Экологические проблемы

В комплексном действии среды факторы по своему воздействию  неравноценны для организмов. Их можно  подразделить на ведущие (главные) и  фоновые (сопутствующие, второстепенные). Ведущие факторы различны для  разных организмов, если даже они живут  в одном месте. В роли ведущего фактора на разных этапах жизни организма  могут выступать то одни, то другие элементы среды. Например, в жизни  многих культурных растений, таких, как  злаки, в период прорастания ведущим  фактором является температура, в период колошения и цветения — почвенная  влага, в период созревания — количество питательных веществ и влажность  воздуха. Роль ведущего фактора в  разное время года может меняться. Так. В пробуждении активности у  птиц (синицы, воробьи) в конце зимы ведущим фактором является свет и, в  частности, длина светового дня, летом же его действие становится равнозначным температурному фактору. 

Ведущий фактор может  быть неодинаков у одних и тех  же видов, живущих в разных физико-географических условиях. Например, активность комаров, мошек, мокрецов в теплых районах  определяется комплексом светового  режима, тогда как на севере —  изменениями температуры.[15] 

Понятие о ведущих  факторах нельзя смешивать с понятием об ограничивающих факторах. 

Фактор, уровень которого в качественном или количественном отношении (недостаток или избыток) оказывается близким к пределам выносливости данного организма, называется огра­ничивающим или лимитирующим. Ограничивающее действие фактора будет  проявляться и в том случае, когда другие факторы среды благоприятны или даже оптимальны. В роли ограничивающего фактора могут выступать как ведущие, так и фоновые экологические факторы. 

Понятие о лимитирующих факторах было введено в 1840 году химиком  Ю. Либихом. Изучая влияние на рост растений содержания различных химических элементов  в почве, он сформулировал принцип: «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени».[16] Этот принцип известен под названием правила или  закона минимума Либиха. В качестве наглядной иллюстрации закона минимума Либиха часто изображают бочку, у  которой образующие боковую поверхность  доски имеют разную высоту. 

Длина самой короткой доски определяет уровень, до которого можно наполнить бочку водой. Следовательно, длина этой доски - лимитирующий фактор для количества воды, которую  можно налить в бочку. Длина других досок уже не имеет значения. 

Поясним закон минимума Либиха на конкретных примерах. В почве  содержатся все элементы минерального питания, необходимые для данного  вида растений, кроме одного из них, например, бора или цинка. Рост растений на такой почве будет сильно угнетен  или вообще невозможен. Если мы теперь добавим в почву нужное количество бора (цинка), это приведет к увеличению урожая. Но если мы будем вносить  любые другие химические соединения (например, азот, фосфор, калий) и даже добьемся того, что все они будут  содержаться в оптимальных количествах, а бор (цинк) будет отсутствовать  — это не даст никакого эффекта. Точно так же, если кислотность (рН) почвы отклоня­ется от оптимума, например, для озимой ржи, то никакие агротехнические  мероприятия, кроме снижающего кислотность  известкования, не помогут существенно  увеличить урожайность этой культуры на данном поле. Закон минимума Либиха распространяется на все абиотические и биотические факторы, влияющие на организм. Это могут быть, например, конкуренция со стороны другого  вида, присутствие хищника или  паразита. Сформулированный закон применим как к растениям, так и животным. 

Лимитирующим фактором может быть не только недостаток, на что указывал Либих, но и избыток  таких факторов, как, например, тепло, свет и вода. Как уже было отмечено ранее, организмы характеризуются  экологическим минимумом и экологическим  максимумом. Диапазоны между этими  двумя величинами принято называть пределами устойчивости, выносливости или толерантности. Представление  о лимитирующем влиянии максимума  наравне с минимумом ввел В. Шелфорд (1913), сформулировавший «закон толерантности». После 1910 г. по «экологии толерантности» были проведены многочисленные исследования, благодаря которым стали известны пределы существования для многих растений и животных. Таким примером является влияние загрязняющего  атмосферный воздух вещества на организм человека (рис. 2). 
 
 
 

Рис.2. Влияние загрязняющего  атмосферный воздух вещества на организм человека

Слет,  С , лет —  летальные концентрации токсичного вещества;

Слим, С1 лим. — лимитирующие концентрации токсичного вещества; С  опт— оптимальная концентрация

Величина фактора  обозначена символом С (первая буква  латинского слова  «концентрация»). В других же случаях при поступлении  вещества в организм можно говорить не о концентрации, а о дозе вещества (фактора). 

При значениях концентрации Слет и С' лет человек погибнет, но необратимые изменения в его  организме произойдут при значительно  меньших значениях: С лим   и  С' лим Следовательно, истинный диапазон толерантности определяется именно последними значениями. Отсюда, их необходимо экспериментально, в опытах на животных, определить для каждого загрязняющего  или любого вредного химического  соединения, и не допускать превышения его содержания в конкретной среде. В санитарной охране окружающей среды  важны не нижние пределы устойчивости к вредным веществам, а верхние  пределы, так как загрязнение  окружающей среды — это и есть превышение устойчивости организма. Ставится задача или условие: фактическая  концентрация загрязняющего вещества Сфакт не должна превышать С лим  или 

                     Сфакт С лим   

Таким образом, С'лим   одновременно является пороговой концентрацией  Спор  и максимально допустимой С макс    для организма  человека. В санитарной охране окружающей среды С'лим     имеет смысл  предельно допустимой концентрации и С (или просто ПДК). Ценность концепции  лимитирующих факторов состоит в  том, что она дает экологу отправную  точку при исследовании сложных  ситуаций. Изучая конкретную ситуацию, эколог может выделить слабые звенья и сфокусировать внимание на тех  условиях среды, которые с наибольшей вероятностью могут оказаться критическими или лимитирующими. Если для организма  характерен широкий диапазон выносливости (устойчивости, толерантности) к фактору, отличающемуся относительным постоянством, и присутствует в среде в умеренных  количествах, вряд ли такой фактор является лимитирующим. Наоборот, если известно, что тот или иной организм обладает узким диапазоном толерантности  к какому-то изменчивому фактору, то именно этот фактор и заслуживает  вни­мательного изучения, так как  он может быть лимитирующим. Так, содержание кислорода в атмосфере настолько  велико и он столь доступен, что  редко служит лимитирующим фактором для наземных организмов, за исключением  паразитов, обитателей почв или больших  высот. Напротив, в воде кислорода  сравнительно мало, его содержание нередко значительно варьирует, и вследствие этого для водных организмов, в первую очередь животных, он часто служит важным лимитирующим фактором. Поэтому эколог-гидробиолог  всегда имеет наготове прибор для  определения количества кислорода  и измеряет содержание этого газа в ходе изучения любой незнакомой ситуации. Экологу же, изучающему наземные экосистемы, реже приходится измерять содержание кислорода. В целом же смысл анализа условий среды, например, при оценке воздействия  человека на природную среду, достичь  следующих целей: 

• путем наблюдения, анализа и эксперимента обнаружить «функционально важные» факторы; 

• определить, как  эти факторы влияют на особей, популяции, сообщества. Тогда удается довольно точно предсказать результат  нарушений среды или планируемых  ее изменений.

4.     ГИГИЕНА  И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

Сохранение здоровья или возникновение болезни —  это результат сложных взаимодействий внутренних биосистем организма  и внешних факторов окружающей среды. Познание этих сложных взаимодействий явилось основой для возникновения  профилактической медицины и ее научной  дисциплины — гигиены. 

Гигиена — наука  о здоровом образе жизни. Интенсивно начала развиваться более 100 лет  назад благодаря работам Л. Пастера, Р. Коха, И. И. Мечникова и др. Гигиенисты первыми увидели связь между  средой и здоровьем человека и  за последние десятилетия эта  наука получила мощное развитие, заложив  основы современной науки об охране окружающей среды. Однако у гигиены  как отрасли медицинской науки  есть и свои специфические задачи. 

Гигиена изучает  влияние разнообразных факторов среды на здоровье человека, его  работоспособность и продолжительность  жизни. К ним относятся природные  факторы, бытовые условия и общественно-производственные отношения. В ее основные задачи входит разработка научных основ санитарного  надзора, обоснование санитарных мероприятий  по оздоровлению населенных пунктов  и мест отдыха, охрана здоровья детей  и подростков, разработка санитарного  законодательства, санитарная экспертиза качества пищевых продуктов и  предметов бытового обихода. Важнейшая  задача этой науки — разработка гигиенических нормативов для воздуха  населенных мест и промпредприятий, воды, продуктов питания и материалов для одежды и обуви человека с  целью сохранения его здоровья и  предупреждения заболеваний. 

Главным стратегическим направлением в научно-практической деятельности гигиенистов является научное обоснование того экологического оптимума, которому обязана соответствовать  среда обитания человека. Этот оптимум  должен обеспечить человеку нормальное развитие, хорошее здоровье, высокую  трудоспособность и долголетие. 

От того, насколько  верен этот «оптимум» в конкретном районе, городе и даже регионе, зависит  очень многое, и прежде всего надежность и правильность принимаемых решений. Конечно, задачи охраны окружающей среды  и рационального природопользования значительно шире задач гигиенической  науки, но служат они одной цели —  улучшению среды обитания человека, а, следовательно, его здоровья и  благополучия. 

Здоровье и благополучие человека зависят от решения множества  проблем — перенаселение Земли  в целом и отдельных регионов, ухудшение среды жизни городов  и сельской местности, а отсюда —  ухудшение здоровья людей, возникновение  «психологической усталости» и т. п. 

Если гигиена, образно  говоря, исходит из задач улучшения  общественного здоровья через повышения  качества окружающей среды на всех ее уровнях, то индивидуальное здоровье человека всесторонне рассматривает  интенсивно развивающаяся в последнее  время отрасль медицины — валеология. «Валеология — теория и практика формирования, сохранения и укрепления здоровья индивида с использованием медицинских и парамедицинских  технологий»[17]. Предмет валеологии — индивидуальное здоровье человека, его механизмы, главным объектом ее является здоровый человек, а основной задачей — разработка и реализация методов и способов, которые по­зволили бы управлять здоровьем человека таким образом, чтобы он не стал больным, т. е. объектом традиционной медицины.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

        Начало третьего тысячелетия  характеризует тенденция, которая  состоит в том, что глобальная  человеческая экосистема находится  в опасности вследствие серьезного  дисбаланса между негативным  влиянием преобразующей – созидающей  или деструктивной деятельностью  социума и отсутствием адекватной, адаптированной или компенсированной  реакции объектов такой деятельности, будь то природа или сам  социум. Этот процесс, как основная  «рукотворная» причина экологических  и социальных катастроф, требует  аналитического и прогностического  исследования для его потенциального  регулирования и предупреждения  особо негативных последствий.  

Проект «Глобальное  обозрение окружающей среды – 2000»  определил следующие глобальные и региональные тенденции, которые, наиболее вероятно, можно ожидать  в следующем столетии: 

– экологические  катастрофы, как естественные, так  и искусственные (спровоцированные деятельностью человека). Они становятся более частыми, суровыми, сопровождаются тяжелыми экономическими потерями; 

– урбанизация. Скоро  половина населения будет жить в  городах, и там, где этот процесс  не контролируется или плохо организован, создаются большие экологические  проблемы, в первую очередь касающиеся реализации мусорных отходов и распространения  хронических заболеваний; 

– химизация. Современные  химические загрязнения рассматриваются  как более серьезная проблема, чем старые яды, такие, как свинец и другие; и меры защиты от них  должны быть разработаны; перегрузка нитратными удобрениями, последствия которой  еще до конца не ясны; 

– призрак глобального  водного кризиса, растущая проблема недостаточного запаса пресной воды, особенно для низкодоходных популяций; 

– деградация прибрежных зон. Разработка природных ресурсов разрушает прибрежные экосистемы и  представляет более серьезную угрозу, чем сточные воды; 

– засорение биологическими видами. Преднамеренное введение инородных  биологических специй, подавляющих  местные виды; 

– климатические  перепады. Примерно за 20 последних лет  отмечено повышение температуры  на поверхности земли и предстоит  выяснить: является ли это предвестником  каких-либо новых экономических  трансформаций;