Учебник по экологии для технических специальностей - Н.И. Николайкин. Учебник по экологии для технических специальностей - Н.И. Никола. Технические науки и по специальностям в области 650000 Техника и технологии е издание, стереотипное москва 2004
 Скачать 4.61 Mb.
|
|
ксенобиотиков от греч xenos — чужой и biote — жизнь. Редуценты в естественных экосистемах не справляются с таким количеством чуждых веществ, для разложения которых в природе несу ществует специализированных биохимических механизмов, поэтому ксенобиотики представляют собой опасный вид загрязнений. Организм человека также не справляется с этими чужеродными искусственными веществами, ибо не имеет средств их детоксикации. Помимо физических и химических стрессов, на человека в современном мире воздействуют стрессы перенаселения, характерные для больших городов. Он попадает в многочисленные психологические стрессовые ситуации напряженной соци- 326 Глава 8. ЧЕЛОВЕК В БИОСФЕРЕ альной жизни. При этом важно, что человек сталкивается со стрессорными факторами не только в реальных ситуациях, но ив виртуальных, возникающих от избытка информации, поступающей благодаря телевидению, радио, при использовании персональных компьютеров. И наконец, сам характер (содержание) поступающей информации часто приводит организм человека к стрессовым состояниям. Понятие стресс было введено в медицину ив физиологию Г. Селье в х годах XX века, который рассматривал стресс как неспецифическую реакцию человеческого организма, возникающую в ответ на повышенные требования среды, и далей определение адаптационный синдром. Такое определение приемлемо для стрессов, вызванных самыми различными причинами, и характеризует механизмы адаптации разнообразных живых систем. Стресс как у животных, таки у человека является неспецифической нейрогуморальной реакцией организма, осуществляемой путем мобилизации нервной и гуморальной систем для адаптации к предъявленным требованиям среды. Состояние стресса — важнейший фактор регулирования размножения всех живых существ, те. фактор регулирования численности популяций. Различают несколько фаз стресса. Первая фаза — фаза тревоги или мобилизации, когда нервная система, точнее рецепторы, воспринимают сигналы из внешней среды, а нервные центры, оценив их значимость, передают команду гуморальной системе. После сложной цепи взаимодействий выделяются гормоны стресса — главным образом это гормоны надпочечников. Вторая фаза — фаза сопротивления, в которую далее вступает организм, когда под влиянием гормонов стресса все органы и системы организма начинают работать в режиме повышенной активности. Третья фаза может протекать различными путями. Если организм справился со стрессовыми воздействиями и вышел на более высокий уровень адаптивности, то это — фаза компенсации (эустресс). Повторяющиеся эустрес- 1 Гуморальная регуляция (от лат humor — жидкость) — один из механизмов координации процессов жизнедеятельности, осуществляемый через жидкие среды организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость) с помощью биологически активных веществ, среди которых важную роль играют гормоны. 8.1. Экология человека 327 сы с возрастающей нагрузкой ведут к реакции тренировки и к большей адаптированности организма. Преодоленный стресс выводит человеческий организм на новый, более высокий уровень толерантности. Если возникает истощение организма, зачастую приводящее к болезни или даже к смерти, — это истощающий стресс (дистресс). Исход стресса зависит не только от характера и силы воздействия вызвавшего его фактора, но также и от исходного физиологического состояния организма. Чем более организм устойчив (здоров и адаптивен, чем лучше все его системы сохраняют гомеостатическое равновесие, тем больше шансов на благоприятный исход стресса. Природноочаговые заболевания (эндемические Другой большой группой экопатологий, те. болезней, связанных с неблагоприятной средой, являются природноочаговые заболевания. Они вызваны тем, что человек живет либо в местности, где обитают возбудители какой-либо болезни (например, клещевого энцефалита, переносимого клещами, либо в районе земного шара, имеющем геохимические или геофизические особенности. Особенности биогеохимических провинций — крупных территорий, характеризующихся специфическими особенностями состава биосреды, влияют на здоровье людей, а также на видовой состав биоты. Особые биогеохимические провинции могут характеризоваться вулканической и флюидной активностью геосферы аномалиями физических полей Земли тектоническими явлениями явлениями выветривания или разрушения горных пород особенностями поступающего солнечного излучения и биогеохимических реакций особым режимом изменения температуры, выпадения осадков, активности ветров. Все это влияет на почвообразование, растительный покрова также на здоровье людей. Примерами биогеохимических провинций являются внутренняя Монголия, бассейны рек Ху-бао и Желтой. Эти местности обогащены мышьяком, фтором, ионами хлора и сульфат- ионами, углеводородами, органическими веществами. Характерные эндемические болезни, возникающие в этих районах, — отравление мышьяком, флюороз и диарея. В Китае есть районы, в которых воды и почвы обогащены хромом, никелем и ванадием. У людей в этих районах очень часто встречается рак желудка. Существуют значительные территории, где воды обогащены фтором. Там распространен зубной и костный флюороз. Наземном шаре немало мест, где отмечается недостаток йода, и там 328 Глава 8. ЧЕЛОВЕК В БИОСФЕРЕ эндемическими заболеваниями являются заболевания щитовидной железы и кретинизм. Избыток селена в окружающей среде ведет к отравлениями зачастую к раку легких, тогда как его недостаток приводит к появлению болезни Кешана. На территории России избыток стронция на фоне недостатка кальция, а также интоксикация фосфором и марганцем характерны для Восточной Сибири. В этом случае возникает так называемая «уровская» болезнь, те. артроз одновременно с деформирующим остеохондрозом. В Карело-Кольском регионе при значительном недостатке фтора и йода вводах и почве наблюдаются повышенная заболеваемость кариесом и нарушения функции щитовидной железы. В бассейне реки Волга, особенно в Мордовии, где имеется избыток фтора, чаще, чем в других местах, встречается флюороз. Локальные участки поверхности Земли, имеющие аномалии физических полей, называются геопатогенными зонами. Сними связано явление «геопатогенного стресса, вызывающего учащенный пульс, повышенное артериальное давление, бессонницу, кошмары, раннюю смертность. Эти явления встречаются в местах, где выявлены разломы литосферы, поэтому их часто связывают с наличием радона, который через разломы выходит на поверхность из недр Земли. Известно геопато генное влияния на людей, оказываемое в сейсмоопасных районах, особенно перед землетрясением. Именно там возникают мощные аномалии физических полей Земли, служащие причиной биохимических сдвигов в организме человека, а также изменений в поведении животных. У людей в таких местах возникает депрессия, изменяется формула крови, часто возникают приступы сердечной недостаточности. Значительный вклад в данные по геопатологии внесен научной школой гелиобиологии, основанной А. Л. Чижевским, который впервые показал основополагающее влияние солнечной активности на различные биосферные процессы, в том числе и на изменение патогенности возбудителей различных заболеваний. Солнечная активность играет большую роль в изменениях геомагнитной обстановки на Земле. Прогнозы, построенные на основании изучения периодичности активности Солнца, имеют очень важное экологическое и медицинское значение. Болезни старения Крупная группа болезней и патологических состояний человека связана с возрастными изменениями. Это так называемые болезни старения ожирение, рак, диабет, гипертония — синдромы, связанные не только с возрастом, но и с экологическими факторами. Понятие биологического воз 8.1. Экология человека 329 раста отражает определенный комплекс морфофункциональ- ных изменений организма, простым показателем которых являются работоспособность и адаптивность человека, его функциональная активность. Возрастные изменения наступают у каждого отдельного человека не только в соответствии сего астрономическим возрастом, но также в зависимости от факторов окружающей среды. Все экопатологии ведут к преждевременному старению, что особенно хорошо видно в местах экологических бедствий, экологических катастроф, в местах, где отмечены геопатологические явления. 8.1.6. Защитные системы организма человека Организм человека имеет ряд защитных систем, которые противостоят неблагоприятным воздействиям внешней среды, поэтому при различных экопатологиях поражаются в первую очередь. Первой защитной системой являются кожные покровы, а также слизистые оболочки легких и пищеварительного тракта. Через них поступают различные вредные вещества, растворенные вводе или просто находящиеся в атмосферном воздухе. Для территорий с повышенным химическим загрязнением характерны различные типы легочных заболеваний, заболеваний верхних дыхательных путей, а также разнообразные кожные болезни. Второй защитной системой организма является печень обладающая способностью детоксикации вредных веществ (и даже ядов, попавших в организм вместе с пищей. Если печень человека оказывается перегруженной токсическими веществами, то возникают такие тяжелые болезни, как цирроз и онкологические заболевания. Главной защитной системой, предназначенной для защиты целостности и здоровья организма, является иммунная система Она включает процессы и средства клеточной игу моральной защиты от бактериальных загрязнений внешней среды и чужеродных белков, те. от попавших в организм бактерий и прочих возбудителей заболеваний биологического происхождения. В случае, когда иммунная система испытывает экологический стресс, ее работа нарушается. Заболевания иммунной системы очень характерны для нашего времени. Первая стадия таких заболеваний связана с ее 330 Глава 8. ЧЕЛОВЕК В БИОСФЕРЕ гиперчувствительностью, приводящей кр аз личным типам ал лергий. Вторая стадия обусловлена иммунодефицитом — истощением иммунной системы, которое ведет к тому, что организм катастрофически теряет сопротивляемость к любым болезнями поражениям. Чувствительность человеческого организма к агрессии окружающей среды зависит также и от его возрастных особенностей. 8.1.7. Онтогенез человека, или этапы индивидуальной жизни Онтогенез человека делится на несколько крупных периодов, которые свойственны развитию всех многоклеточных существ и особенно высших животных, сходных с человеком. Прежде всего это эмбриогенез те. тот период развития, который проходит у человека в утробе матери под защитой специального барьерного органа — плаценты. В свою очередь эмбриогенез, длящийся мес, состоит из нескольких принципиальных этапов. Первый этап связан с оплодотворением, тес самим фактом встречи родительских половых клеток. В это время зародышевые клетки подвержены влиянию естественного отбора, так как далеко не все родительские клетки способны к дальнейшему развитию. Второй этап, с которого начинается эмбриогенез, — это превращение одной клетки — оплодотворенного яйца в многоклеточный организм (дробление. Третий этап связан с началом дифференциации (специализации) клеток в организме и знаменуется появлением в нем трех первичных типов тканей. При этом в зародыше происходит перемещение клеточных пластов, а затем начинается этап органогенеза, те. закладка и образование различных органов и систем организма, характеризуемый сложными явлениями дифференциации клеток и объединением их в структуры. К двум месяцам развития складывается защитная система материнского организма — плацента, которая в дальнейшем и питает, и защищает развивающийся плод. В остальные семь месяцев развития человека под защитой плаценты его органы приобретают функциональную активность и быстро растут. Значительными драматичным для человеческого организма является появление на свет те. роды. Этот период также подвержен действию естественного отбора не все зародыши благополучно доходят док он ц а эмбриогенеза и благополучно рождаются на свет. Далее наступает период детства первым. Экология человека 331 этапом которого является грудное вскармливание, когда в течение года особенно важным для человека является фактор питания. За это время происходят большие изменения в нервной системе, созревают рецепторные системы (органы чувству ребенка закладывается интуитивный образ мира. Следующий этап детства продолжается до шести-семи лет, когда окончательно созревает нервная система и вместе с ней способность к познанию окружающего мира. Увеличивается количество извилин в коре больших полушарий головного мозга, ребенок активно обучается, у него созревают условно- рефлекторные связи, те. в нервных связях запечатлевается жизненный опыт. Период детства сменяется препубертатным периодом, когда начинается и постепенно на протяжении нескольких лет происходит созревание эндокринной системы, завершающееся наступлением юношеского периода когда у подростка созревает репродуктивная система и половые гормоны включаются в эндокринную систему регуляции организма. Таким образом, нервная система и эндокринная система, те. две координирующие системы организма, окончательно созревают уже после рождения ребенка. Все эти сложные процессы роста и созревания завершаются в среднем к 18 годам у женщин и к 20—21 году у мужчин, после чего следует длительный репродуктивный период — период мощной и согласованной работы всех систем организма. Это период воспроизведения, размножения и наивысшей работоспособности человеческого организма во всех отношениях. После завершения репродуктивного периода (у женщин к 45—50 годам, у мужчин — несколько позже) начинается переход к периоду старения, в котором принято выделять несколько стадий климакс, пожилой возрасти долгожительство начинающееся в наше время после 90 лет. Созревание, согласованная работа и последующее старение у людей различных рас приходятся на несколько разный астрономический возраст. Вместе стем возрастные характеристики связаны с состоянием окружающей человека среды. Ряд факторов среды обитания способствуют как более раннему созреванию, таки более раннему старению человеческого организма. В онтогенезе человека, как и других живых существ, выделяют некоторые моменты, которые принято называть критическими, те. наиболее чувствительными к повреждающим факторами условиям среды. Так, первый период онтогенеза, связанный с оплодотворением, размножением, перемещением клеток, органогенезом, безусловно, является критическим. Также и пос 332 Глава 8. ЧЕЛОВЕК В БИОСФЕРЕ ле рождения переход от каждого очередного периода онтогенеза к последующему связан с изменениями в управляющих системах организма, следовательно, является критическим. Все эти чувствительные точки являются возрастными мишенями для действия стрессорных факторов окружающей среды. Поданным медицинской статистики соответствующие возрастные группы людей характеризуются повышенной заболеваемостью и смертностью. Человеческая популяция, для того чтобы воспроизводиться полноценно, должна подвергаться воздействию фильтра — естественного отбора, который отметает, приводит к гибели наименее жизнеспособные особи. Наиболее результативно действие естественного отбора происходит именно в те моменты, которые были названы критическими периодами. В частности, из всех оплодотворенных яйцеклеток у человека до конца эмбрионального периода доходит не больше половины. Подверженными влиянию естественного отбора оказываются зародыши, несущие какие-либо летальные гены, а также те или иные уродства. Детеныши, больные из-за мутантных генов (хромосомных изменений, а также в результате нарушений развития в течение эмбриогенеза, нежизнеспособны в условиях дикой природы и, скорее всего, были бы ею отбракованы. Однако развитие медицины и общее повышение уровня жизни человека, особенно в XIX и XX вв., вывело человеческую популяцию из-под влияния естественного отбора, и поэтому у человечества накопился достаточно значительный генетический груз. В наше время известно более двух тысяч наследственных болезней человека, вызванных различными мутациями. С другой стороны, если родительские клетки не содержат мутантных генов, нов течение эмбриогенеза происходят ка кие-либо нарушения развития, то зародыш превращается вне полноценного, дефектного ребенка. Вещества, вызывающие нарушения эмбрионального развития и приводящие к возникновению уродств, называются тератогенами, а соответствующий эффект — тератогенным. Если уродства возникают в течение эмбриогенеза, тов природе такие маленькие человеческие существа были бы нежизнеспособны. Однако современная медицина позволяет им выжить. Такие люди, несущие уродства или мутантные гены, иногда могут давать потомство, тем самым отягощая генетический груз человечества. Все это привело к тому, что в настоящее время до 30% новорожденных имеют те или иные отклонения либо в строении, 8 . 1 . Экология человека 333 либо в функциональной деятельности различных систем организма, причем до 10% из них могут обладать значительными отклонениями в своей морфологии, те. уродствами. Следовательно, экологическая агрессия воздействует на различные системы, функции формирования и развития человека. Основными мишенями воздействия агрессивных факторов среды являются генетический аппарат, репродуктивная функция и иммунная система. Генетический аппарат Воздействие непосредственно на генетический аппарат — гены, хромосомы, ДНК половых клеток приводит к мутагенному эффекту, что. характерно для радиационного воздействия '' Канцерогенный эффект может возникать, когда различные изменения в ДНК происходят не в половых, а в других клетках организма. При этом трансформация различных тканей и клеток в опухолевые может происходить под влиянием не только радиации, но и ряда химических веществ. Токсические воздействия могут вызвать тератогенный эффект, те. возникновение уродства у плода вследствие нарушений в процессе развития, или же эмбриотоксический эффект, те. врожденные изменения и болезни, несвязанные с появлением уродств, но ведущие к тяжелым функциональным поражениям, например, нервной системы. Они часто вызываются алкоголем и вирусными заболеваниями. Репродуктивная функция. В результате действия различных повреждающих факторов среды может нарушаться также репродуктивная функция мужчин и женщин. Так, в Москве в настоящее время на 50% выросло количество бесплодных мужчин и значительно увеличилось количество страдающих бесплодием женщин. Изменения в репродуктивной функции связаны не только с химическим воздействием на половые железы, но также могут быть и результатом стресса, недостаточности или извращения питания, а также следствием повреждений на различных этапах матричного синтеза в клетках, вызываемых некоторыми антибиотиками и лекарственными препаратами. Иммунная система Мишенью действия токсичной среды является также иммунная система, чувствительность которой повышается при действии пестицидов, промышленной пыли и других техногенных факторов. Метаболизм Метаболизм человека — важная мишень токсического влияния техногенной среды. Прежде всего происхо- 334 Глава 8. ЧЕЛОВЕК В БИОСФЕРЕ дит поражение печени тяжелыми металлами, алкоголем, инфекционной патологией, некоторыми вирусами. Нервная система Нервная система — серьезная мишень техногенного воздействия. Воздействие на центральную нервную систему ведет к болезням, которые называют неврозами, а также страдает вегетативная нервная система и рецепторы. В частности, рецепторы (органы чувств человека) могут сильно повреждаться такими факторами среды, как изменение светового режима, вибрации, шумовые перегрузки и др. Воздействие стрессоров |