№ 42 Антропогенные экосистемы. Экологическая характеристика города как среды обитания человека
Антропогенные экосистемы - сообщества людей, создавших
вокруг себя особый вид среды обитания, в которой социально-
культурные компоненты (искусственная среда) преобладают над
биоприродными (естественная среда). К антропогенным
экосистемам относятся: индустриально-городские, агросистемы
(сельские поселения), транспорт и транспортные коммуникации,
замкнутые пространства космических кораблей и подводных лодок.
Индустриально-городские экосистемы. Город Это сложные
системы, которые можно подразделить на следующие подсистемы.
1) биоприродную,
2)техногенную,
3) социально-культурную
На городских территориях можно выделить следующие функциональные зоны:
а) промышленная - зона сосредоточения промышленных объек-
тов различных отраслей. Они различаются по технологическому
профилю предприятий (нефтехимия, самолетостроение и т.д.),
классу опасности, степени загрязнения окружающей среды;
б) селитебная - зона сосредоточения жилых домов, админи-
стративных зданий, спортивных сооружений, объектов культуры,
детских садов и школ, медицинских учреждений;
в) складская - зона целенаправленного скопления гаражей,
овощебаз, промышленных складских помещений, а также свалки;
г) аквальная — зона водных массивов (акватории рек, озера,
пруды);
д)рекреационная - зона городских парков, скверов, бульваров, '
зеленых насаждений, приспособленная для отдыха людей.
Для городов характерно явление урбанизации - их рост и
развитие за счет увеличения доли городского населения,
повышение роли городов в развитии общества. В городах
складываются благоприятные условия для жизнедеятельности
человека (удобные и комфортабельные жилища, решение проблем
трудоустройства, питания, медицинского обслуживания, наличие
условий для полноценного отдыха и восстановления сил, полнота
информационного обеспечения и условия для преемственности
культурных традиций). Но в городах наблюдаются:
• превышение застроенных и замощенных территорий над садо-
во-парковыми пространствами;
• геохимические и температурные аномалии;
• снижение относительной влажности воздуха и инсоляции;
• искусственное продление светового дня;
• концентрация твердых бытовых отходов (ТБО);
• высокая плотность населения;
• нервно-психические нагрузки;
• синантропизация фауны, часто не соответствующий зонально-
сти видовой состав фитоценозов рекреационной зоны и, как ре-
зультат, болезни урбанизации у населения.
Различают города малые (10-50 тыс. жителей), средние (больше
50-100 тыс.), большие (больше 100 тыс.), а также городские агломе-
рации - группировки поселений городского типа, мегаполисы -
слияние агломераций (больше 1 млн. жителей).
№43 Антропогенные экосистемы. Экологическая характеристика сельских поселений и транспортных коммуникаций
Агроэкосистемы. Сельские поселения
Агроэкосистема - искусственно созданная и поддерживаемая
человеком экосистема, предназначенная для производства
сельскохозяйственной продукции. Агроэкосистемы различны по
природным условиям, типам землепользования, степени освоения.
Основные черты сельских поселений:
•производство сельскохозяйственной продукции и частичная ее переработка;
• деятельность людей связана с работой на открытом воздухе, что делает их подверженными воздействию погодных условий;
• большая зависимость от абиотических экологических факторов, в том числе стихийных явлений - наводнений, засух, лесных пожаров;
• преобладание определенных видов загрязнений, связанных с минеральными и органическими удобрениями, стоками с животноводческих комплексов;
• значительное изменение профиля почвы, ее структуры,обеднение почвенного покрова;
•возможно наличие очагов трансмиссивных заболеваний;
• наличие рекреационных зон, включающих дома отдыха, санатории, пансионаты, турбазы, дачные участки.
Транспорт. Транспортные коммуникации
Образуют основу техногенной подсистемы города и сельских поселений. Сетевую основу урбанизированных территорий составляют железные дороги (пути, депо, вокзалы), автодороги (проезжая часть, АЗС, СТО, автомобили, стоянки), аэродромы и авиационный транспорт, портовые терминалы, морской и речной
флот, трубопроводный транспорт. Негативное влияние транспорта на окружающую среду можно разделить на группы.
1) Первая группа экологических проблем связана с производством транспортных средств.
2) Вторая обусловлена их эксплуатацией, при которой в атмосферу выделяются токсические отходы сгорания углеродного топлива (бензин, керосин, дизельное топливо и природный газ). Автомобильный транспорт в городе - источник химического и шумового загрязнения. Транспорт является причиной дорожно-транспортных происшествий и, следовательно, гибели людей.
3) Третья группа связана с отчуждением земель под транспортные магистрали, гаражи, стоянки, АЗС, аэродромы, аэропорты и т.д., что приводит к эрозии почвенного покрова и сокращению ареалов животных и растений.
4)Четвертая группа объединяет проблемы регенерации и утилизации шин, масел и других технологических жидкостей, а также самих отслуживших транспортных средств.
№ 44 БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ
БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ (биоритмы), периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов, свойственных живым организмам. Биологические ритмы свойственны растениям, животным, человеку. Проявляются на всех уровнях организации жизни: молекулярно-генетическом, клеточном, тканевом, организменном, популяционно-видовом, биоценотическом и биосферном. Подразделяются на экзогенные, возникающие в организмах в ответ на космические, геофизические и иные колебания, происходящие в окружающей среде (напр., колебания численности популяции, связанные с ритмами активности Солнца), и эндогенные, генерируемые самим организмом (сердечные, дыхательные и др.). Физиологические биоритмы меняют свои параметры (частоту, силу) в зависимости от состояния организма (возраста, болезней и пр.). Экологические биоритмы зависят от циклических изменений среды и относительно стабильны. Более того, они могут сохраняться, если животное оказывается в иных условиях, напр. беспозвоночные литорали сохраняют ритм прилива-отлива, находясь в аквариуме с постоянным уровнем воды и стабильными показателями её солёности и температуры.
Среди экологических ритмов различают: годичные с периодом от 10 до 13 мес., лунные с периодами 29,53 сут и 24,8—12,4ч (приливные), суточные солнечные (24 ч). Биоритмы животных и человека генерируются группой особых клеток-пейсмекеров, или ритмоводителей (часто их называютбиологическими часами). Располагаются они в различных органах, напр. у медуз – в ропалиях (органах чувств), у ракообразных – в основании стебельчатых глаз. У млекопитающих, в т. ч. человека, существуют несколько центров ритма, напр. в области сердца, промежуточного и продолговатого мозга. У человека биоритмы в зависимости от периода колебаний подразделяются на высокочастотные (от секунды до получаса), средней частоты (от получаса до 28 ч), низкой частоты (недели, месяцы, годы). Примером биоритмических колебаний высокой частоты служат ритмы дыхания, сердечных сокращений и др. Биоритмы средней частоты (с интервалом от 1,5 ч до 3 ч) отмечаются как у новорождённых, у которых каждые 90 мин активность сменяется состоянием покоя, так и у взрослых – с такой периодичностью происходит чередование стадий сна, а во время бодрствования работоспособность сменяется расслаблением. Ритмам с периодом в 20–28 ч соответствуют колебания температуры, пульса, артериального давления, освобождения кишечника. В основе выделения биоритмов низкой частоты лежат чётко регистрируемые колебания к.-л. функционального показателя. Напр., недельному ритму соответствует уровень накопления в крови некоторых гормонов, месячному – менструальный цикл у женщин, сезонному –продолжительностьсна. Изучение и поддержание установившихся ритмов жизнедеятельности человека важно для рациональной организации труда и отдыха, что особенно актуально для лиц, работающих в разные смены, проживающих в условиях Крайнего Севера, при перелёте нескольких часовых поясов. Большое внимание учёные уделяют т. н. расчётным низкочастотным ритмам – физическому с периодом в 23 дня, эмоциональному – в 28 дней и интеллектуальному – в 33 дня. Эти ритмы «запускаются» в момент рождения и сохраняются затем с удивительным постоянством в течение всей жизни. Первая половина периода каждого ритма характеризуется нарастанием, вторая – спадом физической, эмоциональной и интеллектуальной активности.
Хронотип - это специфическая организация работы всего организма в течение суток. Основная характеристика хронотипа – это уровень работоспособности. Определение уровня максимальной активности организма позволяет разделить людей на следующие типы - утренний (жаворонок), дневной (голубь) и вечерний (сова). Для каждого из этих типов подъем интеллектуальной и физической активности наступает в определенное время. «Жаворонки» в утренние часы имеют четко выраженную синхронизацию работоспособности, уровня функционального состояния центральной нервной системы и ее периферического двигательного отдела. У «сов» же в утренние часы отмечено повышенное напряжение функций центральных регуляторных систем. Для индифферентного типа - «голуби» - наблюдаются особенности как «жаворонков», так и «сов». Они не любят очень рано вставать, но и ложиться поздно тоже не хотят; предпочитают нормальный 7-8 часовой сон и, в целом придерживаются нормального режима дня с пиком работоспособности в 10-12 и в 15-18 часов
№45 Этапы,периоды и стадии онтогенеза
Индивидуальное развитие представляет собой целостный непрерывный процесс, в котором отдельные события увязаны между собой в пространстве и времени. Существует несколько схем периодизации онтогенеза.
С общебиологической точки зрения, важнейшим событием онтогенеза является возможность осуществления полового размножения. Если соотнести различные временные отрезки онтогенеза со способностью особи осуществлять функцию размножения, то его можно разделить на три периода: дорепродуктивный, репродуктивный и пострепродуктивный.
В дорепродуктивном периоде особь не способна к размножению. Основное содержание его заключается в развитии зрелого в половом отношении фенотипа. В этом периоде происходят наиболее выраженные структурные и функциональные преобразования, реализуется основная часть наследственной информации, организм обладает высокой чувствительностью ко всевозможным воздействиям.
В репродуктивном периоде особь осуществляет функцию полового размножения, отличается наиболее стабильным функционированием органов и систем, а также относительной устойчивостью к воздействиям.
Пострепродуктивный период связан со старением организма и характеризуется ослаблением или полным прекращением участия в размножении. Снижаются приспособительные возможности и устойчивость к разнообразным воздействиям. Применительно к онтогенезу человека названные периоды дополнительно характеризуются специфическими социальными моментами (образование, трудоспособность, творчество). Для каждого из указанных периодов характерны свои особенности заболеваемости.
Дорепродуктивный период подразделяют еще на четыре периода: эмбриональный, личиночный, метаморфоз и ювенильный.
Эмбриональный, или зародышевый, период онтогенеза начинается с момента оплодотворения и продолжается до выхода зародыша из яйцевых оболочек. Эмбриональный период отличается выраженностью процессов преобразования зиготы в организм, способный к более или менее самостоятельному существованию. У большинства позвоночных он включает стадии (фазы) дробления, гаструляции, а также гисто- и органогенеза. Продолжительность его бывает различна. У плацентарных млекопитающих он особенно укорочен. Единственная яйцевая оболочка растворяется перед имплантацией бластоцисты в слизистую матки. Зародыш к этому моменту успевает пройти только стадии зиготы и дробления. Все дальнейшие процессы протекают под защитой и при участии материнского организма. Эволюционное значение этих особенностей будет рассмотрено ниже.
Дроблению предшествуют процессы гаметогенеза и оплодотворения, которые не являются непосредственно индивидуальным развитием и могут даже не привести к нему, но которые во многом определяют дальнейшее развитие зародыша в том случае, если зачатие состоится. Эти процессы называют прогенезом, предшествующим собственно онтогенезу. Цитологически процессы гаметогенеза и оплодотворения представляют собой промежуточное звено, связывающее онтогенезы родителей с онтогенезом их потомства.
Личиночный период в типичном варианте наблюдается в развитии тех позвоночных, зародыши которых выходят из яйцевых оболочек и начинают вести самостоятельный образ жизни, не достигнув дефинитивных (зрелых) черт организации. Так, он встречается у некоторых представителей низших позвоночных — миног, большинства костистых рыб и земноводных. Наиболее характерными чертами личинки являются эмбриональный характер ее организации, наличие временных (провизорных) органов, раннее начало функционирования ряда органов, дающее возможность самостоятельного существования. Благодаря активному питанию личинка получает возможность завершить развитие, а благодаря активному перемещению имеет возможность выбирать условия среды, оптимальные для развития, и выйти, таким образом, из конкуренции со своими же взрослыми сородичами. Продолжительность личиночного периода в сравнении с эмбриональным у всех позвоночных существенно больше.
Метаморфоз состоит в превращении личинки в ювенильную форму. В процессе метаморфоза происходят такие важные морфогенетические преобразования, как частичное разрушение, перестройка и новообразование органов. Степень преобразований тем больше, чем больше различия между средой обитания личинки и взрослого организма, что хорошо иллюстрирует пример развития бесхвостных амфибий.
Ювенильный период начинается с момента завершения метаморфоза и заканчивается половым созреванием и началом размножения. Особенности ювенильного периода проявляются в своеобразии питания молодого организма, его поведения и степени зависимости от родителей. С морфологической точки зрения для этого периода характерны интенсивный рост, установление окончательных пропорций между различными частями тела, завершение развития скелета, кожных покровов, смена зубов, завершение развития половых желез и гормональных регуляций. Продолжительность ювенильного периода у позвоночных варьирует от минимальной, равной 13—18 сут у полевок, до максимальной, равной 18—20 годам у белуги, крокодила, альбатроса, слона. У многих представителей позвоночных, особенно у человека, достижение половой зрелости и начало размножения могут быть разделены значительным промежутком времени.
Одним из подходов является эколого-эмбриологический, в связи с которым онтогенез делят на этапы (стадии), протекающие до рождения, во время и после рождения особи. Само рождение, т.е. выход развивающейся особи из оболочек яйца или из организма матери, у разных видов происходит на разных стадиях зрелости. В то же время у всех видов до рождения организм находится под защитой яйцевых оболочек или материнского организма и не способен питаться и осуществлять другие важные функции самостоятельно. Защищенность ранних, морфофункционально незрелых стадий, обеспечивает выживаемость вида. После рождения особь устанавливает связи с новой средой, начинает самостоятельно питаться, передвигаться и осуществлять все другие функции.
. ПРО ОПЛОДОТВОРЕНИЕ В СЛЕДУЮЩЕМ ВОПРОСЕ
№46 . Оплодотворение, его фазы, биологическая сущность. Особенности эмбриогенеза человека. Типы роста
1. Эмбриология — это наука изучающая закономерности развития зародыша. Медицинская эмбриология изучает закономерности развития зародыша человека, структурные, метаболические и функциональные особенности плацентарного барьера (система мать-плацента-плод), причины возникновения уродств и других отклонений от нормы, а также механизмы регуляции эмбриогенеза. Эмбриология изучает следующие периоды:
эмбриональный (с момента оплодотворения и до рождения);
ранний постнатальный.
Эмбриогенез является частью индивидуального развития, то есть онтогенеза. Он тесно связан с прогенезом, который делится на:
гаметогенез;
оплодотворение.
2. Прогенез
Зрелые половые клетки, в отличие от соматических содержат одиночный (гаплоидный) набор хромосом. Все хромосомы гаметы, за исключением одной половой, называются аутосомами. В мужских половых клетках у млекопитающих содержатся половые хромосомы либо X, либо Y, в женских половых клетках — только хромосома Х, Дифференцированные гаметы обладают невысоким уровнем метаболизма и неспособны к размножению.
Прогенез включает в себя сперматогенез и овогенез.
Сперматогенез — это развитие и формирование мужских половых клеток. Сперматогенез протекает в извитых канальцах семенников, и его средняя продолжительность от 68 до 75 суток. Сперматогенез у человека начинается с момента полового созревания и продолжается в течении всего активного полового периода в больших количествах.
Стадии сперматогенеза:
размножение;
роста;
созревание-деление;
формирование.
Начальной фазой сперматогенеза является размножение сперматогоний путем митоза, большая часть клеток продолжает делится, а меньшая часть вступает в стадию роста. В этот период клетки растут, накапливают питательные вещества, и потом превращаются в сперматоциты 1-го порядка. Следующая фаза созревание-деление, характеризуется двумя редукционными делениями, без интерфазы. В результате 1-го деления 1 сперматоцит 1-го порядка дает начало 2-м сперматоцитам 2-го порядка, а 2-ое деление-созревание приводит к появлению 4 сперматид. Фаза формирования происходит в присутствии тестостерона, происходит преобразование сперматид в сперматозоиды. Ядро сперматиды приобретает видоспецифическую форму, хроматин конденсируется. Комплекс Гольджи мигрирует к верхушке головки сперматозоида и образует чехлик и акросому. Центриоли идут к противоположному полюсу, проксимальная центриоль образует колечко в области шейки, а дистальная центриоль дает начало аксонемме — осевой нити сперматозоида. Митохондрии укладываются в промежуточной части хвостика. Микрофиламенты окружают аксонемму в главном отделе хвостика, терминальный отдел хвостика представляет собой ресничку. Акросома содержит сперматолизины (трипсин, гиалуронидаза).
Сперматозоиды — это мелкие, подвижные клетки, размером 30—60 мкм. В сперматозоиде различают головку и хвост. Головка сперматозоида имеет овоидную форму и включает в себя небольшое плотное ядро, окруженное тонким слоем цитоплазмы. Ядра сперматозоидов характеризуются высоким содержанием нуклеопротаминов и нуклеогистионов. Передняя половина ядра покрыта плоским мешочком, составляющим "чехлик" сперматозоида. В нем у переднего полюса располагается акросома. Чехлик и акросома являются производными комплекса Гольджи. Акросома содержит набор ферментов, среди которых важное место принадлежит гиалуронидазе и протеазам, способным растворять оболочки, покрывающие яйцеклетку. За головкой имеется кольцевидное сужение. Головка так же, как и хвостовой отдел, покрыта клеточной мембраной.
Хвостовой отдел сперматозоида состоит из связующих, промежуточных, главной и терминальной частей.
В связующей части или шейке располагаются центриоли — проксимальная и дистальная, от которой начинается осевая нить (аксонема). Промежуточная часть содержит 2 центральных и 9 пар периферических микротрубочек, окруженных расположенными по спирали митохондриями. Именно митохондрии обеспечивают энергией двигательную активность сперматозоидов, нарушение которой нередко связано с поражением процесса энергообразования в митохондриях. Главная часть по строению напоминает ресничку. Она окружена тонким фибриллярным влагалищем. Терминальная, или конечная часть содержит единичные сократительные филаменты.
Овогенез — это процесс образования и развития женских половых клеток. Он включает в себя 3 фазы:
размножения;
роста;
созревания.
Фаза размножения начинается в эмбриональном периоде и продолжается в течение 1-го года жизни девочки. К моменту рождения у девочки имеется около 2-х млн клеток. К периоду полового созревания остается около 40 тыс. половых клеток и в последующем 1 раз в 28—32 дня происходит созревание и выход одной яйцеклетки в маточную трубу — овуляция. Овуляция прекращается при наступлении беременности или менопаузы. Сущностью фазы размножения является митотическое деление овогоний.
Фаза роста, в конце 1-го года жизни девочки размножение овогоний останавливается и клетки яичника вступают в фазу малого роста, превращаясь в овоциты 1-го порядка. Наступает 1 блок роста, который снимается с наступлением полового созревания, то есть появлением женских половых гормонов. Далее овоциты 1-го порядка вступают в фазу большого роста.
Фаза созревания, как и во время сперматогенеза, включает в себя два деления, причем второе следует за первым без интеркинеза, что приводит к уменьшению (редукции) числа хромосом вдвое, и набор из становится гаплоидным. При первом делении созревания овоцит 1-го порядка делится, в результате чего образуются овоцит 2-го порядка и небольшое редукционное тельце. Овоцит 2-го порядка получает почти всю массу накопленного желтка и поэтому остается столь же крупным по объему, как и овоцит 1-го порядка. Редукционное же тельце представляет собой мелкую клетку с небольшим количеством цитоплазмы. При втором делении созревания в результате деления овоцита 2-го порядка образуются одна яйцеклетка и второе редукционное тельце. Первое редукционное тельце иногда тоже делится на две одинаковые мелкие клетки. В результате этих преобразований овоцита 1-го порядка образуются одна яйцеклетка и три редукционных тельца.
Яйцеклетки — это наиболее крупные клетки в организме человека, их размер составляет около 130—160 мкм. В цитоплазме яйцеклетки содержатся все органеллы (за исключением клеточного центра) и включения, основной из них — желток (лецитин). В яйцеклетке различают вегетативный полюс, в котором накапливается желток, и анимальный полюс куда смещается ядро. Желток — это включение, которое используется в яйцеклетке в качестве питательного вещества, кроме того под оволеммой содержатся кортикальные гранулы, которые являются производными комплекса Гольджи и образуют оболочку оплодотворения. В ядре яйцеклетки имеется гаплоидный набор хромосом, 22 являются соматическими и 1 (Х) половая. Снаружи яйцеклетка покрыта 3-я оболочками, у человека имеются следующие: оволемма, блестящая оболочка, и оболочка образуемая фолликулярными клетками — "лучистый венец". Блестящая оболочка представляет собой в химическом отношении гликозоаминогликаны и протеогликаны, которые являются продуктом жизнедеятельности яйцеклетки и фолликулярных клеток.
Классификация яйцеклеток:
I. По количеству желтка в цитоплазме:
алецитальныебезжелтковые;
олиголецитальныемаложелтковые;
полилецитальныемногожелтковые.
II. По характеру расположения желтка в цитоплазме:
изолецитальныес равномерным распределением желтка;
центролецитальныежелток располагается в центре яйцеклетки;
телолецитальныежелточные зерна скапливаются у одного полюса яйцеклетки.
Яйцеклетка человека относится к олиголецитальной и изолецитальной.
В эмбриональном периоде развития человека различают 3 этапа:
начальный1 неделя;
зародышевый2—8 недели;
плодный периодс 8 недели.
Эмбриональный период включает в себя следующие фазы:
оплодотворение (процесс заканчивается образованием зиготы);
дробление (процесс заканчивается образованием морулы);
гаструляция (процесс заканчивается образованием 3-х зародышевых листков и осевого зачатка органов);
гистогенез и органогенез, системогенез или образование систем органов.