Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Основы экологии человека

.doc
Скачиваний:
15
Добавлен:
11.02.2016
Размер:
199.17 Кб
Скачать

Основы экологии человека

Человек и биосфера

Зарождение жизни и эволюция – биосфера – появление техносферы – конституциональные типы людей – глобальные экологические проблемы

В.И. Вернадский определил живое вещество как "совокупность всех организмов, в данный момент существующих, численно выраженную в химическом составе, весе, энергии; оно связано с окружающей средой своим дыханием, питанием, размножением". Человека ученый расценивал как часть живого вещества планеты, компонент биосферы. В.И. Вернадский считал, что осуществляемые живым веществом функции (энергетическая, концентрационная, деструктивная, средообразующая, транспортная) делают решающей его роль в существовании и эволюции биосферы. Естественные геологические и климатические изменения, химическая эволюция могли привести лишь к простейшему круговороту веществ, основанному на круговороте углерода, и занимали огромные по продолжительности периоды эволюции планеты (абиогенный период – 4-3 млрд. лет назад).

Зарождение жизни произошло в виде самых примитивных форм и биогенно-гетеротрофного способа существования 3 млрд. лет назад. С появлением живых организмов круговорот веществ приобрел новые черты, основанные на жизни и смерти. Одноклеточные прокариотические организмы шаровидной формы с гетеротрофным способом питания, анаэробы – эти первые существа ознаменовали возникновение на Земле биогенных круговоротов веществ. Изначально средой их жизни стала вода. Энергию они получали путем гликолиза (брожения). Эффективность этого способа была очень мала. Поэтому когда в течение следующего 1 млрд. лет появились одноклеточные цианобактерии и синезеленые водоросли, способные к первичному фотосинтезу и созданию простейших органических веществ из неорганических, т.е. автотрофы, они оказались более конкуренто-способными и получили эволюционное преимущество. Каким бы маломощным ни был их фотосинтез, за следующие 500 млн. лет они накопили в атмосфере Земли 1 % кислорода и подготовили условия для появления организмов-аэробов. Получение энергии путем аэробного окисления глюкозы стало в 18 раз более эффективным, что привело к невиданному ускорению эволюции биосферы: развитию первых ядерных организмов (эукариот), явлений специализации клеток, симбиоза, появлению многоклеточных организмов с их неизмеримо более высокой продуктивностью, накоплению кислорода в атмосфере Земли, образованию озонового экрана – и все это за 500 млн. лет. Появление на Земле человека отстоит от выхода живых существ на сушу всего лишь на 400 млн. лет.

Все развитие живого на Земле представляет собой бесчисленные серии адаптации (приспособлений) к естественно изменяющимся условиям среды. Жизнь и среда эволюционировали вместе как единое целое. С возникновением человеческого общества, активно вмешивающегося в природные процессы, решающим фактором эволюции биосферы становится деятельность человека. С этим третьим этапом в развитии биосферы В.И. Вернадский связал формирование так называемой "ноосферы". Он обозначил ее как "сферу разума", имея в виду разумное регулирование отношений человека и природы.

К сожалению, к сегодняшней биосфере гораздо больше подходит другое название – "техносфера". За какое-нибудь одно столетие человечество сумело так истощить ресурсы биосферы, создававшиеся живыми организмами в течение миллиардов лет, так загрязнить среды жизни (воду, воздух, почву, живые организмы), что это создало угрозу глобального экологического кризиса, т.е. разрушения нашего природного дома.

Под экологическими факторами понимают отдельные свойства или элементы среды, способные оказывать на организм прямое или косвенное влияние хотя бы на одной из стадий его индивидуального развития. Экологические факторы имеют разную природу и делятся на абиотические (температура, свет, различные излучения, влажность, давление воздуха, ветер, состав воды, течения, рельеф местности), биотические (все формы воздействия живых организмов друг на друга) и антропогенные (все формы деятельности человека, приводящие к изменению природы как среды обитания живых организмов).

Все эти закономерности справедливы и по отношению к организму человека, хотя приспособление человека к различным условиям среды имеет свои особенности. Человек освоил практически все среды жизни. С биологической точки зрения человек – дибионт (с момента зачатия и до рождения он развивается как гидробионт, а после рождения свободно живет в наземно-воздушной среде). Человек может трудиться и под водой, и под землей, и в космосе. С социальной точки зрения человек воспитывается и живет в обществе людей – социальной среде и без такого воспитания не приобретает свойств личности. Адаптационные возможности человека усиливаются имеющимися в его распоряжении социальными механизмами: техническими приспособлениями, медициной, наукой, культурой, заботой общества о его членах и т.д. Наряду с натурценозами (мало измененными участками природы) человек создает урбаноценозы (городские поселения с развитым производством, скоплением техники и транспорта) и агроценозы (сельские хозяйства с ограниченным числом используемых видов растений и животных и оттесненной природной средой).

Активная деятельность человека без учета экологических законов изменяет условия его существования, нарушает его адаптационные возможности: убыстряется и расширяется производство, интенсивнее становятся информационные нагрузки, режим труда, воздействия скоростей, температур, шума, вибрации, излучений, синтетических материалов. При этом изменяются биотические связи, нерационально организуется питание, растет гиподинамия. Освоение космического пространства создало новые проблемы воздействия на организм человека состояний невесомости изоляции, длительного пребывания в искусственных условиях, психогенных нагрузок.

В процессе эволюции человек как биологическое и социальное существо подвергался влиянию разнообразных климато-географических условий существования. Необходимость выживания требовала приспособления к ним: изменялись строение тела и функции формировались новые признаки и свойства, что создало генетическое разнообразие – огромную изменчивость признаков у людей (широкий полиморфизм). В результате развились и закрепились конституциональные типы людей, соответствующие определенному комплексу природных экологических условий.

В разные исторические периоды и в разных географических условиях имели преимущество разные варианты конституции людей и складывались соответствующие адаптивные типы (экотипы) с определенным набором морфологических характеристик и особенностей обмена веществ. При этом преобладающие геомагнитные свойства Земли, температурные условия среды, характер питания создавали особенности строения, а геохимические показатели находили выражение в вариантах минерального обмена. Так, у коренных жителей арктических широт увеличенное весо-ростовое соотношение, высокий процент жировой ткани, ослаблены способности сосудов к сужению, улучшено наполнение тканей кровью, повышен уровень основного обмена. Аналогичны особенности строения и функций организма жителей высокогорий. У населения тропических широт, напротив: высокий рост, большая поверхность тела (испарения), понижение основного обмена, ослабление синтеза эндогенных жиров и снижение концентрации АТФ. Для населения умеренной зоны характерен как бы усредненный тип телосложения, обмена веществ и функций.

Таким образом, конституциональные типы представлены во всех зонах Земли, но в разных соотношениях в отличие от рас, характерных лишь для определенных географических зон. Формирование расовых признаков как более поздних (экотипы складывались в эпоху раннего, а расы – позднего палеолита) также имело адаптивное значение. Наиболее древними считаются тропический адаптивный тип и негроидная раса, остальные формировались при расселении человечества.

^ Геохимическая среда также существенно влияет на пропорции человеческого тела, определяя степень развития скелета, соотношения роста и "обхватных" размеров тела, длину конечностей. Высокое или, наоборот, пониженное содержание минеральных компонентов в воде и почве по сравнению со среднеземным обусловливает различные заболевания человека – природные эндемии. Кроме того, периодичность геологических процессов, происходящих в ядре и мантии Земли, а также гелиофизических и других космических явлений способствует изменчивости в строении и функциях организма человека. С этой точки зрения делаются попытки объяснить, например, явления акселерации.

Учет конституциональных особенностей людей очень важен в условиях нарастающих антропогенных воздействий.

Лекция 2. История и предмет экологии человека

История экологии человека – определение экологии человека – предмет экологии человека – проблемы экологии человека

Вопросы экологического благополучия интересовали исследователей достаточно давно. Уже на ранних этапах становления человеческого общества были обнаружены связи между условиями, в которых живут люди, и особенностями их здоровья. В трудах великого врача древности Гиппократа (ок. 460–370 гг. до н. э.) содержатся многочисленные доказательства того, что факторы внешней среды, образ жизни оказывают определяющее влияние на формирование телесных (конституция) и душевных (темперамент) свойств человека.

В XVII в. появилась медицинская география – наука, которая изучает влияние природных и социальных условий различных территорий на здоровье населяющих их людей. Ее основоположником был итальянский врач Бернардино Рамаццини (1633–1714).

Крайне интересен опыт научных исследований в России, в которых обсуждаются проблемы не только зависимости человека от природы, но и его воздействие на нее. Так, в XVIII веке М.В. Ломоносов пристально интересовался особенностями жизни населения в разных природных и социально-экономических условиях. Воздействие окружающей среды на жизнедеятельность и здоровье населения в первую очередь осознавали врачи. Как в России, так и за рубежом именно медики внесли наиболее заметный вклад не только в изучение закономерностей влияния внешней среды на здоровье человека, но и в разработку конкретных мероприятий по защите населения от негативных факторов среды. И.П. Франк (1745-1821), австрийский врач, ректор Петербургской медико-хирургической академии, указывал на необходимость государственных мероприятий по оздоровлению и благоустройству жизненной среды человека.

Ухудшение качества среды обитания человека, которое становилось все более очевидным с середины XX в., не могло не волновать ученых и общественность. Принципиальное значение для развития экологии человека имела книга В.П. Казначеева «Очерки теории и практики экологии человека» (1983), а также работы В.Б. Сочавы (1905-1978), В.П. Алексеева (1928-1991) и А.Л. Яншина (1911-1996). Большой вклад в развитие отечественной экологии и антропоэкологии внес Н.Ф. Реймерс. Он считал, что почти одновременно с классической биологической экологией, хотя и под другим названием, возникла экология человека. На протяжении многих лет она формировалась в двух направлениях: собственно экологии человека как организма и социальной экологии.

По определению академика А.Л. Яншина и академика РАМН В.П. Казначеева, экология человека – это комплексное научное и научно-практическое направление исследований взаимодействия народонаселения (популяций) с окружающей социальной и природной средой. Оно изучает социальные и природные закономерности взаимодействия человека и человечества в целом с окружающей космопланетной средой, проблемы развития народонаселения, сохранения его здоровья и работоспособности, совершенствования физических и психических возможностей человека.

Н.Ф. Реймерс дал следующее определение: «социально-экономическая экология человека – это научная область, исследующая общие структурно-пространственные, функциональные и временные законы взаимоотношения биосферы планеты и антропосистемы (ее структурных уровней от всего человечества до индивидуума), а также интегральные закономерности внутренней биосоциальной организации человеческого общества». То есть всё сводится к той же классической формуле «организм и среда», отличие лишь в том, что «организмом» служит все человечество в целом, а средой – все природные и социальные процессы.

^ Предметом экологии человека является отношение человека и среды.

Очень часто экология человека излагается и рассматривается в контексте классической гигиены и профилактической медицины. В то же время, под влиянием социологических воззрений сформировалось новое понимание экологии человека. Основой новой концепции стал холистический1 подход. Экология человека использует холистический подход для того, чтобы повысить потенциал человеческой личности в рамках ее ближайшего окружения – одежды, семьи, жилища и ближайшего сообщества.

Под экологией человека, как правило, понимают изучение проблем взаимоотношения человека и его семьи с окружающей средой в конкретных условиях существования. Таким образом, вместо абстрактного человека или человечества в целом, в центре рассмотрения – конкретный человек и его семья. Холистический подход предполагает рассмотрение таких вопросов экологии человека, как:

численность отдельных общностей людей и всего человечества;

возрастная и половая структура общностей;

уровень здоровья людей, который может быть выражен через среднюю продолжительность жизни, наиболее характерные болезни и распространенные причины смерти;

специфика питания людей каждой эпохи, калорийность пищи, способы ее приготовления;

тип трудовой деятельности, механизмы и орудия труда, источники энергии, используемые в хозяйстве и быту;

система расселения;

культурные и гигиенические навыки;

социально-экономическое благополучие и человеческое развитие;

экология одежда;

экология жилища;

анализ состояния окружающей среды;

управление сферой услуг и проблемы потребительского характера;

семья и другие.

В рамках экологии человека выделяются такие сферы изучения, как экология города (урбоэкология), техническая экология, экологическая этика, психологическая экология, этноэкология, палеоэкология, медицинская экология и т.п.

^ Лекция 3. Законы экологии человека

Задачи экологии человека – законы экологии человека – повреждающие факторы – физические, химические и биологические мутагены – канцерогенез и тератогенез – мутации

Основной задачей экологии человека является изучение влияния окружающей среды на его здоровье, трудоспособность и на продолжительность жизни. При этом под окружающей средой следует понимать весь сложный комплекс природных, социальных, бытовых, производственных и других факторов.

Другой важной задачей экологии человека является разработка средств и способов, направленных на повышения сопротивляемости организма к возможным неблагоприятным влияниям окружающей среды, улучшение состояния здоровья физического развития, повышение работоспособности и ускорение восстановительных процессов после тех или иных нагрузок. Для решения этих задач необходимо соблюдение законов экологии человека, которые включают в себя:

правильный образ жизни,

рациональное питание,

физические упражнения,

закаливание,

правильно организованный режим труда и отдыха,

соблюдение правил личной гигиены и т.п.

В экологии человека наиболее важным фактором являются профилактические меры для предупреждения и охраны здоровья. Профилактика предназначена изучить все свойства внешней среды, способные оказать как положительное, так и отрицательное влияние на человека.

Можно обозначить следующие законы экологии человека.

^ 1. Нарушение уровня здоровья людей (болезнь, нарушение и снижение резистентности иммунного статуса, адаптационно-компенсаторных возможностей организма), вызванное физическими, химическими, биологическими, психическими факторами, может возникнуть только при наличии трех движущих сил:

источника вредности;

факторов или механизмов воздействия или передачи этого загрязнителя;

восприимчивого организма.

Этот закон постулирует обоснование гигиенических нормативов, таких, как ПДК, ПДУ, МДН. Пределы влияния факторов внешней среды, когда не происходят отрицательные сдвиги здоровья, относительно небольшие. В случае если концентрации и уровни воздействия нарушают механизмы адаптации, при воздействии факторов окружающей среды за пределами адаптационных возможностей, включаются механизмы компенсации, противодействующие возникновению и прогрессированию патологического процесса.

^ 2. Закон отрицательного воздействия на окружающую среду деятельности людей. Независимо от своей воли и сознания, а в связи с физиологической, бытовой и производственной деятельностью, люди оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду, которое тем опаснее, чем ниже научно-технический уровень производства, культура населения и социальные условия жизни.

^ 3. Закон отрицательного влияния на окружающую среду природных экстремальных явлений. Природная окружающая среда загрязняется не только под влиянием физиологической, бытовой и производственной деятельности людей, но и во время природных экстремальных явлений, катаклизмов, т.е. вспышек на Солнце, вулканической деятельности, землетрясений и т.д. А.П. Виноградов в 1938 г. создал и развил учение В.И. Вернадского о биогеохимических принципах – о биогеохимических провинциях, которые положены в основу мониторинга за заболеваниями природного происхождения, связанными с избытком или недостатком какого-то элемента на этой территории. Такие заболевания получили название «эндемические». Наиболее известные: эндемический зоб, флюороз (крапчатая болезнь зубов) и т.д.

^ 4. Закон положительного влияния на окружающую среду человеческого общества. Закон положительного влияния природной окружающей среды на здоровье человека. Природные факторы (солнце, чистый воздух, вода, пища) положительно влияют на здоровье людей и способствуют его сохранению и укреплению при разумном использовании.

^ 5. Закон отрицательного воздействия загрязненной (денатурированной) окружающей среды на здоровье человека. При контакте человека с окружающей средой, загрязненной физиологическими выделениями, бытовыми и технологическими загрязнителями в количествах, превышающих нормативы, неизменно наступают изменения состояния здоровья. Под влиянием загрязненной окружающей среды учащаются случаи бронхиальной астмы, выраженных пороков развития, анемии, злокачественных новообразований.

Человеческая популяция подчиняется тем же законам, что и любая другая популяция, с той лишь разницей, что человек своими действиями снижает сопротивление среды, создавая искусственную экологическую нишу, распространился в ней и живет в самых разнообразных условиях, нарушив при этом практически все экологические балансы. С помощью техники и технологий человек эксплуатирует природные ресурсы вплоть до полного их истощения, приводя к исчезновению видов и целых экосистем. В отличие от животных и растений человек, не встречая естественных врагов, создает искусственные меры защиты, трансформирующие окружающую природную среду.

Здоровье и принципы его сохранения также вытекают из законов природы. Здоровье – это труд самого человека под руководством врача как советчика и доброго друга – ведь ничто не дается даром.

Любые попытки вернуть здоровье при помощи различных панацей – это, скорее, глупость, невежество или обман, что более вероятно, чем исключение из законов природы.

К числу повреждающих относятся факторы, обладающие мутагенным, канцерогенным и тератогенным действием. В основе этих влияний лежит повреждение генетического материала, т.е. образование генных, хромосомных и геномных мутаций. В случае их возникновения и закрепления в соматических клетках они могут привести к опухолевому росту, преждевременному старению. Изменение наследственной информации, заключенной в геноме половых клеток, может передаваться по наследству и проявляться у последующих поколений в виде наследственных болезней или болезней с наследственной предрасположенностью. Мутации, совершающиеся при внутриутробном развитии организма, могут стать причиной различных врожденных уродств, аномалий обмена веществ. Спонтанные (самопроизвольные) мутации всегда совершаются в живых организмах под воздействием естественного радиационного фона, ошибок в репликации и репарации ДНК. Частота спонтанного мутирования различна для разных генов, но у каждого вида живых существ она генетически обусловлена. В среднем на одну половую клетку приходится одна спонтанная генная мутация у человека.

Своеобразие среды, окружающей современного человека, заключается в накоплении факторов, увеличивающих возможность воз­никновения мутаций. Такие мутации, частота которых превышает частоту спонтанного мутирования, называются индуцированными, а факторы, их вызывающие, мутагенами.

^ Физическими мутагенами являются ионизирующие излучения (источники их – медицинские приборы, атомная энергетика, изотопы радиоактивных элементов, применяемых в промышленности), ультрафиолетовое излучение. Помимо технических источников большое значение имеет истончение озонового слоя Земли и проникновение жестких ультрафиолетовых лучей в приземной слой атмосферы. Уменьшение лишь на 1 % толщины озонового экрана может увеличить число опухолевых болезней кожи на 3 %.

^ Химические мутагены, число которых на Земле очень велико, представлены в окружающей среде тремя основными группами Ш.П. Дубинин, 1978):

– естественные неорганические вещества (нитраты2, нитриты3, тяжелые металлы) и естественные органические вещества (алкалоиды4, гормоны и др.);

– переработанные природные соединения (продукты переработки нефти, сжигания угля и древесины, компоненты выхлопных газов, пищевые отходы и др.);

– химические продукты, не встречающиеся в природе, синтезированные человеком (пестициды, синтетические полимеры и др.). Это многие алкилирующие соединения, являющиеся источником свободных радикалов (метиловых, этиловых, пропиловых и др.), а также многие лекарственные и косметические средства.

Активными биологическими мутагенами являются вирусы, токсические продукты гельминтов.

Установлена тесная зависимость между мутагенными и канцерогенными свойствами веществ. Любое вещество (или фактор), которое может нарушить координацию и взаимообусловленность процессов в клетке, способно привести к формированию нуклеопротеидного комплекса, не подчиняющегося регуляторным влияниям. Такое превращение может прямо или косвенно нарушить функцию латентного онкогена – постоянного компонента генома каждой клетки, который влияет на клеточное деление. Многие факторы среды, окружающей человека в условиях техносферы, обладают такими свойствами. В группу наиболее активных канцерогенов входят радиоактивное, рентгеновское и ультрафиолетовое излучения, бенз(а)пирен, асбест, некоторые алкалоиды. К числу биологических канцерогенов принадлежат вирусы (ДНК- и РНК-содержащие).

Тератогенез – возникновение уродств в результате наследственных изменений, вызванных повреждающими факторами в период внутриутробного развития. Действие тератогенных факторов (тератогенов) особенно опасно в критические периоды индивидуального развития (периоды включения и переключения генов и изменения обмена веществ). С момента оплодотворения и до рождения ребенка его формирующийся организм проходит через ряд таких периодов (самооплодотворение, имплантация, плацентация, органогенез, отдельные временные отрезки плодного периода).

Тератогенные факторы могут быть эндогенными и экзогенными. ^ Эндогенные тератогены связаны с изменениями обмена веществ у матери, "перезреванием" половых клеток, возрастом родителей, т.е. с неполноценным гормональным статусом, различными заболева­ниями матери (инфекции, травмы – психические и физические, болезни сердца, легких, эндокринных желез, органов половой сферы, токсикозы беременности). Экзогенные тератогены (как и все мутагены) могут иметь физическую, химическую и биологическую природу. Из физических факторов особенно опасно облучение в первые 6 недель внутриутробного развития. Существенное значение может иметь механическое давление на плод. Тератогенное действие доказано для ряда лекарственных препаратов (талидомид, антибиотики ряда тетрациклина), алкоголя, веществ табачного дыма, наркотиков, химических веществ – бензола5, фенола6, формалина7, бензина, солей тяжелых металлов (свинец, ртуть, мышьяк, хром, кадмий). Из биологических мутагенов тератогенным действием обладают вирусы (оспы, гриппа, краснухи, ветрянки, кори, паротита и др.), токсические продукты простейших (например, малярийного плазмодия, токсоплазмы8), бледной спирохеты – возбудителя сифилиса, туберкулезной палочки.

Последствия воздействия тератогенных факторов не столько зависят от природы фактора, сколько от периода беременности, на который пришлось их действие (сходные нарушения могут быть вызваны разными факторами).

Воздействие тератогенных факторов способно вызвать формирование больших пороков развития, приводящих обычно к самопроиз­вольным выкидышам, если фактор действовал до начала органогенеза. При этом нарушается процесс закладки органов, дифференцировки. Малые пороки развития возникают при действии тератогенов в период закладки органов, в начале плодного периода. Внутриутробные инфекции часто вызывают формирование таких пороков, как аномалии лицевого скелета, нарушенный прикус, деформация ушных раковин, высокого нёба. Функциональные нарушения могут стать результатом влияния тератогенов в плодный период. Ребенок может родиться здоровым, но через некоторое время появятся симптомы поражения нервной системы (косоглазие, асимметрия лица, расстройства глотания и др.) или других органов и систем (помутнение хрусталика, пороки сердца, почек, надпочечников9, кишечника, скрытые аномалии скелета, тромбозы сосудов). Такие тератогенные нарушения особенно характерны для детей, перенесших внутриутробную инфекцию. В любой из периодов внутриутробного развития, начиная с гаструляции, могут быть спровоцированы отставания в росте и развитии.