Лекция 5. Взаимодействие организма и окружающей среды. Экология и здоровье человека

План лекции:

1. Экологические условия развития, выживания и размножения организмов

2. Закон толерантности воздействия экологических факторов на организмы

3. Основные подходы к проблеме взаимодействия человека и природы

4. Экологические принципы отношения человека к природе

5. Влияние загрязнения среды на здоровье человека

Итак, мы определили, что экология это наука о взаимоотношениях живых организмов с окружающей средой. А теперь настало время дать понятие, что такое окружающая среда.

Окружающая среда – это совокупность всех экологических факторов, прямо или косвенно влияющих на организмы.

Но здесь возникло новое понятие – экологический фактор.

Экологический фактор – любое условие, воздействующее на состояние, развитие, возможности выживания и развития организмов. Экологические факторы можно классифицировать по следующим направлениям:

1. По отношению к жизни:

- абиотические - совокупность физико-химических условий среды (газовый состав воздуха, химизм воды и почвы, давление, влажность, плотность среды, радиационные условия и т.д.)

- биотические - взаимоотношения данного организма с другими организмами (потребление, конкуренция, паразитизм и т.д.)

2. По происхождению:

- природные - не связанные с человеком;

- антропогенные (антропические) - воздействия, оказываемые человеком (промышленность, сельское хозяйство, транспорт, рекреация (отдых), промысел и т.д.)

3. По критерию исчерпаемости:

- условия - абиотические факторы, которые ни один организм не может сделать недоступным для других (температура, соленость воды и т.д.)

- ресурсы - факторы, количественно уменьшающиеся в процессе жизни организма (становятся недоступными для других организмов) - пища, биогенные элементы и т.д.

В отношении действия факторов на организмы справедлив закон толерантности Шелфорда: для каждого вида существуют минимальные и максимальные значения фактора среды (зона толерантности), за пределами которых он не может существовать. Обычно зависимость «благополучие организма (численность, рост, размножение) – фактор» имеет вид параболы (Рис. 4). Это один из примеров нелинейности поведения экосистем.

Жизнедеятельность

Пессиум Оптимум Пессиум

Оптималь-

ные

условия

жизни

Угнете- Угнете-

ние жизни ние жизни

Min Max

Экологический фактор

Рис. 4. Зависимость жизнедеятельности от интенсивности экологического фактора

Анализом системы “общество - природа” занимается прикладная экология, в задачи которой входят: изучение антропогенных нагрузок, анализ реакции биоты на антропогенные нагрузки, нахождение путей снижения нагрузок, прогнозы, организация взаимодействий природы и общества.

Взаимодействие в системе “общество природа” за всю историю существования человечества (около 3 млн.лет) прошло определенную эволюцию. Выделяю следующие этапы:

n человек - обычный вид, часть природы

n покорение огня, истребление древней фауны (экологические кризисы древности)

n развитие подсечно-огневого сельского хозяйства, сведение лесов, одомашнивание флоры и фауны (фактически конкурируя с дикими видами, человек становится самым могущественным видом)

n развитие промышленности, урбанизация, локальные загрязнения природы

n человек - геологическая сила: глобальное загрязнение, изменение биогеохимических циклов.

В ХХ1 веке человечество находится в конце пятого этапа. Что может за ним последовать? Либо решение глобальных экологических проблем, либо глобальная экологическая катастрофа. Отсюда можно выделить два основных подхода к проблеме взаимодействия человека и природы:

n технократический - человечество может регулировать окружающую природу, полностью подчинив природу своим интересам

n экологический - возможности регуляции у человечества очень ограничены, и поэтому необходимо постоянно искать компромисс с природой. Я бы назвал последний подход технологическим.

Весь комплекс современных знаний о природе дает основание утверждать, что пока, а может и никогда, человечество не может регулировать те процессы на Земле, которые обеспечивали бы его существование. Для этого требуется огромная энергия, которой у человечества нет. Поэтому полностью саморегулируемая техносфера возможна только в локальных масштабах и лишь для малой части человечества. Это и пытается сделать США в масштабах одной страны, как это пытались сделать у нас в СССР, создавая материально-техническую базу коммунизма, то есть состояния, когда человеку дают по потребностям, получая от него по способностям. Но человек существо загадочное. Потребности его безграничны, а возможности без кнута и пряника крайне ограничены. Поэтому глобальная саморегулируемая техносфера не реальная, человечество может существовать только в рамках биосферы.

Именно осознание технократического подхода как губительного и необходимость переориентации всей системы природопользования на основе экологического подхода обусловили экологизацию нашей жизни. Основой жизненной позиции каждого человека по отношению к природе должны быть два принципа:

- ожидать неожидаемое (при любом действии лучше готовиться к худшему, не надеясь на авось);

- мыслить глобально, действовать локально (любое, даже самое незначительное действие по отношению к природе, необходимо соотносить с интересами всей биосферы).

Обычно действие антропогенных нагрузок рассматривают в трех пространственных масштабах:

n локальном (метры, километры, десятки километров)

n региональном (сотни и тысячи километров)

n глобальном (материки, вся планета)

Предмет глобальной экологии - вся планета Земля. С глобальной экологией тесно связаны климатология (физика атмосферы), география, геология, палеонтология, теория биосферы. Продолжая разговор о биосфере можно повторить высказывание В.И.Вернадского, что в будущем биосфера преобразуется в ноосферу - сферу Разума, когда Земля будет разумно управляться человечеством. Но это мечты и свершатся ли они?

В настоящий же момент биосфера находится в гомеостазисе, и поэтому действует принцип Ле-Шателье, когда реакция биосферы против внешнего воздействия направлена на уменьшение этого воздействия. Но пределы гомеостазиса неизвестны. Возможно, человечество подошло к тем границам, за которыми следует нарушение гомеостазиса.

Одна из задач глобальной экологии - разработка теории климата. Основные выводы этой теории следующие:

- основной фактор изменений климата - положительная обратная связь между площадью ледников и похолоданием (из-за очень сильной отражательной способности льда и почвы);

- современный климат - это один из многих, которые реализовывались в истории Земли или могут реализоваться. В принципе возможна белая Земля - планета покрытая панцирем льда, на которой невозможна жизнь. Это может произойти при очень сильном увеличении запыленности планеты (например, в результате ядерных войн).

Но все таки, главным объектом экологии является человек. Человек - это неотъемлемая часть природы, и поэтому он не может оторваться от нее, полностью уйти в созданный им же технический мир. В результате возникает реальная опасность загрязнения и отравления природной среды самим человеком.

Широко известны случаи отравления окружающей среды, как, например, катастрофический смог в 1952 году в Лондоне, унесший 4000 жизней и др. Однако все же не эпизодические катастрофы представляют главную опасность для человека. Гораздо опаснее постоянная утечка, даже в небольших количества, различных ядовитых веществ.

Способность к адаптации, правда, может уменьшить вредное влияние среды на организм. Так, при повышении концентрации ядовитых веществ в организме печень начинает выделять экзимы, способствующие их разложению Сохранение оптимальной жизнедеятельности человека при взаимодействии с окружающей средой определяется тем, что существует физиологический предел выносливости в отношении любого фактора среды, и за его границами этот фактор неизбежно будет угнетающе влиять на здоровье человека.

Основным фактором технологического характера, оказывающим негативное влияние на здоровье человека, является химическое и физическое загрязнение окружающей среды.

Главными источниками химического загрязнения окружающей среды в России, являются промышленные предприятия, автомобильный и железнодорожный транспорт, тепловые и атомные электростанции. В городах весомый вклад в загрязнение среды вносят также слабо утилизируемые отходы коммунального хозяйства, в сельской местности - пестициды и минеральные удобрения, стоки животноводческих комплексов. В целом на каждого жителя России в год приходится до 300 кг загрязняющих веществ.

Атмосферное загрязнение в первую очередь влияет на сопротивляемость организма, результатами снижения которой становится рост заболеваемости населения, а также физиологическое изменения организма.

Загрязнение почвы и воды также становится все более серьезной проблемой в России. Их возрастающее загрязнение токсичными химическими веществами, например, тяжелыми металлами и диоксинами, а также нитратами и пестицидами, оказывает прямое влияние на качество продуктов питания, питьевой воды, и как прямое следствие, снижение показателей здоровья и продолжительности жизни человека.

К основным физическим факторам окружающей среды, негативно воздействующим на здоровье человека, относятся шум, вибрация, электромагнитное излучение, электрический ток.

Постоянные незначительные щумовые воздействия (около 35 дб) могут вызвать нарушения сна. К основным источникам шума относятся транспорт, различные промышленные и сельскохозяйственные предприятия.

Вибрация представляет собой сложный колебательный процесс с широким диапазоном частот. В городах источниками вибрации служит транспорт, а также некоторые виды производства. Длительное воздействие вибрации на организм человека может вызвать также профзаболевание, как вибрационная болезнь, проявляющаяся в изменении сосудов конечностей, нервно-мышечного и костно-суставного аппарата.

Источниками электромагнитного излучения служат радио, телевизионные и радиолокационные станции, приборы, в том числе бытового назначения. Систематическое воздействие электромагнитного поля радиоволн с уровнями, превышающими допустимые, может вызвать изменения в центральной нервной системе, сердечно-сосудистой, эндокринной и других системах организма человека.

Одним из основных интегральных показателей благополучия общества, в том числе и экологического, - состояние здоровья людей. В 1998 году средняя продолжительность жизни у мужчин в нашей стране снизилась до 58 лет (в промышленно развитых странах на 15-20 лет выше). По этому показателю Россия находится на 71 месте в мире. У нас ослабленных и больных примерно в 1, 5 раза больше чем здоровых. Каждый 9-й ребенок рождается с дефектами, каждый 9-й житель - инвалид. Из всех выпускников школ только четверть признается практически здоровыми. Если бы при наборе в армию исходили из критериев, принятых в США, то 90% наших новобранцев было бы отбраковано по состоянию здоровья. Среди факторов риска, приведших к такому трагическому состоянию дел, экологические составляют не более 30%. В свою очередь, среди них важное место занимают те, которые имеют непосредственное отношение к глобальным изменениям характеристик биосферы, хотя и с яркой региональной окраской.