Экология. 
Основы биологии

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ ЭКОЛОГИИ Экология — наука, изучающая исторически сложившиеся взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой.

Этот термин ввел известный немецкий зоолог Эрнст Геккель в 1866 году.

Среда обитания — часть природы, которая окружает живые организмы и с которой они непосредственно взаимодействуют (материальные тела, явления и энергия, воздействующие на организмы).

Экологические факторы — отдельные элементы среды, которые способны оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы.

Основным содержанием современной экологии является исследование взаимоотношений организмов друг с другом и со средой на популяционно-видовом, биогеоценотическом уровнях и изучение биологических систем более высокого ранга: экосистем и биосферы, их продуктивности и энергетики.

Предметом изучения экологии являются биологические макросистемы (популяции, биоценозы, экосистемы), исследование их динамики во времени и пространстве.

Задачи экологии:

исследование закономерностей взаимоотношений различных организмов (популяций, видов и др.) с факторами внешней среды и их влияния на среду обитания;

изучение взаимоотношений популяций разных видов в сообществе;

разработка научных основ рационального использования человеком природных ресурсов;

прогноз изменений окружающей среды под влиянием деятельности человека;

разработка и внедрение мероприятий по охране окружающей среды.

Основные разделы экологии Эндоэкология — изучает взаимоотношения между макроорганизмами и их симбионтами (биоценоз ротовой полости, кишечника).

Экзоэкология — изучает взаимоотношения организма с окружающей средой. Она подразделяется на:

аутэкологию — изучает взаимодействие одной особи со средой;

демэкологию, или популяционную экологию — изучает взаимодействие популяций со средой;

специоэкологию — изучает взаимодействие видов со средой;

синэкологию, или биоценологию — изучает взаимоотношения организмов в сложных сообществах;

• — биогеоценологию — изучает взаимоотношения экосистем;
• — биосферологию — изучает основные закономерности существования биосферы;
• — экосферологию — глобальная экология;

экологию человека — изучает взаимоотношения человека с окружающей средой.

Классификация экологических факторов Все экологические факторы подразделяют на три группы: абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические — факторы неживой природы, которые могут быть:

климатическими (температура, освещенность, влажность);

орографическими (факторы рельефа местности);

геологическими;

эдафическими (почвенные).

Биотические — факторы живой природы, или разнообразные типы взаимоотношений живых организмов между собой.

Антропогенные — влияние человека на окружающую среду в результате хозяйственной деятельности.

Биотические факторы Различают следующие разновидности взаимоотношений между живыми организмами.

Конкуренция — может возникать между особями одного вида за пищу, территорию, между половыми партнерами или особями разных видов, если они предъявляют сходные требования к условиям существования. Например, синицы и полевые воробьи конкурируют за места гнездования; копытные млекопитающие и растительноядные насекомые — за пищу.

Паразитизм (происходит от греч. parasitos — тунеядец) — форма межвидовых взаимоотношений, при которой один организм (паразит) использует другой в качестве источника питания и среды обитания, обычно принося при этом вред, но не вызывая немедленной гибели.

Хищничество — форма взаимоотношений, при которой особи одних видов преследуют, убивают и поедают особей других видов. Одной из форм хищничества является каннибализм — питание особями своего вида при ограниченности пищевых ресурсов и пространства.

Антибиоз — угнетение жизнедеятельности одного вида биологически активными веществами, выделяемыми организмами другого вида. Например, плесневые грибы выделяют антибиотики, угнетающие жизнедеятельность микроорганизмов.

Аменсализм — сожительство, безразличное для одного и отрицательное для другого (светолюбивые растения, растущие под елью).

Мутуализм — взаимодействия, приносящие выгоду обоим видам. Например, растения и насекомые-опылители; бактерии, вырабатывающие витамины группы В в кишечнике человека; рак-отшельник и одиночный полип актиния.

Комменсализм (нахлебничество) — односторонне выгодные взаимоотношения организмов, не причиняющие вреда другому (ротовая амеба питается слизью в ротовой полости человека, не причиняя ему ни вреда, ни пользы).

Синойкия (квартирантство) — взаимоотношения, когда особи одного вида используют других в качестве жилища, не причиняя при этом вреда. Рыбка горчак откладывает икру в мантийную полость моллюска.

Нейтрализм — независимое существование совместно обитающих видов. В лесу между белками и лосями существуют безразличные взаимоотношения.

ПАРАЗИТИЗМ Паразитизм широко распространен в природе. Из почти 1,5 миллионов видов животных паразитический образ жизни ведут 60 тыс. видов, в том числе около 500 видов паразитируют у человека. Они могут локализоваться во всех тканях и органах.

Паразитология — наука, которая изучает морфологию, биологию и экологию паразитов, вызываемые ими заболевания и разрабатывает меры борьбы с паразитами.

Одним из разделов паразитологии является медицинская паразитология — наука, которая изучает биологию паразитов человека, разрабатывает методы диагностики, лечения и профилактики паразитарных заболеваний.

Паразитарное заболевание (инвазия) — это заболевание, возбудителем которого является паразит — представитель царства животных (простейшие, гельминты, членистоногие).

В медицинской паразитологии выделяют три раздела:

Медицинская протозоология — изучает простейших — паразитов человека.

Медицинская гельминтология — изучает гельминтов (червей) — паразитов человека.

Медицинская арахноэнтомология — изучает членистоногих — паразитов человека.

Классификация паразитов Существуют зоологическая и экологические классификации паразитов.

Зоологическая классификация устанавливает принадлежность паразита к определенным систематическим категориям: типу, классу, отряду, семейству, роду.

Экологические классификации основаны на особенностях образа жизни паразита.

А. По выбору хозяина:

специфические паразиты — паразитируют только на одном виде животных (острица, карликовый цепень, вошь);

неспецифические паразиты — паразитируют на разных видах животных (комары, широкий лентец, трихинелла).

Б. По локализации паразита в организме хозяина:

эктопаразиты — паразитируют на внешних покровах хозяина (кровососущие членистоногие);

эндопаразиты — средой обитания является организм хозяина:

• а) в полостных органах, связанных с внешней средой (пищеварительная, дыхательная и мочеполовая системы) — аскарида, легочный сосальщик;
• б) в тканях (опорно-двигательный аппарат, подкожножировая клетчатка) — ришта, трихинелла;
• в) внутриклеточные (малярийный плазмодий);

переходные формы. Например, в роговом слое эпидермиса паразитирует чесоточный зудень, который дышит атмосферным кислородом.

В. По степени связи цикла развития паразита с организмом хозяина:

постоянные паразиты — весь цикл развития проходит в организме одного хозяина (трихомонада, чесоточный зудень, вши);

временные паразиты — лишь часть цикла развития проходит в организме хозяина (кровососущие насекомые, черви).

Г. По числу хозяев, закономерно сменяющихся в цикле развития:

однохозяинные паразиты;

двуххозяинные паразиты;

треххозяинные паразиты;

многохозяинные паразиты.

Хозяин — это живой организм, использующийся паразитом как источник питания и место обитания.

Классификация хозяев Хозяева подразделяются на окончательных, промежуточных и резервуарных.

Окончательные (основные, дефинитивные) — хозяева, в организме которых паразит находится в половозрелой стадии или размножается половым способом (малярийный комар для малярийного плазмодия, человек для половозрелого свиного цепня).

Промежуточные — хозяева, в организме которых паразит находится в личиночной стадии или размножается бесполым способам (человек для малярийного плазмодия; свиньи, кабаны для свиного цепня).

Резервуарные — хозяева, не являющиеся обязательными в жизненном цикле паразита, но попав в организм которых, паразит не погибает, хотя и не получает дальнейшего развития. В резервуарном хозяине происходит накопление паразитов. При поедании резервуарного хозяина окончательным хозяином паразит завершает свое развитие в его организме. Например, в кишечнике человека может паразитировать лентец широкий. Человек для него является окончательным хозяином. В цикле развития присутствуют два промежуточных хозяина: первым является рачок циклоп, вторым — многие виды рыб. Но нехищную рыбу может съесть хищная, например, щука. Личинки гельминта при этом не погибают, а накапливаются в мышцах щуки, и она становится резервуарным хозяином.

Таким образом, организм хозяина является своеобразной средой обитания для паразита. Учение об организме хозяина как среде обитания паразита наиболее полно разработано академиком Е. Н. Павловским. Совокупность всех организмов, одновременно обитающих в каком-либо организме, называется паразитоценозом.

Адаптации к паразитизму Переход к паразитическому образу жизни сопровождается появлением у паразитов ряда адаптаций, облегчающих их существование, развитие и размножение в специфических условиях организма хозяина. Адаптации паразитов весьма разнообразны.

Форма тела:

• а) уплощенная (вошь, блоха); общей чертой самых различных эктопаразитов является сплющивание тела в дорзо-вентральном направлении, что способствует лучшему прикреплению к телу хозяина. Латеральное сплющивание наблюдается лишь у блох;
• б) обтекаемая (аскарида);
• в) с выростами кутикулы (ленточные черви).

Органы фиксации составляют одну из самых характерных особенностей большинства паразитов. Несмотря на широкое распространение органов прикрепления, устроены они сравнительно однообразно. Это могут быть крючья, присоски, коготки, придатки ротового аппарата.

Особенности строения органов пищеварения. У различных групп паразитов изменения пищеварительной системы шли в различных направлениях.

У паразитов, питающихся кровью периодически, с длинными паузами между отдельными кормлениями, наблюдается гипертрофия некоторых частей пищеварительной системы. Примером может служить наличие емких боковых выростов в пищеварительном канале у иксодовых клещей. В связи с этим питание самки клеща может происходить сутками и вес насытившейся самки в сотни раз превышает вес голодной самки.

С другой стороны, у некоторых паразитов вырабатываются противоположные приспособления, а именно, переход к осмотическому питанию через поверхность тела (ленточные черви), что привело к редукции кишечника.

Многие паразиты обладают способностью нейтрализовать защитные свойства хозяина. Например, кишечные гельминты выделяют антиферментные вещества, что дает возможность червям жить в переваривающей среде.

Особенности половой системы и функции размножения: гермафродитизм, высокая плодовитость, увеличение размеров половых органов, способность к размножению на личиночной стадии.

Взаимоотношения между хозяином и паразитом Рассматривая сочетание «паразит — хозяин», важно помнить, что каждый член этой пары, с одной стороны, воздействует на своего партнера, а с другой стороны, испытывает на себе обратное влияние.

Воздействие паразитов на хозяина Формы действия паразитов на хозяев чрезвычайно разнообразны: механическое повреждение, питание тканями и биологическими жидкостями, токсико-аллергическое воздействие, открытие ворот для вторичной инфекции, мутагенное и тератогенное воздействие. Степень воздействия может зависеть от разных причин: способа заражения, места локализации, количества паразитов, состояния паразита и хозяина и др.

Механическое повреждение паразит может наносить при помощи своих органов прикрепления, во время принятия пищи, во время движения по телу хозяина, в результате роста. Наибольшее механическое повреждение наблюдается при активном разрушении тканей хозяина. Например, личинки вольфартовой мухи, паразитируя в мягких тканях человека, вызывают тяжелое заболевание — миазы, при которых могут быть полностью разрушены ткани головы и др.

Питание паразита тканями, биологическими жидкостями хозяина или переваренной пищей приводит к истощению организма хозяина.

Токсико-аллергическое воздействие заключается во введении токсинов и продуктов метаболизма паразита в организм хозяина, что оказывает на него общее болезнетворное влияние.

Патогенное действие паразитов часто заключается в аллергизации пораженного организма. Ткани паразита — это чужеродные антигены, которые определяют развитие аллергических реакций в организме.

Паразиты открывают ворота для вторичной инфекции и способствуют развитию воспалительного процесса. Например, через места прикрепления паразитических червей в кишечнике человека, где происходит нарушение целостности слизистой оболочки, болезнетворные бактерии из полости кишечника могут проникать в ткани и вызывать заболевание.

Паразиты могут оказывать мутагенное воздействие на организм хозяина.

Тератогенное воздействие. Некоторые паразиты, например, токсоплазма, легко преодолевают плацентарный барьер и нарушают нормальный ход эмбриогенеза, что приводит к формированию грубых пороков развития у плода.

Многие паразиты являются переносчиками возбудителей других паразитарных или инфекционных заболеваний.

Обычно паразиты оказывают на хозяина комбинированное действие.

Воздействие хозяина на паразита Ответные реакции хозяина на действия паразита могут быть следующими.

Клеточные реакции. Очень часто ответом на внедрение паразитов (особенно простейших) является гипертрофия (увеличение размеров) одной или нескольких прилежащих клеток хозяина. Например, эритроциты, пораженные Pl. vivax, больше в 1,5 раза по сравнению с нормальными эритроцитами.

Тканевая реакция чаще всего заключается в образовании вокруг паразита соединительнотканной капсулы, которая более или менее изолирует паразита от окружающих тканей хозяина. Иногда происходит обызвествление этой капсулы, что еще более изолирует паразита. Примером может служить инкапсулирование личинок трихинеллы в мышечной ткани человека, страдающего трихинеллезом.

Гуморальные реакции на уровне организма заключаются в образовании в крови хозяина особых специфических по отношению к различным паразитам защитных веществ — антител. Совокупность ряда защитных реакций, обусловливающих у хозяина состояние невосприимчивости к вредному воздействию паразита, называют иммунитетом. Различают иммунитет врожденный и приобретенный. При врожденном иммунитете невосприимчивость к определенным паразитам является видовым свойством. Например, человек невосприимчив к плазмодиям малярии птиц. Приобретенный иммунитет возникает в результате перенесенной болезни (естественный) или при применении вакцин или сывороток (искусственный).

Происхождение паразитизма Паразитизм — это вторичное явление, которое имеет разнообразное происхождение. Паразиты произошли от свободноживущих форм. Главные пути, ведущие к возникновению паразитизма, можно свести к следующим:

• 1. Большая часть эктопаразитов происходит из хищников. Особенно много примеров постепенного перехода к паразитизму наблюдается среди членистоногих. Большинство эктопаразитов перешли к паразитизму за счет удлинения сроков питания и контактов с хозяином, что в конечном счете привело к появлению постоянных паразитов (например, вшей).
• 2. Следующий тип перехода к паразитизму от свободного образа жизни мог возникнуть на основе комменсализма. Так, например, пухоеды — эктопаразиты птиц — произошли от насекомых, сначала поселявшихся в гнездах и питавшихся органическими остатками, а со временем перешедших к питанию перьями птиц.
• 3. Третий путь возникновения эктопаразитизма берет свое начало от сидячего образа жизни. Такого происхождения, вероятно, паразитизм у круглоресничных инфузорий Trichodina, все родичи которых ведут прикрепленный образ жизни. Многие из них при этом прикрепляются не ко дну водоема, а к живым организмам.
• 4. Основная масса эндопаразитов образовалась в результате случайного заноса в пищеварительный тракт цист, яиц или личинок свободноживущих видов, предварительно имевших адаптации к обитанию в почве или воде, содержащей избыток органического вещества.
• 5. Не исключена возможность происхождения эндопаразитизма на основе эктопаразитизма. Примером этого может служить пухоед пеликана, который мигрировал с перьев этой птицы в ее громадный подклювный мешок и вместо перьев стал питаться кровью.
• 6. Происхождение кровепаразитов у некоторых позвоночных хозяев связано со случайным проникновением в их кровяное русло кишечных паразитов беспозвоночных при питании последних (членистоногих) на позвоночных. То есть кишечные паразиты членистоногих вторично приспособились к новой среде обитания в кровяном русле позвоночных, куда они случайно попадали при акте кровососания.

ЭПИДЕМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС Процесс возникновения и распространения инфекционных и паразитарных болезней среди людей называют эпидемическим процессом.

Для понимания хода эпидемического процесса необходимо выявить источник возбудителя болезни и механизм его передачи от зараженного организма к здоровому. Источником возбудителя паразитарного заболевания является больная особь (больной человек или больное животное) или паразитоноситель — живой организм, в котором находится возбудитель заболевания, но он не вызывает видимого патологического процесса. Неживые объекты внешней среды (почва, вода, молоко, обувь, одежда), на которых возбудители лишь какое-то время сохраняют свою жизнеспособность, представляют собой факторы передачи возбудителей паразитарных болезней. Эпидемическое значение источников заражения неодинаково, поскольку все паразитарные заболевания можно подразделить на три группы: антропонозы — болеют только люди (малярия, амебиаз), зооантропонозы — болеют люди и животные (токсоплазмоз, висцеральный лейшманиоз), зоонозы — болеют только животные.

Для возникновения эпидемий или отдельного заболевания недостаточно наличия только источника возбудителей болезни. Необходимо также, чтобы возбудитель имел возможность покинуть источник (т.е. зараженный организм), затем преодолеть неблагоприятное воздействие внешней среды и внедриться в нового хозяина (в здоровый восприимчивый организм). Процесс перемещения возбудителя от зараженного организма к здоровому называется способом передачи возбудителя заболевания.

Способы передачи возбудителя Алиментарный — возбудитель попадает в организм хозяина через рот с водой, с пищей.

Перкутанный — активное проникновение возбудителя через неповрежденные кожные покровы.

3. Трансмиссивный — в передаче возбудителя участвует переносчик. Заболевания, передающиеся через переносчиков, называются трансмиссивными. Они подразделяются на две группы: облигатно-трансмиссивные — передача возбудителя возможна только через переносчика (малярия, лейшманиозы, сыпной и возвратный тифы) и факультативно-трансмиссивные — передача возбудителя возможна как через переносчика, так и каким-то другим способом (чума, туляремия, сибирская язва). Чума может передаваться блохами; туляремия — комарами, слепнями, клещами. Но этими болезнями можно заразиться также через воду, пищу, воздушно-капельным путем.

Классификация переносчиков Переносчики по отношению к возбудителям подразделяются на две группы: специфические и механические.

Специфическими являются те переносчики, в организме которых возбудитель проходит какую-то часть своего цикла развития или размножается, но не отмирает. Например, малярийные плазмодии в малярийном комаре проходят половое размножение; лейшмании в москитах проходят жгутиковую, или лептомонадную, стадию развития; в организме блох размножаются возбудители чумы; в организме вшей — возбудители эпидемического сыпного тифа.

Механическими называются переносчики, в организме которых возбудитель не размножается, а постепенно отмирает. Долго сохраняться возбудитель в механическом переносчике не может (механическими переносчиками по отношению к кишечным инфекциям и инвазиям могут быть комнатные мухи; механическими переносчиками сибирской язвы и туляремии могут быть слепни и некоторые другие кровососы).

Передача возбудителя переносчиком своему хозяину может осуществляться разными механизмами. Выделяют два основных:

Инокуляция (через укус) — переносчик нарушает целостность кожных покровов хозяина, вводит возбудителя в ранку (малярийный комар прокалывает кожу, возбудитель малярии, находящийся в слюнных железах комара, со слюной через хоботок попадает в кровь человека; через прокол вводят возбудителя туляремии кровососущие мухи, слепни, комары, блохи, клещи).

Контаминация — возбудитель попадает через загрязнение кожных или других покровов.

Гонотрофический цикл и гонотрофическая гармония Большинство переносчиков представлено кровососущими членистоногими (насекомыми и клещами). Кровососание характерно для самок, которые выпивают определенное количество крови, необходимое для созревания яиц.

Соответствие между количеством выпитой крови и количеством созревших и отложенных самкой яиц называется гонотрофической гармонией. Чтобы обеспечить полное созревание и откладку одной порции яиц, самка должна выпить определенное количество крови, обычно несколько больше ее собственного веса. Часть жизненного цикла, включающего кровососание, переваривание крови и откладку яиц, называется гонотрофическим циклом. Различают три фазы гонотрофического цикла:

поиск хозяина и кровососание;

переваривание крови и созревание яиц;

поиск места для откладки яиц и их откладка.

Во время откладки яиц многие самки гибнут, но те, что остались, вступают во второй гонотрофический цикл: снова пьют кровь, переваривают ее и снова откладывают яйца.

Количество гонотрофических циклов видоспецифично (1−5-7 раз в сезон). Оно составляет физиологический возраст насекомых. Чем больше физиологический возраст самки, тем больше ее эпидемиологическая опасность. Например, весной самки комаров менее опасны, чем осенью, так как находятся на 1-м гонотрофическом цикле и не могут заразить хозяина-прокормителя малярией, поскольку в них нет возбудителей заболевания.

Трансовариальная и трансфазовая передача возбудителя Иногда после получения самкой возбудителя он может попадать в цитоплазму отложенных ею яиц, и личинки, развивающиеся из этих яиц, будут нести в себе возбудителя определенного заболевания. Такая передача возбудителя потомству через яйцо называется трансовариальной.

У видов, которым свойственна трансовариальная передача возбудителя потомству, существует обычно и трансфазовая, то есть передача возбудителя от одной фазы развития к другой. Трансовариальная и трансфазовая передачи существуют, например, у таежного клеща, который является специфическим переносчиком вируса весенне-летнего энцефаломиелита. Самка таежного клеща, получившая вирус при кровососании на крупном млекопитающем, передаст его потомству через все отложенные яйца, и все последующие стадии развития (личинки, нимфы и имаго) будут нести в себе возбудителя.

Учение о природной очаговости зооантропонозов Основная заслуга в создании учения о природной очаговости принадлежит академику Е. Н. Павловскому. Природно-очаговыми заболеваниями называются болезни, которые распространяются на ограниченной территории и существуют в природе независимо от человека.

Очаг — это циркуляция возбудителя того или иного заболевания на определенной территории. Природным он называется потому, что возбудитель циркулирует среди обитателей дикой природы.

Природные очаги трансмиссивных заболеваний включают три компонента:

возбудитель;

переносчик;

хозяин (прокормитель переносчика).

Прокормитель — это не только хозяин переносчика, но и хозяин возбудителя. Прокормителей в свою очередь делят на доноров и реципиентов.

Донор — это организм, дающий возбудителя переносчику.

Реципиент — организм, принимающий возбудителя от переносчика.

Донор и реципиент связаны между собой переносчиком, который питается то на одном, то на другом организме. Это обуславливает формирование звена:

прокормитель-донор переносчик прокормитель-реципиент.

Возбудитель, переносчик и прокормитель объединены в одно звено пищевыми связями, существование которых также зависит от многих других биотических и абиотических факторов среды. Следовательно, в характеристику очага входят не только составляющие его организмы, но и условия их существования.

Классификация природных очагов.

Основу составляют элементарные природные очаги. Они могут быть первичными и вторичными.

Элементарный природный очаг.

Первичный вторичный.

антропургический естественный.

внутрисельный непоселковый.

постоянный временный ложный Первичный очаг — это очаг, который исторически сложился в результате длительной совместной эволюции всех составляющих его компонентов. Первичные очаги возникли много тысяч лет назад, и там неопределенно долго идет циркуляция возбудителя. В первичных очагах естественный отбор установил такие взаимоотношения между возбудителем, переносчиком и животными-прокормителями, при которых ущерб их популяциям от циркуляции возбудителя сведен до минимума, то есть многие обитатели первичных очагов являются бессимптомными носителями возбудителя. Вследствие таких взаимоотношений первичные очаги часто бывают скрытыми, или латентными, и проявляют себя только в том случае, когда в циркуляцию возбудителя включаются восприимчивые к болезни прокормители. Древние, истинно первичные очаги весенне-летнего (таежного, клещевого) энцефаломиелита существуют в лесной зоне России. Возбудителем заболевания является вирус, специфическим переносчиком — таежный клещ, а хозяева-прокормители — это все виды теплокровных животных, обитающие на данной территории. Таежный клещ, питаясь на разных животных, определяет циркуляцию вируса заболевания.

Вторичные очаги — это очаги, возникшие на новых территориях, где ранее их не было. Они существуют меньший срок по сравнению с первичными.

Образование вторичных очагов может происходить разными путями.

• 1. Вторичный естественный очаг возникает в природе естественным путем без вмешательства человека в результате естественной смены ландшафтов или при попадании доноров и переносчиков на новые территории. Например, лесная зона может замениться степной. Туда проникнут специфические для открытых пространств животные, в том числе прокормители и переносчики; первичный очаг раздвинет свои границы и сформируется естественный вторичный.
• 2. Вторичный антропургический очаг возникает в связи с хозяйственной деятельностью человека (это очаги, возникшие в измененных человеком ландшафтах). Различают:

Антропургический непоселковый — очаг, возникший вне населенного пункта в результате хозяйственной деятельности человека. Возбудитель заболевания циркулирует в среде, измененной человеком: поля, пастбища, лесные вырубки, осушенные болота, дороги.

Антропургический внутрисельный — очаг, возникший внутри населенного пункта.

Антропургические внутрисельные очаги подразделяются на три разновидности: постоянный, временный и ложный.

Постоянный — очаг, в котором возбудитель циркулирует постоянно (круглогодично).

Постоянные очаги могут возникать двумя путями:

Размещение поселка в зоне первичного очага. При освоении новых районов в степи нередко создавались новые поселки. Если на занятой новым поселком территории находится элементарный очаг клещевого возвратного тифа, то его переносчик (клещ) становится обитателем населенного пункта. В поселке имелись и прокормители клеща — домашние и синантропные животные. Обычно норы синантропных грызунов (мышей, крыс) становятся элементарными очагами внутри населенного пункта. Очаг в поселке будет сохраняться многие годы и исчезнет только тогда, когда будут уничтожены зараженные клещи — хранители возбудителя. Возникает постоянный, стойкий внутрисельный очаг.

Занос в населенный пункт возбудителя. Те же клещи могут быть занесены в поселок из дикой природы каким-нибудь животным на себе. Это приведет к образованию поселковой популяции переносчика. Если среди них окажутся зараженные, то также возникает постоянный, стойкий внутрисельный очаг.

Временный (сезонный) — очаг, в котором возбудитель циркулирует часть времени года (не более одного сезона). Например, возможна циркуляция возбудителя осенью — зимой, а весной — летом она отсутствует. Это зависит от экологических адаптаций хозяев, в частности, от их миграций.

Например, первичный природный очаг кожного лейшманиоза сельского типа приурочен к норам больших песчанок, которые являются хранителями возбудителя заболевания. Специфическими переносчиками служат москиты. Связь развития дикой популяции москитов с норами своих прокормителей-песчанок обеспечивает стойкость первичного очага. Весеннее поколение москитов, вылетевшее из перезимовавших преимагинальных стадий, не может иметь возбудителя, так как в поселке его весной негде взять, поскольку нет животных, которые могли бы хранить возбудителя в течение зимнего периода. Появление возбудителя кожного лейшманиоза сельского типа в поселке связано с особенностями биологии мышевидных грызунов. Им свойственны сезонные миграции: весной из населенных пунктов они уходят в поля, в степь, а осенью вновь возвращаются в поселки. За время пребывания в степи в районе первичного очага кожного лейшманиоза грызуны подвергаются нападению дикой популяции москитов, среди которых могут быть зараженные лейшманиозом. Так грызуны получают возбудителя и во время осенней миграции приносят его в населенный пункт. Москиты поселковой популяции пьют кровь у прибежавших из степи зараженных грызунов, заражаются сами, а затем заражают других обитателей населенного пункта. Наблюдается циркуляция возбудителя, следовательно, возникает внутрисельный очаг. С наступлением холодов окрыленные формы москитов гибнут, заболевшие осенью хозяева-прокормители примерно через месяц выздоравливают, с их выздоровлением гибнут лейшмании. Когда следующей весной вновь появляются москиты из перезимовавших стадий, возбудителя в поселке не будет, не будет и очага. Таким образом, при кожном лейшманиозе сельского типа формируются лишь временные, сезонные внутрисельные очаги.

Ложный — очаг, который имеет все составные компоненты (хозяева-прокормители, переносчик, возбудитель), но отсутствует циркуляция возбудителя, т.к. нет условий для обитания переносчика.

Например, ложный внутрисельный очаг весенне-летнего энцефаломиелита. Таежный клещ — специфический переносчик возбудителя заболевания — является мизантропом, т. е. животным, которое не способно существовать в условиях, сильно измененных человеком. Если зараженного энцефалитом клеща принести в населенный пункт, то он не сможет здесь обеспечить циркуляцию возбудителя. В поселке он не доживет до следующего кровососания и погибнет, не передав никому возбудителя. Истинный очаг не образуется.

В ряде случаев коренное население небольших населенных пунктов имеет постоянные контакты с первичными очагами в силу специфики производственной деятельности (заготовки леса, сенокосы, охотничий промысел и т. д.). Систематически подвергаясь нападению переносчиков, население получает от них возбудителя, но часто недостаточную дозу, чтобы вызвать острое заболевание. Происходит естественная иммунизация населения. Переболевшие лица также приобретают иммунитет. Если людей, невосприимчивых к заболеванию, мало, то возникнет очаг, если подавляющее большинство населения имеет иммунитет, то возбудитель попадет в тупик. В таком случае будут болеть приезжие лица, лишенные иммунитета.

Природная очаговость нетрансмиссивных болезней В природе независимо от человека циркулируют возбудители ряда других зооантропонозов, передающихся от одного организма к другому нетрансмиссивным путем. Например, существуют природные очаги некоторых гельминтозов. Компонентами природного очага нетрансмиссивного заболевания являются:

возбудитель;

промежуточные хозяева возбудителя;

окончательные хозяева возбудителя.

Циркуляция возбудителя, как правило, определяется пищевыми связями между хозяевами паразита. Например, дифиллоботриоз — это природноочаговый гельминтоз, возбудителем которого является широкий лентец. Окончательные хозяева — млекопитающие, питающиеся рыбой. Окончательные хозяева выделяют во внешнюю среду вместе с фекалиями яйца гельминта. Из яйца в воде выходит свободно живущая личинка корацидий, которая проглатывается первым промежуточным хозяином — рачком циклопом. Дальше в цепи циркуляции возбудителя следует второй промежуточный хозяин — рыба, которая заражается, проглатывая рачка. Окончательный хозяин заражается дифиллоботриозом, поедая зараженную рыбу.

Нетрансмиссивные природноочаговые болезни также образуют разные типы очагов:

первичные природные;

вторичные природные;

антропургические непоселковые;

антропургические внутрисельные.

Как и в случаях трансмиссивных болезней, в циркуляцию возбудителя может включиться и человек. Возможности заражения человека в антропургических очагах значительно выше, чем в первичных природных.

Профилактика паразитарных заболеваний Профилактические мероприятия можно подразделить на три группы:

направленные на обезвреживание или устранение источника инвазии;

проводимые с целью разрыва путей передачи;

мероприятия по повышению невосприимчивости населения к возбудителю заболевания.

Профилактические мероприятия, направленные на источник инвазии:

1) при антропонозных заболеваниях выявление, изоляция и лечение больных и паразитоносителей;

2) при зооантропонозных заболеваниях если источник — домашние животные, то осуществляются санитарно-ветеринарные мероприятия по их выздоровлению;

если источником заболевания служат синантропные животные (мыши, крысы), проводят дератизацию;

в природных очагах, где источником являются дикие животные, их численность путем истребления снижают до безопасного уровня, предотвращающего заражение человека.

Профилактические мероприятия, направленные на второе звено эпидемического процесса — механизм передачи возбудителя Поскольку передача заразного начала от больного к здоровому человеку происходит через внешнюю среду с помощью различных факторов (вода, пища, воздух, пыль, почва, предметы домашнего обихода), это определяет многообразие профилактических мер воздействия.

Меры по пресечению передачи возбудителей сводятся к:

уничтожению возбудителей болезни во внешней среде с помощью дезинфекционных средств;

ликвидации мест выплода переносчиков возбудителей — кровососущих насекомых;

повышению уровня общей и санитарно-гигиенической культуры населения.

Повышение невосприимчивости населения к возбудителям заболеваний заключается в создании искусственного иммунитета против паразитарных заболеваний. Проводится вакцинация населения (при лейшманиозах), химиопрофилактика (при малярии).

Общие принципы борьбы с природно-очаговыми заболеваниями Проведение мероприятий по борьбе с природно-очаговыми болезнями в каждом отдельном случае должно исходить из анализа конкретной экологической обстановки. Основная цель мероприятий — разрыв цепи:

хозяин (донор) переносчик хозяин (реципиент).

Можно выделить два направления:

Окультуривание ландшафтов.

Оздоровление очага.

Окультуривание ландшафтов предусматривает ликвидацию самой основы существования очага путем коренного изменения экологической системы таким образом, чтобы исключить хотя бы один из компонентов, составляющих очаг. Хранители весенне-летнего энцефалита — клещи — живут в неухоженных лесах, где преобладают валежник, густые заросли подлеска, толстый слой лесной подстилки. Очистка лесов и их просветление создают условия, непригодные для жизни клещей. Не живут таежные клещи в лесах паркового типа. Таким образом, культурное ведение лесного хозяйства ведет к уничтожению таежных клещей и к полной ликвидации природного очага весенне-летнего энцефалита.

Оздоровление очага включает комплекс мероприятий, направленных на ликвидацию очага без коренной перестройки ландшафта.

• — Уничтожение переносчиков ядохимикатами (эффект часто непродолжителен).
• — Санитарное благоустройство населенных пунктов. Своевременная утилизация отходов и отбросов, охрана поселковых водоемов от загрязнения бытовыми отбросами приводят к сокращению численности резервуаров переносчиков, ограничивают возможности циркуляции возбудителя в населенном пункте, что в конечном итоге ведет к затуханию очага.

общие закономерности действия экологических факторов на живые организмы Несмотря на разнообразие факторов, в их действии и ответных реакциях организма есть общие закономерности.

Закон оптимума: Каждый фактор имеет строго определенные пределы положительного воздействия на живой организм.

Благоприятная сила воздействия фактора называется зоной оптимума. Недостаточное или избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности организма. Чем сильнее отклоняется действие фактора, тем более выражено его угнетающее действие (зона пессимума). Максимально и минимально переносимые значения фактора — критические точки, за пределами которых существование организма становится невозможным. Пределы выносливости вида по отношению к какому-то фактору составляют его экологическую валентность.

Виды различаются между собой значениями экологической валентности и положением зоны оптимума. Примеры:

У самки обыкновенного немалярийного комара температурный оптимум для откладки яиц составляет +20. При +15 и +30 происходит подавление процесса откладки яиц, а при +10 и +35 полное прекращение.

Для полярных рыб оптимум температуры 0, а пределы выносливости от -2 до +2.

У сине-зеленых водорослей, обитающих в гейзерах, температурный оптимум +85, а пределы выносливости от +84 до +86.

Виды, имеющие широкую экологическую валентность, обозначают, добавляя приставку эврик названию фактора, например, эвритермные — по отношению к температуре, эвригалинные — по отношению к солености воды, эврибатные — к давлению. Виды с узкой экологической валентностью называют с приставкой стено-, также добавляя название фактора: стенотермные, стеногалинные, стенобатные.

Виды, имеющие широкую экологическую валентность по отношению ко многим факторам, называются эврибионтными, а узкую — стенобионтными.

2. Правило ограничивающего фактора. В природе на организмы одновременно влияет целый комплекс факторов среды в разных комбинациях и с разной силой. Среди них бывает трудно отделить самые важные от второстепенных, это зависит от силы воздействия каждого.

Ограничивающим называют фактор, интенсивность которого в качественном или количественном отношении в данный момент приближается или выходит за пределы критических значений.

Правило ограничивающего фактора: Наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений.

Специфических ограничивающих факторов в природе не существует, поэтому любой из факторов может стать ограничивающим. Их природа различна: абиотические, биотические и антропогенные.

Рассмотрим в качестве ограничивающего фактора температуру. Лимитирующим фактором распространения деревьев бука в Европе является низкая температура января, поэтому северные границы его ареала соответствуют январской изотерме -2оС. Лось в Скандинавии встречается значительно севернее, чем в Сибири, где более низкие зимние температуры. Рифообразующие кораллы обитают только в тропиках при температуре воды не ниже 20 °C.

Климатические и почвенные факторы определяют ареал распространения растений и их урожайность.

Количество хищников и паразитов ограничивает численность жертв и хозяев. Ареал распространения африканской сонной болезни соответствует распространению ее переносчика — мухи це-це.

По отношению к человеку в роли ограничивающего фактора может быть содержание витаминов (С, D), микроэлементов (йод) в продуктах питания.

3. Взаимодействие факторов: Зона оптимума зависит от комбинации факторов, действующих на организм.

Примеры: при оптимальной температуре животные легче переносят недостаток корма. Достаточное количество пищи позволяет животным легче переносить низкие температуру и влажность.

Хорошо известно, что человеку жару легче переносить при низкой, а не при высокой влажности. Снижение влажности может привести к увеличению экологической валентности вида по отношению к температуре. Человек способен в течение 45 минут без последствий для здоровья переносить температуру +126С, но при очень низкой влажности. Низкая температура хуже переносится людьми в ветреную погоду. Сочетание приема алкоголя и низкой температуры воздуха приводит к быстрому переохлаждению организма, отморожению частей тела. Эта закономерность учитывается в медицине при назначении лекарственных препаратов; например, средства, снижающие повышенное артериальное давление, действуют сильнее, если снижено потребление соли.

4. Неоднозначность действия факторов на различные функции организма: Каждый экологический фактор оказывает неодинаковое влияние на разные функции организма.

При повышении температуры до 40 градусов у холоднокровных животных ящериц усиливается обмен веществ, но в то же время резко угнетается двигательная активность.

5. Ответные реакции организма на действие факторов среды носят индивидуальный, половой и возрастной характер.

Примеры: яйцо аскариды нуждается в кислороде, но на взрослого паразита он действует как яд, что нередко используется для лечения заболевания.

Личинки комаров развиваются в воде, а взрослые особи обитают в воздухе.

Икра лососей может развиваться только при температуре от 0о до +12о, а взрослые особи легко переносят колебания от -2о до +20о.

В медицине при назначении дозы лекарственного препарата всегда учитывается возраст больного. Мужчины имеют более широкую экологическую валентность к алкоголю по сравнению с женщинами, поэтому у женщин быстрее формируется зависимость от этилового спирта.

Индивидуальные особенности организма учитывают при выборе способа лечения, особенно при наличии аллергических реакций на действие лекарственных препаратов. У некоторых детей до 10−12 лет применение аспирина для снижения температуры при гриппе может привести к тяжелому поражению головного мозга.

6. Независимость характера приспособления к факторам окружающей среды: К действию каждого фактора среды организмы приспосабливаются независимо от других факторов.

Виды могут характеризоваться широкой экологической валентностью к какому-нибудь фактору, но узкой к другим. Например, лишайники являются эвритермными организмами, но не переносят даже минимальных концентраций оксида серы в воздухе.

Человек является эврибионтным организмом, но имеет узкую экологическую валентность по отношению к недостатку кислорода в атмосфере.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕИ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИХ СУЩЕСТВОВАНИЯ Все организмы и факторы среды на Земле в конечном счете находятся в тесной или отдаленной связи между собой. Но так как земная поверхность неоднородна, возникли более или менее разграниченные комплексы таких взаимоотношений. Исторически сложившееся сообщество всех совместно обитающих организмов на определенной территории называют биоценозом. Совокупность всех абиотических факторов их местообитания — экотоп.

Совокупность совместно обитающих организмов разных видов и условий их существования, связанных потоком энергии и круговоротом веществ, называют экологической системой (экосистемой). Этот термин был предложен в 1935 году английским ученым Артуром Тенсли.

В 1942 году Владимир Николаевич Сукачев предложил термин биогеоценоз.

Биогеоценоз — исторически сложившийся комплекс взаимосвязанных видов или популяций разных видов, обитающих на определенной территории с более или менее однородными условиями существования.

Экосистема и биогеоценоз — понятия близкие, но не синонимы. В обоих случаях это устойчивые взаимодействующие системы живых организмов и среды, в которых осуществляется поток энергии и круговорот веществ, но экосистема — понятие более широкое. Экосистема — это и капля воды, и тундра, и космическая станция, и сооружение для биологической очистки сточных вод. Биогеоценозы — образования, имеющие свои четкие границы, соответствующие определенному типу растительных сообществ. Они способны формироваться на любом участке земной поверхности, могут быть лесными, степными, луговыми, болотными. Пространственная структура большинства биогеоценозов связана с ярусами фитоценоза. Любой биогеоценоз является экологической системой, но не всякая экосистема может являться биогеоценозом.

В структуре экосистемы можно выделить две главные составляющие.

Первая — абиотическое окружение, или экотоп, т. е. весь комплекс факторов неживой природы, из которой биоценоз черпает средства к существованию и куда выделяет продукты обмена. Экотоп состоит из совокупности климатических, атмосферных, почвенно-грунтовых и водных факторов.

Вторая составляющая экосистемы — биоценоз, который включает сообщества растений — фитоценоз, животных — зооценоз, грибов — микоценоз, микроорганизмов — микробоценоз.

Функциональная структура экосистемы Абиотические факторы среды.

• 2. Продуценты — автотрофные организмы (растения, фотои хемосинтезирующие бактерии).
• 3. Консументы — гетеротрофные организмы (животные).
• 4. Редуцентыдоводят распад использованной или отмершей биомассы до простых неорганических веществ (воды, углекислого газа, аммиака), пригодных для нового усвоения гетеротрофными организмами.

Таким образом, продуценты, консументы и редуценты объединены переносом энергии и веществ и представляют определенные трофические уровни в биогеоценозе.

Представители разных трофических уровней связаны между собой односторонне направленной передачей биомассы в цепи питания.

Закономерности существования экологических систем Круговорот веществ. Он предполагает прохождение одних и тех же химических элементов по цепям питания и возвращение в экотоп:

абиотические факторы.

биомасса растений.

тело травоядного животного.

тело хищника.

минерализация останков.

абиотические факторы.

2. Односторонний поток энергии. В отличие от химических элементов, круговорот энергии в экосистемах не происходит. Её поток однонаправлен. При переходе от одного трофического уровня к другому аккумулируется лишь около 10% поступившей энергии на построение вещества своего тела. Основная часть потребляемой с пищей энергии идет на поддержание процессов жизнедеятельности — испарение, дыхание, движение, то есть теряется.

В экологических системах действует правило экологической пирамиды — каждое последующее звено в цепи питания содержит вещества и энергии в десять раз меньше, чем предыдущее звено. Потеря энергии на каждом трофическом уровне означает, что на высших трофических уровнях количество ее невелико, поэтому пищевые цепи состоят обычно не более чем из 4−5 трофических уровней. Графическим изображением данного правила служат экологические пирамиды.

Экологическая пирамида — это графическое изображение соотношения между продуцентами и консументами разных порядков, выраженное в единицах энергии (заключенной в массе живого вещества) — пирамида энергий, в единицах биомассы (пирамида биомасс) или числа особей (пирамида чисел).

Биомасса, создаваемая за единицу времени продуцентами, составляет первичную продукцию, а консументами — вторичную продукцию.

3. Экологический гомеостаз. Экосистемы способны к поддержанию гомеостаза — относительного постоянства числа видов и численности популяций этих видов в биоценозе по принципу действия отрицательной обратной связи. Колебания растительной биомассы сопряжены с численностью травоядных, от которых зависит количество хищников. Саморегуляция биогеоценоза связана с поддержанием определенной численности организмов в популяциях на всех трофических уровнях пищевых цепей.

Пример: увеличение количества шишекувеличение числа белок увеличение числа куниц уменьшение числа белок уменьшение числа куниц увеличение числа белок и т. д.

4. Экологическая сукцессия. Экосистемы не являются стабильными образованиями. Любой биогеоценоз представляет собой открытую систему, непрерывно изменяющуюся и развивающуюся.

Сукцессия — закономерное изменение биогеоценоза во времени, возникающее, во-первых, за счет изменения организмами биогеоценоза среды обитания и общего количества органического вещества и, во-вторых, как результат сложных взаимодействий внутри биоценоза. Возможны сукцессии двух типов: конструктивные, в течение которых в экотопе постепенно накапливается до определенного предела биомасса, и деструктивные, при которых постепенно разрушается накопленная ранее биомасса, превращаясь в неорганические соединения. Конструктивные сукцессии могут быть первичными и вторичными. Первичные сукцессии заключаются в формировании нового биогеоценоза на первично свободном субстрате (скалы, песчаные наносы, вулканическая лава), а вторичные сукцессии восстанавливают повреждения (естественные или нанесенные человеком) на месте ранее существовавших сообществ (последствия бури, пожара, вырубки леса, выпаса скота).

Конструктивные сукцессии биоценозов заканчиваются формированием климаксного сообщества, характеризующегося длительной устойчивостью, большим видовым разнообразием. Каким будет конечный результат развития экосистем, прежде всего зависит от климатических, почвенно-водных и топографических условий. Например: в средней полосе России коренным биогеоценозом является лес; на севере — тундра; на юге — степь.

ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА Экология человека — наука о взаимоотношениях человека с окружающей средой.

Предметом изучения экологии человека являются антропоэкосистемы — экосистемы, включающие в свой состав человеческое общество. Таким образом, экология человека изучает закономерности возникновения, существования и развития антропоэкосистем. В них человек является объектом экологического воздействия и выступает как самостоятельный экологический фактор. Человек характеризуется рядом специфических особенностей, отличающих его от других организмов.

Особенности человека как объекта экологического воздействия Человек — космополит, он расселился по всему Земному шару, имеет самый широкий ареал распространения и подвергается воздействию разнообразных экологических факторов. В ходе антропогенеза это привело к возникновению у людей различных адаптивных типов и рас.

Действие экологических факторов на человека всегда в большей или меньшей степени видоизменено (опосредовано) в связи с использованием одежды, огня, технических средств, постройкой жилищ и так далее.

Человек приспосабливается к действию экологических факторов не только морфофизиологически (как животные), но и технически, экономически и даже эмоционально.

Особенности человека какэкологического фактора Человек оказывает осознанное, целенаправленное воздействие на окружающую среду (конечно, не всегда разумное). Ф. Энгельс писал: «Животное только пользуется внешней природой и производит в ней изменения просто в силу своего присутствия; человек же вносимыми им изменениями заставляет служить её своим целям, господствует над ней».

Антропогенный фактор по силе, интенсивности и глобальности воздействия в настоящее время не имеет равных в природе. Люди расширили круг доступных источников энергии вплоть до использования ядерных и термоядерных реакций.

Человек создает искусственные среды обитания, может длительное время находиться в космическом пространстве и под водой, воздействуя на природу.

Сегодня окружающая человека среда практически представляет собой искусственные, созданные человеком экосистемы или естественные экосистемы, в той или иной степени видоизмененные его деятельностью. Абсолютно неизмененных экосистем на планете нет!

Все экосистемы в зависимости от степени антропогенного воздействия на них делятся на натурценозы, агроценозы и урбаноценозы.

Натурценозы характеризуются большим разнообразием диких видов растений и животных. Они соответствуют различным ландшафтным зонам: тундре, лесотундре, тайге, смешанным и широколиственным лесам, степям, пустыням, субтропикам и тропикам.

Экологическая характеристика:

Большое разнообразие видового состава растений и животных.

Экологический гомеостаз поддерживается за счет саморегуляции.

Естественный круговорот веществ и использование солнечной энергии.

Медико-биологическая характеристика:

В натурценозы люди попадают при изучении природных условий, ресурсов, инженерно-геологической обстановки в осваиваемом районе. На этом этапе освоения природы люди подвергаются опасности заражения природно-очаговыми заболеваниями, страдают от нападения гнуса, клещей и неблагоприятных погодных условий, что приводит к возникновению болезней органов дыхания, адаптационных синдромов со стороны сердечно-сосудистой системы, неврозов, увеличению травматизма.

Примеры: смена лесного ландшафта на луго-полевой в средней полосе России привела к изменению состава мышевидных грызунов и появлению новых природных очагов туляремии. Освоение таежных районов Сибири и Дальнего Востока сопровождалось появлением случаев заболевания людей таежным энцефалитом.

Агроценозы. Под влиянием сельскохозяйственного производства возникают искусственные экологические системы — агроценозы (поля, сенокосы, пастбища, сады, парки, лесные посадки).

Экологическая характеристика:

Число видов животных и растений ограничено, но их численность порой огромна. Обычно это всего лишь несколько сельскохозяйственных культур, сорняки и вредители сельскохозяйственных растений, небольшое число видов домашних животных. Они находятся под контролем искусственного отбора.

В отличие от природных биогеоценозов, искусственные экологические системы для нормального функционирования нуждаются в том, чтобы человек сам поддерживал их гомеостаз, т. е. управлял ими (уничтожение вредных и охрана полезных видов).

Круговорот веществ искажен, т.к. человек изымает те или иные вещества, вносит удобрения.

Для сохранения агроценозов нужны затраты дополнительной энергии: техника и физическая сила.

Около 60% сельскохозяйственных земель используется экстенсивно с привлечением мышечной силы человека и животных. Лишь 40% обрабатываемых земель — интенсивно возделываемые агроценозы, в них урожайность сельскохозяйственных растений достигает биологически возможного максимума.

Медико-биологическая характеристика:

В агроценозах прогрессивно увеличиваются потери сельскохозяйственных угодий в связи с вымыванием плодородного гумусного слоя, ветровой эрозией почв, ростом протяженности оврагов, подвижных песков. Почва насыщается ядохимикатами и минеральными удобрениями, водоемы загрязняются хозяйственно-бытовыми сточными водами.

В агроценозах могут создаваться благоприятные условия для циркуляции возбудителей инфекционных и паразитарных заболеваний (аскаридоз, трихоцефалез).

Урбаноценозы — антропоэкосистемы городов и поселков. Первые города появились в 3-м тысячелетии до н.э. В начале XIX века в них жило 3% населения, в 1900 г. — 13%, в 1995 г. — 71% в США, 91% в Великобритании, в России — 74%, а в начале XXI века в России это число достигнет 80−90%.

Строительство городов — явление прогрессивное. В них концентрируются промышленные предприятия, легче решаются проблемы трудоустройства, снабжения продуктами питания, медицинского обслуживания, есть разнообразные учебные, научные и культурные заведения. В городах есть все условия для производственной деятельности и организации быта людей.

Но, с другой стороны, города характеризуются наиболее выраженными изменениями природной среды, многие из которых имеют отрицательное значение.

Экологическая характеристика:

Бедность видового состава фауны и флоры.

Большие скопления людей.

Преобладание синантропных видов животных.

Незамкнутый круговорот веществ, в который вовлекаются металлы, пластмассы, не разрушаемые природными редуцентами.

Искусственное поддержание гомеостаза, который направлен на сохранение популяции людей.

Использование дополнительных источников энергии.

Медико-биологическая характеристика:

При строительстве городов наблюдается полное или частичное разрушение экологических систем на месте строительства города, изменяется геологическая среда: исчезает естественный микрорельеф, происходит изменение состояния и свойств горных пород, изменяется уровень грунтовых вод, наблюдается безвозвратный забор воды и кислорода, создаются техногенные отложения.

Изменяется климат: в городах снижается интенсивность солнечной радиации, повышается среднегодовая температура на 1−2, появляется амплитуда температур — в центре города температура выше на 2−8, чем на периферии, увеличивается количество туманов, осадков, значительно изменяется ветровой режим.

Изменяется воздушная среда: химический состав атмосферного воздуха, его оптические свойства, тепловые характеристики. Загрязнения воздуха связаны с выбросами газообразных веществ и твердых пылевых частиц. Запыленность и задымленность воздуха в городах снижают количество ультрафиолетовых лучей, доходящих до земной поверхности, зимой на 30%. Длительность солнечного освещения сокращается на 5−15%. Климатические изменения в сочетании с загрязнением атмосферного воздуха приводят к образованию над городами смога, в состав которого входят окись углерода, окись азота, окислы серы и многие другие опасные для людей соединения. У попавших под смог людей развиваются заболевания органов дыхания. Увеличивается количество микроорганизмов в воздухе (в 200 раз по сравнению с сельской местностью), возрастает заболеваемость людей инфекционными болезнями.

В городах поверхностные воды изменяют сток, химический состав и температурный режим. Повышается или понижается уровень подземных вод. Употребление воды составляет 150−200 л/сутки на одного городского жителя. Вода может содержать органические, неорганические, синтетические и радиоактивные вещества.

Происходит минерализация почв, утрамбовка и снятие плодородного слоя, загрязнение жидкими и твёрдыми отбросами, солями тяжелых металлов. Нарушается естественный процесс деструкции различных веществ.

Обедняется растительный покров городов, появляются большие одновидовые группировки растений, в плодах и листьях которых накапливаются токсические вещества.

Изменяется видовой состав животных, резко уменьшается общее количество видов, увеличивается число синантропных видов, создаются благоприятные условия для размножения паразитов и переносчиков, что приводит к формированию внутрисельных очагов заболеваний.

Скученность людей, шум, гиподинамия и напряженный темп жизни создают условия для развития заболеваний нервной системы, органов кровообращения, верхних дыхательных путей. Изменение атмосферного давления приводит к головным болям, слабости и быстрой утомляемости людей. Нарушается обмен веществ, развивается ожирение. Уровень этих заболеваний в 1,5−2 раза выше, чем в сельской местности. В городах также растет транспортный травматизм.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА Люди являются космополитами и приспосабливаются к различным условиям среды. Адаптации могут быть неспецифическими и специфическими. Неспецифические адаптации проявляются в общем повышении иммунных свойств и усилении устойчивости к неблагоприятным условиям. Специфические направлены на адаптацию к определенным климатическим условиям среды. Поэтому на популяционно-видовом уровне формируются адаптивные типы людей.

Под адаптивным типом понимают комплекс морфофизиологических, биохимических и иммунологических признаков и реакций, конвергентно возникающих в различных популяциях, находящихся в сходных условиях обитания.

Эти признаки не зависят от расовой и этнической принадлежности. К примеру, на Севере живут представители европеоидной и монголоидной рас, которые имеют одинаковый арктический адаптивный тип. Расы сформировались на заре человечества, а адаптивные типы сопровождают всю историю развития человека.

Выделяют пять основных адаптивных типов.

Арктический.

Тропический.

Зоны умеренного климата.

Высокогорный.

Пустынный.

Арктический адаптивный тип характеризуется комплексом приспособлений людей к низкой температуре, высокой влажности, кислородной недостаточности, питанию преимущественно животной пищей и малой микробной загрязненности воздуха.

Морфофизиологические признаки: увеличение массы тела (лучшее сбережение тепла), хорошее развитие подкожно-жировой клетчатки (теплоизоляция), низкий рост, уменьшение длины ног в сравнении с длиной тела, большой объем грудной клетки, усиленный газообмен. Хорошо развит красный костный мозг.

Биохимические признаки: повышенное содержание гемоглобина и эритроцитов в крови, усиление энергетического обмена, высокое содержание холестерина в сыворотке крови, усиленная минерализация костей скелета.

Иммунологические признаки: снижение содержания лейкоцитов крови.

Пустынный адаптивный тип обеспечивает приспособление людей к высокой температуре воздуха (до 50С) в течение 4−5 месяцев, недостатку воды, интенсивной солнечной радиации.

Морфофизиологические признаки: астенический тип телосложения (высокий рост, узкая грудная клетка, длинные конечности, слабое развитие подкожно-жировой клетчатки), относительное увеличение количества потовых желез на 1 см² кожи, усиление потоотделения с кожи шеи, лица, рук. Понижен обмен веществ, уменьшается потребность в белках и жирах, основу рациона составляют углеводы, расход воды экономичный (коренные жители потребляют 1−2,5 л, а приезжие в первые дни до 4 л).

Биохимические признаки: в плазме крови понижается содержание аскорбиновой кислоты и других водорастворимых витаминов. В связи с этим суточное потребление витаминов должно быть увеличено.

Тропический адаптивный тип формировался под влиянием следующих экологических факторов: повышенная температура и высокая влажность воздуха, сглаженность сезонных изменений абиотических факторов. Растительный покров тропиков разнообразен — от фитоценозов влажных лесов до обширных равнин с редколесьем. Видовой состав животных также разнообразен. В окружающей человека среде содержится большое количество патогенных микроорганизмов, цист простейших и яиц гельминтов. В рационе коренного населения относительно низкое содержание животного белка.

Морфофизиологические признаки людей очень вариабельны. Здесь встречаются и самые высокорослые, и самые низкорослые люди. У всех удлиненная форма тела, сниженная мышечная масса, уменьшенная окружность грудной клетки, увеличенное количество потовых желез на 1 см² кожи.

Биохимические признаки: низкие показатели основного обмена и синтеза жиров, сниженная концентрация холестерина в крови.

Иммунологические признаки: повышение содержания лейкоцитов в крови.

Адаптивный тип умеренного пояса формировался в зоне умеренного климата, которая характеризуется наличием районов, различающихся по количеству тепла и влаги (от степных районов до таёжных). Температура и влажность не достигают экстремальных величин, сезонность биоклиматических условий хорошо выражена. Животный мир отличается богатством видов.

Морфологические характеристики и интенсивность обмена веществ у жителей умеренного пояса занимают промежуточное положение между тропическим и арктическим адаптивными типами.

Высокогорный адаптивный тип формировался в условиях пониженной температуры, низкого атмосферного давления, гипоксии (снижения парциального давления кислорода), характерных для высокогорья.

Морфофизиологические признаки: респираторный тип телосложения с широкими плечами и широкой грудной клеткой, небольшим втянутым животом, узким тазом, длинными конечностями и ромбовидным лицом. Жизненная емкость легких увеличена, легочная вентиляция усилена.

Биохимические признаки: повышение содержания гемоглобина и эритроцитов в крови (до 8 млн. в кубическом мм), высокая активность окислительных ферментов, благодаря чему наблюдается быстрое связывание кислорода гемоглобином, повышение содержания миоглобина в мышцах. У некоторых жителей высокогорья наблюдается гипофункция щитовидной железы, что обеспечивает снижение основного обмена.

Последовательность появления адаптивных типов Первым сформировался тропический адаптивный тип (прародина человечества — Африка), затем по мере расселения людей по планете — адаптивный тип умеренного пояса и высокогорный, а последними появляются арктический и пустынный (80 000−12 000 лет назад). Адаптивные типы человека не являются узко специализированными, они благоприятствуют существованию людей в определенных климатических зонах.

Медицинское значение адаптивных типов Врач должен учитывать морфофизиологические и биохимические особенности адаптивных типов, чтобы не принять их за отклонения от нормы.

Представители различных адаптивных типов могут иметь неодинаковую предрасположенность к различным заболеваниям.

Следует учитывать адаптивный тип при снаряжении экспедиций в Арктику, пустынные и высокогорные районы.