Основы общей экологии.

Экология изначально возникла как общая наука об отношениях организмов с окружающей средой. Современная экология человека представляет собой междисциплинарную науку, использующую знания естественных наук, таких как химия, биология, физика, и социальных наук – социологии, экономики, политики и др. При этом все социальные, экономические и природные условия рассматриваются в экологии человека как одинаково важные составляющие среды, обеспечивающие различные стороны его жизнедеятельности. Эти науки изучают, по сути, одни и те же явления – влияние факторов среды на человека с целью оценки их роли в формировании здоровья населения.

Среди факторов, формирующих здоровье населения, экологические являются наиболее существенными.

Экологическая проблема – это угроза самому существованию человечества вследствие исчерпания природных ресурсов и опасного для жизни человека загрязнения среды его обитания. Именно этими противоречиями во взаимоотношениях общества и природы определяется существо экологической проблемы.

Задачи экологического образования:

· Умение определить «пространство», возникающее в результате деятельности людей (общества);

· Открытие и объяснение правил и законов важных для адаптации человека в «пространстве»;

· Изучение человека в «пространстве»;

· Изучение человека в экологической системе;

· Изучение взаимного влияния человека и экологической системы и перемены, вытекающие из этого влияния;

· Использование полученных знаний для сохранения «среды обитания; общества.

Экологические факторы и здоровье населения

Экологические факторы – существенные свойства окружающей среды, оказывающие прямое или косвенное воздействие на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из фаз их индивидуального развития. В свою очередь организм реагирует на экологические факторы специфическими приспособительными реакциями. По своей природе экологические факторы подразделяются на три группы:

Абиотические факторы - влияния неживой природы

Биотические факторы - влияния живой природы

Антропогенные факторы – влияния, вызванные разумной и неразумной деятельностью человека (антропос – человек)

Абиотические факторы делятся на:

1.Климатические (свет, температура, влага, движение воздуха, давление, солнечная радиация, осадки, ветер и др.

2.Эдафогенные (эдафос – почва): механический состав, влагоемкость, воздухопроницаемость, плотность.

3.Орографические: рельеф, высота над уровнем моря

4.Химические: химический состав атмосферы, морских и пресных вод, почвы

Биотические факторы на:

1.фитогенные: растительные организмы

2.зоогенные: животные

3.Микробиогенные: вирусы, простейшие, бактерии

Антропогенные факторы – это совокупность экологических факторов, обусловленных случайной или преднамеренной деятельностью человека. К антропогенным факторам относятся радиационное загрязнение химическими веществами воды, почвы или атмосферы в результате деятельности общества.

По характеру воздействий рассматривают периодические и непериодические экологические факторы, с действием которых связаны приспособительные возможности организмов и природных экосистем к изменениям внешних воздействий. К периодическим экологическим факторам относят природные явления, обусловленные вращением Земли: смена времен года, суточная смена освещенности, суточные, сезонные и вековые изменения температуры и осадков, динамика растительной пищи(для животных) и др. К непериодическим факторам относятся экологические факторы, не имеющие выраженной цикличности, например, химический состав и механические характеристики почвы, атмосферного воздуха или воды.

Здоровье человека как биосоциального вида является не только биологической категорией, а есть важнейший показатель общественного прогресса. Согласно определению Всемирной организации здравоохранения, здоровье человека- это состояние полного физического, душевного, сексуального, социального благополучия и способность приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям внешней и внутренней среды и естественному процессу старения, а также отсутствие болезней и физических дефектов.

Качество окружающей среды существенно влияет на здоровье населения. Практически все химические и физические излучения в той или иной степени оказывают вредное воздействие на здоровье людей, причем важным здесь является уровень их присутствия в окружающей среде(концентрация вещества, доза полученной радиации и т.п.). При неблагоприятном воздействии первостепенное значение имеют мутагенный и канцерогенный эффекты. Представляет опасность влияние загрязнения на детородную функцию и здоровье детей. Для большого числа химических веществ характерно воздействие на метоболическую, иммунную и другие системы, выполняющие защитные функции организма; их изменение содействует развитию неинфекционных заболеваний, большая доля которых приходится на сердечно-сосудистые и онкологические болезни.

Экологические факторы даже при невысоком уровне воздействия могут вызывать значительные расстройства здоровья людей. Загрязнение среды, несмотря на относительно малые концентрации веществ, вследствие большой длительности воздействия(практически на протяжении всей жизни человека) может приводить к серьезным нарушениям в состоянии здоровья, особенно таких малоустойчивых групп, как дети, пожилые люди, больные хроническими болезнями, беременные женщины.

Колоссальные приросты промышленного производства и многократно увеличившиеся объемы выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду позволяют предполагать и значительно возросшее воздействие экологических факторов на здоровье человека.

Экологические факторы — это комплекс окружающих условий, воздействующих на живые организмы. Различают факторы неживой природы — абиотические (климатические, эдафические, орографические, гидрографические, химические, пирогенные), факторы живой природы — биотические (фитогенные и зоогенные) и факторы антропогенные (воздействие человеческой деятельности). К лимитирующим относятся любые факторы, ограничивающие рост и развитие организмов. Приспособление организма к среде обитания называется адаптацией. Внешний облик организма, отражающий его приспособленность к условиям среды, называется жизненной формой.

Понятие об экологических факторах среды, их классификация

Отдельные компоненты среды обитания, воздействующие на живые организмы, на которые они реагируют приспособительными реакциями (адаптациями), называются факторами среды, или экологическими факторами. Иначе говоря, комплекс окружающих условий, влияющих на жизнедеятельность организмов, носит название экологические факторы среды.

Все экологические факторы делят на группы:

1. включают компоненты и явления неживой природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы. Среди множества абиотических факторов главную роль играют:

• климатические (солнечная радиация, свет и световой режим, температура, влажность, атмосферные осадки, ветер, атмосферное давление и др.);
• эдафические (механическая структура и химический состав почвы, влагоемкость, водный, воздушный и тепловой режим почвы, кислотность, влажность, газовый состав, уровень грунтовых вод и др.);
• орографические (рельеф, экспозиция склона, крутизна склона, перепад высот, высота над уровнем моря);
• гидрографические (прозрачность воды, текучесть, проточность, температура, кислотность, газовый состав, содержание минеральных и органических веществ и др.);
• химические (газовый состав атмосферы, солевой состав воды);
• пирогенные (воздействие огня).

2. — совокупность взаимоотношений живых организмов, а также их взаимовлияний на среду обитания. Действие биотических факторов может быть не только непосредственным, но и косвенным, выражаясь в корректировке абиотических факторов (например, изменение состава почвы, микроклимата под пологом леса и т.д.). К биотическим факторам относятся:

• фитогенные (влияние растений друг на друга и на окружающую среду);
• зоогенные (влияние животных друг на друга и на окружающую среду).

3. отражают интенсивное влияние человека (непосредственно) или человеческой деятельности (опосредованно) на окружающую среду и живые организмы. К таким факторам относятся все формы деятельности человека и человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания и других видов и непосредственно сказываются на их жизни. Каждый живой организм испытывает влияние неживой природы, организмов других видов, в том числе человека, и в свою очередь оказывает воздействие на каждую из этих составляющих.

Влияние антропогенных факторов в природе может быть как сознательным, так и случайным, или неосознанным. Человек, распахивая целинные и залежные земли, создает сельскохозяйственные угодья, выводит высокопродуктивные и устойчивые к заболеваниям формы, расселяет одни виды и уничтожает другие. Эти воздействия (сознательные) часто носят отрицательный характер, например необдуманное расселение многих животных, растений, микроорганизмов, хищническое уничтожение целого ряда видов, загрязнение среды и др.

Биотические факторы среды проявляются через взаимоотношения организмов, входящих в одно сообщество. В природе многие виды тесно взаимосвязаны, их отношения друг с другом как компонентами окружающей среды могут носить чрезвычайно сложный характер. Что касается связей между сообществом и окружающей неорганической средой, то они всегда являются двусторонними, обоюдными. Так, характер леса зависит от соответствующего типа почв, но сама почва в значительной мере формируется под влиянием леса. Подобно этому температура, влажность и освещенность в лесу определяются растительностью, но сформировавшиеся климатические условия в свою очередь влияют на сообщество обитающих в лесу организмов.

Воздействие экологических факторов на организм

Воздействие среды обитания воспринимается организмами через посредство факторов среды, называемых экологическими. Следует отметить, что экологическим фактором является только изменяющийся элемент окружающей среды , вызывающий у организмов при своем повторном изменении ответные приспособительные эколого-физиологические реакции, наследственно закрепляющиеся в процессе эволюции. Они подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные (рис. 1).

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

Физические факторы - те, источником которых служит физическое состояние или явление (механическое, волновое и др.). Например, температура.

Химические факторы — те, которые происходят от химического состава среды. Например, соленость воды, содержание кислорода и т.п.

Эдафические (или почвенные) факторы представляют собой совокупность химических, физических и механических свойств почв и горных пород, оказывающих воздействие как на организмы, для которых они являются средой обитания, так и на корневую систему растений. Например, влияние биогенных элементов, влажности, структуры почвы, содержание гумуса и т.п. на рост и развитие растений.

Рис. 1. Схема воздействия среды обитания (окружающей среды) на организм

— факторы деятельности человека, воздействующие на окружающую природную среду ( и гидросферы, эрозия почв, уничтожение лесов и т.п.).

Лимитирующими (ограничивающими) экологическими факторами называют такие факторы, которые ограничивают развитие организмов из-за недостатка или избытка питательных веществ по сравнению с потребностью (оптимальным содержанием).

Так, при выращивании растений при различных температурах точка, при которой наблюдается максимальный рост, и будет оптимумом. Весь интервал температур, от минимальной до максимальной, при которых еще возможен рост, называют диапазоном устойчивости (выносливости), или толерантности. Ограничивающие его точки, т.е. максимальная и минимальная пригодные для жизни температуры, — пределы устойчивости. Между зоной оптимума и пределами устойчивости по мере приближения к последним растение испытывает все нарастающий стресс, т.е. речь идет о стрессовых зонах, или зонах угнетения, в рамках диапазона устойчивости (рис. 2). По мере удаления от оптимума вниз и вверх по шкале не только усиливается стресс, но по достижении пределов устойчивости организма происходит его гибель.

Рис. 2. Зависимость действия экологического фактора от его интенсивности

Таким образом, для каждого вида растений или животных существуют оптимум, стрессовые зоны и пределы устойчивости (или выносливости) в отношении каждого фактора среды обитания. При значении фактора, близкого к пределам выносливости, организм обычно может существовать лишь непродолжительное время. В более узком интервале условий возможно длительное существование и рост особей. Еще в более узком диапазоне происходит размножение, и вид может существовать неограниченно долго. Обычно где-то в средней части диапазона устойчивости имеются условия, наиболее благоприятные для жизнедеятельности, роста и размножения. Эти условия называют оптимальными, в которых особи данного вида оказываются наиболее приспособленными, т.е. оставляют наибольшее число потомков. На практике выявить такие условия сложно, поэтому оптимум обычно определяют отдельные показатели жизнедеятельности (скорость роста, выживаемость и т.п.).

Адаптация состоит в приспособлении организма к условиям среды обитания.

Способность к адаптациям — одно из основных свойств жизни вообще, обеспечивающее возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. Адаптации проявляются на разных уровнях — от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экологических систем. Все приспособления организмов к существованию в различных условиях выработались исторически. В результате сформировались специфические для каждой географической зоны группировки растений и животных.

Адаптации могут быть морфологическими, когда меняется строение организма вплоть до образования нового вида, и физиологическими, когда происходят изменения в функционировании организма. К морфологическим адаптациям близко примыкает приспособительная окраска животных, способность менять ее в зависимости от освещенности (камбала, хамелеон и др.).

Широко известны примеры физиологической адаптации — зимняя спячка животных, сезонные перелеты птиц.

Весьма важными для организмов являются поведенческие адаптации. Например, инстинктивное поведение определяет действие насекомых и низших позвоночных: рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и др. Такое поведение генетически запрограммировано и передается по наследству (врожденное поведение). Сюда относится: способ построения гнезда у птиц, спаривание, выращивание потомства и др.

Существует также и приобретенное повеление, полученное индивидом в процессе его жизни. Обучение (или научение) - главный способ передачи приобретенного поведения от одного поколения к другому.

Способность индивида управлять своими познавательными способностями, чтобы выжить при неожиданных изменениях среды обитания, является интеллектом. Роль научения и интеллекта в поведении возрастает с совершенствованием нервной системы — увеличением коры головного мозга. Для человека — это определяющий механизм эволюции. Свойство видов адаптироваться к тому или иному диапазону факторов среды обозначается понятием экологическая мистичность вида.

Совместное действие экологических факторов на организм

Экологические факторы обычно действуют не по одному, а комплексно. Действие одного какого-либо фактора зависит от силы воздействия других. Сочетание разных факторов оказывает заметное влияние на оптимальные условия жизни организма (см. рис. 2). Действие одного фактора не заменяет действие другого. Однако при комплексном воздействии среды часто можно наблюдать «эффект замещения», который проявляется в сходстве результатов воздействия разных факторов. Так, свет не может быть заменен избытком тепла или обилием углекислого газа, но, воздействуя изменениями температуры, можно приостановить, например фотосинтез растений.

В комплексном влиянии среды воздействие различных факторов для организмов неравноценно. Их можно подразделить на главные, сопутствующие и второстепенные. Ведущие факторы различны для разных организмов, если даже они живут в одном месте. В роли ведущего фактора на разных этапах жизни организма могут выступать то одни, то другие элементы среды. Например, в жизни многих культурных растений, таких, как злаки, в период прорастания ведущим фактором является температура, в период колошения и цветения — почвенная влага, в период созревания — количество питательных веществ и влажность воздуха. Роль ведущего фактора в разное время года может меняться.

Ведущий фактор может быть неодинаков у одних и тех же видов, живущих в разных физико-географических условиях.

Понятие о ведущих факторах нельзя смешивать с понятием о . Фактор, уровень которого в качественном или количественном отношении (недостаток или избыток) оказывается близким к пределам выносливости данного организма, называется лимитирующим. Действие лимитирующего фактора будет проявляться и в том случае, когда другие факторы среды благоприятны или даже оптимальны. Лимитирующими могут выступать как ведущие, так и второстепенные экологические факторы.

Понятие лимитирующих факторов было введено в 1840 г. химиком 10. Либихом. Изучая влияние на рост растений содержания различных химических элементов в почве, он сформулировал принцип: «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени». Этот принцип известен под названием закона минимума Либиха.

Лимитирующим фактором может быть не только недостаток, на что указывал Либих, но и избыток таких факторов, как, например, тепло, свет и вода. Как отмечалось ранее, организмы характеризуются экологическим минимумом и максимумом. Диапазон между этими двумя величинами принято называть пределами устойчивости, или толерантности.

В общем виде всю сложность влияния экологических факторов на организм отражает закон толерантности В. Шелфорда: отсутствие или невозможность процветания определяется недостатком или, наоборот, избытком любого из ряда факторов, уровень которых может оказаться близким к пределам, переносимым данным организмом (1913 г.). Эти два предела называют пределами толерантности.

По «экологии толерантности» были проведены многочисленные исследования, благодаря которым стали известны пределы существования многих растений и животных. Таким примером является влияние загрязняющего атмосферный воздух вещества на организм человека (рис. 3).

Рис. 3. Влияние загрязняющего атмосферный воздух вещества на организм человека. Макс — максимальная жизненная активность; Доп — допустимая жизненная активность; Опт — оптимальная (не влияющая на жизненную активность) концентрация вредного вещества; ПДК — предельно допустимая концентрация вещества, существенно не изменяющая жизненную активность; Лет — летальная концентрация

Концентрация влияющего фактора (вредного вещества) на рис. 5.2 обозначена символом С. При значениях концентрации С = С лет человек погибнет, но необратимые изменения в его организме произойдут при значительно меньших значениях С = С пдк. Следовательно, диапазон толерантности ограничивается именно значением С пдк = С лим. Отсюда, С пдк необходимо определить экспериментально для каждого загрязняющего или любого вредного химического соединения и не допускать превышения его С плк в конкретной среде обитания (жизненной среде).

В охране окружающей среды важны именно верхние пределы устойчивости организма к вредным веществам.

Таким образом, фактическая концентрация загрязняющего вещества С факт не должна превышать С пдк (С факт ≤ С пдк = С лим).

Ценность концепции лимитирующих факторов (С лим) состоит в том, что она дает экологу отправную точку при исследовании сложных ситуаций. Если для организма характерен широкий диапазон толерантности к фактору, отличающемуся относительным постоянством, и он присутствует в среде в умеренных количествах, то такой фактор вряд ли является лимитирующим. Наоборот, если известно, что тот или иной организм обладает узким диапазоном толерантности к какому-то изменчивому фактору, то именно этот фактор и заслуживает внимательного изучения, так как он может быть лимитирующим.

Составляющие здоровья человека

Определение 1

Здоровье человека – это состояние, при котором наблюдается полное благополучие как в физическом, так и в социальном и в духовном планах.

С психофизиологической точки зрения, здоровье можно рассматривать как необходимый и достаточный уровень умственной и физической работоспособности при реализации разных видов труда. Величина утраты здоровья отражает степень нарушения в структурах и функциях организма и характеризуется показателями заболеваемости и инвалидности.

Для характеристики состояния здоровья населения применяют показатель болезненности , который отражает распространенность заболеваний. Распространенность заболеваний определяется произведением отношения заболеваний за год на 1000 и относится к средней численности населения. Этот показатель – собирательное обозначение негативных показателей здоровья, рассматривающихся в санитарной статистике в качестве критериев состояния здоровья.

Окружающая природная среда человека включает совокупность природных (биотических и абиотических), антропогенных факторов .

Биотические и абиотические факторы, влияющие на человека

Биотические и абиотические факторы можно объединить в естественноприродные факторы , которые характеризуют воздействие на организм человека некоторых особенностей местности проживания:

• климатических (температура, влажность, давление и др.);
• геологических (геологическое строение , рельеф , подземные и поверхностные воды, степень расчленения рельефа);
• биологических (наличие природных предпосылок болезней, растительный и животный мир).

Замечание 1

Комплекс факторов, определяющих условия жизни, объединен разнообразными взаимными связями. Природа определяет наиболее значимые параметры хозяйства, однако, она находится в большой зависимости от хозяйственной деятельности людей.

На жизнедеятельность людей и их здоровье непосредственно и через социально-экономические условия оказывают влияние как отдельные элементы природной среды, так и их совокупности.

Наиболее существенные воздействия оказывают:

• приземный слой атмосферы с протекающими в нем явлениями и процессами;
• природные воды;
• геологическое строение территории;
• почвенный покров.

В районах, где наблюдается тесная связь между хозяйствованием и использованием биологических ресурсов (заготовка древесины, охотничий промысел и др.), в жизни людей важную роль играют окружающая флора и дикие животные.

После контакта с ядовитыми растениями и животными биологические компоненты ландшафта могут стать источниками тяжелых отравлений, могут возникнуть серьезные инфекционные болезни, возбудители которых переносятся животными и сохраняются в природе. Наряду с этим природные компоненты ландшафтов имеют широкое промысловое значение.

Большую опасность для здоровья и жизни населения представляют природные стихийные явления:

• сели;
• землетрясения;
• цунами;
• паводки;
• оползни;
• ураганы;
• лавины.

Воздействие природных условий отображается на демографическом поведении людей. Существует тесная связь между уровнем здоровья населения, обусловленным внешними факторами и демографическим поведением, происходящими демографическими процессами в популяции.

Недостаток или избыток биологически активных элементов в цепи геологические породы → почвы → сельскохозяйственные культуры → продукты питания ведут к возникновению и развитию тяжелых заболеваний: эндемический зоб, кретинизм, гипофлюороз, гиперфлюороз, уровская болезнь, эндемическая подагра и др. Среди населения, постоянно употребляющего ультрапресную воду, чаще серьезно поражается сердечно-сосудистая система.

Жизнедеятельность любой общности людей неразрывно связана с другим населением. Конкретные общности с остальными людьми объединяют:

• хозяйственные навыки;
• религия;
• культурные традиции;
• торговля;
• экономические процессы;
• система воспитания;
• защита от врага и многое другое.

Человеческие общности могут ощущать негативное влияние от ненамеренного или специального вмешательства в процессы их жизнедеятельности других людей. Это и привнесенные из других регионов инфекционных заболеваний, и повсеместно возникающие военные конфликты.

Влияние на человека антропогенных факторов

Замечание 2

Как правило, антропогенные факторы, существование которых обусловлено хозяйственной деятельностью человека, оказывают негативное влияние на самого человека, его здоровье и условия жизни.

Человек является как продуктом, так и создателем своей среды обитания, которая обеспечивает его физической основой для жизни и возможность морального, интеллектуального, духовного и общественного развития.

Качество жизни населения напрямую зависит от уровня развития хозяйственной деятельности.

При исследовании современных обществ людей, связанных с индустриальным производством, рассматривают две стороны одной проблемы:

1. Хозяйство как источник жизненного комфорта и материальных благ.
2. Хозяйство как источник производственного травматизма, стресса, психологической усталости, деградации окружающей среды.

Комплексным показателем состояния человеческого общества является уровень здоровья самих людей. По современным представлениям, здоровье - это естественное состояние организма, находящегося в полном равновесии с биосферой и характеризуется отсутствием каких-либо патологических изменений. По определению Всемирной организации здравоохранения, здоровье - это состояние полного физического, духовного и социального благополучия, а не только отсутствие заболевания или физических дефектов.

Состояние здоровья отражает динамическое равновесие между средой и организмом. На здоровье человека влияют образ жизни, генетические факторы и факторы окружающей среды. Гомеостазом считают относительную динамическое постоянство внутренней среды и некоторых физиологических функций организма людей и животных, поддерживаются механизмами саморегуляции в условиях колебаний внутренних и внешних раздражителей.

Здоровье человека, обеспечено гомеостазом ее организма, может сохраняться и при определенных изменений факторов окружающей среды. Такие изменения обусловливают появление в организме человека соответствующих биологических реакций, но благодаря процессам адаптации они не приводят к негативным последствиям для здоровья в определенных пределах изменения факторов. Для каждого человека эти границы индивидуальные.

Адаптация также сферой научно-практических интересов экологии человека. Адаптация - это приспособление организма на индивидуальном и популяционном уровнях к изменениям условий внешней среды, выработанное в процессе эволюционного развития.

На человека воздействуют различные природные, экономические, социально-культурные, психологические факторы, сказывающиеся на ее здоровье. В связи с этим экология человека трактует адаптация к новым условиям как совокупность социально-биологических параметров, необходимых для устойчивого существования организма в конкретной экологической среде. Адаптивные возможности индивида и популяции оказываются в реальных условиях, которые образуют антропоэкологических напряжения - проблемы организма человека, вызванные действием факторов внешней среды. Его факторами являются социально-психологическая, производственная, бытовая напряженность, гипокинезия (нарушение функций организма вследствие ограничения двигательной активности), неправильное питание, загрязнение воды и воздуха, усиление шумов и т.

Исследование влияния этих факторов на человека является предпосылкой выработки научно обоснованной экологической политики, которая должна охватывать социально-экономические, технологические, технические, информационно-воспитательные, организационные и другие направления деятельности, направленной на развитие физических и психических возможностей человека, его способности совершенствоваться, жить в согласии с собой и миром природы.

Сегодня на все успехи человек еще не научился направлено изменять свой генотип, и поэтому границы устойчивости его организма против различных факторов среды остались почти такими же. Например, как и десятки тысяч лет назад, оптимальными для человека считаются: температура воздуха 18-35 ° С, атмосферное давление 80-150 кПа, рН питьевой воды 5,5-8,0, содержание в ней нитратов 2-15 мг / л. Однако все меньше становится мест на Земле, где эти факторы находятся в зоне оптимума человека: воды с низким содержанием нитратов и оптимальным рН очень много в тундре или в высокогорьях, однако температура, а в горах и давление, выходят за пределы оптимума. И наоборот, на равнине, где и давление, и температура оптимальные, вода все чаще загрязняется нитратами. Несмотря на это, люди живут и на равнине, и в горах. Здесь вступает в действие принцип лимитирующих факторов: если хоть один из них выходит за пределы диапазона толерантности, он становится лимитирующим. Когда значение такого фактора еще не достигло летальной границы, но уже вышло из зоны оптимума, организм испытывает физиологический стресс: в горных районах это горная болезнь, а на равнине за повышенного содержания в воде нитратов - общая слабость и депрессия.

На человека, как и на любую живое существо, конкретный фактор влияет не сам по себе, а во взаимодействии с другими, и в зависимости от характера этого взаимодействия диапазон толерантности может меняться.

Например, при относительной влажности воздуха 30% температура воздуха 28 ° С соответствует зоне оптимума. Но при влажности 70% эта самая температура выходит за пределы оптимума и попадает в зону пессимума: ускоряется дыхание, появляются ощущение жара и удушья, подавленность, человек может потерять сознание.

Со времен Гиппократа здоровье определялось как отсутствие болезней; как состояние организма, при котором он способен полноценно выполнять свои функции. В этом смысле здоровья - объект медицины. Врач-практик всегда работает с конкретным человеком, изучая состояние здоровья пациента, определяет наличие хронических заболеваний, анализирует функциональное состояние его органов и систем, индивидуальную сопротивляемость, психическое и физическое развитие и по результатам обследования принимает конкретное решение о лечении.

Зависимость здоровья от наследственности и факторов внешней среды - основной аспект проблемы здоровья людей на популяционном уровне. В этом случае объектом исследования становится не отдельная личность, а популяция или совокупность популяций - этническая группа, нация, человечество в целом. Здоровье на популяционном уровне - более общая категория, поскольку то, что касается популяции, обязательно оказывается и на конкретных индивидах. Например, в некоторых районах Полесья и Западной Украины распространенное заболевание - эндемический зоб, от которого страдает около полумиллиона человек. Причиной этого заболевания является дефицит йода в воде и высокое содержание в ней гуминовых кислот. В каждом конкретном случае врач назначает препараты, содержащие йод. Однако на популяционном уровне более действенный способ борьбы с заболеванием - коррекция минерального состава питьевой воды или пищи добавлением необходимого количества йода. Эта процедура распространяется сразу на всю популяцию и имеет не только лечебный, но и профилактический характер.

Проблемой здоровья человека на популяционном уровне занимается одна из новых отраслей экологии - медицинская экология. В медицинской экологии, как и в популяционной экологии в целом, основными показателями состояния популяций человека считаются статистические. Определяя здоровья популяции, медики-экологи анализируют прежде всего рождаемость и смертность, продолжительность жизни, заболеваемость и ее структуру, работоспособность, психологические показатели, например удоволенисть жизнью. Демографические показатели (продолжительность жизни, соотношение рождаемости и смертности) позволяют оценить общее состояние популяции. Однако экологически наиболее информативными заболеваемость и ее структура. Заболеваемость отражает степень приспособленности популяции к условиям среды, а структура заболеваемости - долю каждого заболевания в их общем количестве.

Знание заболеваемости и ее структуры, причин заболеваний, условий среды, через которые эти три причины возникают, дает человеку мощный инструмент защиты своей популяции и каждого конкретного человека от воздействия неблагоприятных факторов среды.

Заболеваемость - явление не случайное. Примерно на 50% она обусловлена образом жизни каждого отдельного человека. Вредные привычки, неправильное питание, недостаточная физическая нагрузка, одиночество, стрессы, нарушение режимов труда и отдыха способствуют развитию болезней. Где-то на 40% заболеваемость зависит от наследственности и экологических условий - климата, уровня загрязненности окружающей среды - и примерно на 10% определяется современным уровнем медицинской помощи.

В рамках диапазона толерантности человек приспосабливается к условиям окружающей среды благодаря многочисленным защитным и приспособительным (адаптивным) реакциям организма, главными из которых является поддержание постоянства свойств внутренней среды (гомеостаза), регенерационные процессы, иммунитет, регуляция обмена веществ. В рамках оптимума эти реакции обеспечивают эффективное функционирование, высокую работоспособность, эффективное восстановление. И в случае перехода какого-либо фактора в зону пессимума эффективность отдельных адаптивных систем снижается или приспособительная способность вообще теряется. В организме начинаются патологические изменения, что свидетельствует об определенном заболевания. Патологическое состояние под воздействием неблагоприятных факторов среды зачастую оказывается в отравлениях (токсикозах), аллергических реакциях, злокачественных опухолях, наследственных болезнях, врожденных аномалиях.

История экологического знания насчитывает много веков. Уже первобытным людям необходимо было иметь определенные знания о растениях и животных, их образе жизни, взаимоотношениях друг с другом и с окружающей средой. В рамках общего развития естественных наук происходило и накопление знаний, ныне принадлежащих к области экологической науки. Как самостоятельная обособившаяся дисциплина экология выделилась в XIX в.

Термин Экология (от греч.экое - дом, логос - учение) в науку ввел немецкий биолог Эрнест Геккель.

В 1866 г. в работе «Всеобщая морфология организмов» он писал, что это «... сумма знаний, относящихся к экономике природы: изучению всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми оно прямо или косвенно вступает в контакт». Такое определение относит экологию к биологическим наукам. В начале XX в. формирование системного подхода и разработка учения о биосфере, которое является обширнейшей областью знания, включающей в себя множество научных направлений как естественного, так и гуманитарного цикла, в том числе и общую экологию, обусловили распространение экосистемных взглядов в экологии. Основным объектом для изучения в экологии стала экосистема.

Экосистемой называют совокупность живых организмов, взаимодействующих друге другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.

Все возрастающее воздействие человека на окружающую среду потребовало вновь расширить границы экологического знания. Во второй половине XX в. научно-технический прогресс повлек за собой ряд проблем, получивших статус глобальных, таким образом, в поле зрения экологии явственно обозначились вопросы сравнительного анализа природных и техногенных систем и поиска путей их гармоничного сосуществования и развития.

Соответственно дифференцировалась и усложнялась структура экологической науки. Сейчас ее можно представить как четыре основные ветви, имеющие дальнейшее деление: Биоэкология, геоэкология, экология человека, прикладная экология.

Таким образом, мы можем дать определение экологии как науки об общих законах функционирования экосистем различного порядка, совокупности научных и практических вопросов взаимоотношений человека и природы.

2. Экологические факторы, их классификация, виды воздействия на организмы

Любой организм в природе испытывает на себе воздействие самых разнообразных компонентов внешней среды. Любые свойства или компоненты окружающей среды, оказывающие влияние на организмы, называют экологическими факторами.

Классификация экологических факторов. Факторы среды (экологические факторы) разнообразны, имеют разную природу и специфику действия. Выделяют следующие группы экологических факторов:

1. Абиотические (факторы неживой природы):

а) климатические - условия освещенности, температурный режим и т. п.;

б) эдафические (местные) - водоснабжение, тип почвы, рельеф местности;

в) орографические - воздушные (ветер) и водные течения.

2. Биотические факторы - это все формы воздействия живых организмов друг на друга:

Растения Растения. Растения Животные. Растения Грибы. Растения Микроорганизмы. Животные Животные. Животные Грибы. Животные Микроорганизмы. Грибы Грибы. Грибы Микроорганизмы. Микроорганизмы Микроорганизмы.

3. Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества, приводящие к изменению среды обитания других видов или непосредственно сказывающиеся на их жизни. Воздействие этой группы экологических факторов стремительно возрастает из года в год.

Виды воздействия экологических факторов на организмы. Экологические факторы оказывают на живые организмы воздействия разного рода. Они могут являться:

Раздражителями, которые способствуют появлению приспособительных (адаптивных) физиологических и биохимических изменений (зимняя спячка, фотопериодизм);

Ограничителями, изменяющими географическое распространение организмов из-за невозможности существования в данных условиях;

Модификаторами, которые вызывают морфологические и анатомические изменения организмов;

Сигналами, свидетельствующими об изменениях других факторов среды.

Общие закономерности действия экологических факторов:

В связи с чрезвычайным разнообразием экологических факторов различные виды организмов, испытывая их влияние, отвечают на него по-разному, тем не менее, можно выявить ряд общих законов (закономерностей) действия экологических факторов. Остановимся на некоторых из них.

1. Закон оптимума

2. Закон экологической индивидуальности видов

3. Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора

4. Закон неоднозначного действия

3. Закономерности действия факторов среды на организмы

1)Правило оптимума. Для экосистемы, организма или определенной стадии его

развития имеется диапазон наиболее благоприятного значения фактора. Там, где

факторы благоприятны плотность популяции максимальна. 2)Толерантность.

Эти характеристики зависят от среды, в которой обитают организмы. Если она

стабильна по своим

свой-ам, в ней больше шансов на выживание организмов.

3) Правило взаимодействия факторов. Одни факторы могут усиливать или

смягчать силу действия других факторов.

4) Правило лимитирующих факторов. Фактор, находящийся в недостатке или

избытке отрицательно влияет на организмы и ограничивает возможность прояв. силы

действия других факторов. 5)Фотопериодизм. Под фотопериодизмом

понимают реакцию организма на длину дня. Реакция на изменение света.

6) Адаптация к ритмичности природных явлений. Адаптация к суточной и

сезонной ритмике, приливно-отливным явлениям, ритмам солнечной активности,

лунным фазам и др. явлениям, повторяющимся со строгой периодичность.

Эк. валентность (пластичность) - способность орг. адаптироваться к отд. факторам окр. среды.

Закономерности действия экологических факторов на живые организмы.

Экологические факторы и их классификация. Все организмы потенциально способны к неограниченному размножению и расселению: даже виды, ведущие прикрепленный образ жизни, имеют хотя бы одну фазу развития, на которой способны к активному или пассивному распространения. Но вместе с тем видовой состав организмов, обитающих в различных климатических зонах, не смешивается: для каждой из них присущ определенный набор видов животных, растений, грибов. Это объясняется ограничением чрезмерного размножения и расселения организмов определенными географическими преградами (моря, горные хребты, пустыни и др.), климатическими факторами (температура, влажность и др.)., А также взаимосвязями между отдельными видами.

В зависимости от природы и особенностей действия экологические факторы разделяют на абиотические, биотические и антропогенные (антропичних).

Абиотические факторы - это компоненты и свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на отдельные организмы и их группировки (температура, освещенность, влажность, газовый состав воздуха, давление, солевой состав воды и др.).

К отдельной группе экологических факторов относятся различные формы хозяйственной деятельности человека, изменяющие состояние среды обитания различных видов живых существ, включая и самого человека (антропогенные факторы). За относительно короткий период существования человека как биологического вида, ее деятельность коренным образом изменила облик нашей планеты и ежегодно это влияние на природу возрастает. Интенсивность действия некоторых экологических факторов может оставаться относительно стабильной на протяжении длительных исторических периодов развития биосферы (например, солнечное излучение, сила тяжести, солевой состав морской воды, газовый состав атмосферы и т.д.). Большинство из них имеет переменную интенсивность (температура, влажность и т.д.). Степень изменчивости каждого из экологических факторов зависит от особенностей среды обитания организмов. Например, температура на поверхности почвы может варьировать в значительных пределах в зависимости от времени года или суток, погоды и т.д., тогда как в водоемах на глубинах свыше нескольких метрах перепады температуры почти отсутствуют.

Изменения экологических факторов могут быть:

Периодическими, в зависимости от времени суток, времени года, положение Луны относительно Земли и т.п.;

Непериодическими, например, извержения вулканов, землетрясения, ураганы и др..;

Направленными течение значительных исторических промежутков времени, например, изменения климата Земли, связанные с перераспределением соотношения площадей суши и Мирового океана.

Каждый из живых организмов постоянно приспосабливается ко всему комплексу экологических факторов, то есть к среде обитания, регулируя процессы жизнедеятельности в соответствии с изменениями этих факторов. Среда обитания - это совокупность условий, в которых живут определенные особи, популяции, группировка организмов.

Закономерности влияния экологического факторов на живые организмы. Несмотря на то, что экологические факторы очень разнообразны и различны по природе, отмечают некоторые закономерности их влияния на живые организмы, а также реакций организмов на действие этих факторов. Приспособления организмов к условиям среды обитания называются адаптациями. Они производятся на всех уровнях организации живой материи: от молекулярного до биогеоценотичного. Адаптации непостоянны, поскольку изменяются в процессе исторического развития отдельных видов в зависимости от изменений интенсивности действия экологических факторов. Каждый вид организмов приспособлен к определенным условиям существования особым образом: не существует двух близких видов, сходных посвоим адаптациями (правило экологической индивидуальности). Так, крот (ряд Насекомоядные) и слепыш (ряд Грызуны) адаптированы к существованию в почве. Но крот роет ходы с помощью передних конечностей, а слепыш - резцов, выбрасывая наружу грунт головой.

Хорошая приспособленность организмов к определенному фактору не означает такого же адаптированности к другим (правило относительной независимости адаптации). Например, лишайники, которые могут поселяться на субстратах, бедных на органику (например, скальных породах) и выдерживать засушливые периоды, очень чувствительны к загрязнению воздуха.

Существует и закон оптимума: каждый фактор положительно влияет на организм лишь в определенных пределах. Благоприятная для организмов определенного вида интенсивность воздействия экологического фактора называется зоны оптимума. Чем больше интенсивность действия определенного экологического фактора отклоняться отоптимальной в ту или другую сторону, тем больше будет выражена его угнетающее действие на организмы (зона пессимума). Значение интенсивности воздействия экологического фактора, по которым существование организмов становится невозможным, называют верхней и нижней границей выносливости (критические точки максимума и минимума). Расстояние между границами выносливости определяет экологическую валентность определенного вида относительно того или иного фактора. Следовательно, экологическая валентность - это диапазон интенсивности воздействия экологического фактора, в котором возможно существование определенного вида.

Широкую экологическую валентность особей определенного вида относительно конкретного экологического фактора обозначают префиксом «евры-». Так, песцы относятся к евритермних животных, поскольку выдерживают значительные колебания температуры (в пределах 80ьС). Некоторые беспозвоночные (губки, кильчакив, иглокожие) относятся к еврибатних организмов, потому поселяются от прибрежной зоны до больших глубин, выдерживая значительные колебания давления. Виды, которые могут жить в широком диапазоне колебаний различных экологических факторов, называют еврибионтнимы Узкая экологическая валентность, то есть неспособность выдерживать значительные изменения определенного экологического фактора, обозначают приставкой «стено-» (например, стенотермные, стенобатни, стенобионтных т.д.).

Оптимум и пределы выносливости организма относительно определенного фактора зависят от интенсивности действия других. Например, в сухую безветренную погоду легче выдерживать низкие температуры. Итак, оптимум и пределы выносливости организмов в отношении любого фактора среды могут сдвигаться в определенную сторону в зависимости от того, с какой силой и в каком сочетании действуют другие факторы (явление взаимодействия экологических факторов).

Но взаемокомпенсация жизненно важных экологических факторов имеет определенные границы и ни один не может быть заменен другими: если интенсивность действия хотя бы одного фактора выходит за пределы выносливости, существование вида становится невозможным, несмотря на оптимальную интенсивность действия других. Так, недостаток влаги тормозить процесс фотосинтеза даже при оптимальной освещенности и концентрации CO2 в атмосфере.

Фактор, интенсивность действия которого выходит за пределы выносливости, называется ограничительным. Ограничивающие факторы определяют территорию расселения вида (ареал). Например, распространение многих видов животных на север сдерживается нехваткой тепла и света, на юг - дефицитом влаги подобное.

Таким образом, присутствие и процветания определенного вида в данной среде обитания обусловлено его взаимодействием с целым комплексом экологических факторов. Недостаточная или чрезмерная интенсивность действия любого из них невозможным процветание и само существование отдельных видов.

Экологические факторы - это любые компоненты окружающей среды, влияющие на живые организмы и их группировки; их делят на абиотические (составляющие неживой природы), биотические (различные формы взаимодействия между организмами) и антропогенные (различные формы хозяйственной деятельности человека).

Приспособления организмов к условиям окружающей среды называют адаптациями.

Любой экологический фактор имеет лишь определенные пределы положительного влияния на организмы (закон оптимума). Границы интенсивности действия фактора, по которым существование организмов становится невозможным, называют верхней и нижней границей выносливости.

Оптимум и пределы выносливости организмов по отношению любой яко-го фактора среды могут варьироваться в определенную сторону в зависимости от того, с какой интенсивностью и в каком сочетании действуют другие экологические факторы (явление взаимодействия экологических факторов). Но их взаимная компенсация ограничена: ни один жизненно необходимый фактор не может быть заменен другими. Экологический фактор, который выходит за пределы выносливости, называется ограничительного, он определяет ареал определенного вида.

кологическая пластичность организмов

Экологическая пластичность организмов (экологическая валентность) - степень приспособляемости вида к изменениям фактора среды. Выражается диапазоном значений факторов среды, в пределах которого данный вид сохраняет нормальную жизнедеятельность. Чем шире диапазон, тем больше экологическая пластичность.

Виды, способные существовать при небольших отклонениях фактора от оптимума, называются узкоспециализированными, а виды, выдерживающие значительные изменения фактора - широкоприспособленными.

Экологическая пластичность может рассматриваться как по отношению к отдельному фактору, так и по отношению к комплексу экологических факторов. Способность видов переносить значительные изменения определенных факторов оозначается соответствующим термином с приставкой "эври":

Эвритермные (пластичны к температуре)

Эвриголинные (соленость воды)

Эврифотные (пластичны к свету)

Эвригигрические (пластичны к влажности)

Эвриойкные (пластичны к месту обитания)

Эврифагные (пластичны к пище).

Виды, приспособленные к небольшим изменениям данного фактора, обозначаются термином с приставкой "стено". Эти приставки используются, чтобы выразить относительную степень толерантности (например, у стенотермного вида экологический температурный оптимум и пессимум сближены).

Виды, обладающие широкой экологической пластичностью по отношению к комплексу экологических факторов - эврибионты; виды с малой индивидуальной приспособляемостью - стенобионты. Эврибионтность и истенобионтность характеризуют различные типы приспособления организмов к выживанию. Если эврибионты долгое время развиваются в хороших условиях, то они могут утрачивать экологическую пластичность и вырабатывать черты стенобионтов. Виды, существующие при значительных колебаниях фактора, приобретают повышенную экологическую пластичность и становятся эврибионтами.

Например, в водной среде больше стенобионтов, так как она по своим свойствам относительно стабильна и амплитуды колебания отдельных факторов малы. В более динамичной воздушно-наземной среде преобладают эврибионты. У теплокровных животных экологическая валентность шире, чем у хладнокровных. Молодые и старые организмы, как правило, требуют более однородных условий среды.

Эврибионты широко распространены, а стенобионтность суживает ареалы; однако в некоторых случаях благодаря высокой специализированности стенобионтам принадлежат обширные территории. Например, рыбоядная птица скопа является типичным стенофагом, но по отношению к другим факторам среды - эврибионтом. В поисках необходимой пищи птица способна преодолевать в полете большие расстояния, поэтому занимает значительный ареал.

Пласти́чность - способность организма существовать в определённом диапазоне значений экологического фактора. Пластичность определяется нормой реакции.

По степени пластичности по отношению к отдельным факторам все виды подразделяются на три группы:

Стенотопы - виды, способные существовать в узком диапазоне значений экологического фактора. Например, большинство растений влажных экваториальных лесов.

Эвритопы - широкопластичные виды, способные осваивать различные местообитания, например, все виды-космополиты.

Мезотопы занимают промежуточное положение между стенотопами и эвритопами.

Следует помнить, что вид может быть, например, стенотопом по одному фактору и эвритопом - по другому и наоборот. Например, человек является эвритопом по отношению к температуре воздуха, но стенотопом по содержанию кислорода в нём.