Экология нашей среды обитания

Сдавался/использовался	2002/Донецк.ДонНТУ природоохранной деятельности/ХОРУЖЕНКО
	Загрузить архив:
	Файл: FIRST.zip (23kb [zip], Скачиваний: 145) скачать

ГЛАВА 2

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

организма и среды

§ 1. Понятие о среде обитания и экологических факторах

Среда обитания организма - это совокупность абиотиче­ских и биотических условий его жизни. Свойства среды посто­янно меняются, и любое существо, чтобы выжить, приспосаб­ливается к этим изменениям.

Земной биотой освоены три основные среды обитания: вод­ная, наземно-воздушная и почвенная вместе с горными поро­дами приповерхностной части литосферы. Биологи еще часто выделяют четвертую среду жизни - сами живые организмы, заселенные паразитами и симбионтами.

Воздействие среды воспринимается организмами через по­средство факторов среды, называемых экологическими.

Экологические факторы - это определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздейст­вие на организм. Они подразделяются на абиотические, биоти­ческие и антропогенные (рис. 2.1).

Абиотическими факторами называют всю совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и рас­пространение животных и растений. Среди них различают фи­зические, химические и эдафические.

Физические факторы - это те, источником которых слу­жит физическое состояние или явление (механическое, волно­вое и др.). Например, температура, если она высокая - будет ожог, если очень низкая - обмораживание. На действие тем­пературы могут повлиять и другие факторы: в воде - течение, на суше - ветер и влажность, и т. п.

Химические факторы - это те, которые происходят от химического состава среды. Например, соленость воды, если она высокая, жизнь в водоеме может вовсе отсутствовать (Мерт­вое море), но в то же время в пресной воде не могут жить боль­шинство морских организмов. От достаточности содержания кислорода зависит жизнь животных на суше и в воде, и т. п.

Эдафические факторы, т. е. почвенные, - это совокупность химических, физических и механических свойств почв и гор­ных пород, оказывающих воздействие как на организмы, жи­вущие в них, т. е. для которых они являются средой обитания, так и на корневую систему  растений. Хорошо известны влия­ния химических компонентов (биогенных элементов), темпе­ратуры, влажности, структуры почв, содержания гумуса и т. п на рост и развитие растений.

Рис. 2.1. Классификация экологических факторов (по Ю. Одуму,
1975, с изменениями)

Однако не только абиотические факторы влияют на орга­низмы. Организмы образуют сообщества, где им приходится бороться за пищевые ресурсы, за обладание определенными пастбищами или территорией охоты, т. е. вступать в конку­рентную борьбу между собой. При этом проявляются хищни­чество, паразитизм и другие сложные взаимоотношения как на внутривидовом, так и, особенно, на межвидовом уровнях. Это уже факторы живой природы, или биотические факторы.

Биотические факторы - совокупность влияний жизне­деятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания (Хрусталев и др., 1996). В последнем случае речь идет о способности самих организмов в определенной степени влиять на условия обитания. Например, в лесу под влиянием растительного покрова создается особый микроклимат, или микросреда, где по сравнению с открытым местообитанием создается свой температурно-влажностной ре­жим: зимой здесь на несколько градусов теплее, летом - прох­ладнее и влажнее. Особая микросреда создается также в дуп­лах деревьев, в норах, в пещерах и т. п.

Особо следует отметить условия микросреды под снежным покровом, которая имеет уже чисто абиотическую природу. В результате отепляющего действия снега, которое наиболее эф­фективно при его толщине не менее 50-70 см, в его основа­нии, примерно в 5-сантиметровом слое, живут зимой мелкие животные-грызуны, так как температурные условия для них здесь благоприятны (от 0 до -2 °С). Благодаря этому же эф­фекту сохраняются под снегом всходы озимых злаков - ржи, пшеницы. В снегу от сильных морозов прячутся и крупные жи­вотные - олени, лоси, волки, лисицы, зайцы и др. - ложась в снег для отдыха.

Внутривидовые взаимодействия между особями одного и того же вида складываются из группового и массового эффек­тов и внутривидовой конкуренции. Групповой и массовый эф­фекты - термины, предложенные Грассе (1944), обозначают объединение животных одного вида в группы по две или более особей и эффект, вызванный перенаселением среды. В настоя­щее время чаще всего эти эффекты называются демографиче­скими факторами. Они характеризуют динамику численности и плотность групп организмов на популяционном уровне, в ос­нове которой лежит внутривидовая конкуренция, которая в кор­не отличается от межвидовой. Она проявляется в основном в , территориальном поведении животных, которые защищают мес­та своих гнездовий и известную площадь в округе. Таковы многие птицы и рыбы.

Межвидовые взаимоотношения значительно более разно­образны (см. рис. 2.1). Два живущие рядом вида могут вообще никак не влиять друг на друга, могут влиять благоприятно или неблагоприятно. Возможные типы комбинаций и отражают различные виды взаимоотношений:

нейтрализм - оба вида независимы и не оказывают никакого действия друг на друга;

конкуренция - каждый из видов оказывает на другой не-"^: благоприятное воздействие;

мутуализм - виды не могут существовать друг без дру­га;

протокооперация (содружество) - оба вида образуют сообщество, но могут существовать и раздельно, хотя сообщество приносит им обоим пользу;

комменсализм - один вид, комменсал, извлекает пользу от сожительства, а другой вид - хозяин не имеет ни­какой выгоды (взаимная терпимость);

аменсализм - один вид, аменсал, испытывает от другого угнетение роста и размножения;

паразитизм - паразитический вид тормозит рост и раз­множение своего хозяина и даже может вызвать его гибель;

хищничество - хищный вид питается своей жертвой.

Межвидовые отношения лежат в основе существования био­тических сообществ (биоценозов).

Антропогенные факторы - факторы, порожденные чело­веком и воздействующие на окружающую среду (загрязнение, эрозия почв, уничтожение лесов и т. д.), рассматриваются в прикладной экологии.

Среди абиотических факторов довольно часто выделяют кли­матические (температура, влажность воздуха, ветер и др.) и гидрографические - факторы водной среды (вода, течение, со­леность и др.).

Большинство факторов качественно и количественно изме­няются во времени. Например, климатические - в течение су­ток, сезона, по годам (температура, освещенность и др.).

Факторы, изменение которых во времени повторяются ре­гулярно, называют периодическими. К ним относятся не толь­ко климатические, но и некоторые гидрографические - при­ливы и отливы, некоторые океанские течения. Факторы, воз­никающие неожиданно (извержение вулкана, нападение хищ­ника и т. п.) называются непериодическими.

Подразделение факторов на периодические и непериодиче­ские (Мончадский, 1958) имеет очень важное значение при изу­чении приспособленности организмов к условиям жизни.

§ 2. Основные представления об адоптациях организмов

Адаптация (лат. «приспособление») - приспособление ор­ганизмов к среде. Этот процесс охватывает строение и функ­ции организмов (особей, видов, популяций) и их органов. Адаптация всегда развивается под воздействием трех основных фак­торов - изменчивости, наследственности и естественного от­бора ( равно как и искусственного - осуществляемого челове­ком).

Основные адаптации организмов к факторам внешней сре­ды наследственно обусловлены. Они формировались на историко-эволюционном пути биоты и изменялись вместе с измен­чивостью экологических факторов. Организмы адаптированы к постоянно действующим периодическим факторам, но среди них важно различать первичные и вторичные.

Первичные - это те факторы, которые существовали на Зем­ле еще до возникновения жизни: температура, освещенность, приливы, отливы и др. Адаптация организмов к этим факто­рам наиболее древняя и наиболее совершенная.

Вторичные периодические факторы являются следствием изменения первичных: влажность воздуха, зависящая от тем­пературы; растительная пища, зависящая от цикличности в раз­витии растений; ряд биотических факторов внутривидового влияния и др. Они возникли позднее первичных и адаптация к ним не всегда четко выражена.

В нормальных условиях в местообитании должны действо­вать только периодические факторы, непериодические - отсут­ствовать.

Непериодические факторы обычно воздействуют ката­строфически: могут вызвать болезни или даже смерть живо­го организма. Человек использовал это в своих интересах, ис­кусственно вводя непериодические факторы: введением хи­мической отравы уничтожает вредные для него организмы: паразитов, вредителей сельхозкультур, болезнетворных бак­терий, вирусов и т. п. Но оказалось, что длительное воздей­ствие этого фактора также может вызвать к нему адаптацию: насекомые адаптировались к ДДТ, бактерии и вирусы - к ан­тибиотикам, и т. д.

Источником адаптации являются генетические изменения в организме - мутации, возникающие как под влиянием ес­тественных факторов на историко-эволюционном этапе, так и в результате искусственного влияния на организм. Мутации разнообразны и их накопление может даже привести к дезинтеграционным явлениям, но благодаря отбору мутации и их комбинирование приобретают значение «ведущего творческо­го фактора адаптивной организации живых форм» (БСЭ, т. 1, 1970).

На историко-эволюционном пути развития на организмы действуют абиотические и биотические факторы в комплексе. Известны как успешные адаптации организмов к этому ком­плексу факторов, так и «безуспешные», т. е. вместо адаптации вид вымирает.

Прекрасный пример успешной адаптации - эволюция ло­шади в течение примерно 60 млн. лет от низкорослого предка до современного и красивейшего быстроногого животного с вы­сотой в холке до 1,6 м. Противоположный этому пример - сравнительно недавнее (десятки тысяч лет назад) вымирание мамонтов. Высокоаридный, субарктический климат последне­го оледенения привел к исчезновению растительности, кото­рой питались эти животные, кстати, хорошо приспособленные к низким температурам (Величко, 1970). Кроме того, высказы­ваются мнения, что в исчезновении мамонта «повинен» и пер­вобытный человек, которому тоже надо было выжить: мясо мамонтов употреблялось им в качестве пищи, а шкура - спа­сала от холода.

В приведенном примере с мамонтами недостаток раститель­ной пищи вначале ограничивал количество мамонтов, а ее ис­чезновение привело к их гибели. Растительная пища выступа­ла здесь в виде лимитирующего фактора. Эти факторы играют важнейшую роль§ 3. О регулирующем воздействии биоты на окружающую среду

Эволюция биосферы убедительно свидетельствует, что при любом воздействии на биосферу - природном или антропо­генном - ее гомеостаз обеспечивается за счет сохранения био­логического разнообразия. Отсюда очевидно, что экологичес­кие условия есть продукт взаимодействия биоты и окружаю­щей среды, и лишь правильная оценка этого взаимодействия позволяет разработать достоверные методологические подхо­ды к сохранению или даже улучшению экологической обста­новки в случае ее нарушения на всех экосистемных уровнях, вплоть до глобального.

Исследуя проблемы биологической регуляции окружающей среды, В. В. Горшков, В. Г. Горшков, В. И. Данилов-Данильян и др. (1999) пришли к выводу, что в настоящее время в эко­логической науке известны две основные концепции взаимо­действия биоты и окружающей ее среды.

Согласно первой концепции - традиционной - окружаю­щая среда пригодна для жизни в силу уникальных условий на поверхности Земли, а естественная биота приспосабливается к любой окружающей ее среде благодаря главному свойству жизни - способности к эволюции и непрерывной адаптации к ме­няющимся условиям среды. При этом, любые виды организ­мов, способные адаптироваться к окружающей среде и произ­водить наибольшее количество потомков, могут составлять земную биоту.

Согласно традиционной концепции - изменение окружа­ющей среды под воздействием человека - это определенный этап естественного эволюционного процесса - превращения биосферы в новую глобальную биосистему, а природное био­разнообразие - генетический ресурс человека, который сле­дует сохранять лишь в заповедниках, зоопарках и генных бан­ках. При этом безостановочный экономический рост возмо­жен лишь за счет непрерывного расширения использования ресурсов биосферы.

По мнению В. В. Горшкова и др. (1999), в традиционной концепции фактически игнорируются экологические ограни­чения на численность популяций биологических видов (в том числе человека), а также причины образования естественных сообществ, устойчивость сообществ и их среды обитания.

Во второй концепции основная роль отводится биотичес­кой регуляции окружающей среды. Биота Земли рассматри­вается как единственный механизм поддержания пригодных для жизни условий окружающей среды в локальных и гло­бальных масштабах. В случае прекращения регулирующего воздействия биоты физически неустойчивая окружающая среда быстро перейдет (примерно за 10 тыс. лет) в устойчивое со­стояние, в такое, как на Марсе или Венере, где жизнь невоз­можна.

В этой концепции главным свойством жизни считается способность видов к поддержанию тех условий окружающей среды, которые пригодны для существования биоты на лю­бом экосистемном уровне, а не способность к непрерывной адаптации к изменяющимся условиям этой среды. Биотичес­кая регуляция окружающей среды возможна в результате скореллированного взаимодействия между организмами и сре­дой, которая подобна скореллированности клеток и органов внутри многоклеточного организма. Работу по обеспечению поддержания окружающей среды выполняют виды с оптимальной, а не с максимальной численностью. Именно они образу­ют сообщества и составляют земную биоту, обеспечивая ста­ционарность численности особей, регулярность популяционных колебаний видов и предотвращают популяционные взрывы, разрушающие сообщества. Переход любого вида к произ­водству максимального количества потомков, относится к ге­нетическому отклонению от нормы и они немедленно вытес­няются из популяции. Механизм отбора в этом случае - кон­курентное взаимодействие однородных сообществ.

При переходе окружающей среды в новое состояние (на­пример, изменение восстановительной атмосферы на окисли­тельную), обязательно происходит существенная перестройка биоты. Но перестройка осуществляется без потери биотой спо­собности предотвращать переход среды в состояние, непри­годное для существования любой биоты. Это связано с тем, что существует несколько различных условий окружающей среды, пригодных для жизни, а эволюционирующая биота спо­собна перебирать все приемлемые для жизни условия.

Жизнь на Земле существует около 4 млрд. лет, причем альтернативность вышеописанных концепций сохраняется на протяжении всего этого периода. Но за этот период изменил­ся диапазон условий, пригодных для жизни, от локальных до глобальных масштабов. Это значит, что жизнь все это время активно изменяла окружающую среду в благоприятном для себя направлении, т. е. биотическая регуляция среды имела место с самого момента возникновения жизни.

Существование биотической регуляции окружающей сре­ды доказывается рядом факторов, важнейшими из которых являются следующие (Горшков и др., 1999):

1. Выбросы неорганического углерода из земных недр в атмосферу с огромной точностью соответствуют содержанию органического углерода в осадочных породах, что обеспечи­вает практически постоянное содержание неорганического уг­лерода в атмосфере в течение сотен миллионов лет.

2. Концентрации биогенных элементов (С, N, Р, О₂) в оке­ане сформированы и поддерживаются биотой, о чем свидетельствует отношение C/N/P/0₂, совпадающее с таковым при синтезе органического вещества.

3. Круговорот воды на суше также определяется биотой, так как 2/3 осадков связано с испарением воды на суше, в котором доминирующая роль принадлежит биоте.

4. Незатронутая деятельностью человека биота океана по­глощает избыток диоксида углерода, выбрасываемого в ат­мосферу человеком, т. е. действует в соответствии с отрица­тельными обратными связями, в то время как измененная человеком биота суши утратила эту способность.

5. Биотой океана поддерживается концентрация диоксида углерода в океане в три раза меньше, чем если бы ее воздей­ствие отсутствовало, так как потеря неорганического углеро­да океаном в атмосферу компенсируется поступлением в оке­ан органического углерода.

Биотическая регуляция исключает адаптацию и наобо­рот. Адаптационные процессы связываются со способнос­тью выживания организмов в определенных условиях, а если условия не меняются - нет и адаптации. При отсут­ствии адаптации биоты к искаженным условиям среды раз­рушение биотической регуляции обратимо. После прекра­щения антропогенного возмущения происходит восстановление аборигенных сообществ, содержащих правильную информацию о нормальных условиях среды и способах их регуляции путем уже описанных выше сукцессионных про­цессов (см. гл. 5, § 6).

Таким образом, биотическая регуляция окружающей сре­ды - это механизм управления окружающей средой, осно­ванный на отобранных в процессе эволюции видах, содержа­щих необходимую для управления средой генетическую ин­формацию. Возможность выживания человечества состоит в восстановлении естественной биоты на территориях, доста­точных для сохранения ее способности к регуляции окружаю­щей среды в глобальных масштабах. Главной экологической задачей человечества должно считаться сохранение естествен­ной биоты на Земле, которое должно сопровождаться полным прекращением дальнейшего освоения естественной биоты океана и ее восстановлением на значительной освоенной части суши.

Человек, став мощным геологическим фактором, оказы­вает глобальное воздействие на биосферу. Биосфера, со сво­ей стороны, через свои экологические законы, которые он вынужден соблюдать, чтобы выжить, в том числе и закон о биотической регуляции окружающей среды, воздействует на человека. Создаются условия, очень напоминающие сопря­женную эволюцию или коэволюцию человек-биосфера. Про­дуктом такой коэволюции может стать так называемая «ноо­сфера», т. е. сфера разума.

в выживании и адаптации организмов

§ 3. Природные ресурсы Земли

как лимитирующий фактор выживания человека

Общие представления

В самом общем виде, применительно к человеку «ресур­сы - это нечто, извлекаемое из природной среды для удовле­творения своих потребностей и желаний» (Миллер, 1993, т. 1). Потребности человека можно разделить на материальные и духовные. Природные ресурсы в прямом их применении в ка­кой-то части удовлетворяют духовные потребности человека, например эстетические («красота природы»), рекреационные и т. п. Но главное их назначение - удовлетворять материальные потребности, т.е. создание материальных благ.

Итак, природные (естественные) ресурсы - это природ­ные объекты и явления, которые человек использует для соз­дания материальных благ, обеспечивающих не только поддер­жание существования человечества, но и постепенное повыше­ние качества жизни.

Природные объекты и явления - это различные тела и силы природы, используемые человеком как ресурсы. Орга­низмы, кроме человека и в значительной степени домашних животных, - черпают живые энергетические ресурсы непо­средственно из окружающей природной среды, являясь частью биогеохимических циклов. Эти ресурсы по своему действию можно рассматривать и как экологические факторы, в том чис­ле и как лимитирующие, например большая часть пищевых ресурсов.

Человек, благодаря своим все возрастающим материаль­ным потребностям, не может довольствоваться дарами приро­ды только в той мере, при которой не должен нарушать ее рав­новесие, т. е. около 1% от ресурсов природной экосистемы, поэтому ему приходится использовать и те природные ресур­сы, которые накоплены за миллиарды и миллионы лет в не­драх Земли. Для создания материальных благ человеку необходимы металлы (железо, медь, алюминий и др.) и неметал­лическое сырье (глина, песок, минеральные удобрения и др.), а также лесная продукция (строительный лес, для производст­ва целлюлозы и бумаги, и т. д.) и многое другое.

Иными словами, природные ресурсы, используемые чело­веком, многообразны, многообразно их назначение, происхо­ждение, способы использования и т. п. Это требует определен­ной их систематизации.

Глава 11

Экология и здоровье человека

§ 1. Влияние природно-экологических факторов

на здоровье человека

Изначально Homosapiens жил в окружающей природной среде, как и все консументы экосистемы, и был практически незащищен от действия ее лимитирующих экологических фак­торов. Первобытный человек был подвержен тем же факто­рам регуляции и саморегуляции экосистемы, что и весь жи­вотный мир, продолжительность его жизни была небольшой, и весьма низкой была плотность популяции. Главными из ограничивающих факторов были гипердинамия и недоеда­ние. Среди причин смертности на первом месте стояли пато­генные (вызывающие болезни) воздействия природного ха­рактера. Особое значение среди них имели инфекционные бо­лезни, отличающиеся, как правило, природной очаговостью.

Суть природной очаговости в том, что возбудители болез­ней, специфические переносчики и животные аккумуляторы, хранители возбудителя, существуют в данных природных ус­ловиях (очагах) вне зависимости от того, обитает здесь чело­век или нет. Человек может заразиться от диких животных («резервуара» возбудителей), проживая в этой местности по­стоянно или случайно оказавшись здесь. К таким животным обычно относятся грызуны, птицы, насекомые и др.

Все эти животные входят в состав биоценоза экосистемы, связанного с определенным биотопом. Отсюда природные оча­говые болезни тесно связаны с определенной территорией, с тем или иным типом ландшафта, а значит, с климатическими его особенностями, например, отличаются сезонностью проявления. Е. П. Павловский (1938), впервые предложивший понятие природного очага, относил к природно-очаговым болезням чуму, туляремию, клещевой энцефалит, некоторые гельминтозы и др. Исследования показали, что в одном очаге могут содержаться несколько болезней.

Природно-очаговые болезни являлись основной причиной гибели людей вплоть до начала XX в. Наиболее страшной из таких болезней была чума, смертность от которой во много раз превосходила гибель людей в бесконечных войнах средне­вековья и более позднего времени.

Чума - острое инфекционное заболевание человека и животных, относится к карантинным болезням. Возбудителем является чумной микроб в виде яйцевидной биполярной палочки. Эпидемии чумы охватывали многие страны мира. В VI в. до н. э. в Восточной Римской империи за 50 лет погибло более 100 млн. человек. Не менее опустошительной была эпи­демия в XIV в. С XIV в. чума неоднократно отмечалась в Рос­сии, в том числе и в Москве. В XIX в. она «косила» людей в Забайкалье, Закавказье, в Прикаспии и даже в начале XX в. наблюдалась в портовых городах Черного моря, в том числе и в Одессе. В XX в. крупные эпидемии регистрировались в Ин­дии.

Заболевания, связанные с окружающей человека природ­ной средой, существуют и в настоящее время, хотя с ними  : ведется постоянная борьба. Их существование объясняется, в частности, причинами сугубо экологической природы, например резистентностъю (выработкой сопротивления к различ­ным факторам воздействия) носителей возбудителей и самихвозбудителей болезней. Характерным примером этих процес­сов является борьба с малярией.

Малярия - заболевание, вызываемое заражением парази­тами рода Plasmodeum, передаваемое укусом зараженного ма­лярийного комара. Это заболевание - экологическая и соци­ально-экономическая проблема.

В 1955 г., по данным ЮНЕП (1979), число заболевших малярией составляло от 200 до 255 млн. человек из 2,65 млрд., проживавших в то время в малярийных районах, и умирало ежегодно примерно 2 млн. человек. Против комаров в 1943 г. начали применять ДДТ, особенно интенсивно - с 1956 г. ДДТ и другие пестициды - мощные и стойкие, но уже к 70-гг. число популяций комаров, стойких к ДДТ, возросло настоль­ко, что число заболеваний, например, только в Индии возрос­ло до 6 млн. уже в 1976 г., в то время как в 1966 г. их было всего 40 тыс. (Состояние окружающей среды, 1978 (выбран­ные темы), 1979). К 1976 г. 43 вида комаров стали резистентны к различным инсектицидам. Другой фактор, препятствую­щий ликвидации малярии, - у ее паразита появилась устой­чивость к лекарствам от малярии (хлохину и др.).

Все более уделяется внимание комплексным, экологиче­ски оправданным методам борьбы с малярией - методам «управления жизненной средой». К ним относятся осушение заболоченных территорий, уменьшение солености воды и др. Следующие группы методов - биологические - использова­ние других организмов для снижения опасности комара; в 40 странах для этого используются не менее 265 видов личино-ядных рыб, также микробы, вызывающие болезни и гибель комаров.

Чума и другие инфекционные болезни (холера, малярия, сибирская язва, туляремия, дизентерия, дифтерия, скарлати­на и др.) уничтожали людей различного возраста, в том числе и репродукционного. Это обусловило достаточно медленный рост населения - первый миллиард жителей на Земле появил­ся в 1860 г. Но открытия Пастера и др. в конце XIX в., давшие мощный толчок развитию профилактической медицины XX в. в лечении весьма тяжелых заболеваний, резкое улучшение санитарно-гигиенических условий жизни, культуры и образо­ванности человечества в целом, привели к резкому снижению заболеваемости природно-очаговыми болезнями, а некоторые из них практически исчезли в XX в.

Однако, чтобы бороться с действием естественных факто­ров регуляции экосистемы, человеку пришлось использовать природные ресурсы, в том числе и невосполнимые, и создать искусственную среду для своего выживания.

Искусственная среда также требует адаптации к себе, ко­торая происходит через болезни. Главную роль в возникновении болезней в этом случае играют следующие факторы: гиподинамия, переедание, информационное изобилие, психоэмо­циональный стресс. В связи с этим наблюдается постоянный рост «болезней века»: сердечно-сосудистых, онкологических, аллергических заболеваний, психических расстройств и, на­конец, СПИДа, и др.

§ 2. Влияние социально-экологическихфакторов

на здоровье человека

Природная среда сейчас сохранилась лишь там, где она не была доступна людям для ее преобразования. Урбанизиро­ванная или городская среда - это искусственный мир, созданный человеком, не имеющий аналогов в природе и спо­собный существовать только при постоянном обновлении.

Социальная среда сложно интегрируется с любой окру­жающей человека средой и все факторы каждой из сред «тес­но взаимосвязаны между собой и испытывают объективные и субъективные стороны „качества среды жизни"» (Реймерс, 1994).

Эта множественность факторов заставляет более осторож­но подходить к оценке качества среды жизни человека по со­стоянию его здоровья. Необходимо тщательно подходить к выбору объектов и показателей, диагностирующих среду. Ими могут быть короткоживущие изменения в организме, по ко­торым можно судить о разных средах - дом, производство, транспорт, и долгоживущие в данной конкретной городской среде, - некоторые адаптации акклиматизационного плана и др. Влияние городской среды достаточно ярко подчеркивает­ся определенными тенденциями современного состояния здо­ровья человека.

С медико-биологических позиций наибольшее влияние эко­логические факторы городской среды оказывают на следую­щие тенденции: 1) процесс акселерации, 2) нарушение био­ритмов, 3) аллергизация населения, 4) рост онкологической заболеваемости и смертности, 5) рост доли лиц с избыточным весом, 6) отставание физиологического возраста от ка­лендарного, 7) «омоложение» многих форм патологии, 8) абиологическая тенденция в организации жизни и др.

Акселерация - это ускорение развития отдельных орга­нов или частей организма по сравнению с некой биологиче­ской нормой. В нашем случае - это увеличение размеров те­ла и значительный сдвиг во времени в сторону более раннего полового созревания. Ученые полагают, что это эволюцион­ный переход в жизни вида, вызванный улучшающимися ус­ловиями жизни: хорошее питание, «снявшее» лимитирующее действие пищевых ресурсов, что спровоцировало процессы от­бора, ставшие причиной акселерации.

Биологические ритмы - важнейший механизм регуля­ции функций биологических систем, сформировавшийся, как правило, под воздействием абиотических факторов, в услови­ях городской жизни могут нарушаться. Это прежде всего от­носится к циркадным ритмам: новым экологическим факто­ром стало использование электроосвещения, продлившее све­товой день. На это накладывается десинхроноз, возникает хао-тизация всех прежних биоритмов и происходит переход к но­вому ритмическому стереотипу, что вызывает болезни у че­ловека и у всех представителей биоты города, у которых на­рушается фотопериод.

Аллергизация населения - одна из основных новых черт в измененной структуре патологии людей в городской среде. Аллергия - извращенная чувствительность или реактивность организма к тому или иному веществу, так называемому ал­лергену (простые и сложные минеральные и органические ве­щества). Аллергены по отношению к организму бывают внеш­ние - экзоаллергены и внутренние - аутоаллергены. Экзоаллергены могут быть инфекционными - болезнетворные и неболезнетворные микробы, вирусы и др. и неинфекционны­ми - домашняя пыль, шерсть животных, пыльца растений, лекарственные препараты, другие химические вещества - бен­зин, хлорамин и т. п., а также мясо, овощи, фрукты, ягоды, молоко и др. Аутоаллергены - это кусочки тканей поврежденных органов (сердце, печень), а также ткани, поврежден­ные при ожоге, лучевом воздействии, обморожении и т. п.

Причина аллергических заболеваний (бронхиальная аст­ма, крапивница, лекарственная аллергия, ревматизм, волчан­ка красная и др.) - в нарушении иммунной системы челове­ка, которая в результате эволюции находилась в равновесии с природной средой. Городская же среда характеризуется рез­кой сменой доминирующих факторов и появлением совершен­но новых веществ - загрязнителей, давление которых ранее-иммунная система человека не испытывала. Поэтому аллер­гия может возникнуть без особого тому сопротивления орга­низма, и трудно ожидать, что он вообще станет к ней резистентным.

Онкологическая заболеваемость и смертность - од­на из наиболее показательных медицинских тенденций небла­гополучия в данном городе или, например, в зараженной ра­диацией сельской местности (Яблоков, 1989; и др.). Эти забо­левания вызваны опухолями. Опухоли (греч. «onkos») - но­вообразования, избыточные патологические разрастания тка­ней. Они могут быть доброкачественными - уплотняющими или раздвигающими окружающие ткани, и злокачествен­ными - прорастающими в окружающие ткани и разрушаю­щими их. Разрушая сосуды, они попадают в кровь и разносят­ся по всему организму, образуя так называемые метастазы. Доброкачественные опухоли метастазов не образуют.

Развитие злокачественных опухолей, т. е. заболевание ра­ком, может возникнуть в результате длительного контакта с определенными продуктами: рак легких - у рудокопов ура­новых рудников, рак кожи - у трубочистов, и т. п. Это забо­левание вызывается определенными веществами, называемы­ми канцерогенными.

Канцерогенные вещества (греч. «рождающие рак»), или просто канцерогены, химические соединения, способные вы­звать злокачественные и доброкачественные новообразования в организме при воздействии на него. Их известно несколько сот. По характеру действия они разделяются на три группы: 1) местного действия; 2) органотропные, т. е. поражающие определенные органы; 3) множественного действия, вызы­вающие опухоли в разных органах. К канцерогенам относятся многие циклические углеводороды, азотокрасители, алкалирующие соединения. Они содержатся в загрязненном промыш­ленными выбросами воздухе, в табачном дыме, каменоугольной смоле и саже. Многие канцерогенные вещества оказыва­ют мутогенное воздействие на организм.

Помимо канцерогенных веществ опухоли вызывают еще и опухолеродные вирусы, а также действие некоторых излу­чений - ультрафиолетового, рентгеновского, радиоактивно­го и др.

Кроме человека и животных опухоли поражают и расте­ния. Они могут быть вызваны грибами, бактериями, вируса­ми, насекомыми, действием низких температур. Они образу­ются на всех частях и органах растений. Рак корневой систе­мы приводит к их преждевременной гибели.

В экономически развитых странах смертность от рака сто­ит на втором месте. Но не обязательно все виды рака встреча­ются в одном и том же районе. Известна приуроченность от­дельных форм рака к тем или иным условиям, например, рак кожи чаще встречается в жарких странах, где избыток ультра­фиолетового излучения. Но заболеваемость раком определен­ной локализации у человека может изменяться в зависимости от изменений условий его жизни. Если человек переехал в ту местность, где эта форма встречается редко, снижается опас­ность заболевания именно данной формой рака и, соответст­венно, наоборот.

Таким образом, ярко выделяется зависимость между ра­ковыми заболеваниями и экологической обстановкой, то есть качеством окружающей среды, в том числе и городской.

Экологический подход к этому явлению говорит о том, что первопричиной рака в большинстве случаев являются про­цессы и приспособления обмена веществ к воздействию но­вых, отличных от природных факторов, и в частности канце­рогенных веществ. Вообще, рак надо рассматривать как ре­зультат разбалансирования организмам, поэтому, его вызвать может в принципе любой фактор среды или их комплекс, спо­собные привести организм в разбалансированное состояние. Например, вследствие превышения верхней пороговой кон­центрации загрязнителей воздуха, питьевой воды, токсичных химических элементов в рационе питания и т. п., т. е. тогда, когда нормальная регуляция функций организма становится невозможной (рис. 11.1).:

Рис. 11.1. Зависимость регуляторных процессов в организме от
содержания химических элементов в рационе (по В. В. Ковальскому, 1976)

Рост доли лиц с избыточным весом - также явление, вызванное особенностями городской среды. Переедание, ма­лая физическая активность и прочее, безусловно, здесь име­ют место. Но избыток питания необходим для создания энер­гетических запасов, чтобы противостоять резкому дисбалан­су средовых воздействий. Тем не менее одновременно наблю­дается рост в популяции доли представителей астенического типа: происходит размывание «золотой середины» и намеча­ются две противоположные стратегии адаптации: стремление к полноте и похуданию (тенденция значительно слабее). Но и то и другое влечет за собой целый ряд патогенных последст­вий.

Рождение на свет большого количества недоношен­ных детей, а значит физически незрелых - показатель край­не неблагоприятного состояния среды обитания человека. Оно связано с нарушениями в генетическом аппарате и просто с ростом адаптируемости к изменениям среды. Физиологиче­ская незрелость является результатом резкого дисбаланса со

средой, которая слишком стремительно трансформируется (Го­родская среда..., 1990) и может иметь далеко идущие последствия, в том числе привести к акселерации и другим изменениям в росте человека.

Современное состояние человека как биологического вида характеризуется еще целым рядом медико-биологических тенденций, связанных с изменениями в городской среде: рост близорукости и кариеса зубов у школьников, возрастание удельного веса хронических заболеваний, появление ранее неизвестных болезней - производных научно-технического прогресса: радиационная, авиационная, автомобильная, лекарственная, многие профессиональные заболевания, и т. д. В боль­шинстве своем эти болезни есть результат воздействия антропогенно-экологических факторов, которые рассматриваются во второй части учебника.

Инфекционные болезни тоже неискоренены в городах. Количество людей, пораженных малярией, гепатитом и многими другими болезнями, исчисляется огромными цифрами. Многие медики считают, что следует говорить не о «победе», а лишь о временном успехе в борьбе с этими болезнями. Объ­ясняется это тем, что слишком коротка история борьбы с ни­ми, а непредсказуемость изменений в городской среде может свести на нет эти успехи. По этой причине «возврат» инфек­ционных агентов фиксируется среди вирусов, а многие вирусы «отрываются» от природной основы и переходят в новую стадию, способную жить в среде обитания человека, - стано­вятся возбудителями гриппа, вирусной формы рака и других болезней (возможно, такой формой является вирус ВИЧ). По своему механизму действия эти формы можно приравнять к природно-очаговым, которые и в городской среде тоже имеют место (туляремия и др.).

Абиологические тенденции, под которыми понимают­ся такие черты образа жизни человека, как гиподинамия, ку­рение, наркомания и др., тоже являются причиной многих за­болеваний - ожирение, рак, кардиологические болезни и др.

К этому ряду относится и стериализация среды - фронталь­ная борьба с вирусно-микробным окружением, когда вместе с вредными уничтожаются и полезные формы живого окруже­ния человека. Это проистекает от того, что в медицине еще есть недопонимание важной роли в патологии надорганизменных форм живого, т. е. человеческой популяции. Поэтому боль­шим шагом вперед является развиваемое экологией представ­ление о здоровье как о состоянии биосистемы и его тесней­шей связи со средой, а патологические явления при этом рас­сматриваются как вызванные ею приспособительные процес­сы.

В приложении к человеку нельзя отрывать биологическое от воспринятого в ходе социальной адаптации. Для личности важна и этническая среда, и форма трудовой деятельности, и социальная, экономическая определенность - дело лишь в степени и времени воздействия.

Итак, сохранение здоровья или возникновение болезни - это результат сложных взаимодействий внутренних биосис­тем организма и внешних факторов окружающей среды. По­знание этих сложных взаимодействий явилось основой для возникновения профилактической медицины и ее научной дис­циплины - гигиены.