Ekologicheskaja_medicina-2011

пы организмов, с точки зрения их результирующего влияния на демографические показатели.

На уровне сообществ разрабатываются вопросы взаимного влияния одних групп организмов на другие группы, а также их взаимосвязь с условиями обитания, то есть рассматривается комплекс вопросов, связанных с функционированием экосистем в целом.

Методология холистических и мерологических исследований

Холистические методы исследований исходят из первоначальной оценки целого явления с последующей разработкой его составных частей.

Мерологический метод занимается изучением свойств частей, то есть компонентов биосистемы, связей, существующих между ними, а затем системы в целом.

Системный методологический подход в экологии

Экология человека  наука о законах развития пространст- венно-временных систем (антропоэкосистем), включающих изучение здоровья населения и его демографического поведения, обусловленных процессом взаимодействия человеческих общностей и природных комплексов, а также о методах регулирования этих систем и управления ими.

Системный подход в экологии включает несколько этапов:

•Постановку задачи (конкретизация направлений изучения биосистемы).

•Концептуализацию (суммирование сведений об изучаемой биосистеме).

•Спецификацию.

•Идентификацию.

•Эксперимент.

•Реализацию модели (заключается в создании программы для ЭВМ).

•Проверку модели.

•Исследование модели.

•Оптимизацию.

•Заключительный синтез.

21

Концептуализация – суммирование сведений об изучаемой биосистеме.

Устанавливаются внешние «входы» и «выходы» системы, то есть связи с соседними биосистемами, с деятельностью человека.

Раскрываются состав, структура, взаимодействие абиотического и биотического компонентов, некоторые черты функционирования.

Каждый компонент экосистемы, рассматриваемый как элементарный, на самом деле является подсистемой, то есть системой более низкого уровня иерархии со своим составом, структурой и особенностями функционирования. Например, популяции – это группа особей одного вида; гильдии объединяют популяции функционально сходных видов.

Спецификация – определение числа контролируемых входных переменных (экофакторов) и переменных состояний (изучаемых свойств) данной модели, а также выбор методов и единиц измерений. По результатам спецификации выполняются наблюдения за соответствующими характеристиками экосистемы.

Идентификация – составление дифференциальных или разностных уравнений, выражающих изменение каждой переменной во времени. Устанавливаются такие математические соотношения между показателями, которые отражали бы действительные количественные соотношения между оригиналом биосистемы и средой.

Проверка модели проводится для оценки ее пригодности на основе всестороннего анализа, сопоставления с результатами эксперимента, прогнозирования, оптимизации и управления моделируемой системой. После нескольких циклов исправлений и проверки удается построить приемлемую модель.

Исследование модели. Путем сравнительного анализа чувствительности выявляются наиболее существенные связи между переменными. Выявляются внешние факторы, оказывающие самое сильное влияние на поведение модели.

22

Оптимизация. Среди экофакторов есть такие, которые человек может задавать и моделировать по своему усмотрению. Например, как получить наибольший урожай. Внесение соответствующих исправлений, позволяющих привести модель к требуемому результату, является ее оптимизацией.

Заключительный синтез. Изучение биосистем может продолжаться практически бесконечно, однако рано или поздно наступает завершающий этап оценки полученных результатов.

ЭКОЛОГИЯ как философия медико-биологических наук

Экологические проблемы природы и общества являются не только биологическими, но и социальными, следовательно, могут быть объяснены с позиций общих законов диалектики:

•закон единства и взаимодействия противоположностей вскрывает источник развития;

•закон взаимного перехода количественных и качественных изменений раскрывает общий механизм развития;

•закон отрицания показывает направление, форму и результат развития.

Закон единства и взаимодействия противоположностей отвечает на вопрос: «Почему происходит развитие?»

Различия, выступающие в виде единства, являются движущей силой развития, определяют этап развертывания эволюции.

В экологии источником развития являются прямые и обратные связи в саморегулирующихся равновесных системах, управляющие состоянием гомеостаза на уровне организма, либо генетического гомеостаза на уровне популяции, либо экологического динамического равновесия в экосистеме и включающиеся в момент избыточного отклонения биосистемы от условной нормы.

Пример. На уровне организма – процессы ассимиляции и диссимиляции; на уровне популяций – механизмы автоматического регулирования численности; на уровне сообществ – биотические отношения типа «симбиоза», «хозяин-паразит» часто предполагают наличие двух жизненных форм, связанных коэволюционным процессом настолько тесно, что одно из них изолированно в природе не встречается.

23

Закон взаимного перехода количественных и качественных изменений отвечает на вопрос: «Как, каким образом реализуется процесс развития?»

Переход от старого качества к новому совершается тогда, когда накопление количественных изменений достигает определенной границы.

Закон раскрывается на основе взаимосвязанных категорий «качество», «количество», «мера», «скачок».

В медицине в качестве категории «мера» выступает понятие гомеостаза. Например, на уровне организма морфофункциональным признакам дается не только количественная характеристика, но и определяются границы допустимых отклонений – нормы.

На популяционном уровне известны колебания численности, получившие название "регуляции", когда численность группы однородных организмов, меняясь в незначительных пределах, не отражается на динамических характеристиках.

На уровне экосистем соответствующим понятием является ресурс, доступность которого регулирует количественные показатели биотического компонента экосистемы.

Закон отрицания отвечает на вопрос: «Куда, в каком направлении движется процесс?»

Развитие складывается из определенных циклов, которые можно разделить на 3 стадии: 1) исходное состояние; 2) его превращение в свою противоположность, т.е. отрицание предыдущего состояния; 3) превращение этой противоположности в свою противоположность, т.е. отрицание отрицания. Цепочка подобных переходов указывает направление развития, а два последовательных цикла – тенденцию.

Суть эволюции любой биосистемы можно представить в виде спирали.

Биоритмы в организме имеют свойственную только им цикличность.

На популяционном уровне волны численности носят циклический характер, на экосистемном уровне циклические процессы связаны с сезонностью.

24

Проследить последствия антропогенных вмешательств в естественные биогеоценозы можно лишь на протяжении жизни нескольких поколений, так как время развертывания экологических процессов несопоставимо с продолжительностью жизни исследователей.

Международная методика оценки риска неблагоприятного влияния

Идентификация опасности: на данном этапе определяются цель, задачи исследования и конкретные пути их решения;

оценка экспозиции – устанавливаются дозы и экспозиции, интенсивность фактора, частота, продолжительность воздействия в прошлом, настоящем и будущем;

установление зависимости «доза – эффект» – выявляется зависимость показателей здоровья от уровня экспозиции;

характеристика риска включает анализ полученных данных, расчёт рисков для отдельного человека и групп людей, сравнение рисков с допустимыми (приемлемыми) уровнями; цель этапа – выявление тех рисков, которые должны быть устранены или снижены до возможно более низкого уровня;

управление риском – передача всех полученных данных органам, отвечающим за управление риском, которые обязаны разработать мероприятия по снижению или предотвращению риска и контролируют при необходимости состояние здоровья населения;

оповещение о риске – распространение информации о риске, в том числе – широкое обсуждение полученных результатов, оповещение о существующих рисках, их источниках и эффективной профилактике на государственном, региональном и индивидуальном уровнях.

5.2 ЛЕКЦИЯ №2. Тема: Экологические факторы, классификация и принципы действия.

Влияние на здоровье населения

Отсутствие коренных различий в основополагающих проявлениях экофакторов подтверждает единство структурнофункционального устройства всех биосистем от организменного до биосферного уровня. Часть этих закономерностей расшифро-

25

вана и представлена в литературе в качестве принципов действия или сформулирована в виде законов.

Общая классификация подразделяет экофакторы на: вещественные, энергетические, информационные, а также на: живые, косные и биокосные.

А. По элементарному или вещественному критерию выделяют:

А.1. Абиотические экофакторы, или костные компоненты биосистем.

А.2. Биотические экофакторы, или живые компоненты биосистем.

А.2.1. На организменном уровне – структурные элементы клеток (мембраны, хромосомы, органеллы), компоненты тканей, органов, внутренних систем организма, обладающие способностью к самовоспроизводству, то есть синтезируемые только живыми структурами (нуклеиновые кислоты, белки, углеводы, жиры, витамины).

А.2.2. На популяционно-видовом уровне – популяции особей и биологический вид в целом с соответствующими характеристиками, а также биотическая составляющая условий и ресурсов.

А.2.3. На экосистемном уровне – сообщество организмов разных видов (биоценоз), биотическая составляющая условий и ресурсов.

Б. По структурному принципу или по связям, взаимодействиям, отношениям, имеющимся внутри биосистемы, выделяют:

Б.1. На организменном уровне – молекулярные, внутри-, межклеточные биохимические (метаболические) взаимодействия, нейрогуморальные связи, внутриорганизменные системные отношения.

Б.2. На уровне популяций – внутрипопуляционные взаимодействия выступают в виде гомотопических или простых двусторонних биотических связей, в том числе:

Б.2.1. Антагонистических, например, конкуренция. Б.2.2. Не антагонистических, например, протокооперация.

26

Б.3. На экосистемном уровне межвидовые взаимодействия проявляются в виде:

Б.3.1. Гетеротипических или относительно простых двусторонних биотических взаимодействий типа антагонистических, например, хищничество, паразитизм. Межвидовых, неантагонистических связей, например, симбиоз.

Б.3.2. Сложных многосторонних экологических отношений типа трофических, топических, фабрических, форических связей в виде пищевых цепей, сетей, экологических ниш.

В. По функциональному принципу экофакторы подразделяют на те, что меняются с определенной периодичностью (цикличностью), причем эти изменения чаще всего обусловлены причинами, лежащими вне земных биогеоценозов, поэтому выделяют:

В.1. Периодически меняющиеся экофакторы, в том числе: В.1.1. Первичные периодические факторы, к которым относятся только абиотические (астро- и геофизические – солнечные циклы, космическое излучение, геомагнитное поле Земли и пр.).

В.1.2. Вторичные периодические факторы.

Г. Классификация экофакторов по энергетическому принципу выделяет:

Г.1. Витальные (количественные, энергетические) экофакторы, когда энергетический потенциал экофактора настолько значителен, что способен вмешаться в энергетику биосистемы, изменить ее структурно-функциональную организацию. Например, связь освещенности и фотосинтеза.

Г.2. Сигнальные (качественные, информационные) экофакторы, действие которых состоит в косвенном влиянии на биосистему. Например, реализуемая через освещенность, пищевой ресурс или умеренные колебания температуры, реакция на погодноклиматический фактор.

Особенности сигнального и витального действия подобны различиям между механизмами реализации нервной и гумораль- но-эндокринной регуляции в живом организме. Причем, если витальное (энергетическое, количественное) действие экофакторов соответствует функции нервной системы, то сигнальное (информационное, качественное) действие – эндокринной.

27

Д. Классификация экофакторов по иерархическому принципу (экофакторы, проявляющиеся в биосистемах определенного уровня организации):

Д.1. Экофакторы, обнаруживающие свое действие на организменном уровне, в частности:

Д.1.1. Органический синтез, трансформация энергии в макроэргические молекулы, обмен веществ.

Д.1.2. Способность к самовоспроизводству и эволюционному развитию.

Д.1.3. Адаптационные изменения на уровне организмов. Д.2. Проявляющиеся на популяционном уровне:

Д.2.1. Экофакторы, корригирующие абиотические параметры по типу обратной связи, например, изменение температуры в помещении в зависимости от числа присутствующих (компенсация экофакторов).

Д.2.2. Биотические экофакторы, зависящие от численности популяции. Острота внутривидовой конкуренции определяется плотностью популяции, которая, в свою очередь, регулирует общую численность группы по принципу обратной связи через доступность различных ресурсов.

Д.2.3. Перемещения организмов в пространстве приобретают черты расселения только на уровне популяций.

Д.3. Экофакторы, проявляющиеся на экосистемном уровне. Д.3.1. Биотический круговорот вещества и энергии.

Д.3.2. Биотические межвидовые связи, отношения типа симбиоза, паразитизма, хищничества.

Д.3.3. Экологические сложные взаимодействия, формирующие экологические ниши: трофические, топические и др.

Компенсация экофакторов. Нет фактов, которые с определенностью выводили бы зависимость интенсивности солнечного излучения или скорости ветра от плотности заселения ареала. Однако, если сообщество – это лесной массив или большой город, то внутри такой биосистемы происходит модификация абиотический факторов.

Закономерности действия экологических факторов  ка-

кими бы разными по природе ни были экологические факторы,

28

результаты их действия приводят к закономерным изменениям в жизнедеятельности организмов, что, в конечном итоге, отражается на численности популяции, вида, разнообразии сообщества.

Закономерности действия экофакторов изложены в законе экологической толерантности Шелфорда и законе ограничивающего экологического фактора или правиле минимума Либиха

Основные выводы из законов Шелфорда, Либиха, Алехи-

на

Для всех организмов, популяций и видов существует своя зона экологической толерантности по каждому из действующих экофакторов.

Чем шире зона экологической толерантности по основным экофакторам, тем многочисленнее группа организмов, выше способность вида заселять различные местообитания.

Экологическая толерантность меняется на протяжении жизни особи.

Экологическая валентность вида всегда шире экологической валентности каждой отдельной особи – это является экологической основой выживания вида.

Экологическая толерантность отдельного организма значительно выше, чем толерантность популяции. Это явление гарантирует восстановление популяции.

Аллелопатия (гр. аллелон – взаимно, гр. патос – отрицательное воздействие) – взаимное, чаще всего отрицательное влияние друг на друга через среду обитания организмов одного или разных видов, образующих единую экосистему, например, утомление почв.

Ингибиторы (лат. ингибере – сдерживать, останавливать) химические соединения органической природы, выделяемые организмами в среду обитания, задерживающие развитие представителей того же или другого вида.

Санитарные (санитарно-экологические) нормы и правила, природоохранные мероприятия, законы нормирования химических веществ, включая содержание ксенобиотиков в различных средах, базируются на основных положениях закона экологической толерантности.

Гигиеническое нормирование исходит из того, что воздействия различных факторов не должны вызывать даже временных

29

значительных нарушений гомеостаза, а также напряжения защитных и адаптационно-компенсаторных механизмов у индивидуума ни в ближайшем, ни в отдаленном времени.

Электромагнитные поля (ЭМП). Электромагнитные излучения (ЭМИ)

Электромагнитное поле (ЭМП)  особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрическими заряженными частицами.

Физическую основу электромагнитного поля составляет изменяющееся во времени электрическое поле, которое порождает магнитное поле, а изменяющееся магнитное  вихревое электрическое поле.

ЭМП неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами.

При ускоренном движении заряженных частиц ЭМП способны существовать независимо, в форме электромагнитных волн, которые не исчезают с устранением источника излучения, например, радиоволны.

Электромагнитные излучения (ЭМИ) распространяются в виде электромагнитных волн, характеризующихся:

длиной волны в км, м, см, мм, частотой колебаний в Гц,

скоростью распространения (как и скорость света = 300

000км/с).

Постоянное геомагнитное поле Земли (ГМП):

ГМП достигает максимума в районах географических полюсов;

ГМП претерпевает периодические изменения – длительные (вековые) и короткие периодичные (суточные),

ГМП характеризуется геомагнитными пульсациями (продолжительностью в течение минут или секунд).

Геомагнитные пульсации: регулярные (устойчивые, непрерывные) и иррегулярные (импульсные).

Иррегулярные геомагнитные пульсации (геомагнитные возмущения) обладают выраженной биологической активностью.

Иррегулярные геомагнитные пульсации (геомагнитные возмущения)

30