Ярыгин В.Н., Васильева В.И., Волков И.Н., Синельщикова В.В. Биология. Книга 2
Подождите немного. Документ загружается.
181
ВВЕДЕНИЕ В ЭКОЛОГИЮ ЧЕЛОВЕКА
В настоящее время термином «экология человека» обозначают комплекс
полностью еще не очерченных вопросов, касающихся взаимодействия человека с
окружающей средой. Главной особенностью экологии человека как
самостоятельной области науки служит ее междисциплинарный характер, так как в
ней сходятся социологические, философские, географические, естественнонаучные,
медико-биологические проблемы. Экология человека изучает закономерности
возникновения, существования и развития антропоэкол
огических систем, которые
представляют собой сообщество людей, находящееся в динамической взаимосвязи
со средой и удовлетворяющее благодаря этому свои потребности.
Размеры таких систем различны в зависимости от численности и характера
организации человеческих популяций. Это могут быть изоляты, демы, нации,
наднациональные ассоциации, различающиеся по способу производства, укладу
жизни, наконец, человечество в целом. Большое знач
ение в определении размера
антропоэкологической системы имеют природные условия. Наиболее
многочисленные современные популяции, объединяющие более 80% человечества,
обитают на 44% суши в области тропических лесов и саванн, а также в зоне
умеренного пояса с кустарниковой растительностью или смешанными лесами.
Засушливые земли и зона пустынь, на которые приходится 18% суши,
являются местом обитания 4% населения.
Главной отличительной чертой антропоэкологических сист
ем по сравнению с
природными экосистемами служит наличие в их составе человеческих сообществ,
которым в развитии всей системы принадлежит доминирующая роль. Сообщества
людей различаются по способу производства материальных ценностей и структуре
социально-экономических отношений, от чего зависят способ организации труда,
объем и способ распределения производимой продукции между член
ами
сообщества. Активностью сообществ людей на занимаемой территории
определяется уровень воздействия их на окружающую среду. Развивающиеся
сообщества (например, в период индустриализации) характеризуются наряду с
ростом численности населения, увеличением потребностей его в продуктах питания,
сырье, водных ресурсах, размещении отходов. Это повышает нагрузку на
природную среду, интенсифицирует использование биотических и абиотических
факторов.
В процессе су
ществования антропоэкологических систем взаимодействие
людей и природной среды осуществляется по двум главным направлениям. Во-
первых, происходят изменения биологических и социальных показателей отдельных
индивидуумов и сообщества в целом, направленные на удовлетворение требований,
предъявляемых человеку средой. Во-вторых, осуществляется перестройка самой
среды для удовлетворения требований человека. На протяжении истории
человечества соотношение названных изменений сдвигалось в сторону
преобладающей роли второго направления. Ест
ественная среда, в которой
зарождалось человечество, в результате перехода к культурному земледелию и
182
скотоводству уступила место частично очеловеченной среде сельских жителей. С
возникновением городов современного типа произошел переход к существованию
сообществ людей в полностью очеловеченной среде, границы распространения
которой неуклонно расширяются.
Общим результатом биологических и социальных процессов в
антропоэкологических системах служит индивидуальная и групповая
приспособленность человеческих сообществ к жизни в средах обитания,
различающихся по природным условиям, формам хо
зяйствования и культуры.
Особенность такой приспособленности в отличие от приспособленности к среде
популяций любых других живых организмов состоит в том, что человек
адаптируется к условиям жизни не только физиологически, но прежде всего
экономически, технически, эмоционально. Различные стороны и направления
индивидуальной и групповой адаптации человека, вся совокупность условий жизни
и экологи
ческих связей людей являются предметом изучения экологии человека.
Именно это делает ее междисциплинарной наукой. В курсе биологии допустимо
ограничиться рассмотрением отдельных вопросов, имеющих непосредственное
отношение к задачам охраны здоровья людей. Среди них важное значение
принадлежит биологической изменчивости популяций людей в связи с
биогеографическими особенностями среды, а также медико-биологической
характеристике антропоген
ных экологических систем. Экологические вопросы
паразитологии включены в соответствующий раздел учебника и излагаются ниже.
17.1. СРЕДА ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА
Благодаря наиболее высоко
му уровню организации человека, которого он
достиг как биосоциальное существо, его взаимоотношения со средой обитания
имеют существенные особенности (рис. 17.1).
Человек как экологический фактор в отличие от животных не только
пользуется природными ресурсами, но, действуя на нее целенаправленно и
осознанно, господствует над ней, адаптируя условия к своим потребностям. Это
достигает
ся благодаря тому, что человек в отличие от растений и животных,
использующих для своих потребностей энергию Солнца или органического
вещества, накопленного в процессе фотосинтеза, применяет различные источники
энергии, в том числе недоступные другим живым организмам: энергию ископаемого
топлива, водных потоков, атомную и термоядерную. Энерговооруженность и
техническая оснащенность человека неуклонно растут, и это позвол
яет ему заселять
самые разнообразные условия обитания и снимает естественные барьеры
ограничения численности человеческих популяций.
183
Рис. 17.1. Среда обитания людей
Человечество представляет собой единственный на Земле вид, всесветно
обитающий, что превращает его в экологический фактор с глобальным
распространением влияния. Благодаря воздействию на все главные компоненты
биосферы влияние человечества достигает самых отдаленных экологических зон
планеты. Печальным примером этому служит, в частности, обнаружение опасных
пестицидов в печени пингвинов и тюленей, отловленных в Ант
арктиде, где никогда
ни один из них не применялся. Еще одна особенность человека как экологического
фактора заключается в активном, творческом характере его деятельности. Энергия,
которой манипулируют люди, обращается ими на изменение среды обитания.
Экологический оптимум существования человека на основе его биологических
механизмов ограничен, и возможность широкого расселения дост
игается не путем
изменения людьми их собственной биологии, а путем создания очеловеченной
среды.
Созданием вокруг себя искусственной среды обусловливается также и
специфика человека как объекта действия экологических факторов. Это действие
всегда опосредовано результатами производственной деятельности людей.
Естественные экосистемы вытесняются антропогенными экосистемами, абсолютно
доминирующим экологическим фактором которых является человек. Среда
обитания человека включает биоприродный и социально-культурный компоненты,
или естественную и искусственную среды. В естеств
енной и искусственной средах
человек представлен как социальное существо.
Факторы естественной и искусственной среды оказывают на человека
постоянное влияние. Результаты действия природных факторов, различающихся в
разных районах обитаемой части планеты, на протяжении истории человечества
проявляются в настоящее время в экологической дифференциации населения
Земного шара, подразделении его на расы и адапти
вные типы (см. § 15.4).
Социальные факторы обусловливают образование и закономерную смену
хозяйственно-культурных типов сообществ людей. Они представляют собой
комплекс хозяйства и культуры, характеризующий народы, которые различаются по
происхождению, но обитают в сходных природно-ресурсных условиях и находятся
на одинаковом социально-эко
номическом уровне.
В настоящее время на планете сосуществуют различные по времени
возникновения, производительности труда, благосостоянию и демографическим
показателям населения хозяйственно-культурные типы сообществ людей. В
ограниченном числе сохраняется «присваивающий» тип с преобладанием
184
экономической роли охоты, рыболовства, собирательства (пигмеи-охотники на
территории Заира, племена аэта, кубу, обитающие в лесах Юго-Восточной Азии,
отдельные группы индейцев в бассейне реки Амазонки). Достаточно широко
представлены хозяйственно-культурные типы, экономическую основу которых
составляют ручное (мотыжное) или плужное (пашенное) земледелие и скотоводство.
В связи с научно-технической революцией в промышленно развитых странах
сложили
сь хозяйственно-культурные типы с высокоразвитым товарным
земледелием и животноводством.
Формирование хозяйственно-культурных типов зависит от естественной
среды обитания людей. Эта зависимость была наиболее сильна на ранних стадиях
развития человеческого общества. Однако уже тогда и особенно в более поздние
периоды развития человечества зависимость формирования хозяйственно-
культурных типов от природных условий оп
осредовалась уровнем социально-
экономического развития народа. На всех этапах истории общество активно
приспосабливает природу к собственным нуждам. Инструментом такого
приспособления, связующим звеном между естественной и очеловеченной средой
служит трудовая деятельность людей, в процессе которой человек создает
хозяйственную и культурную среду, от которой зависят образ жизни, показатели
здоровья, структура заболеваемости,
Среда обитания че
ловека представляет собой переплетение
взаимодействующих естественных и антропогенных экологических факторов, набор
которых различается в разных природно-географических и экономических регионах
планеты. В таких условиях необходим единый интегральный критерий качества
среды с точки зрения ее пригодности для обитания человека. Согласно Уставу
Всемирной, организации здравоохранения, принятому в 1968 г., этим критерием
служит состояние здоровья населения. В исследовани
ях по экологии человека
термин «здоровье» используют в широком смысле как показатель полного
физического и душевного благополучия.
Главная линия развития экологии человека в настоящее время нацелена на
решение проблем управления средой, выработку путей рационального
природопользования, оптимизации условий жизни людей в различных
антропоэкологических системах.
17.2. ЧЕ
ЛОВЕК КАК ОБЪЕКТ ДЕЙСТВИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.
АДАПТАЦИЯ ЧЕЛОВЕКА К СРЕД
Е ОБИТАНИЯ
Благодаря биосоциальной природе человека адаптации его к условиям
обитания имеют отчасти биологическую, но главным образом социальную природу.
В настоящее время преобладающее значение для освоения человеком новых сред
обитания и создания лучших условий жизни в уже освоенных средах имеют
социально-гигиенические мероприятия, результатом которых служит
совершенствование средств и си
стем жизнеобеспечения, достижение состояния
комфорта в местообитаниях людей. Адаптации создаются по отношению к
185
факторам как природной, так и искусственной среды, поэтому они носят не только
экологический, но и социально-экономический характер.
Каждый человек представляет собой индивидуальность, поэтому
экологические и социально-экономические адаптации дополняются
психологическими. Индивидуальные и групповые адаптации человека в отличие от
биологических адаптации растений и животных обеспечивают наряду с выживанием
и воспроизведением потомства выполнение им социальных функций, важнейшей из
которых являет
ся труд.
Социально-гигиенические мероприятия, направленные на оптимизацию
условий жизни и производственной деятельности, включают устройство жилищ и
других помещений, конструкцию одежды, организацию питания и водоснабжения,
рациональный режим труда и отдыха, сознательно направленную тренировку
организма и многое другое. При этом исходят из принципа «разумного максимума»
удобств, при котором поддерживает
ся высокая работоспособность и сохраняется
здоровье населения, но в то же время не допускаются изнеживание организма и
чрезмерные экономические затраты.
В основе адаптации человека лежат социально-экономические механизмы,
однако важная роль принадлежит также состоянию естественных
приспособительных и защитных механизмов, составляющих биологическое
наследство людей. Достаточно демонстративно эта роль выявляется при переходе в
местообитания с экстремальными условиями, которые проявляются благодаря
наличию на заселяемой территори
и экологического фактора или комбинации
факторов, оказывающих на здоровье человека выраженное неблагоприятное
действие.
Они могут складываться не только в естественных (Арктика, высокогорье), но
и в антропогенных (крупные города) местообитаниях. Так, выходцев из зоны
умеренного климата, прибывающих на ра
боту в Арктику или Антарктиду,
встречают суровый климат, необычные для средних широт атмосферные явления,
резко пониженное количество микроорганизмов в почвах и воздухе, жизнь в
относительно малочисленных, скученных коллективах. Как правило, такие люди по
прибытии в Заполярье длительное время испытывают болезненные состояния и
ощущения, усиливающиеся, например, при смене полярных дня и ночи. Они
проявляются в повышении артериального давления и у
чащении пульса, которые
сменяются затем понижением давления (иногда до уровня 70/30 мм рт. ст.) и
урежением пульса. Эти явления, обозначаемые некоторыми исследователями как
метеоневроз, сопровождаются падением работоспособности.
Описанная ситуация находит отражение в рекомендациях гигиенистов,
ограничивающих продолжительность работы для вновь прибывших в Заполярье.
Так, при температуре до —30°С и скорости ветра 4—8 м/с основной состав
полярной станции может работать на открытом воздухе полный рабочий день, тогда
как вновь прибывшие — не бол
ее 1 ч. У полярников количество лейкоцитов в крови
обычно снижено до уровня 3000—3500 в 1 мм
3
. В период смены состава
зимовщиков при контакте с вновь прибывшими, как правило, наблюдается почти
186
поголовная заболеваемость простудными и кишечными заболеваниями. Выявляются
признаки утомления и даже истощения нервной системы — ухудшается
оперативная память, снижается надежность работы человека, увеличивается
продолжительность скрытого периода двигательных реакций.
По прошествии времени у части людей функциональные показатели
возвращаются к нормальному уровню. У других они остаются измененными по
сравнению с исходными значениями, наблюдавшимися до приезда в Аркт
ику или
Антарктику, однако восстанавливаются работоспособность и самочувствие. В таких
случаях говорят об акклиматизации людей к новым условиям обитания. Для
растений и животных, перенесенных в необычную среду обитания, критерием
акклиматизации служит их выживание, для людей — восстановление высокого
уровня трудоспособности. Изменение физиологических механизмов при
акклиматизации нередко имеет сложный характер.
Так, у адаптированных к жи
зни в холодном климате людей при охлаждении
наблюдается изменение кровоснабжения кожных покровов. При этом степень
изменения различается в разных частях тела. Например, у акклиматизированных в
Заполярье людей на холоде тепловой поток с рук возрастает на 40%, тогда как с
груди — на 19%. Таким образом, благодаря поддержанию достаточно высокой
температуры сохраняется работоспособность рук.
В адаптациях человеческих популяций к новым экстр
емальным условиям, в
которых они оказываются, огромную роль играет их исходный генетический
полиморфизм (см. § 12.3). В каждой популяции человека можно выделить
разнородные конституциональные типы, отличающиеся друг от друга
особенностями адаптации к новым условиям благодаря различиям их
генотипических характеристик. Особенно отчетливо отличаются друг от друга типы
«стайер» и «спринтер». Организм стайера довольно слабо приспособлен к
выдерживанию мо
щных кратковременных нагрузок, однако после относительно
короткой перестройки он способен переносить длительные равномерные
воздействия экологических факторов в неадекватных условиях.
Тип «спринтер» может осуществлять мощные физиологические реакции в
ответ на сильные, но непродолжительные воздействия экстремальными
экологическими условиями. Длительное действие неблагоприятных факторов даже
относительно небольшой интенсивност
и переносится спринтерами плохо. Наряду с
этими крайними типами существует промежуточный вариант — «микст»,
характеризующийся средними адаптационными способностями.
У спринтеров и стайеров обнаруживаются различия по ряду
антропометрических показателей, имеющих генетическую природу: масса тела,
рост, объем грудной клетки, а также по функциональным признакам: величина
артериального давления, емкость легких, соотн
ошение форменных элементов крови,
ее свертываемость и др. Отмеченные конституциональные типы отличаются друг от
друга также различной заболеваемостью. Так, спринтеры более склонны иметь
сердечно-сосудистые заболевания. Течение их в этой группе лиц более тяжелое. Тип
«спринтер» оказывается более легко адаптирующимся в экстремальных
187
экологических ситуациях на протяжении первых месяцев и лет после попадания в
соответствующие условия. Особенности стайеров менее выигрышны в условиях
акклиматизации, но по истечении указанного срока их состояние значительно
улучшается.
Статистические обследования человеческих популяций в разных
экологических условиях показали, что в г. Новосибирске среди людей со средним
возрастом 30,5 лет 22% составляют спринтеры, 12% — стайеры, 66% — миксты.
Среди лю
дей, переселившихся в экстремальные условия БАМа, на протяжении 1-го
года спринтеров было 32%, стайеров — 25%, микстов — 43%. В конце 2-го года
жизни на БАМе соотношение типов сместилось резко в сторону стайеров и
составило 17,6% спринтеров, 53% стайеров и 29,4% микстов. Это произошло в связи
с тем, что большая часть людей, генетическая конституция которых не
соответствует ст
айерам, покинула экстремальную зону, в результате чего среди
оставшихся больше половины составили именно стайеры.
Знания о конституциональных особенностях и адаптивных возможностях
стайеров и спринтеров имеют большое значение для осуществления мероприятий по
регулированию и улучшению систем жизнеобеспечения человеческих популяций в
регионах с экстремальными экологическими условиями.
Длительное существование групп людей на территориях, различающихся
преобладающими климатическими, алиментарн
ыми и другими факторами, привело
к образованию воспроизводящихся в ряду поколений комплексов признаков. Эти
комплексы соответствуют экологическим типам людей и обусловливают более
высокий уровень приспособленности к проживанию в определенной
биогеографической среде за счет биологических механизмов. Такое положение
свидетельствует об относительности понятия экстремальности природных условий в
тех или иных реги
онах планеты. Вместе с тем перед человечеством стоит задача
глубокого освоения и более плотного заселения малокомфортных территорий —
пустынь и полупустынь, высокогорных, полярных, тропических районов, океанов и
морей (на долю которых приходится 71% поверхности планеты). Космоса.
Решение этих задач связано с социально-экономическим прогрессом
человечества.
17.3. АНТРОПОГЕННЫЕ
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИ
СТЕМЫ
17.3.1. Город
188
Город во многом напоминает такие экологические системы, как пещерные,
глубоководные и иные биогеоценозы, зависящие в основном от поступления в них
энергии и вещества извне. Они полностью или частично лишены продуцентов и
поэтому называются гетеротрофными.
Город от большинства природных экологических систем отличается
следующими особенностями:
1) более интенсивным метаболизмом на единицу площади, для чего
используется в первую очередь не солнечная эн
ергия, а энергия горючих материалов
и электричества;
2) более активной миграцией веществ, в которую вовлекается перемещение
металлов, пластмасс и т.д., причем не столько в пределах системы, сколько на входе
и на выходе из нее;
3) более мощным потоком отходов, многие из которых вообще не
реутилизируются и являют
ся более токсичными, чем естественное сырье, из
которого они получены.
Рис. 17.2. Гетеротрофные-экологические системы. А — устричная банка; Б—
современный город
Следовательно, для эффективного функционирования города как
экологической системы необходима более тесная связь его с окружающей средой и
большая зависимость его от нее. Действительно, хотя в большинстве городов
имеются мощные зеленые насаждения, органическая продукция их не играет
189
существенной роли в снабжении города. Кислород, выделенный ими, не покрывает
его расходов на дыхание людей, животных, а главное — на технологические
процессы промышленных предприятий.
Без постоянных поступлений пищи, строительных материалов, горючего,
электричества и воды город вскоре прекратил бы существование. На рис. 17.2
представлены схемы двух экологических систем гетеротрофного типа: устричной
банки и города. Обратите внимание на то, что 1 м
2
городской системы потребляет в
70 раз больше энергии, чем соответствующая площадь естественного биогеоценоза;
а также на более интенсивные потоки энергии и вещества на входе — выходе из
системы.
Площадь суши, занятая в настоящее время городами, составляет 1—5% в
разных районах мира. Однако воздействие их на окружающую среду огромно.
Город может влиять на окружающие его биогеоценозы не только как потребитель
органического вещества и кислорода, но и как мощней
ший загрязнитель,
действующий нередко на огромном расстоянии. Так, продукты питания и
промышленное сырье могут завозиться в города с расстояний в несколько тысяч
километров. Загрязнение воздуха вредными промышленными выбросами в
Центральной Европе приводит к выпадению кислотных дождей в Скандинавии, что
вызывает деградацию местны
х лесных биогеоценозов. В США подсчитано, что для
обеспечения питанием города с населением в 1 млн. человек, занимающего 259 км
2
территории, необходимо около 0,8 млн. га, или 8090 км
2
пашни. В слаборазвитых
странах города потребляют меньше вещества и энергии, однако отсутствие в них
очистных сооружений на промышленных предприятиях и для бытовых отходов
приводит обычно к более сильному воздействию на окружающую природу по
сравнению с городами промышленно развитых стран.
Современный город сам не производит продуктов питания и других
органических веществ, не обогащает воздух кислородом, почти не возвращает воду
и неорганические мат
ериалы в круговорот веществ. Поэтому в широком
экологическом смысле город не может считаться экологической системой. Для того
чтобы рассмотреть город как биогеоценоз с характерными для него признаками
устойчивости, саморегуляции и саморазвития, необходимо расширить его границы с
учетом тех близких и отдаленных сред, которые определяют его жизнеобесп
ечение.
Поэтому изучение экологических проблем городов необходимо вести не только в
самих городах, но и далеко за их пределами.
17.3.2. Город как среда обитания людей
Для современного состояния развития человеческого общества характерна
интенсивная урбанизация. Растет количество жителей больших городов. В странах с
190
высокой плотностью населения происходит слияние соседних городов и
образование обширных территорий с высоким уровнем урбанизации —
мегаполисов.
Условия жизни в городах своеобразны: с одной стороны, в городе легче
решаются проблемы трудоустройства, снабжения продуктами питания,
медицинского обслуживания, с другой — в городах наиболее выражены
преобразования человеком природной среды, что часто приводит к отрицательным
последствиям.
Неблагоприятно действует на человека вы
сокая плотность населения в
городах, облегчающая циркуляцию возбудителей многих инфекционных и
паразитарных заболеваний. Промышленные и бытовые отходы загрязняют почву,
воду и воздушный бассейн. Аэрозольные загрязнения воздуха приводят к
повышению облачности и образованию тумана, нарушают теплообмен таким
образом, что города становятся своеобразными «тепловыми островами». Так, в
центре Вашингтона последние весенние заморозки отмечаются в среднем 29 марта,
а первые осенние — 10 ноября, в то время как на окраине города весенние
заморозки кончаются на один месяц позже, а о
сенние начинаются на месяц раньше.
Летний период в городах в целом оказывается гораздо более жарким, и температура
в городах даже умеренных широт периодически поднимается до 40°С. При этом
смертность ср
еди населения, в особенности среди людей, страдающих
хроническими сердечно-сосудистыми заболеваниями, может увеличиваться в 5 раз и
более.
Высокая облачность и туманы в городах приводят к ослаблению
освещенности, а также снижают интенсивность ультрафиолетового излучения,
достигающего поверхности Земли. Недостаток света приводит к учащению случаев
гиповитаминоза D и рахита у городс
ких детей и снижает их сопротивляемость к
простудным и детским инфекционным заболеваниям. Другими неблагоприятными
факторами городской среды являются шум и вибрация, в результате именно здесь
чаще встречаются поражения слухового аппарата и неврозы.
Высокий темп жизни, постоянные стрессы, гиподинамия горожан и высокая
калорийность пищи способствуют нарушению функций нервной, сердечно-
сосудистой систем, обмена в
еществ. Уровень заболеваемости в городах в 1,5%—2
раза выше, чем в сельской местности.
Города характеризуются также низким уровнем рождаемости, а рост их
населения происходит в основном за счет притока людей из сельской местности.
17.3.3. Агроценозы
В отличие от городов агроценозы, или сельскохозяйственные экосистемы,
характеризуются основным компонентом — автотрофными организмами, которые
обеспечивают их органическим веществом и выделяют кислород. От естественных