Лекция 15. Биосфера как система, которая обеспечивает существование человека. Основы общей экологии и экологии человека. Профессор Смирнов Сергей Николаевич 1
План. 1. Структура и функция биосферы. Основные положения учения В. И. Вернадского об организации биосферы. Современные концепции биосферы. Ноосфера. 2. Человечество как активная сила, преобразующая биосферу. Национальные и международные научные программы защиты биосферы. 3. Экология человека. Среда как экологическое понятие. Виды среды. Факторы среды. Единство организма и среды. Виды экосистем. 4. Проникновение человека в биогеоценоз, формирование антропоценозов. Антропогенная миграция элементов. Лекарственные вещества в цепи питания. 5. Экологическое прогнозирование. Здоровая (комфортная), нездоровая (дискомфортная), экстремальная окружающая среда. Адекватные и неадекватные условия среды. Адаптация людей к экстремальным условиям среды. 6. Влияние антропогенных факторов загрязнения окружающей среды на здоровье население. 7. Характеристика ядовитых для человека растений и животных. 2
1. Структура и функция биосферы. Основные положения учения В. И. Вернадского об организации биосферы. Современные концепции биосферы. Ноосфера. Термин «биосфера» был введён Жаном-Батистом Ламарком в начале XIX в. и Эдуардом Зюссом в 1875 году. Целостное учение о биосфере создал русский биогеохимик и философ В. И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля. 3
Биосфера - оболочка Земли, заселённая живыми организмами и активно преобразуемая ими. Эдуард Зюсс (1831 – 1914). Профессор геологии Венского университета. В 1898 -1911 президент Венской Академии наук. Владимир Иванович Вернадский (1863 – 1945). Русский и советский учёный XX века, естествоиспытатель, мыслитель и общественный деятель, создатель многих научных школ. Один из представителей русского космизма; 4 создатель науки биогеохимии.
Биосфера находится в части атмосферы, литосферы и в гидросфере. Границы биосферы. Верхняя граница биосферы находится в атмосфере: 15 -20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов. 5
Нижняя граница биосферы в литосфере находится на глубине 3, 5 -7, 5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков. Однако в основном распространение живых организмов вглубь ограничивается несколькими метрами. Нижняя граница биосферы в гидросфере находится на глубине 10 -11 км. Она определяется дном Мирового Океана. 6
Основные компоненты и границы биосферы. 7
Биосферу слагают следующие типы веществ: 1. Живое вещество, 2. Биогенное вещество, 2. 3. Биокосное вещество, 4. Косное вещество. Живое вещество составляет совокупность всех живых организмов. Биогенное вещество – это вещество, образованное в результате деятельности живых организмов (например, кислород атмосферы, каменный уголь). 8
Биокосное вещество – это результат абиогенных процессов и жизнедеятельности живых организмов (например, почвы). Косное вещество – это вещество, образовавшееся без участия живых организмов (продукты тектонической деятельности, метеориты). 9
Суммарная биомасса живого вещества биосферы составляет 2 -3 триллионов тонн. Причем 98% живого вещества – это биомасса наземных растений. Биосферу населяют около 1500000 видов животных и 500000 видов растений. Функции живого вещества: 1. Газовая, 2. 2. Концентрационная, 3. 3. Окислительно-восстановительная, 4. 4. Биохимическая, 5. Энергетическая, 6. Деструктивная. 10
Газовая (средообразующая) функция. В процессе жизнедеятельности живого вещества создаются основные газы: азот, кислород, углекислый газ, метан и другие. Живые организмы участвуют в миграциях газов и их превращениях. Концентрационная функция – извлечение и накопление живыми организмами биогенных элементов (кислорода, углерода, водорода, азота, натрия, магния, калия, алюминия, серы и других) в концентрациях, в сотни тысяч раз превышающих их содержание в окружающей среде. 11
Окислительно-восстановительная функция заключается в химическом превращении веществ биосферы. Биохимическая функция связана с жизнедеятельностью живых организмов – их питанием, дыханием, размножением, смертью и последующим разрушением тел. В результате происходит химическое превращение живого вещества сначала в биокосное, а затем - в косное. 12
Энергетическая функция состоит в перераспределении солнечной энергии между компонентами биосферы. Деструктивная функция проявляется в минерализации органических веществ. 13
Понятие о биогеохимических циклах. Биогеохимические циклы – это круговорот химических элементов в биосфере. Они заключаются в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, литосферой, гидросферой и живыми организмами. Благодаря этим циклам возможно существование и развитие жизни при ограниченном запасе доступных химических элементов. 14
Пример биогеохимического цикла – круговорот углерода. Он начинается с поглощения углерода углекислого газа атмосферы при фотосинтезе. Углерод становится составной частью органических веществ, которые принимают участие в жизнедеятельности растений и животных. В процессе их дыхания углерод вновь выделяется в атмосферу в виде углекислого газа. Мертвые растения и животные разлагаются редуцентами. Углерод их тканей окисляется и возвращается в атмосферу. 15
Схема биогеохимического цикла углерода. 16
Биосфера представляет собой стабильную систему. Одним из условий ее стабильности является замкнутость биогеохимических циклов. В случае нарушения замкнутости этих циклов может быть нарушена стабильность. Однако нарушение стабильности происходит не всегда. Например, биогенные полезные ископаемые являются следствием нарушения замкнутости биогеохимических циклов, при которых стабильность практически не нарушалась. 17
Выделяют следующие современные концепции биосферы: 1. Биохимическая, 2. Термодинамическая, 2. 3. Кибернетическая, 4. Биогеоценотическая Согласно биохимической концепции в биосфере происходят постоянные биохимические превращения, заключающиеся в захвате веществ живыми организмами из окружающей среды, их превращении и выделении в окружающую среду. 18
По термодинамической модели живое вещество биосферы постоянно осуществляет работу, направленную на уменьшение энтропии. Кибернетическая концепция связана с изучением принципов организации и регулирования, осуществляющихся в живой природе в связи с трансформацией вещества, энергии и информации. 19
С точки зрения биогеоценотической концепции в биосфере осуществляют свою деятельность три группы организмов: продуценты, консументы и редуценты. Продуценты превращают неорганические вещества в органические, консументы преобразуют органические вещества, редуценты превращают органические вещества в неорганические. 20
Биогеоценоз – это однородный участок земной поверхности с определённым составом живых (биоценоз) и косных (приземный слой атмосферы, солнечная энергия, почва) компонентов, объединённых обменом вещества и энергии в единый природный комплекс. Совокупность биогеоценозов образует биогеоценотический покров Земли, то есть всю биосферу. Отдельные биогеоценозы представляет собой элементарные единицы биосферы. 21
Схема взаимоотношений компонентов биогеоценоза на участке верхового болота. 1 расход энергии через транспирацию, испарение, фотосинтез и др. ; 2 - подземная фитомасса: сосны - 3 т/га, кустарничков и трав - 2 т/га; 3 - содержание в метровом слое: общего азота - 7, 8 т/га, кальция - 2, 8 т/га, магния - 0, 6 т/га, фосфора - 0, 7 т/га, калия - 0, 8 т/га; 4 - содержание в 1 г абсолютно сухого торфа: бактерий - около 4 млрд. экз. , грибов около 200 тыс. экз. ; 5 - на 1 м 2 поверхности болота встречается в среднем: энхитреид 22 267 экз. , коллембол - 4619, акарин - 668, нематод - 238 экз.
Схема взаимодействий в биогеоценозе. 23
Понятие ноосфера было введено в 1927 году французским палеонтологом, математиком и философом Э. Ле Руа. В дальнейшем В. И. Вернадский разработал представления о переходе биосферы в ноосферу. Ноосфера - сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития. 24
Стадии становления ноосферы. 1. Ноосфера в стадии становления, развивающаяся стихийно с момента появления человека; 2. Ноосфера развитая, сознательно формируемая совместными усилиями людей в интересах всестороннего развития всего человечества и каждого отдельного человека. В настоящее время есть предпосылки для успешного перехода первой стадии развития ноосферы во вторую. 25
История развития биосферы. Эволюция биосферы шла по пути усложнения структуры биологических сообществ, умножения числа видов и совершенствования их приспособляемости. Эволюционный процесс сопровождался увеличением эффективности преобразования энергии и вещества биологическими системами: организмами, популяциями, сообществами. 26
Первый этап существования биосферы – первичная биосфера. Жизнь возникла около 3, 5 миллиардов лет назад и на первом этапе была представлена анаэробами, питающимися органическими веществами абиогенного происхождения. 27
Второй этап – этап усложнения биотического компонента биосферы. После появления фотосинтеза атмосфера Земли постепенно насыщалась кислородом, что создало предпосылки для возникновения аэробов, многоклеточности и расселения организмов по планете после формирования озонового слоя. В середине палеозоской эры темпы образования и потребления кислорода сравнялись и его уровень в атмосфере стабилизировался. 28
Изменения в составе атмосферы Земли. 29
С появлением человечества биосфера переходит к третьему этапу своего развития, постепенному превращению в ноосферу. С формированием мощного антропогенного воздействия на биосферу возникла опасность нарушения биогеохимических циклов, опасность экологического кризиса. 30
Экологический кризис предполагает такие изменения в окружающей среде, при которых существование человека будет невозможным. Поэтому, в настоящее время совершено необходимы скоординированные усилия многих стран, направленные на развитие и реализацию норм разумного природопользования. 31
2. Человечество как активная сила, преобразующая биосферу. Национальные и международные научные программы защиты биосферы. Около 40 -30 тысяч лет назад с появлением первого современного человека в эволюции биосферы стал действовать антропогенный фактор. Получая из биосферы ресурсы человек возвращает в биосферу бытовые и промышленные отходы. 32
Наблюдается истощение природных ресурсов, вымирание многих видов живых организмов, загрязнение среды, разрушение естественных экосистем (лесов, лугов, болот, озер, степей). Кроме того, любое сильное воздействие человека на экосистемы биосферы вызывает цепь разнообразных экологических последствий. 33
Выделяют химическое, физическое и биологическое антропогенное загрязнение биосферы. Химическое загрязнение среды. В начале восьмидесятых годов двадцатого века в результате хозяйственной деятельности человека в биосферу поступило более 200 миллионов тонн углекислого, около 146 миллионов тонн сернистого газа, 53 миллионов тонн оксидов азота. Побочными продуктами деятельности промышленных предприятий явились также 33 миллиарда кубических метров неочищенных сточных вод и 250 миллионов тонн пыли. Около 40 тысяч используемых человеком химических соединений обладают вредными для человека свойствами, а 12 тысяч являются 34 токсичными.
Например, загрязнение атмосферы сернистым газом образуются кислотные осадки (дождь и снег оказываются подкисленными: величина р. Н ниже 5, 6), так как при взаимодействии сернистого газа с кислородом воздуха и атмосферной влагой образуется SO 3 , а затем H 2 SO 4: 2 SO 2 + О 2 = 2 SO 3 + Н 2 О = H 2 SO 4. 35
Кислотные осадки приводят к гибели лесов, превращению озер, рек и прудов в безжизненные водоемы, что влечет за собой уничтожение сообществ растений и животных. Кроме того, они усугубляют тяжесть течения заболеваний дыхательных путей человека. 36
Схема формирования кислотных осадков. 37
Попадание в верхние слои атмосферы оксидов азота и фреонов, широко применяемых в качестве аэрозольных распылителей и хладагентов в холодильных установках, приводит к уменьшению толщины и площади озонового слоя, который не пропускает к поверхности Земли ультрафиолетовое излучение. Возникают «озоновые дыры» . 38
«Озоновая дыра» над Антарктидой. 39
Биологическое загрязнение среды. Под биологическим загрязнением понимают привнесение в экосистемы в результате хозяйственной деятельности человека нехарактерных для них видов живых организмов (растений, животных, вирусов, бактерий), ухудшающих условия существования биоценозов или негативно влияющих на здоровье человека. 40
Основными источниками биологического загрязнения являются сточные воды практически всех видов промышленного производства, сельского хозяйства, коммунального хозяйства городов и поселков, бытовые и промышленные свалки, кладбища. 41
Особую опасность представляет биологическое загрязнение возбудителями инфекционных и паразитарных болезней, таких как чума, оспа, холера, дизентерия, клещевой энцефалит, СПИД. В связи с развитием биотехнологии и генной инженерии возникла новая потенциальная возможность попадания в окружающую среду микроорганизмов и биологически активных веществ, оказывающих негативное воздействие на живые организмы, здоровье человека и его генофонд. 42
Разрушение естественных экосистем. Любое сильное воздействие человека на экосистемы биосферы вызывает цепь экологических последствий - цепные экологические реакции. Например, сплошная вырубка, проводимая человеком для освобождения земли под пашни, дороги, промышленные предприятия, города ведет к понижению уровня грунтовых вод, к обмелению рек, засухам. 43
Вода беспрепятственно стекает по склонам и смывает верхний плодородный слой почвы. На поверхности земли появляются борозды, овраги, ложбины, долины. При этом снесенная почва вместе с водой поступает в реки, а затем в моря и океаны. В конечном итоге это приводит к тому, что после снеготаяния основная масса воды поступает не в почву, а сбрасывается в море. В результате уменьшаются запасы пресной воды, мелеют реки, ужесточаются засухи и, как следствие, снижаются урожаи сельскохозяйственных культур. 44
В результате "парникового эффекта" температура поверхности Земли за последние 100 лет возросла на 0, 5 -0, 8ºС. Источниками СО 2, ответственными за большую часть парникового эффекта, являются процессы сжигания угля, нефти и газа и нарушение деятельности сообществ почвенных микроорганизмов тундры, потребляющих до 40% выбрасываемого в атмосферу СО 2. Углекислый газ накапливается в атмосфере и препятствует остыванию атмосферы. 45
Схема развития «парникового эффекта» . 46
Национальные и международные научные программы защиты биосферы. Для защиты биосферы разрабатываются и действуют программы различных уровней. Программа ООН по окружающей среде или ЮНЕП (UNEP, United Nations Environment Programme). Программа способствует координации охраны природы на общесистемном уровне. Программа учреждена на основе резолюции Генеральной Ассамблеи ООН № 2997 от 15 декабря 1972 года (A/RES/2997(XXVII)). 47
Существуют примеры разнообразных международных программ. Киотский протокол - международный документ, принятый в Киото (Япония) в декабре 1997 года в дополнение к Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК). Он обязывает развитые страны и страны с переходной экономикой сократить или стабилизировать выбросы парниковых газов в 2008 -2012 годах по сравнению с 1990 годом. 48
Одним из эффективных направлений деятельности по охране окружающей среды является сохранение эталонов природы. Основными формами сохранения эталонов окружающей среды являются заповедники, заказники и национальные парки. Заповедник - особо охраняемая территория или акватория, полностью или частично исключённая из хозяйственного использования в целях сохранения природных комплексов, охраны видов животных и растений, а также наблюдения за природными процессами. 49
Заказник - охраняемая природная территория, на которой (в отличие от заповедников) под охраной находится не весь природный комплекс, а некоторые его части: только растения, только животные, либо их отдельные виды, либо отдельные историко-мемориальные или геологические объекты. 50
Национальный парк - это территория, где в целях охраны окружающей среды ограничена деятельность человека. В отличие от заповедников, где деятельность человека практически полностью запрещена (запрещены охота, туризм и т. д. ), на территорию национальных парков допускаются туристы, в ограниченных масштабах допускается хозяйственная деятельность. 51
Различные программы по защите биосферы существуют и в Украине. Например: Закон Украины "Об охране окружающей природной среды" - закон Украины, которая определяет правовые, экономические и социальные основы организации охраны окружающей природной среды в интересах нынешнего и будущих поколений. Закон Принят 25 июня 1991 года (№ 1264 - XII). Национальная программа экологического оздоровления бассейна Днепра и улучшения качества питьевой воды. Утверждена Верховным Советом Украины 27 февраля 1997 года (№ 123/97 -ВР). 52
На территории Украины насчитывается 21 заповедник, из которых 4 биосферных заповедника и 17 природных заповедников. Например: природный заповедник Горганы (в восточной части Украинских Карпат), Черноморский биосферный заповедник (на территории Херсонской и Николаевской областей Украины), Медоборы (на востоке Тернопольской области Украины), Дунайский биосферный заповедник (на территории Одесской области Украины), биосферный заповедник Аскания-Нова (в Херсонской области Украины). 53
На территории Украины насчитывается 22 национальных парка. Среди них: Азово-Сивашский национальный природный парк, Вижницкий национальный природный парк, Деснянско. Старогутский национальный природный парк, Карпатский национальный природный парк. На территориях Донбасса создано два природных заповедника. Самым старым заповедником был основанный в 1931 году «Стрельцовская степь» (Меловской район). Сейчас это один из трёх участков Луганского природного заповедника, созданного в 1968 году. Другие его филиалы — Станично-Луганская (или Придонецкая пойма), расположенная в одноимённом районе и Провальская степь (в Свердловском районе). В Донбассе в 1997 году создан национальный природный парк равнинной Украины - «Святые Горы» . 54
3. Экология человека. Среда как экологическое понятие. Виды среды. Факторы среды. Единство организма и среды. Виды экосистем. Экология – наука об отношениях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой. Термин «экология» впервые предложил немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866 году в книге «Общая морфология организмов» ( «Generelle Morphologie der Organismen» ). 55
Экология разделяется на три подраздела: Аутэкология - раздел науки, изучающий взаимодействие индивидуального организма или вида с окружающей средой. Демэкология - раздел науки, изучающий взаимодействие популяций особей одного вида внутри популяции и с окружающей средой. Синэкология - раздел науки, изучающий функционирование сообществ организмов и их взаимодействия с биотическими и абиотическими факторами. 56
Экология человека - наука о взаимоотношении человека со средой обитания в различных аспектах (экономическом, техническом, физикотехническом, социально-психологическом), призванная определить оптимальные условия существования человека, включая допустимые пределы его воздействия на окружающую среду. Среда обитания организма – это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие. 57
Различают естественную и искусственную (созданную человеком) среду обитания. Виды естественной среды обитания: водная, наземно-воздушная, почва, живые организмы. Экологические факторы - отдельные свойства и элементы среды, воздействующие на организмы. Все экологические факторы можно разделить на три группы: абиотические факторы, антропогенные. 58
Абиотические факторы - это комплекс условий неорганической среды, влияющих на организм (например, свет, температура, ветер, воздух, давление). Биотические факторы - это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие (например, влияние растений и животных на других членов биогеоценоза). 59
Антропогенные (антропические) факторы - это все формы деятельности человеческого общества, изменяющие природу как среду обитания живых организмов или непосредственно влияющие на их жизнь. Единство организма и среды. Между живыми организмами и окружающей средой существуют тесные взаимоотношения, взаимозависимости и взаимовлияния. 60
Биологические системы являются открытыми системами. Они получают для своего существования из окружающей среды вещества, энергию, информацию и отдают в окружающую среду трансформированные вещества, энергию и информацию, активно воздействуя на среду, изменяя ее. 61
Экосистема, или экологическая система – это система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп) и системы связей между ними. Пример экосистемы - пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, составляющими живую компоненту системы, биоценоз. Основные свойства экосистемы: 1) способность осуществлять круговорот веществ, 2) способность противостоять внешним воздействиям, 3) способность производить биологическую продукцию. 62
Виды экосистем: 1) микроэкосистемы (ствол дерева в стадии размножения, аквариум, небольшой водоем, капля воды. ), 2) мезоэкосистема (лес, пруд, степь, река), 3) макроэкосистема (океан, континент, природная зона), 4) глобальная экосистема (биосфера в целом). 63
4. Проникновение человека в биогеоценоз, формирование антропоценозов. Антропогенная миграция элементов. Лекарственные вещества в цепи питания. Рост населения, скачок в развитии науки и техники за последние два столетия, привели к тому, что деятельность человека стала фактором планетарного масштаба, направляющей силой дальнейшей эволюции биосферы. Возникли антропоценозы (от греческого anthropos - человек, koinos - общий, общность) сообщества организмов, в которых человек является доминирующим видом, а его деятельность - определяющей состояние всей системы. 64
Для антропоценоза характерны следующие свойства: 1. изменчивость, вызываемая преобразованиями в орудиях и средствах производства; 2. мобильность, характеризуемая ускорением перехода отраслей хозяйства к более эффективным методам преобразования природной среды; 3. распространяемость, связанная с расширением городов и освоением новых земельных ресурсов. 65
Имеются следующие основные типы антропоценозов: 1. городские (урбанистические), 2. индустриальные, 3. аграрные, 4. индустриально-урбанистические, 5. аграрно-индустриальные. Антропоценозы различаются по широте распространения (локальные, региональные и глобальные), по направленности воздействия на среду (прогрессивные и регрессивные). 66
Антропогенная миграция элементов. Миграция элементов в биосфере – перенос и перераспределение химических элементов в гидросфере, литосфере и атмосфере Земли при различных геохимических и биологических процессах. 67
Биогенная миграция элементов определяется деятельностью организмов. Взаимодействие между живым веществом и инертной материей Земли происходит в форме массообмена (обмена вещества) химических элементов между живыми организмами и окружающей средой. Биогеохимические циклы - процессы миграции химических элементов, осуществляемые не под воздействием геологических факторов, а в результате жизнедеятельности организмов (В. И. Вернадский) 68
Схема современного биогеохимического цикла кислорода сантропогенным фактором (потребности хозяйства). 69
Человечество оказывает определенное воздействие на миграцию элементов. Это приводит к тому, что баланс элементов в биогеохимических циклах нарушается. Количество некоторых веществ в биосфере или в отдельных ее частях увеличивается, некоторых – уменьшается, появляются вещества, которых не было ранее в природе. 70
Например, техногенные продукты, поступающие в биосферу, изменяют нормальное её функционирование и выпадают частично или полностью из системы устойчивых биогеохимических циклов. Происходит нарушение отлаженных во времени природных биогеохимических циклов биосферы. 71
Пищевая (трофическая) цепь - ряды видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, которые связаны друг с другом отношениями: пища - потребитель. Организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена, и таким образом осуществляется цепной перенос энергии и вещества, лежащий в основе круговорота веществ в природе. При каждом переносе от звена к звену теряется часть энергии (до 90 %), рассеивающейся в виде тепла. Поэтому число звеньев (видов) в цепи питания ограничено и не превышает обычно 4 -5. 72
Цепи питания. 73
Обычно для каждого звена цепи можно указать не одно, а несколько других звеньев, связанных с ним отношением «пища - потребитель» . Установление таких связей превращает пищевую цепь в более сложную структуру трофическую сеть. 74
Трофическая сеть леса. 75
Существует два основных типа трофических цепей - пастбищные и детритные. В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы (продуценты), затем идут потребляющие их растительноядные животные (консументы), потом хищники 1 -го порядка (например, рыбы, потребляющие зоопланктон), хищники 2 -го порядка (например, щука, питающаяся другими рыбами). 76
В детритных трофических цепях (цепи разложения), наиболее распространенных в лесах, большая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. 77
Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита (органических останков), идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям хищникам. В масштабах планеты, на долю цепей выедания приходится около 10% энергии и веществ запасенных автотрофами, 90% же процентов включается в круговорот посредством цепей разложения. 78
Лекарственные вещества в пищевых цепях. Деятельность человека неуклонно ведет к загрязнению среды обитания, из которой человек получаем продукты питания. К химическим загрязнителям пищевых продуктов наряду с металлами (ртуть, свинец, хром, мышьяк, кадмий, кобальт, олово, никель); компонентами пестицидов; компонентами удобоений, радиоизотопами, относят лекарственные вещества, использываемые в животноводстве. 79
Антибиотики применяются при массовом разведении животных главным образом в так называемых «нутритивных» дозах, то есть в количествах, меньших, чем лечебные дозы. Во-первых, они уменьшают риск инфекции при массовом содержании скота; во-вторых, обеспечивают лучшее усвоение корма (и тем самым более высокую мясную продуктивность); в-третьих, могут удлинять сроки хранения мяса за счет уменьшения количества бактерий, находящихся в организме животного. Но их остаточные количества в пищевых продуктах способны, вызывать у человека явления аллергии или создавать устойчивые штаммы бактерий. 80
Гормональные препараты используются при откорме животных, так как они стимулируют их рост. В качестве тиреостатиков среди прочих препаратов применяются диэтилстильбэстрол и производные тиоурацила. Некоторое количество этих препаратов остается в мясе животного и способно вызвать у человека нарушение гормонального баланса. Для ускоренного откорма животных, применяют бета-ингибиторы, или бета-блокаторы, представляющие угрозу для больных сердечнососудистыми заболеваниями и диабетом. 81
5. Экологическое прогнозирование. Здоровая (комфортная), нездоровая (дискомфортная), экстремальная окружающая среда. Адекватные и неадекватные условия среды. Адаптация людей к экстремальным условиям среды. Экологическое прогнозирование - предсказание возможного поведения природных систем, определяемого естественными процессами и воздействием на них человечества в локальном, региональном и глобальном масштабах. 82
Экологическое прогнозирование необходимо для принятия обоснованных управленческих решений для разработки и планирования методов, направленных на защиту и сохранение окружающей среды. Виды прогнозов. Прогнозы можно подразделить по времени, по масштабам прогнозируемых явлений, по содержанию. 83
По времени различают следующие виды прогнозов: сверхкратковременные (до одного года), краткосрочные (до 3 -5 лет), среднесрочные (до 10 -15 лет), долгосрочные (до нескольких десятилетий вперед), сверхдолгосрочные (на тысячелетия и более вперед). 84
По масштабам прогнозируемых явлений прогнозы делятся на: глобальные (их называют также физикогеографическими), региональные (в пределах нескольких стран мира), национальные (государственные), локальные (край, область, иногда административный район или еще меньшая территория, например заповедник). По содержанию прогнозы относятся к конкретным отраслям наук, например, геологические, метеорологические. 85
Методы прогнозирования последствий антропогенного воздействия на окружающую среду можно объединить в две группы: логические и формализованные. Логические методы устанавливают связи между объектами. К логическим относят методы индукции, дедукции, экспертных оценок, аналогии. Формализованные методы позволяют смоделировать возможный ход событий. К формализованным методам относят, например, методы: статистический, экстраполяции, моделирования. 86
Здоровая (комфортная), нездоровая (дискомфортная), экстремальная окружающая среда. Среда оценивается как здоровая, или комфортная, при оптимальных взаимоотношениях человека со средой, когда здоровье человека находится в норме или улучшается. 87
Среда считается нездоровой, или дискомфортной, если взаимоотношения человека со средой сопровождаются отклонениями в состоянии здоровья от нормы. Среда считается экстремальной, если при взаимоотношении человека со средой наблюдаются серьезные необратимые изменения в состоянии здоровья населения. 88
Адекватные и неадекватные условия среды. Адекватные условия среды – это такие условия, к которым организм адаптирован в результате длительной эволюции и онтогенеза. Неадекватные условия среды – это такие условия, к которым организм не адаптирован в результате длительной эволюции и онтогенеза. 89
Адаптация людей к экстремальным условиям среды. Адаптация – это устойчивый уровень активности физиологических систем, органов и тканей, а также механизмов управления, которые обеспечивают возможность длительной активной жизнедеятельности организма человека в измененных условиях существования, а также способность к воспроизведению потомства. 90
Схема формирования адаптации в адекватных и неадекватных условиях окружающей среды Адекватные условия Неадекватные условия Примечания Действующие факторы Сильные Очень сильные Организмы Развивается и Достигается адаптированы полностью только к завершается частичная существовани адаптация юв организма к адекватных изменившимся изменившимс условиях условиям среды я условиям среды в силу среды длительной эволюции и онтогенеза Сверхсильные Наблюдается сдвиг адапта ции в сторону патологии Очень сильные и сверх сильные факторы отнесены к экстремальны м факторам среды 91
Адаптивный тип – это норма биологической реакции на комплекс условий окружающей среды, обеспечивающий состояние равновесия популяций с этой средой и находящей внешнее выражение в морфо-функциональных особенностях популяций. Популяции могут относиться к единому адаптивному типу независимо от расовой и этнической принадлежности. 92
Выделяют следующие адаптивным типам адаптивные типы: арктический, континентальный, экваториальный, и предгорный, умеренного пояса, горный. 93
Арктический адаптивный тип характеризуется усилением газообмена, высоким содержанием холестерина и иммунных белков в сыворотке крови, усиленной минерализацией скелета. Он представлен данными по саамам, лесным ненцам, чукчам и эскимосам. Предгорный адаптивный тип, данные по которому получены на основе изучения предгорных таджиков, отличается понижением газообмена и обезжиренной массы тела, уменьшением содержания холестерина в сыворотке крови, высоким содержанием иммунных белков, сильно минерализованным скелетом. 94
Континентальный адаптивный тип охарактеризован на основе морфофизиологических особенностей бурят и отличается понижением удельного веса обезжиренной массы тела, значительным жироотложением, слабой минерализацией скелета, усилением белковых фракций сыворотки крови. Экваториальный адаптивный тип, выраженный у бушменов, банту и индийских народностей, характеризуется относительным увеличением поверхности испарения наряду с высоким содержанием иммунных и строительных белков в сыворотке крови. 95
Адаптивный тип умеренного пояса представлен центральноевропейскими и восточноевропейскими популяциями и характеризуется средним развитием всех упоминавшихся выше свойств. Такой нейтральный комплекс соответствует относительно оптимальным условиям умеренного пояса. 96
Горный адаптивный тип. У жителей высокогорья независимо от климатической зоны, расовой и этнической принадлежности наблюдаются повышенный уровень основного обмена, относительное удлинение длинных трубчатых костей скелета, расширение грудной клетки, повышение кислородной емкости крови за счет увеличения количества эритроцитов, содержания гемоглобина и относительной легкости его перехода в оксигемоглобин. 97
6. Влияние антропогенных факторов загрязнения окружающей среды на здоровье населения. Основные экологически обусловленные заболевания человека связаны с плохим качеством воздуха, воды, шумовым загрязнением и воздействием электромагнитного и ультрафиолетового излучений. Существуют взаимосвязи между этими факторами и развитием респираторных, сердечнососудистых заболеваний, рака, астмы, аллергий, а также расстройств репродуктивной и центральной нервной систем. 98
Доказана связь между повышенным шумовым фоном и сердечно-сосудистыми заболеваниями, нарушением познавательных способностей у детей, ухудшением слуха и нарушениями сна. 99
Загрязнения воздуха. Основными источниками загрязнения воздуха являются автотранспортные средства, предприятия промышленности и энергетики, морской транспорт. Основную опасность для здоровья населения представляют, их токсичные составляющие и озон. Загрязненный взвешенные твердые частицы воздух угрожает здоровью и приводит к сокращению на год средней продолжительности жизни в европейских странах. 100
Повышенные концентрации приземного озона неблагоприятно воздействуют на здоровье человека, способствуя раздражению легких, развитию респираторных симптомов, повышению заболеваемости и уровня смертности, особенно в летний сезон. Считается, что превышение допустимых концентраций озона увеличивает смертность в странах Евросоюза до 20000 человек в год. 101
Весьма токсичным и вредным для здоровья является свинец, выбрасываемый в воздух вместе с выхлопами от сгорания бензина и многими промышленными предприятиями. Запрет на использование этилированного бензина привел к значительному уменьшению уровня свинца в крови у населения многих европейских стран. 102
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) являются продуктами неполного сгорания органического вещества (например, ископаемого топлива). В окружающей среде ПАУ содержатся в виде сложных смесей с различной степенью токсичности. Воздействие ПАУ на человека может провоцировать развитие онкологических заболеваний, в частности, рака легких. Оно может также повредить развитию плода. 103
Хозяйственная деятельность человека негативно влияет на состояние водных бассейнов, что влечет за собой ухудшение здоровья людей и нарушение баланса экосистем. Более 100 миллионов человек в европейском регионе не имеют доступа к безопасной для здоровья питьевой воде. Причинами являются химическое и бактериологическое загрязнение воды. 104
Вода, непригодная для питья, не соответствующие требованиям системы канализации и неудовлетворительные гигиенические условия в странах Восточной и Юго -Восточной Европы являются причиной 18000 ежегодных преждевременных смертей, большую часть которых составляют дети. 105
Значительное влияние на состояние здоровья человека оказывают химические вещества, входящие в состав пищевых продуктов. Существует система быстрого оповещения по пищевым продуктам и кормам RASFF (Rapid Alert Systems for Food and Feed). В 2005 году системой RASFF было зарегистрировано значительное увеличение новых факторов риска, исходящих от материалов, которые находятся в контакте с пищей: свинец из керамических изделий, хром и никель из металлических изделий и изопропилтиоксантон из картонных упаковок. Сообщения о первичных ароматических аминах (ПАА) предполагаемых канцерогенах, были в большинстве случаев связаны с их миграцией из кухонных принадлежностей, изготовленных из нейлона, импортированного из Китая (European Commission, 2006). 106
Природные и антропогенные катаклизмы могут оказывать долговременное воздействие на здоровье человека, распространяясь на многие поколения. Последствия Чернобыльской катастрофы. По данным доклада ВОЗ (WHO, 2006 a), из 600 000 человек, живущих в районе аварии, приблизительно 4000 неизлечимо больны, и еще около 5000 из 6, 8 млн. людей, проживающих на удаленном расстоянии от места взрыва и получивших гораздо меньшую дозу радиации, могут погибнуть вследствие Чернобыльской катастрофы. 107
Воздействие радиоактивного йода связывают со значительным увеличением случаев заболевания раком щитовидной железы в Беларуси (UNECE, 2005). В загрязненных районах увеличивается заболеваемость раком грудной железы, снижается рождаемость и повышается смертность. Остается неизвестным влияние на состояние экосистем низких уровней радиации, характерных для удаленных от места аварии районов (Chernobyl Forum: 2003– 2005). 108
7. Характеристика ядовитых для человека растений и животных. Ядовитые растения. Яды, вырабатываемые растениями, служат химическими факторами, участвующими в межвидовых взаимоотношениях. Яды, которые вырабатывают растения, называют фитотоксинами. Пищевые растения, имеющие ядовитые части. Яблоня (Malus domestica). Семена растения содержат цианогенные гликозиды. Вишня (Prunus cerasus), Персик (Prunus persica), Слива (Prunus domestica), Миндаль (Prunus dulcis), Абрикос (Prunus armeniaca). Листья и ядра семян растений содержат цианогенные гликозиды. Картофель (Solanum tuberosum). Листья и позеленевшие клубни содержат алкалоид соланин. Томат (Solanum lycopersicum). Листья содержат соланин и другие алкалоиды. Ревень (Rheum rhaponticum). Листовые пластинки содержат большое количество щавелевой кислоты. Маниока (Manihot esculenta). Необработанные корневые клубни содержат гликозиды. 109
Скачать презентацию Лекция 15 Биосфера как система которая обеспечивает существование
Лекц 15 Биосфера.ppt