М.: Юнисам, 1995; 1999.

Разумова Е.Р. Экология. Курс лекций. М.: МИЭМП, 2006.

Реймерс Н.Ф. Охрана природы и окружающей человека среды. Словарь-справочник. М., 1992.

Трещалин М.Ю. Гармония и биоритмы. М.: МИЭМП, 2005.

Экология человека. Словарь-справочник / Под ред. Н.А. Агаджаняна. М., 1997.

Алексеева Т.И. Географическая среда и биология человека. М.: Наука, 1997.

Небел Г. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. В 2-х тт. М.: Мир, 1993.

Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России. М., 1995.

С экологическими законами; социальная экология, которая изучает закономерности взаимодействия общества и окружающей среды и практические вопросы ее самосохранения. Областями применения социальной экологии становятся, например, география и экономика. Тенденция экологизации различных областей деятельности человека продолжает динамично развиваться. Предотвращение разрушения биосферы, что всегда...

Источников существенно отличаются от средних по странe. Ионизирующая радиация, как и другие постоянно действующие физические и химические факторы окружающей среды, в определенных пределах необходимы для нормальной жизнедеятельности. Таким благоприятным воздействием на человека обладают малые дозы ионизирующей радиации, свойственные природному радиационному фону, к которому за миллионы лет эволюции...

«Организм и среда»

Введение

В процессе эволюции и напряженной борьбы за существование организмы освоили самые различные условия среды, и при этом сформировалось все современное разнообразие растений и животных, которое исчисляется примерно двумя миллионами видов. В свою очередь жизнедеятельность организмов оказала громадное влияние на неживую среду, которая усложнялась и эволюционировала вместе с развитием жизни.

Общая картина окружающей нас природы представляет не беспорядочное сочетание различных живых существ, а достаточно устойчивую и организованную систему, в которой каждый вид растений и животных занимает определенное место.

Мы знаем, что любой вид способен к неограниченному размножению и может быстро заселить все доступное ему пространство. Очевидно, что одновременное совместное существование разнообразных живых существ возможно лишь при наличии особых механизмов, регулирующих ход размножения и определяющих пространственное распределение видов и численность особей. Такая регуляция - следствие сложных конкурентных и иных взаимоотношений между организмами в процессе их жизнедеятельности. Большую роль при этом играют и влияния со стороны физических условий среды.

Изучение взаимоотношений организмов между собой и между организмами и физической средой обитания составляет содержание раздела биологии, получившего название экологии («ойкос» - жилище, убежище и «логос» - наука, греч.).

Экология опирается на обобщения и выводы большинства других разделов биологии, а также наук о Земле.

Экологические закономерности служат научной основой для рационального использования человеком естественных биологических ресурсов и для решения многих хозяйственных задач.

1. Среда и экологические факторы

Организм и факторы среды. В понятие внешней среды входят все условия живой и неживой природы, которые окружают организм и прямо или косвенно влияют на его состояние, развитие, выживание и размножение. Среда всегда представляет собой сложный комплекс различных элементов. Отдельные элементы среды, действующие на организм, называют экологическими факторами.

Среди них различают две разные по своей природе группы:

1. Абиотические факторы - все влияющие на организм элементы неживой природы. К наиболее важным факторам относятся свет, температура, влажность и другие компоненты климата, а также состав водной, воздушной и почвенной среды.

2. Биотические факторы - всевозможные влияния, которые испытывает организм со стороны окружающих его живых существ. В современную эпоху исключительно большое влияние на природу оказывает деятельность человека, которую можно рассматривать как особый экологический фактор.

В природе внешние условия всегда в какой-то мере изменчивы. Каждый вид в процессе эволюции приспособился к определенной интенсивности экологических факторов и амплитуде их колебания. Возникшие приспособления к конкретным условиям обитания наследственно закреплены. Поэтому, будучи очень целесообразными для среды, в которой исторически сформировался вид, экологические адаптации ограничивают или даже исключают возможность существования в иной обстановке.

Разные экологические факторы: как, температура, газовый состав атмосферы, пища, действуют на организм различными путями. Соответственно различны морфологические и физиологические приспособления к ним. Однако результаты влияния любого фактора экологически сравнимы, так как они всегда выражаются в изменении жизнеспособности организма, что в конечном итоге приводит к изменению численности популяции.

Интенсивность фактора, наиболее благоприятная для жизнедеятельности, называется оптимальной или оптимумом. Чем больше отклоняется значение фактора от оптимальной для данного вида величины (как в сторону понижения, так и в сторону повышения), тем сильнее угнетается жизнедеятельность. Границы, за которыми существование организма невозможно, называют нижним и верхним пределами выносливости.

Так как оптимум отражает особенности условий в местах обитания, то он обычно неодинаков у разных видов. В соответствии с тем, какой уровень фактора наиболее благоприятен, можно различать виды: тепло- и холодолюбивые, влаго- и сухолюбивые, приспособленные к высокой и низкой солености воды и т. д. Наряду с этим видовые приспособления проявляются также и в выносливости к степени изменчивости фактора. Узко приспособленными называют виды, выносящие лишь небольшие отклонения фактора от оптимальной величины; широко приспособленными - виды, способные выдерживать значительные изменения данного фактора. Например, большинство обитателей моря узко приспособлены к относительно высокой солености воды, и снижение концентрации солей в воде для них губительно. Обитатели пресных вод также узко приспособлены, но к низкому содержанию солей в воде. Однако есть виды, способные выносить очень большие изменения солености воды, например рыбка трехиглая колюшка, которая может жить как в пресных водах, так и в соленых озерах и даже в морях.

Приспособления к отдельным факторам среды в значительной мере независимы, поэтому один и тот же вид может обладать узкой приспособленностью к одному из факторов, например к солености, и широкой приспособленностью к другому, например, к температуре или пище.

Взаимодействие факторов. Ограничивающий фактор. На организм всегда одновременно действует очень сложный комплекс окружающих условий. Результат их совместного влияния не является простой суммой реакций на действие отдельных факторов. Оптимум и границы выносливости по отношению к одному из факторов среды зависят от уровня других. Например, при оптимальной температуре повышается выносливость к неблагоприятной влажности и недостатку пищи. С другой стороны, обилие пищи увеличивает устойчивость организма к изменениям климатических условий.

Однако такая взаимная компенсация всегда ограничена, и ни один из необходимых для жизни факторов не может быть заменен другим. Поэтому при смене мест обитания или при изменении условий в данной местности жизнедеятельность вида и его способность к конкуренции с другими будет ограничиваться тем из факторов, который сильнее всего отклоняется от оптимальной для вида величины. Если количественное значение хотя бы одного из факторов выходит за пределы выносливости, то существование вида становится невозможным, как бы ни были благоприятны остальные условия.

Например, распространение многих животных и растений к северу обычно ограничивает недостаток тепла, тогда как на юге ограничивающим фактором для тех же видов может оказаться недостаток влаги или необходимой пищи.

Взаимозависимость организмов и среды. Организм всецело зависит от среды и немыслим без нее. Но в процессе жизнедеятельности и непрерывного обмена веществ со средой растения и животные сами влияют на окружающие условия и изменяют физическую среду. Возникающие в ней изменения в свою очередь вызывают у организмов необходимость новых экологических приспособлений. Масштабы и значение таких изменений неживой природы под влиянием деятельности живых существ очень велики. Достаточно вспомнить, что фотосинтез растений привел к образованию современной атмосферы, богатой кислородом, которая стала одним из основных условий существования для большинства современных организмов. В результате жизнедеятельности организмов возникла почва, к составу и характеру которой приспособились в процессе эволюции растения и животные. Изменился и климат, и возникли местные его особенности - микроклиматы.

2. Основные климатические факторы и их влияние на организм

Климат - один из главных компонентов внешней среды. Для жизни наземных растений и животных наибольшее значение имеют 3 элемента климата: свет, температура и влажность. Важная особенность этих факторов заключается в их закономерной изменчивости как в течение года и суток, так и в связи с географической зональностью. Поэтому и приспособления к ним имеют закономерный зональный и сезонный характер.

Свет. Солнечное излучение служит основным источником энергии для всех процессов, происходящих на Земле. Биологическое действие солнечного излучения разнообразно и обусловлено его спектральным составом, интенсивностью, а также суточной и сезонной периодичностью освещения.

В спектре солнечного излучения выделяются три области, различные по биологическому действию: ультрафиолетовая, видимая и инфракрасная.

Ультрафиолетовые лучи с длиной волны менее 0,290 мкм губительны для всего живого. Жизнь на Земле возможна лишь потому, что это коротковолновое излучение задерживается озоновым слоем атмосферы. До поверхности Земли доходит лишь небольшая часть более длинных ультрафиолетовых лучей (0,300-0,400 мкм). Они обладают высокой химической активностью и в большой дозе могут повреждать живые клетки. В небольших дозах ультрафиолетовые лучи необходимы человеку и животным. В частности, они способствуют образованию в организме витамина D. Некоторые животные, например насекомые, зрительно различают ультрафиолетовые лучи.

Влияние видимых лучей с длиной волны о 0,400 до 0,750 мкм, на долю которых приходится большая часть энергии солнечного излучения, достигающего земной, поверхности, привело к возникновению у растений и животных ряда очень важных приспособлений.

Зеленые растения синтезируют органическое вещество, следовательно, и пищу для всех остальных организмов за счет энергии именно этой части спектра.

Все же для животных и бесхлорофильных растений свет не является обязательным условием существования, и многие почвенные, пещерные и глубоководные виды приспособились к жизни в темноте. Для большинства животных видимый свет является одним из важных факторов внешней среды. Он сильный раздражитель и принимает участие в регуляции многих процессов. Особенно важна роль видимого света в поведении, в пространственной ориентировке. Даже многие одноклеточные животные отчетливо реагируют на изменение освещенности. У более высокоорганизованных, начиная с кишечнополостных, уже есть специальные светочувствительные органы, а у высших форм (членистоногие, моллюски, позвоночные) параллельно и независимо развились сложные органы зрения - глаза и способность образного восприятия окружающих предметов.

Большинство животных хорошо различают спектральный состав света, т. е. обладают цветовым зрением. Развитие зрения привело к возникновению у животных разнообразных окрасок, помогающих скрываться от врага или узнавать особей своего вида. У растений возникли яркие окраски цветков, привлекающие опылителей, что облегчило перекрестное опыление.

Инфракрасные лучи с длиной волны более 0,750 мкм, не воспринимаемые глазом человека, являются важным источником тепловой энергии. Ими особенно богат прямой солнечный свет. Эти длинноволновые излучения, поглощаясь тканями животных и растений, вызывают их нагревание. Многие холоднокровные животные (ящерицы, змеи, насекомые) используют солнечный свет для повышения температуры тела, активно выбирая наиболее освещенные солнцем места. Световой режим в природе имеет отчетливую суточную и сезонную периодичность, которая обусловлена вращением Земли.

В связи с суточным ритмом освещения у животных возникли приспособления к дневному и ночному образу жизни. У каждого вида активность приходится на определенные часы суток. В определенные часы суток открываются цветки многих растений, а у некоторых наблюдаются суточные движения листьев (например, у некоторых бобовых). Почти все внутренние физиологические процессы у растений и животных имеют суточный ритм с максимумом и минимумом в определенные часы.

Большое экологическое значение имеет продолжительность дня. Она сильно изменяется с географической широтой и временем года. Только на экваторе продолжительность дня круглый год одинакова и равна 12 часам. С удалением от экватора продолжительность дня летнего полугодия прогрессивно увеличивается, а зимнего - сокращается; самый длинный день приходится на 22 июня (летнее солнцестояние), а самый короткий - 22 декабря (зимнее солнцестояние). За полярным кругом летом наблюдается непрерывный день, а зимой - непрерывная ночь, продолжительность которых у полюсов достигает 6 месяцев. В дни весеннего (21 марта) и осеннего (23 сентября) равноденствия продолжительность дня между полярными кругами всюду равна 12 часам. От продолжительности дня и высоты Солнца над горизонтом зависит приток солнечного излучения на земную поверхность, поэтому с сезонными изменениями светового режима тесно связаны и температурные условия. Вследствие этого продолжительность дня служит важным экологическим фактором, регулирующим периодические явления в живой природе.

Температура. Все химические процессы, протекающие в организме, находятся в зависимости от температуры. Естественно поэтому, что большие изменения термических условий, которые часто наблюдаются в природе, глубоко отражаются на росте, развитии и других проявлениях жизнедеятельности животных и растений. Особенно ясно зависимость от внешней температуры выражена у организмов, не способных поддерживать постоянную температуру тела, т. е. у всех растений и большинства животных, кроме птиц и млекопитающих. Подавляющее большинство наземных растений и животных в состоянии активной жизнедеятельности не переносит отрицательной температуры.

Верхний температурный предел развития неодинаков для разных видов, но редко бывает выше 40-45°С. Только немногие виды приспособились к жизни при очень высокой температуре. Так, в горячих источниках некоторые моллюски живут при температуре воды до 53°С, личинки мух-львинок - при 60°С, а некоторые сине-зеленые водоросли и бактерии живут при 70-85°С.

Оптимальная температура для развития зависит от условий обитания вида; для большинства наземных животных она колеблется в довольно узких пределах (15-30°С).

Организмы с непостоянной температурой тела называются пойкилотермными. У них повышение температуры вызывает ускорение всех физиологических процессов. Поэтому, чем выше температура, тем короче время, необходимое для развития отдельных стадий или всего жизненного цикла. Если при 26°С период от выхода из яйца до окукливания составляет 10-11 суток, то при температуре около 10°С он увеличивается в 10 раз, т. е. превышает 100 суток. Эта зависимость имеет очень правильный характер.

Установив опытным путем продолжительность развития данного вида животного или растения при различных температурах, можно с достаточной точностью определить ожидаемые сроки развития в природной обстановке. В природе температура всегда колеблется и часто выходит за уровень, благоприятный для жизни. Это привело к возникновению у растений и животных специальных приспособлений, которые ослабляют вредное действие таких колебаний. Растения, например, при перегреве понижают температуру листа, увеличивая испарение воды через устьица. Животные также могут несколько понижать температуру своего тела за счет испарения воды через дыхательную систему и кожные покровы.

Возможность активного повышения температуры у растений крайне мала, а у пойкилотермных животных заметна лишь у наиболее подвижных видов. Так, у летающих насекомых вследствие усиленной работы мышц внутренняя температура может подниматься выше окружающей на 10-20 с С и более. У шмелей, саранчи и крупных бабочек она достигает во время полета 30-40°С, но с прекращением полета быстро снижается до уровня температуры воздуха.

Хотя у пойкилотермных организмов проявляется некоторая способность к терморегуляции, но она настолько несовершенна, что температура их тела зависит главным образом от температуры окружающей среды. Только у некоторых общественных насекомых, особенно у пчел, возник более эффективный способ поддержания температуры путем коллективной терморегуляции. Каждая отдельная пчела не способна сохранять постоянную температуру тела, но десятки тысяч пчел, составляющих семью, выделяют так много тепла, что в улье может поддерживаться постоянная температура 34- 35°С, необходимая для развития личинок.

Наиболее совершенной терморегуляцией обладают птицы и млекопитающие, т. е. теплокровные животные. Способность поддерживать постоянную температуру своего тела - экологически очень важное приспособление, которое обеспечило значительную независимость высших животных от термических условий среды. У большинства птиц температура тела несколько выше 40°С, а у млекопитающих обычно несколько ниже. Она сохраняется на постоянном уровне независимо от колебаний температуры окружающей среды. Так, при морозах около -40°С температура тела песца составляет 38°С, а у белой куропатки 43°С, т. е. выше окружающей среды почти на 80°С. У примитивных австралийских млекопитающих - утконоса и ехидны - терморегуляция развита слабо, и температура их тела сильно зависит от окружающих условий. Несовершенна терморегуляция также у мелких грызунов и детенышей большинства млекопитающих.

Для существования животных в изменчивых условиях среды большое значение имеет не только способность к терморегуляции, но и поведение: выбор места с более благоприятной температурой, активность в определенное время суток, постройка специальных убежищ и гнезд в более благоприятном микроклимате и т. д. Так, летом многие обитатели степей и пустынь на жаркое время скрываются в норы, под камни, зарываются в песок, избегая перегрева. Весной и осенью, когда температура невысока, те же виды выбирают наиболее теплые, прогреваемые солнцем места.

Температура, как и световой режим, от которого она зависит, закономерно изменяется в течение года и в связи с географической широтой.

На экваторе температура, как и продолжительность дня, очень постоянна и круглый год держится на уровне, близком к 25°С. С удалением от экватора годовая амплитуда температуры увеличивается. При этом летняя температура с повышением географической широты изменяется гораздо меньше, чем зимняя. Летом температура во всех пунктах остается в пределах обычной - нормы. Следовательно, для существования животных и растений в климате умеренных и северных широт основное значение имеют приспособления не к температурным условиям лета, а к отрицательным температурам зимы.

Список литературы

1. Азимов А. Краткая история биологии. М.,1997.

2. Кемп П., Армс К. Введение в биологию. М.,2000.

3. Либберт Э. Общая биология. М.,1978 Льоцци М. История физики. М.,2001.

4. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. М.,1999.

5. Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. М.,1993.

Оценка потребностей различных слоев населения РФ в санаторно-курортном оздоровлении

Характеристика состояния здоровья взрослого и детского населения РФ.

Биосоциальные аспекты здоровья и болезней.

Взаимодействие организма с окружающей средой.

Тема 3 Основы организации оздоровления населения в условиях курорта.

Вопросы:

В процессе жизнедеятельности каждый человек постоянно контактирует с окружающей средой. Во время работы происходит контакт с производственной средой, и уровень воздействия её факторов зависит от вида трудовой деятельности и рода выполняемой работы. По роду деятельности различают труд физический и умственный.

Человек - единство морфо-физической (организм), психоэмоциональной (индивидуальность) и социальной (личность) структуры.

В антропогенезе трёхэтажную структуру приобрела и структура его обитания: собственно природа, искусственная среда (техносфера), общественные отношения (социум). На человека действуют следующие факторы окружающей среды:

1) Физические факторы (шум, воздух, ионизированное излучение и др.)

2) Химические

3) Биологические

4) Социально- экономические

В результате воздействия факторов окружающей среды развивается двойной эффект:

-Положительное воздействие (оздоровление, повышение защитных сил, укрепление организма)

-Отрицательное воздействие (негативное, заболевания)

В процессе трудовой деятельности на человека оказывает влияние профессиональные факторы, при их чрезмерном воздействии развиваются профессиональные заболевания. Различают профессиональные факторы (вредность):

Физические (шум, вибрация - нервная система, ультразвуковые колебания - зрение, ионизирующее излучение - половая функция)

Химические (газообразные, жидкие - поступают в организм)

Воздействие на ЦНС - при выполнении работы чрезмерно долго без отдыха.

Любая работа может привести к различным физиологическим реакциям (в виде ответа) организма человека.

1. Усталость или рабочее напряжение - характеризуется снижением внимания, точности выполнения определённых действий и, как следствие, снижение продуктивности (производительности) работы.

2. Утомление возникает как следующая фаза в случае продолжения работы. Характеризуется нарушением биоритмов и может наступить десинхроноз основных функций человека. Основной причиной утомления является расход энергетических ресурсов и чрезмерное суммирование возбуждения, что вызывает развитие в ЦНС так называемого охранительного торможения. Временное преобладание процессов торможения над возбуждением является защитной реакцией организма и вызывает снижение работоспособности, что проявляется в чувстве усталости и является сигналом к прекращению активности и деятельности. Такая закономерность в реакциях не является патологической для человека. Рациональное нормирование трудовой деятельности и отдыха способствует восстановлению функционирования первой и других систем организма, предупреждает переход физиологического утомления в переутомление.

3. Переутомление - развивается в случае продолжения работы, как предпатологическая реакция. Является конечным этапом нерационального распределения работы, недостаточного отдыха или тяжелого труда, развивается при длительном не проходящем утомлении. Ухудшается функционирование всех систем организма и в первую очередь ЦНС, органов дыхания, кровообращения. Эти изменения выражаются в нарушении их регуляционной и функциональной активности, снижается сопротивляемость организма к воздействию вредных факторов окружающей и производственной среды (причина многих болезней, восприимчивость повышается к инфекционным заболеваниям).

В настоящее время длительное переутомление выделено в отдельную группу заболеваний - синдром хронического утомления. Проведенные комплексные исследования показали, что на курортах до 90% мужчин и женщин указывают на характерные проявления СХУ и они являются одной из причин их прибытия на курорт для оздоровления и отдыха. В основном это были управленцы. Работающие в бизнесе независимо от половой принадлежности.

Варианты развития СХУ у отдыхающих из различных регионов РФ

Урбанизационный;

Экологический;

Производственный;

Межличностный;

Социально-экономический;

Бытовой;

Климато-географический;

Миграционный;

Инфекционно-иммунологический;

Фармако-аллергический

Лекция 2

Глава 2. Основы факториальной экологии (аутэкологии)

Аутэкология, изучающая взаимоотношения представителей того или иного вида с окружающей его средой, в основном опирается на исследования процессов адаптации видов к окружающей среде, в особенности к абиотическим факторам парных взаимодействий (организм-фактор). Именно поэтому ее часто называют факториальной экологией.

Организм является начальной, основной единицей обмена веществ. Именно с организма и начинается цепочка взаимоотношений живой материи, ее нельзя прервать ни на одном уровне. Очевидно, что существует глубокая связь между организмом и окружающей средой.

Среда – комплекс природных тел и явлений, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях. В широком смысле это материальные тела, явления и энергия, воздействующие на организм.

Существует значительное разнообразие значений слова «среда» в зависимости от степени конкретизации понятия. Так, внешняя среда рассматривается как совокупность сил и явлений природы, ее вещество и пространство, любая деятельность человека (организма), находящаяся вне рассматриваемого объекта или субъекта и необязательно непосредственно контактирующая с ним. Понятие окружающая среда – то же, что и среда внешняя, но она находится в непосредственном контакте с объектом или субъектом. Термин, очевидно, требует определяющего дополнения: среда, окружающая кого? что? Поэтому более правильно говорить «окружающая человека среда», и т.д.

Различают также природную среду (сочетание естественных и измененных деятельностью человека факторов живой и неживой природы, которые проявляют эффект воздействия на организм), среду абиотическую (все силы и явления природы, происхождение которых прямо не связано с жизнедеятельностью ныне живущих организмов) и среду биотическую (силы и явления природы, которые обязаны своим происхождением жизнедеятельности ныне живущих организмов).

Имеет место и конкретное пространственное понимание среды, как непосредственного окружения организма – среда обитания. К ней относят только те элементы среды, с которыми данный организм вступает в прямые или непрямые отношения, т.е. это все то, среди чего он живет.

Необходимо подчеркнуть, что понятие «среда» не является синонимом понятия «условия существования». Последнее означает сумму жизненно необходимых факторов среды, без которых живые организмы не могут существовать.

Организм, испытывая потребность в притоке вещества, энергии и информации, полностью зависит от среды. Уместно здесь привести закон, открытый российским ученым К.Ф. Рулье: результаты развития (изменений) любого объекта (организма) определяются соотношением его внутренних особенностей и особенностей той среды, в которой он находится. Этот закон, иногда называемый первым экологическим законом жизни, имеет общее значение, так как в равной мере относится к живой и неживой материи, а также к социальной сфере.

Эволюционно возникшее приспособление организмов к условиям среды, выражающееся в изменении их внешних и внутренних особенностей, носит название адаптации.

Каждый организм реагирует на окружающую среду в соответствии со своей генетической конституцией. Правило соответствия условий среды генетической предопределенности организма гласит: до тех пор, пока среда, окружающая определенный вид организмов, соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям и изменениям, этот вид может существовать.

Организмы и сами способны существенно воздействовать на среду. Так, их жизнедеятельность сильно влияет на газовый состав атмосферы. Это связано, в частности, с тем, что в результате фотосинтеза зеленых растений в атмосферу поступает кислород. Диоксид углерода, напротив, извлекается из атмосферного воздуха растениями и вновь поступает туда в процессе разложения остатков погибших организмов. В процессе разложения тел погибших организмов бактерии, грибы и животные участвуют в образовании почвы. Именно жизнедеятельность организмов определяет содержание растворенных органических соединений и минеральных солей в природных водах. Укажем, что организмы, меняя химический состав среды, воздействуют и на ее физические свойства.

На предел воздействия организмов на среду обитания описывает другой экологический закон жизни (Ю.Н. Куражковский): каждый вид организмов, потребляя из окружающей среды необходимые ему вещества и выделяя в нее продукты своей жизнедеятельности, изменяет ее таким образом, что среда обитания становится непригодной для его существования.

Таким образом, организмы испытывают воздействие постоянно меняющихся условий среды, но и сами способны изменять эти условия.

Живое органическое вещество на Земле, будучи чрезвычайно активным очагом специфической энергии, отличается вместе с тем исключительным разнообразием форм своего проявления.

Разнообразие этих форм есть результат длительного развития органического мира и приспособления его к изменчивой во времени и пространстве географической среде.

Организм неразрывно связан с окружающей средой и немыслим вне этой среды хотя бы уже потому, что одно из основных проявлений жизни (впрочем, не исчерпывающее собой качественной специфики жизненных процессов) есть обмен веществ. Другие признаки живого: чувствительность, подвижность, рост, развитие, размножение, наследственность, изменчивость. Существование всякого организма слагается из принятия и накопления вещества (ассимиляция) и выделения и траты вещества (диссимиляция). Среда - единственный источник веществ, из которых строит своё тело организм. Вне обмена веществ не может образоваться никакое вещество в организме. Взаимодействие живых тел со средой есть непременное условие их сохранения и бытия, в противоположность неживым телам, для которых взаимодействие со средой является условием их уничтожения.

Ассимиляция - это способность живого воспринимать, видоизменять и уподоблять себе вещества внешней среды. Животные ассимилируют главным образом вещества органической природы, растения - неорганической. Но в обоих случаях в процессе ассимиляции неживое превращается в живое, внешнее во внутреннее. Организм всё время строит себя из веществ внешней среды на свой лад.

Диссимиляция (распад) представляет другую сторону единого противоречивого процесса обмена веществ. Она служит источником энергии, за счёт которой идут биохимические реакции синтеза (ассимиляции) и все другие проявления жизнедеятельности (движение и т. д.), причём преобладают два типа источников энергии: реакции биологического окисления, лежащие в основе дыхания, и безокислительный распад преимущественно углеводов, т. е. реакции типа брожения. Важная особенность живой материи в том, что все биохимические реакции в обмене веществ протекают не в случайной, а в строго определённой последовательности, т. е. упорядочены во времени, связаны в целостную систему. Это и обеспечивает, при наличии прекращающегося распада, постоянство состава и строения организма.

Обмен веществ является основой всех жизненных процессов. Связь организма со средой предполагает соответствие организма условиям его существования, адаптацию (приспособление) организма к среде. Это и наблюдается в природе повсеместно, причём приспособление охватывает все свойства и особенности организмов - их форму, окраску, физиологические функции, поведение и т. д.- и помогает организму наилучшим образом использовать среду, избавиться от опасности, облегчить нападение на жертву, обеспечить не только жизнь, но и размножение.

В результате чего и каким образом выработались приспособления организмов к среде? Что является побудительной причиной образования и совершенствования форм животных и растений, т. е. причиной развития органического мира, перехода простых форм в более сложные?

Повседневное наблюдение и опыт свидетельствуют, что при размножении организмы воспроизводят из поколения в поколение только себе подобных. Эта биологическая инерция, свойство потомства сохранять признаки своих родителей называется наследственностью. Другое свойство организма - его биологическая пластичность, способность изменяться по сравнению с родителями - носит название изменчивости.

Изменчивость есть результат влияния внешней обстановки, а также результат корреляции между органами и функциям организма, в силу чего изменение одних влечёт изменение других. Наследственность же определяется как свойство живого тела требовать определённых условий для своей жизни, своего развития и определённо реагировать на те или иные условия. Если организм находит в окружающей его среде и ассимилирует то, что вполне соответствует его требованиям - он сохраняет сходство с родителями. Незначительные изменения среды, заключённые в некоторых сравнительно узких пределах, не меняют наследственности организма, так как не нарушают общего характера обмена веществ. Однако всякая серьёзная перемена условий жизни, вызываемая жизнедеятельностью самого организма или изменением окружающей обстановки, неизбежно влечёт изменение типа обмена веществ. При этом, поскольку вне обмена веществ нет жизни, организм должен либо погибнуть, либо приспособиться к новым условиям, т. е. измениться в соответствии с этими условиями, изменить свою наследственность.

Прибегая к переделке организмов, человек давно пользуется как изменчивостью, так и наследственностью. Накопление и создание человеком определённых, им самим избранных признаков в каком-нибудь животном или растении путём использования изменчивости и наследственности называется искусственным отбором, подбором, или селекцией. В селекции весьма крупную роль играет изменение человеком жизненных условий организма, изменение типа обмена веществ.

В природной обстановке, разумеется, действуют те же законы изменчивости и наследственности, однако здесь отбором управляет уже не человек, а борьба за существование, понимаемая в широком смысле как выживание наиболее приспособленных. В отличие от искусственного, отбор в природе, называемый естественным отбором, действует на пользу самого организма (а не человека).

Неизбежность естественного отбора вытекает из того, что в природе рождается особей данного вида больше, чем это позволяют наличные для их жизни условия. Правда, огромное число зародышей и особей погибает независимо от степени их приспособленности к среде (поедание икры хищными рыбами, гибель попавших в воду семян наземных растений, наводнения, пожары и другие стихийные бедствия). Вместе с тем огромное число особей, уцелевших от стихийной гибели, остаётся подверженным многим неблагоприятным условиям неодушевлённой природы, эпидемиям, нападению врагов, вынуждено бороться за пищу, свет, пространство, воду (в частности с представителями своего же вида, предъявляющего к окружающей обстановке аналогичные требования) и т. п. В этих условиях суждено сохраниться лишь тем: организмам, у которых есть признаки, доставляющие организму в создавшейся обстановке какое-нибудь преимущество для его существования и дальнейшего размножения. В результате изменчивости, наследственности и естественного отбора в пределах вида возникают разновидности. С течением времени признаки крайних разновидностей настолько расходятся, что из этих разновидностей образуются уже новые виды, а промежуточные разновидности, как менее приспособленные, вымирают в результате естественного отбора.

Таким образом, развитие органического мира имеет приспособительный характер. Многообразие форм живых существ - это многообразие форм приспособления, но приспособления относительного, временного, имеющего значение лишь в определённой жизненной обстановке. Меняется обстановка - прежняя приспособленность теряет своё значение.

Организм в самом себе не имеет никакого особого стремления к целесообразному изменению. Целесообразность в устройстве, функциях и поведении организма - это исторический результат длительного естественного отбора, а вовсе не изначальное свойство живой материи.

Приспособление организма к среде ярче всего выражено в пределах той области, в которой он обычно обитает. Перенесённый в другую обстановку, организм и к ней может приспособиться, но степень и характер этого приспособления в значительной мере зависят от биологической пластичности организма. Одни организмы в новой обстановке погибают, другие живут и размножаются, третьи живут, но не размножаются, что практически означает, что вид, к которому принадлежит данная особь, осуждён на гибель в новой обстановке, поскольку индивидуум не оставляет потомства. Одни организмы живут, сохраняя старые привычки, другие эти привычки меняют. Например, австралийский чёрный лебедь на родине гнездится в ноябре-декабре, а в зоопарках южной Украины в марте-апреле, т. е. в обоих случаях весной, но в разные месяцы года, в соответствии с течением климатических процессов в северном и южном полушариях.

Учение об естественном отборе может быть применено только в биологии. Оно не есть универсальная методология науки, его нельзя перенести на человеческое общество и законы развития этого общества.