Экология человека

Систему, состоящую из определенной группы живых существ и среды, в которой эта группа обитает, часто называют экосистема.

Экосистема - одно из основных биологических понятий, характеризующих реально существующее сообщество, которое удовлетворяет свои нужды в динамической взаимосвязи со средой. Под экологией человека понимают экологию всей экосистемы в целом, рассматриваемой с позиции роли в ней "человеческой компоненты". Вид Homosapiens представляет собой глобальную систему популяций, существующих в самых разнообразных условиях нашей планеты.

Экология человека изучает процессы и закономерности возникновения и развития антропоэкологических систем, удовлетворяющих на этой основе свои потребности. Антропоэкологические системы это сообщество людей, состоящих в динамической взаимосвязи с окружающей средой - непрерывном обмене веществами и энергией. Для успешного существования в определенных условиях необходимы приспособления к среде обитания. Эти приспособления называются адаптациями и присущи не только человеку, каждому в отдельности, но и группе или сообществу людей.

Адаптация (от лат. adaptation - приспособляю) - одно из уникальных свойств живого: приспособление организмов к условиям среды. Способность к адаптации, к саморазвитию, совершенствованию в широко изменяющихся условиях окружающей среды при постоянном воздействии многообразных возмущающих факторов является существенным отличием всего живого от самых гениальных инженерных творений человека.

Среда - это совокупность окружающих условий, в которых обитает сообщество. В нее входят биотические и абиотические компоненты, в том числе растительный и животный мир, климат, особенности рельефа , средства сообщения и т.д. Приспособляемость к среде - процесс двусторонний: с одной стороны, это изменение физиологических и социальных функций, с помощью которых удовлетворяются требования среды, с другой - сама среда, ее биотические и абиотические составляющие, которые изменяются, чтобы удовлетворить требования организма. Среда обладает свойством пластичности и постоянно претерпевает определенные изменения. Например, естественная среда после расселения человеческих групп заменялась искусственным окружением, состоящим из жилищ, технических средств, парков и садов, сельскохозяйственных угодий, животноводческих и птицеводческих ферм, городских многосложных сооружений.

Приспособляемость - замечательное свойство всех представителей вида Homosapiens , обладающих способностью проявлять необходимую гибкость своих функций в ответ на изменение условий внешней среды. Это свойство адаптивной системы, которая может приспособляться к изменениям внутренних и внешних условий.

Значение и задача адаптации состоят в сохранении биологического гомеостаза, представляющего, по определению Кеннона, "совокупность устойчивых состояний, поддерживаемых в организме".

Гомеостаз (от греч "гомеос" - равный и "стазис" - состояние) - поддержание постоянства существенных переменных организма (температуры, давления крови, ее состава и т.д.) для обеспечения оптимального режима внутренней среды. Понятие гомеостаза было развито физиологами К. Бернаром и В. Кенноном. Гомеостаз образуется двумя взаимосвязанными процессами - достижением устойчивого равновесия и саморегулированием. Процессы саморегулирования направлены на ликвидацию последствий возмущений в тех или иных системах организма. Это связанно со стремлением организма сохранить основные переменные в физиологических пределах, например, сохранить постоянство внутриклеточных условий, которое необходимо для жизни организма. Устойчивое гомеостатическое состояние организма человека характеризуется определенным пределом изменения температуры человеческого тела, pH крови, уровня сахара, осмотического давления и других показателей. Таким образом, организм приспосабливается к изменениям окружающей среды. Естественно, эта приспособляемость имеет определенные границы, за пределами которых начинаются функциональные отклонения болезни.

В настоящее время на планете среда, в которой мы живем, представляет собой сложное сплетение и взаимопроникновение природных и антропогенных факторов. Этим определяется необходимость введения единого интегрального критерия качества среды с позиции ее пригодности для обитания человека. Таким критерием согласно Уставу ВОЗ (Всемирной организации здоровья), принятому в 1968 г., служит состояние здоровья населения. При изучении экологии человека термин "здоровье" характеризует показатель полного физического и душевного благополучия. Но состояние здоровья непосредственно связанно со средой нашего обитания, это прежде всего, воздух, вода, почва, растительный и животный мир, участвующий в глобальном обмене веществ.

Рассмотрим уже упомянутые антропоэкологические системы, в которых происходит обмен веществами и энергией, связанный с экологией питания.

Из пищи человек получает энергию, которая необходима ему для поддержания обмена веществ, состояния покоя, для нормальной деятельности мышц, для роста и размножения, нормальной температуры тела. Расход энергии, необходимой для удовлетворения этих биологических нужд, достаточно точно известен. Организм взрослого человека в состоянии "покоя" или сна расходует около 300 кДж/ч. В зависимости от характера нагрузки эквивалент работы в джоулях может изменяться примерно от 450 кДж/ч (при легкой работе без особых физических усилий) до 1600-2000кДж/ч при тяжелой работе. Исходя из этого, берется два средних уровня для энергетической характеристики легкой и тяжелой работы, а именно 5000 кДж и 8400 кДж за рабочий день (Дж. Харрисон и др., Биология человека, 1979).

Источники пищи и энергии для человека очень разнообразны. Широкий "ассортимент" источников питания, используемых человеком, обусловлен, прежде всего, способностью организма усваивать и перерабатывать три источника энергии - жиры, белки и углеводы, извлекая их из огромного количества пищевых продуктов. Общее свойство людей любой расы проявляется в высокой приспособляемости к окружающей среде. Человек, по-видимому, в отличие от других живых организмов, легко переносит (не столько психологически, сколько физически) значительные изменения в характере питания.

Пищевые вещества: жиры, белки и углеводы, будучи источниками энергии, выполняют важную функцию в процессах обмена веществ. Жиры, будучи формой хранения энергии в организме, обеспечивают теплоизоляцию тела. Белки содержат аминокислоты, необходимые для роста тканей и их восстановления, а также для синтеза белков, выполняющих в организме различные жизненно важные функции. Углеводы принимают участие практически во всех процессах превращения энергии.

Метаболизм (гр. metabole - перемена) - обмен веществ в организме, совокупность процессов, составляющих анаболизм и катаболизм (процессов, направленных соответственно на образование сложных органических веществ и их распад). Все организмы осуществляют постоянный метаболизм с окружающей средой. Этот обмен веществ выражается в поглощении жидких и твердых материалов (питание), газообмене (дыхание), перемещении соединений (циркуляция), их химическом преобразовании (промежуточный метаболизм), выделении из организма (экскреция).

Для обеспечения обмена веществ организмам необходимо примерно четверть существующих на нашей планете химических элементов. Доминирующее место занимают кислород и водород, которые составляют 88% всех атомов человеческого тела. Широкое распространение получили 2 группы элементов: входящие в состав биохимических соединений (C, N, H, O, P, S) и поддерживающие электролитический баланс тканей (Na, K, Ca, Cl. В) химический состав организмов входят также малые количества других элементов, прежде всего элементов металлов. Вместе с тем, в организм человека постоянно поступают посторонние химические соединения, представляющие опасность для жизнедеятельности организма. Такие вещества поступают в организм прежде всего с продуктами питания.

Пища, съедаемая нами, питает организм энергией и важными веществами, необходимыми для обеспечения нормальных жизненных процессов. Если в организм с пищей попадают токсичные, опасные вещества, то биологический механизм пытается их обезвредить и выбросить. Но ряд веществ организм может вывести только частично, а некоторые не может вывести совсем. После приема внутрь происходит постепенная аккумуляция, т.е. накопление вредных загрязнений, которые со временем достигают опасных для здоровья человека концентраций. Таким образом, вредное действие на организм зависит от дозы загрязнения пищи вредными веществами.

"Все - яд, и только доза делает вещество не ядовитым". Эти слова основателя современной фармакологии, врача, естествоиспытателя и философа Парацельса (1493-1541) свидетельствуют о том, что уже в средние века было известно, что любые вещества, принятые внутрь в большой дозе, могут повредить организму.

Какой же должна быть доза, не угрожающая здоровью, и как ее устанавливают?

В опытах на разных животных определяются дозы, опасные для них при продолжительном приеме внутрь испытуемых веществ. Учитывая, что человек в большинстве случаев чувствительнее к вредным веществам, чем животные, для большей надежности результаты, полученные при опытах, делят на сто. Полученное значение дозы, которую человек может без вредных остаточных явлений принимать ежедневно, принято называть предельно допустимой суточной дозой. Единица измерения этой дозы выражается в миллиграммах на килограмм веса человека.

К числу опасных загрязнений, ненамеренно попадающих в пищевые продукты, относятся микроорганизмы, тяжелые металлы и химические вещества, выбрасываемые промышленными и другими предприятиями, и т.д.

Микроорганизмы могут появляться и жить в потребляемых человеком продуктах, образуя свои токсины, отравляющие любой живой организм. Прекрасной средой для попадания микроорганизмов в пищу являются, например, богатые белком молочные и мясные продукты, если они не защищены от болезнетворных микробов (стерилизация, холодное хранение и другие меры). В продуктах, покрывающихся плесенью, могут содержаться афлотоксины - ядовитые вещества, которые незаметно распространяются по всему продукту (например, по хлебу, колбасе, сыру), и удаление заплесневевшей части путем срезания не защитит от отравления. Серьезную опасность представляют остатки средств защиты растений в пищевых продуктах. Болезни человека и животных, связанные с попаданием пестицидов в организм, часто обусловлены неправильным и бесконтрольным их применением, некоторые из них представляют опасность для здоровья живых организмов даже в незначительных дозах. Так, по результатам исследования ДДТ, в 60-х годах это опасное вещество, обладающее свойством кумуляции в организме, было изъято из употребления во всех цивилизованных странах.

Наша пища нередко содержит и остатки удобрений. Когда в почву вносится удобрение в слишком большом количестве, в растениях может накапливаться азотистое соединение - нитрат. Это приводит к загрязнению растительной пищи, например, овощей - нитратами, которые могут быть превращены бактериями в опасные для здоровья нитриты.

Опасные свойства химикатов, выбрасываемых в природу или попавших в сельскохозяйственный оборот, распознаются зачастую лишь после их длительного использования. Можно предположить, что в недалеком будущем, наряду с известными сейчас вредными загрязнителями, будут выявлены новые, не менее опасные.

Последствия попадания в окружающую среду загрязняющих веществ разнообразны, среди которых на первом месте поражение нервной системы, воздействие на наследственное вещество, вызывающее уродство и высокую смертность новорожденных, онкологические заболевания. По данным Европейского бюро окружающей среды (Брюссель), ежегодно в мире от рака умирает 5 млн. чел. Основным фактором, вызывающим эти заболевания, считается воздействие загрязняющих веществ, содержащихся в воде, воздухе, почве, пище. Согласно некоторым американским исследованиям, до 90% всех раковых заболеваний происходит по этой причине. Перечень канцерогенных веществ постоянно растет в основном по причине синтеза все новых и новых химических соединений. Поэтому цивилизованные страны издают периодически официальные предписания по защите от канцерогенных веществ. Например, в Германии установлены три группы канцерогенных веществ. Немецкий ученый Г.Хефлинг считает, что люди, их использующие, должны быть предупреждены о грозящей опасности. Каждое предприятие, где применяют эти вещества, должно проверить, нельзя ли их заменить другими, безвредными. Если такая замена возможна, использование канцерогенного вещества должно быть запрещено. Предписаны подробные правила упаковки и маркировки всех опасных веществ.

Особо вредные загрязнители, такие, как тяжелые металлы (свинец, кадмий, ртуть), неорганические газы (двуокись серы, угарный газ, окислы азота, озон), нитросоединения и хлорированные углеводороды (ДДТ, хлористый винил), организм человека может получить из окружающей среды через кожу, с дыханием, с пищей. Когда опасные загрязнители встречаются в комбинации с другими веществами, то характер действий их на организм может быть непредсказуем. Иногда совершенно не ядовитые вещества, реагируя между собой, образуют опасный яд. Эти превращения могут происходить не только в окружающей среде, но и в самом организме, оказывая свое вредное действие.