Экология человека. 
Биология: общие вопросы

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 как экологического 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.