Уровни организации живой природы. Свойства живой материи. Клеточный цикл и его регуляция. Формы размножения и их биологическое значение. Наследственно обусловленные различия людей. Количественная и качественная специфика проявления генов в признаках.
Аннотация к работе
1.Уметь интерпретировать универсальные биологические явления, основные свойства живого (наследственность, изменчивость, раздражимость, обмен веществ и т. д.) в применении к человеку. 3.Анализировать закономерности и механизмы нормального онтогенеза и интерпретировать их в отношении к человеку. 4.Владеть основами медико-биологического исследования человека. Термин «биология» введен Ж.Б.Ламарком и Тревиранусом в 1802 году (bios-хизнь). Изучаются строение, функции, связи с другими организмами и окружающей средой (в т. ч. неживой природой).
Список литературы
Биофера включает живое вещество как совокупность жэивых организмов, биогенное вещество, которое создается, перерабатывается в процессе жизнедеятельности живых организмов : газы, нефть, каменный уголь, известники, сланцы. Косное вещество - образуется без участия живых организмов и абиогенных процессов. В биосферу входят радиоактивные вещества, рассеянные атомы, вещество космического происхождения.
Биосфера имеет несколько уровней. Границы бмиосферы - границы жизни на Земле. Ограничиваются температурой.
Верхняя граница - 20 км выше уровня земли. Тропосфера и нижний слой стратосферы. Нижняя - -20 км (глубина океана 10 км).
Между ними раполагаются литосфера, атмосфера и гидросфера.
Атмосфера включает в себя косное и биогенное вещество. Это важное условие жизни на Земле,т.к. регулирует климат, пропускает УФ-лучи, сохраняет тепло, служит средой для распространения света и звука, является источником кислорода для дыхания. Это среда, ерез которую Земля сообщается с Космосом.
Гидросфера - вся совокупность водных объектов ( почвенные воды. Ледники). Необходима, т.к. все организмы состоят из веществ, находящихся в водной фазе. Все биохимичекие процессы протекают в водной фазе.
Литосфера. Верхняя оболочка Земли. Самый верхний слой - почва. Толщина литосферы под горами составляет - 70-75, а под морем - 6-8 км. Почва - результата взаимодействия 5 факторов (по Докучаеву): - геологические породы;
- климат;
- живые организмы;
- рельеф;
- время.
Через почву проходят обменные процессы энергией и веществами между живыми организмами, литосферой, гидросферой и атмосфкерой.
Живое вещество (о Вернадскому) - совокупность живых организмов. Биосфера - оболочка Земли, состав, энергетика, структура которой определяются деятельностью живых организмов. Вернадский доказал, что живые организмы, когда-то обитавшие и сейчас обитающие на Земле играют роль в геологической эволюции.
Живое вещество распространено неравномерно. В основно - в почве, на ее поверхности и верхней части гидросферы.
На суше выделяют 2 уровня жизни: - на поверхности;
- в глубине.
В воде выделяют 3 уровня: - планктон;
- нектон (плавающие организмы);
- бентос (на дне- глубинные существа).
Биомасса: на суше растений - 99,2%. Животных и микроорганизмов - 0,8%. В океане растений- 6,3%, животных и микроорганизмов - 93,7%, По содержанию атомов водорода и кислорода живое вещество ближе к гидросфере, по содержанию углерода, кальция, азота - в живом веществе их концентрация выше, чем в гидросфере.
99% массы живых организмов пиходится на элементы земной коры.
Функции живого вещества.
1. Энергетическая.
2. Концентрационная.
3. Деструктивная.
4. Средообразующая.
5. Транспортная.
Энергетическая функция - поглощение солнечной энергии при фотосинтезе и химической энергии при хемосинтезе и передача энергии по пищевым цепям.
Концентрационная функция - способность накапливать химические элементы и использовать их при построении тела.
Деструктивная функциями нерализация неживого органического вещества и вовлечение образовавшихся веществ в биотический круговорот.
Средообразующая функция - преодалевание физико-химических параметров среды в результате синтеза и рнаспада.
Транспортная - перенос веществ против силы тяжести и в горизонтальном направлении.
Вернадский : «Живое вещество - самая активная форма материи во Вселенной».
Определение Вернадского.
Биосфера - комплексная геологическая оболочка, состоящая из атмо - , гидро - и литосферы, заселенная и преобразуемая живым веществом.»
Основой равновесия и устойчивости биосферы является круговорот веществ и энергии, а универсальной структурной единицей - биогеоценоз.
Сукачев разработал учение о биогеоценозе, 1947 год.
Биогеоценоз - растения, животные, микроорганизмы, находящиеся в постоянном контакте и взаимодействии с атмосферой, гидросферой, литосферой. Состоит из биотической части (биоценоз) и абиотической (биотоп).
Биоценоз - совокупноть популяций живых существ, населяю.щих определенную территорию.
Может быть представлен: - фитоценозом;
- зооценозом;
- микробиоценгозом.
Экотоп может быть педставлшен: - атмосферой;
- почвенными водами;
- почвой.
Эти части связаны постоянным обменов вещества и энергии.
Биотическая часть - автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы - продуценты органических веществ.
Гетеротрофы - консументы, потребители органических веществ. Консументы 1-го порядка - растительноядные, а 2-го порядка - плотоядные организмы. Редуценты разрушают биолгические вещества до простых веществ.
Юлизкое биогеоценозу понятие - экосистема. Экосистема охватывает пространство от капли до поверхности Земли.
Экосистема -совокупность живых организмов и среды, в которой они существуют.
3,5 kvhl/ лет: 300 раз обновлен Мировой океан, 14 млн. раз - обновлен кислород
Эволюция биосферы.
Этапы: 1. Аиогенный;
2. Период биогенеза;
3. Период ноогенеза.
Абиогенный период - 4 млрд. лет назад. Включает возникновение органических веществ из неорганических. Образование сахаров, аминокислот, азотистых оснований. Простейшего круговрота кислорода нет.
Период биогенеза - 3 млрд. лет назад. Характеризуется появлением анаэробных гетеротрофов, получающих энергию за счет брожения. Появляется жизнь и смерть, круговорота кислорода нет. Позднее (2 млрд. лет назад) - появляются фотосинтезирующие бактерий, 1% кислорода, первичная атмосфера. 1млрд.лет назад - появляются первые эукариоты, 3-4% кислорода. 600 млн. лет назад - 7% кислорода, появляются многоклеточные организмы. 400 млн. лет назад - накапливается кислород, происходит выход растений на сушу, протекает биологическая эволюция. Немного позденне появляется человек.
Период ноогенеза - решающий фактор эволюции - деятельностьчеловека.
- изменяет естественный рельеф, геологические и климатические условия;
- изменяет видовой состав живых существ.
Человек - мощнейшая геологическая сила на Земле.
Ноосфера - сфера разума и новый этап в развитии биосферы (Вернадский). Наука о ноосфере - ноогенетика.
Биосфера без человека существовала, а человек без нее - нет.
Медико-биологические аспекты биогеографических и антропогенных характеристик среды.
Особенности адаптации человека. Главный вопрос экологии - адаптация живых существ к условиям окружающей среды.
Адаптация - процесс установления авновесия со средой. Все виды врожденнойи приобретенной деятельности, которые обеспечиваются организмом.
Адаптации к среде у человека.
1) биохимические изменения ( акклиматизация, ммунитет);
2) биологические реакции ( определяются конкретным генотипом, передаются по наследству и дают преимущество всей популяции в целом);
3) небиологические (обеспечение себя одеждой, теплом, медицинским обслуживанием).
В процессе эволюции шло приспособление наесления различных географических районов в определенных эколгических нишах до тех пор, пока - морфологические признаки не стали адекватныим в данной среде обитания;
- не выработалдись генетические устойчивые механизмы адаптации к условиям среды.
Для кажздого человека существует оптимальная экологическая среда обитания окружающая среда в совокупности с наследственностью, оказывающая формообразующее влияние на все системы и структуры оргнизма.
Существует конститциально-генетическая предрастположенность человека к определенным заболеваниям.
Конституция - комплекс индивидуальных отностельно устойчивых, морфологических, физиологических, психических свойств организма, которые обусловлены наследственностью и влиянием внешней среды.
Между людьми сеть различия по фрорме тела - колшичественный сблансированный полиморфизм.
В разных географических регионах имели преимущество разные вариации конституции, ставшие адекватными в разной среде.
Под действием факторов среды изменяется масса тела, площадь поверхности тела. Строение грудное клетки, структура белко, изоферментов, антигшенная структура ткани, генетческий аппарат клетки. Определяются температурой и особенностями питания.
Простейший пример - различие мужчин и женщин.
Делались попытки классифицировать типы сложенияю наиболее полная - система соматотипирования по Шелдону. Выделяют 3 основных типа: - крайний эндоморфный.
Крупная голова, большой живот, слабые руки и ноги, большое количество жира на плечах и бедрах. Высокое артериальное давлоение, склонность к инфаркту миокарда, поздняя форма диабета, истерии, депрессии
- крайний мезоморфный тип.
Большая масса мышц и костей, кубическая голова, широкая гнрудная клетка, крупные органы.
- крайний экоморфный.
Худое вытянутое лицо, высокий лоб, узкая грудная клетка, живот, узкое сердце, длинные руки и ноги, мышц мало, поверхность кожи большая, хорошо развита нервная система. Низкое \артериальное давление, шизофрения, туберкулехз, страх и тревога.
Обычно - средний тип.
Различные особенности телосложения могут быть объектом отбора в различных условиях среды.
Особенности птания.
Жир: эскимосы- 47%, японцы - 10%
Потребление белков, жиров, углеводов зависит от социального разсития. Минеральные веществра определяются геохимической средой.
Для выяснения роли геохимической среды на здоровье человека - система биогеохисммического районирования. Она позволила определить эндемические заболевания. Согласно ей биосфера делится на таксоны: 1. Регионы биосферы. Крупные участки биосферы, для которых характерен определенный химический состав организмов и определенные эндемические заболевания.
2. Субрегионы биосферы. Мелкие территории внутри регшионов, для которых характерна внутренняя однородность, но с соедними они разлчны.
3. Биогеохимические провинции. Еще более мелкие территории, которые отличаются от всего региона недостаточностью или избытком химического элемента.
4. Фоновые провинции. Содержат химические элементы на пределе пороговых концентраций, но не влияют на организм.
Среднепланетарное содержание химических элементов - Кларк. Избыток или недостаточность химического элемента в среде spsdftn изменение его содержания в организме, чтоможет вызвать определенные заболевания.
Уровская болезнь связана с понижением уровня кальция и пвышением уровня стронция. Это приводит к деформации скелета, укорочеию пальцев, уменьшению длины тела.
Избыток фтора в воде или пчве приводит к крапчаптой эмали зубов - флюорозу. Люди не могут употреблять жесткую пищу. При недостатке фтора развивается кариес.
Дефицит йода - эндемический зоб.
Дефицит меди - медьдефицитное малокровие.
Дефицит ванадия и лития приводит к повышению смертности от атеросклероза и болезней сердца.
Адаптивный тип людей- группа людей, обладающая нормой биологической реакции на преобладающие условия обитания.
Характеризуется особенностями: - не зависит от расовой и этической принадлежности. Это норма реакции, конвергентно возникающая в сходных условиях существования.
- адаптвные типы формировались на протяжении всей эволюции человека.
- не представляет собой экологически специализированную форму, т.е. не препятствует возможности существования в других условиях.
В разных зонах Земли существуют различные адаптивные типы людей.
- тропики. Удлиненная форма тела, увеличена площадь поверхности тела, увеличена поверхность испарения, увеличены потовые железы, специфическая регуляция водно-солевого обмена, повышено артериальное давление, низкий уровень метаболизма, низкая концентрация АТФ.
- засушливые районы. Понижен основной обмен, повышено содержание гемоглбина ( за счет обезвоживания).
- Арктика. Повышен основной обмен, повышено содержание жиров в сыворотке крови, высокое количество жира под кожей, повышена мышесная масса .
- умеренный климат. Промежуточные характеристики.
ЛЕКЦИЯ № 29. Биологические ритмы и их закономерности. Хронобиология
С понятием «ритм» связана организация живой материи. «Ритмос» - соразмерность.
1751- часы цветов Карла Линнея.
В настоящее время все ученые знают, что одно из фундаментальных свойств организмов - ритмичность, которая проявляется в синтезе ДНК, РНК, белков, работе тканей, органов.
Наука, изучающая биоритмы - биоритмология. Это молодая, но быстро развивающаяся наука.
Биологический ритм - колебание ритма или скорости какого-либо биологического процесса, наступающее примерно через равные промежутки времени. Биологические ритмы присущи всем живым организмам.
С точки зрения взаимодействия организма и среды выделяют: - адаптивные ритмы (экологические).
Колебания с периодами, близкими основным геофизическим ритмам. Адаптация организмов к изменяющимся условиям среды (лунные, годовые, сезонные, приливно-отливные ритмы). Благодаря этим ритмам организм заранее готовится к изменениям условий существования и ориентируется во времени.
- физиологические (рабочие) ритмы.
Колебания, отражающие деятельности рабочих систем органов организма.
Классификация биоритмов.
1. Ритмы высокой частоты.
Колебания совершаются с периодом от долей секунды до 30 минут. Ритмы ЭКГ, сокращения сердца, дыхания, перистальтики ЖКТ.
2. Ритмы средней частоты.
От 30 минут до 28 часов.
1) ультрадианные (до 20 часов);
2) циркадные (20-28 часов).
Около 1,5-3 часов хорошо изучены. Множество органных функций человека в пределах 30-120 минут. Внутрисонный цикл: чередование быстрого и медленного сна (около 90-100 минут). Оральное поведение (96 минут). Наблюдения были одинаковы у здоровых людей, шизофреников, больных ожирением. Период работы ноздрей 140-300-400 минут (в период покоя - легкая нагрузка - постельный режим). Меняется одновременно и состав слюны, левая ноздря повышает РН, правая наоборот, попеременно с работой ноздрей происходит изменение содержания адреналина и норадреналина в крови. Наиболее хорошо видны подобные ритмы при чередовании активной деятельности и приступов сонливости.
Циркадианные ритмы - видоизмененные суточные ритмы. Они врожденные, эндогенные, обусловленные свойствами организма и его генотипа. Обнаружены у всех организмов. У человека - двигательная активность, диурез, кровяное давление, пульс, изменение температуры тела, содержания Na, K, гормонов крови. Все показатели работы систем органов изменяются с околосуточной периодичностью. Всего более 500 функций и процессов происходят с такой ритмичностью.
3. Мезоритмы.
1) инфрадианные (28 часов-6 суток)
2) циркасептальные (около 7 суток)
Инфрадианные - рост бороды, сокращения сердца.
Циркасептальные впервые были выделены Халбером. Сейчас установлены: комары откладывают яйца через 7 дней, активность гормонов эпифиза, смертность от неинфекционных заболеваний, отторжение и приживание трансплантата.
4. Макроритмы
20 дней - год
5. Мегаритмы.
Периоды в десятки лет.
Из всего разнообразия ритмических процессов основное внимание сосредоточено на суточных и сезонных ритмах. Суточная и сезонная ритмичность происходит на всех уровнях биологических реакций. Ритмы служат 2-м целям: приспособление организмов к ожидаемым условиям среды, составление уникальной системы времени, интеграция всех ритмов воедино.
Понятие цикла подразумевает периодичность процесса. Время между одинаковыми состояниями соседних ритмов - период Т. Число циклов в единицу времени - частота. Величина, которая соответствует среднему значению полезного сигнала - мезер. Наибольшее отклонение от мезера - амплитуда. Момент времени, когда регистрируется конкретная величина - фаза. Момент наибольшего поднятия - акрофаза, момент наименьшего поднятия - батифаза. Длительность цикла обычно принимается за 360° или 2 ¶r.
Наиболее хорошо у человека изучен ритм работоспособности. Он служит основой всех режимов труда и отдыха. Исследования ритма работоспособности длятся уже более 100 лет. Вопрос, эндо - или экзогенный это ритм, а может у него - смешанный характер? Поскольку ритм сохраняется даже в бункере, большинство исследователей считают его эндогенным.
Есть 2 аспекта: - если работоспособность рассматривается как потенциал личности, который является неотъемлемым свойством на протяжении длительного периода времени;
- актуальная работоспособность - возможность человека совершать работу в определенное время.
Изменения такого рода хорошо известны. Выделяют 3 типа людей: - общий подъем работоспособности в течение большей части дня;
- начальный подъем, за которым следует общее снижение работоспособности;
- 2 подъема и один спад (модель - зигзаг).
Циркадианный ритм зависит в большей степени от задания, которое выполняет человек. Тесты, нагружающие кратковременную память, лучше решаются около 11 часов, некоторые тесты на внимание улучшаются в течение дня, тесты на заучивание (проверяются через 6 часов) зависят от температуры тела.
Частота возникновения инфарктов миокарда колеблется: Первый максимум - 17-18 часов
Второй максимум - 1-2 часа ночи
Третий максимум - 9 часов утра.
Первый максимум соответствует максимальной работе сердца, второй - повышению свертываемости крови, третий - повышению физиологической функции органов (переход ото сна к бодрствованию).
Суточные ритмы кардиореспираторной системы. Интенсивность окислительного фосфорилирования зависит от доставки в органы кислорода. Известно, что у людей максимальные ЖЕЛ, а также максимальная величина вдоха и выдоха приходятся на 2/2 дня. Это означает, что во 2/2 дня происходит увеличение работы мышц, дыхания, работы легких, проницаемости легочных альвеол.
Частота сердечных сокращений ночью минимальна и составляет 48-50 ударов в минуту. Максимальна к 18 часам. В это время сильнее всего расширены капилляры, повышается кровяное давление, поэтому спортсмены легче преодолевают трудности и их тренировки успешны.
Суточные ритмы обмена веществ. Некоторые показатели обмена веществ, которые не реагируют при приеме пищи, меняются. Другие меняются даже при полном голодании или порционном кормлении.
Углеводно-жировой обмен. Несмотря на прием сахара его содержание в крови примерно постоянно, колебания составляют не более 10% в день. В период покоя преимущественно используются липиды, в период активности включается углеводный обмен. Для этого требуется переключение с одного вида обмена на другой.
Белковый обмен. Для циркадианный ритмов характерно преобладание катаболических процессов - в активности, анаболических - в покое.
В течение суток также изменяется интенсивность синтеза ДНК. Чаще - утром, митозы также более активно происходят утром.
Водно-электролитный обмен. Максимальное выведение воды в моче, а также калия, натри, кальция и хлора изменяется ритмично даже при приеме пищи через каждый час. Суточные ритмы обмена кальция связаны со скоростью роста костной ткани. Она наиболее активно растет в период покоя.
Онтогенез ритмов.
При анализе отношений организма и среды выявили, что эндогенные ритмические процессы наследуются. В иранизме здорового ребенка с момента рождения есть циркадианные ритмы. Проявление их зависит от уровня доношенности ребенка, у недоношенных ритмичность развивается позднее. Изменяются следующие ритмы: ритмы выведения мочи, содержания аминокислот в моче и т.д. к 6-14 неделям уже ритмичные показатели. Разные ритмы появляются в разное время - гетерохрония. Большинство ритмов проходят стадию созревания. Например, суточный ритм сна и бодрствования. Циркадианная система созревает у человека довольно поздно и по определенной программе. В пострепродуктивном периоде циркадианная система постепенно утрачивается. В угасании ее тоже наблюдается гетерохрония. Распад ритмов происходит в обратном направлении, т.е. в обратном порядке их становления. За 2-3 дня до смерти циркадианная система полностью разрушена.
Биологические ритмы обладают индивидуальными особенностями. Существует классификация людей по способности проявлять умственные и физические способности.
1-й тип, утренний, «жаворонки». Суточные ритмы их смещены на несколько часов раньше от средней величины.
2-й тип, вторая половина дня активна, «совы». Максимум активности смещен несколько позднее от средних значений.
Безразличность работы характерна для «голубей», представляющих средний тип.
В проявлении ритмической индивидуальности участвуют гены. Изучение различных факторов ведется давно.
- смена труда;
- длительные перелеты;
- длительное пребывание в нехарактерной зоне.
Многие не могут приспособиться к смене труда (около 20% людей). «Совы» лучше приспособлены к сменному труду. Широтные перелеты плохо влияют на многих людей. Перелеты с Запада на Восток переносятся тяжелее, чем наоборот.
Режим труда и отдыха - принудительная регламентация сна и бодрствования. Ритм сна и бодрствования оказывается близким к эндогенным ритмам - он усваивается. Если нет - приводит к десинхронизации и далее к патологии.
Военные активно изучают эти ритмы.
Окологодовые, сезонные ритмы.
Изучены сезонные колебания возбудимости гемодинамики, возбудимости нервной системы, отношений к Холодовой нагрузке. Изменение размеров эритроцитов подчиняется этим ритмам. Меняется уровень работоспособности. Пик - начало осени. При одинаковой интенсивности тренировки наилучшие результаты получаются осенью и весной.
Окологодовые ритмы.
Эволюционно создали возможность выживания при сезонных изменениях среды обитания. Они позволили живым организмам широко распространиться по Земле и занять соответствующие экологические ниши. Психическая, мышечная возбудимость, показатели обмена веществ, частота гипертонических кризов максимальны в мае- июне- сентябре, нарушение мозгового кровообращения - в зимние и осенние месяцы, заболевания ДПК - весной и осенью. Известно, что если женщина с раком молочной железы прооперирована в апреле, в течение 5 лет метастазы обнаружатся в 50-75% случаев, а если в июне - только в 30%. Дети, которые рождены в разные месяцы, имеют предрасположенность к определенным заболеваниям. Кроме того, они имеют разную степень здоровья. С апреля по июнь - более здоровы, но имеют отклонения психики, зимой - дефекты органов чувств и физические дефекты.
Заболевания, связанные с нарушениями биологических ритмов - десинхронозы.
Могут быть явные и скрытые.
Явный десинхроноз отличается присутствием упадка сил, быстрой утомляемостью, учащением пульса, артериального давления, дыхания.
Скрытый десинхроноз приводит к дискомфорту, нарушениям сна и аппетита. Это предболезненноле состояние.
Иногда имеет место тотальный десинхроноз. При этом происходят общие изменения всех систем органов.
Соответственно бывает и частичный десинхроноз, в этом случае имеют место сбои отдельных органов и их функций.
Хронический десинхроноз происходит изза частого отступления от привычного режима жизни.
Острый - возникает изза сильного, грубого нарушения режима труда и отдыха, сна, питания. Самый резкий наблюдается у детей и стариков.
Эволюционная теория биологических ритмов.
Ритмичность первоначально возникает в результате периодического воздействия окружающей среды, затем закрепляются генетически. В настоящее время ритмы генерируются внутренним механизмом, но период их синхронизируется с частотой внешних стимулов.
Из биоритмологии выделились: - хронобиология;
- хронопатология;
- хронодиагностика;
- хронотерапия;
- хронофармакология (прием препаратов в определенное время);
- хроногигиена (соблюдение режима труда отдыха).
ЛЕКЦИЯ № 30. Экология как наука. Введение в экологию человека
Предмет экологии - структура связей между организмом и средой. Главный объект изучения - экосистема. Изучает отдельные виды организмов (организменный уровень), популяции (популяционно-видовой) и биосферу в целом (биосферный). Часть экологии - общая экология - отражает закономерности взаимодействий организмов и среды. Выделяют: - аутоэкологию;
- синэкологию;
- демэкологию.
Аутоэкология - изучает индивидуальные связи вида, организма со средой.
Синэкология - изучает взаимоотношения популяций, сообществ, экосистем со средой.
Демэкология - изучает структуру и динамику популяций отдельных видов.
Для всех направлений характерно: 1. Изучение выживания организмов в условиях взаимодействия с окружающей средой.
2. Закономерности адаптации организма к внешней среде.
3. Саморегуляция экосистем и биосферы.
Выделяют экологию животных, экологию растений, экологию микроорганизмов, антропоэкологию.
Прикладные задачи экологии.
1) Прогноз и оценка отрицательных процессов в окружающей среде под влиянием деятельности человека.
2) Улучшение качества природной среды.
3) Сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов.
4) Обеспечение экологически безопасного устойчивого развития.
В понятие «экология» входит понятие - «среда».
Среда - природные тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях.
Среда обитания - комплекс условий, необходимый для жизнедеятельности организма.
Окружающая среда - комплекс условий в более узком значении.
Среда жизни - вода, воздух, почва, живой организм.
Экологический фактор - элемент среды, который оказывает влияние на организм.
Факторы среды: - биотический;
- абиотический;
- антропогенный.
Абиотические факторы среды - совокупность неорганических условий существования организма. На первое место ставят климатические, т.к. они имеют универсальное значение (давление, температура, количество солнечной энергии). Затем идут эдафические /почвенные (соленость, РН). Очень часто они переносятся организмом в определенных пределах. Карл Либих сформулировал закон минимума: «Жизнь может ограничивать недостаток одного из многих элементов». Каждый фактор имеет свои пределы положительного влияния на организм. Пределы выносливости между критическими точками - экологическая валентность живых организмов (широкая - every, узкая - steno). Например, некоторые бактерии живут в атомном реакторе.
Биотические факторы - формы воздействия живых существ друг на друга. Различают: - внутривидовые;
- межвидовые.
К внутривидовым относят прежде всего численность популяции. Рост численности подчиняется определенным законам и продолжается, пока пищи достаточно. Во-вторых, соотношение полов (количество размножающихся самок). В-третьих, возрастная структура популяции. Возрастные различия повышают сопротивляемость среде. В-четвертых, продолжительность жизни (учитываются особи в репродуктивном периоде, у самок - меньше). В-пятых, плодовитость. Она характеризуется коэффициентом рождаемости - количеством рожденных потомков в единицу времени. В-шестых, конкуренция за пищу и территорию.
К междувидовым формам относят: - паразитизм;
- комменсализм;
- мутуализм;
- нейтрализм;
- конкуренция.
Каждый вид обладает своей экологической нишей.
Экологическая ниша - совокупность экологических характеристик вида: место обитания, комплекс биоценотических связей и требований к абиотическим факторам.
Антропогенные факторы - факторы, созданные человеком и обусловленные его жизнедеятельностью. Воздействие человека на природу проявляется: 1) в изменении режима биотических и абиотических факторов и выведение их за пределы, отвечающие физиологическим требованиям организма;
2) деятельность человека приводит к нарушениям экосистем. Эти нарушения можно разделить на группы: а) оскудение природных ресурсов (почв, животных, растений и т.д.);
Первичная сукцессия начинается на лишенных жизни местах (поселение лишайников на скалах).
Вторичная сукцессия представляет восстановительные смены на месте биогеоценозов после их разрушения (лесные пожары). Затем наступает климакс - устойчивое состояние.
В природе сукцессия зависит от климатических, почвенных, топографических условий. В антропоценозах - только от деятельности человека
Особенности антропоценозов: - не допускается фитоценозов до двухъярусного состояния. Человек сводит экосистему к начальному состоянию, убирая урожай за год.
- человек изымает избыток чистой продукции из биоценозов, которые находятся в климаксной стабильности, следовательно, человек постоянно испытывает сопротивление среды.
Для агроценозов характерно заражение пестицидами, минеральными удобрениями и нарушение водного режима, засорение и эрозия почв. Агроценоз не может быть высокопродуктивным и устойчивым с точки зрения экологии одновременно.
Урбаценоз - городские поселения, созданные человеком. Это новая экологическая среда с высокой концентрацией антропогенных факторов.
В крупных городах: 1) изменяется состав воздуха;
2) изменяется климат;
3) изменяется психоэмоциональная обстановка;
4) изменяется ритм жизни;
5) УФ-лучей на 15-20% меньше;
6) температура примерно на 1-1,5 градусов выше;
7) на 10% н7иже атмосферное давление;
8) имеют место экологически зависимые заболевания.
Все эти факторы оказывают влияние на психическое и физическое состояние людей. Изменение физиологической среды приводит к постоянному стрессу людей. При длительном стрессе влияние гормонов, участвующих в формировании стрессовых реакций, вызывает нарушение функций организма (в первую очередь, сердечно-сосудистой системы, затем - ЖКТ). Т.е., стресс является патогенетиче6ской основой сердечно-сосудистых заболеваний и психических нарушений.
Масштабы воздействия человека на природу соизмеримы с биосферными процессами: - повысилось содержание углекислого газа: - уменьшился озоновый слой, что привело к усилению жесткой радиации;
- в ряде регионов не сбалансированы процессы синтеза и потребления кислорода.
- произошла метиллизация атмосферы - некоторые лекарственные препараты, использование замороженных продуктов и генетически модифицированной пищи, выход человека в открытый космос.
Главная проблема экологии - рациональное использование природных ресурсов и обеспечение устойчивости среды жизни.
Охрана природы - совокупность государственных и общественных мероприятий, направленных на сохранение атмосферы, растительности, животного мира, почв, земных недр.
Интенсивная эксплуатация земных богатств привела к необходимости рационального природопользования.
Ресурсы природы - явления, объекты, условия и процессы, используемые обществом для удовлетворения материальных, научных и культурных потребностей.
Природные ресурсы бывают: 1. Возобновимые ресурсы - ресурсы, находящиеся в пределах биосферного круговорота, способные к самовосстановлению за сроки, соизмеримые с хозяйственной деятельностью человека. К ним относятся: вода, кислород, почвы, растительность.
2. Невозобновимые ресурсы - не восстанавливаются. К ним относятся: минералы, нефть, природный газ, щебень, песок, гравий, видовой состав растений и животных.
3. Истощенные ресурсы - виды ресурсов, количество которых сократилось и дальнейшее их использование экономически нерационально. К ним относятся - озоновый экран, редкие виды растений и животных, воды Арала.
В настоящее время все ресурсы задействованы. Нерациональное природопользование ведет к экологическому кризису. Преодоление экологического кризиса осуществляется по закону РФ «Об охране окружающей среды» 1991 года. Этот закон предлагает основные направления выхода из экологического кризиса.
1. Приоритет охраны жизни и здоровья человека.
2. Сочетание экологических и экономических интересов.
3. Рациональное использование природных ресурсов.
4. Платность природопользования.
5. Международное сотрудничество.
Направления выхода из экологического кризиса РФ: 1) совершенствование технологий, создание экологически технологий, внедрение безотходных производств;
2) развитие экономического механизма охраны среды (штрафы);
3) применение юридической ответственности за экологические правонарушения;
4) формирование экологического мышления;
5) совершенствование международных отношений, международно-правового направления.
Международное сотрудничество.
1. Стокгольмская конференция ООН 1972 года провозгласила направления действий мирового сообщества в области охраны окружающей среды и объявила 5 июня всемирным днем охраны окружающей среды.
2. Всемирная Хартия Природы 1982 года. Принята концепция устойчивого развития общества.
Международные организации по охране природы при ООН.
Действуют в рамках ООН.
МСОП (Международный Союз Охраны Природы) в 1992 году переименован во Всемирный Союз Охраны Природы. Работает над проблемами видоразнообразия, выпустила всемирную красную книгу в 5 томах.
ЮНЕСКО. Организация работает по проблемам образования, науки и культуры.
ВОЗ - Всемирная Организация Здравоохранения.
ФАО. Продовольственное и сельское хозяйство, учет генетически модифицированной продукции.
МАГАТЭ. Международное агентство по контролю атомной энергетике, осуществляет надзор за АЭС.
ВМО. Всемирная Метеорологическая Организация. По каналам ВМО распространяется информация о состоянии мирового океана, атмосферы, озонового слоя.
РФ - участник всех этих организаций. В РФ подписано более 50 договоров и конвенций. Например, конвенция по морскому праву 1982 года, конвенция о сохранении ресурсов Балтийского моря - 1973 год.
Международная Красная Книга включает: 310 видов млекопитающих
320 видов птиц
162 вида земноводных и пресмыкающихся
40 видов рыб
Красная книга РФ содержит различные разделы, соответствующие разделам Всемирной Красной Книги.
522 вида растений
246 видов животных
Информация по каждому виду, включенному в Красную книгу, содержит краткое морфологическое строение вида, ареал, численность, причины ее уменьшения, данные по экологии и биологии вида.
Существуют следующие группы видов: 1. по-видимому, исчезли
2. сокращается численность, но она достаточна для выживания
3. редкий вид, численность незначительна
4. восстановленные виды
Особо охраняемые природные территории.
Закон РФ 1995год.
Территории предназначены для поддержания экологического баланса, сохранения генетического разнообразия, эволюции экосистем, изучения влияния на них антропогенных факторов.
К ним относят: - заповедники, в т.ч. биосферные;
- национальные парки;
- заказники;
- памятники природы;
- ботанические сады.
Заповедники - участки территорий, которые полностью изъяты из хозяйственного использования.
На 1997 год в РФ было 95 заповедников.
Биосферные заповедники используются в качестве заповедно-эталонных объектов. В мире существует единая сеть из 300 биосферных заповедников, в РФ их - 11. они работают по программе ЮНЕСКО.
Национальные парки - большие природные территории и акватории, где обеспечивается поддержание экологического баланса, сохранение природных систем, регуляция туризма и отдыха, разработка научных методов сохранения природного комплекса в условиях массового. В РФ - 33.
Заказники - территории, созданные на определенный срок для восстановления природных комплексов. В России 1600. в заказниках восстанавливают плотность популяций.
Памятники природы - уникальные невоспроизводимые природные объекты, к ним относятся: - пещеры;
- вековые деревья;
- водопады.
В России 8000.
Ботанические сады - коллекции деревьев и кустарников, созданные искусственным путем для сохранения биологического разнообразия.
МОНИТОРИНГ
Мониторинг - система наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды. Основной принцип - непрерывность мониторинга, который осуществляется государством и является важнейшей частью экологического контроля.
Мониторинг имеет разные уровни: - локальный;
- региональный;
- глобальный.
В программу локального мониторинга входят наблюдения за содержанием загрязняющих веществ, которые обладают канцерогенными, мутагенными и тератогенными свойствами. Учитывает количество генетического груза. Определяется в поверхностных водах, атмосфере и почве. Определяются тяжелые металлы, радионуклиды, пестициды, бензпирен (в табачном дыме, выхлопных газах), углекислый газ, азот, сульфаты, пыль, аэрозоли и т.д.