Пути решения экологических проблем.
При рассмотрении взаимоотношений между хозяйственной деятельностью человека и биосферой необходимо подчеркнуть, что экологические проблемы возникают как при поступлении вещества и энергии в хозяйственные процессы, так и при выходе из них (рис. 1.33).
Природные ресурсы, которые человек использует в производстве и хозяйственной деятельности, а также для личного потребления, можно подразделить на неисчерпаемые (солнце, вода), исчерпаемые (руды металлов, ископаемое топливо - угли, нефть, природный газ) и обновляемые (лес, сельскохозяйственные культуры, скот). Человек может исчерпать и обновляемые ресурсы, уничтожив экосистемы или генофонд организмов.
В ходе хозяйственной деятельности при использовании природных ресурсов образуются разного рода отходы: токсичные - соединения тяжелых металлов, фенолы, диоксины, цианиды и др.; органические - остатки пищи, растений, животных; неразлагаемые - медленно разлагающиеся и накапливающиеся в среде материалы (пластмассы, бетон и др.); тепловое и другие излучения, образующиеся в процессах утилизации ресурсов.
С целью решения экологических проблем, связанных с исчерпаемыми ресурсами, необходимо снижение их потребления и поиск заменяющих источников (энергии, материалов). Для неисчерпаемых ресурсов речь идет об более эффективном их использовании (особенно солнечной энергии) и охране; для обновляемых - о создании необходимых условий их возобновления - охране почв, генофонда экосистем.
В отношении всех видов отходов действует единое правило: стремиться снизить их количество. Если это сделать невозможно, то нужно искать пути их регенерации или использования в виде вторичного сырья. Количество токсичных (вредных для жизни отходов) необходимо контролировать, обеспечивать их изоляцию от окружающей среды, находить способы их быстрейшего разложения на безвредные вещества, ограничивать применение соединений свинца, кадмия и т.д. Что касается органических отходов, то их следует рационально использовать - для подготовки компостов, получения биогаза и т.п. Неразлагаемые отходы нужно постепенно заменять на разлагаемые или использовать их как вторичное сырье.
Количество теплового излучения, поступающего в окружающую среду, необходимо снижать, прежде всего, путем экономии энергии, технического и технологического совершенствования оборудования (миниатюризации производственных процессов, лучшая изоляция зданий, более совершенные методы исследований в медицине и т.п.).
Необходимо создавать предпосылки для не нарушаемой человеком эволюции биосферы не только путем рационального использования отходов, но также экологосообразным хозяйствованием, т.е. сохранением зеленого покрова Земли, борьбой с эрозией и засухой, охраной видового разнообразия, использованием биологических способов контроля вредителей в сельском и лесном хозяйстве и т.д.
В заключении укажем, что основной путь решения современных экологических проблем - это достижение устойчивого развития человечества. К числу основных предпосылок устойчивого развития относится: охрана климата, обеспечение чистоты воздуха; обеспечение достатка чистой питьевой воды всему населению Земли; поддержание плодородия почв; сохранение видового разнообразия; стабилизация численности населения Земли; рациональное природопользование.
Предпосылки устойчивого развития могут быть реализованы постепенно, шаг за шагом. Такими шагами, к примеру, являются: снижение энергоемкости производства и потребления; снижение количества отходов с помощью новых технологий, новых способов доставки, торговли и т.д.; использование вторичного сырья и регенерации отходов; снижение загрязнений с помощью более совершенной очистки продуктов сгорания и сточных вод; переход к использованию возобновляемых и неисчерпаемых природных источников энергии и ресурсов; снижение загрязнения среды токсическими отходами; внедрение материалов, разлагающихся природным путем; повышение срока службы изделий; ограничение темпов роста народонаселения; международное сотрудничество для достижения экономического равновесия, ликвидации нищеты, поддержки развивающихся стран и т.д.
При осуществлении постепенных шагов к устойчивому развитию необходимо полнее использовать результаты науки и технического прогресса, новые технологии, передовые способы организации и управления, экономические рычаги и нормы международного права, уделять первостепенное внимание развитию образования и воспитания, всесторонней информатизации.
1.6. Основы адаптации человека к факторам внешней среды.
Главный биологический фактор физического выживания человека в меняющихся условиях - адаптация. Чтобы не только выжить на Земле, но и заселить все экологические ниши планеты, человеческие общности вынуждены адаптироваться к новым условиям. Адаптация(с лат. приспособление, прилаживание) - это взаимодействие организма и окружающей среды, направленное на обеспечение биологической и социальной активности, продолжение и совершенствование вида.
Адаптацию человека к новым условиям можно кратко охарактеризовать как совокупность социально-биологических свойств и особенностей, необходимых для устойчивого существования организма в конкретной экологической среде обитания. Через производство природа включается в систему общественных связей. Биологическая адаптация - эволюционно возникшее приспособление человека к условиям среды, выражающееся в изменении внешних и внутренних особенностей организма под воздействием меняющихся условий среды.
Когда какие-либо компоненты окружающей среды изменяются организм вынужден произвести перестройку гомеостаза, позволяющего существовать в измененной среде, что служит основной адаптации. Гомеостазом называют динамическое постоянство состава внутренней среды и показателей деятельности различных систем организма. Изменения гомеостаза могут вызывать факторы, которые носят название адаптогенные (экстремальные, стресс-факторы). Адаптогенные факторы могут быть природными (давление, гравитация, уровень космических и тепловых излучений и т.п.) и антропогенными. Загрязнение окружающей природы, включение в пищу большого числа синтетических продуктов, алкогольных напитков, злоупотребление медикаментами, курение - все это дополнительная нагрузка для адаптационных механизмов организма современного человека.
В процессе приспособления организма к новым условиям выделяют генотипическую и фенотипическую адаптацию. При генотипической адаптациив организме происходят глубокие морфофизиологические сдвиги, которые передаются по наследству и закрепляются в генотипе в качестве новых наследственных характеристик популяций, этнических групп и рас. Примерами служат многие особенности строения тела, большинство из которых стали признаками определенных рас или групп населения. Широкая грудная клетка с сильно развитием легких позволяет жителям высокогорий компенсировать сниженное атмосферное давление и недостаток кислорода во вдыхаемом воздухе. В холодных районах планеты у коренного населения массивное туловище и относительно короткие конечности, что является биологически выгодным в условиях низких температур и сильных ветров. У обитателей тропических равнин черный цвет кожи и плотный волосяной покров на голове, которые предохраняют их от воздействия солнечных лучей. В условиях сухих степей и пустынь у жителей сформировался узкий разрез глаз.
При фенотипической адаптацииорганизм непосредственно реагирует на новые факторы, что выражается в компенсаторных физиологических изменениях, которые помогают организму сохранить в новых условиях равновесие со средой.
Несмотря на разнообразие экстремальных ситуаций развитие адаптационных процессов отличается общностью. Задача адаптации решается постепенно, проходя через срочную стадию к стадии устойчивой адаптации.
"Аварийная" фаза: увеличение функции систем, на которые падает главная нагрузка в процессе адаптации (аппарата движения, кровообращения и дыхания - при физической нагрузке; определенных центров головного мозга при обучении, формировании навыков). Этими реакциями управляет центральная нервная система с широким вовлечением гормональных факторов (адреналин - "гормон тревоги"). У нетренированного человека деятельность систем организма протекает при почти полной мобилизации функционального резерва, но далеко не в полной мере обеспечивает адаптационный эффект. Реакции организма человека на этой стадии генерализованы и неэкономичны.
Переходная фаза: постепенно "выключается" ряд систем и органов, первоначально вовлеченных в реакцию. Усиливают свое действие гормоны коры надпочечников "гормоны адаптации".
Фаза устойчивой адаптации: мобилизация энергетических ресурсов, интенсивный синтез белков, мобилизация иммунных механизмов. Организм приобретает неспецифическую и специфическую резистентность - устойчивость организма.
В результате воздействия на организм факторов среды, количественно превышающих возможности адаптирующейся системы возникает дезадаптация. Дезадаптация- нарушение адаптивных реакций организма, процесс обратный адаптации.
Если чрезмерное воздействие не вызывает нарушений в органах и системах, то возможна реадаптация - способность организма после прекращения действия травмирующего фактора возвращать вовлеченные в процесс системы в исходное положение. Особенность реадаптации состоит в том, что организм, испытавший повышенные нагрузки, сохраняет след, память о нагрузке, фиксируя происходящие в нем изменения.
Любая живая система, в частности организм человека, никогда не подвергается изолированному действию какого-либо одного раздражителя. Каждый кратковременно действующий, по выражению И.П. Павлова "экстренный", раздражитель совпадает с определенным фоном реактивности организма. Отсюда вытекает, что резистентность его к данному экстренному фактору может быть различной в зависимости от того, с какой фазой адаптации совпадает раздражитель.
Индивидуальность складывается не только из конституциональных, врожденных, особенностей человека. Каждый отрезок жизни является результатом интеграции всех реакций на предшествующие простые и сложные, физические и психологические воздействия.
Выше проанализированы общие закономерности адаптации, независимые от характера раздражителя. В отношении каждого фактора организм человека вырабатывает также и специфические приспособительные реакции: например, адаптация к гипоксии отличается от адаптации к гипокинезии и т.д.
Адаптация к различному режиму двигательной активности.Двигательная активность – основное свойство человека, неотъемлемая часть жизни и развития каждого организма. В течение жизни нередко под влиянием каких-либо требований внешней среды уровень двигательной активности изменяется в сторону его повышения или понижения.
Если человек изменяет образ жизни так, что его двигательная активность становится высокой, то развивается специфическая адаптация, включающая перестройку мышечной ткани в соответствии с повышенной функцией. В основе этого механизма лежит активация синтеза мышечных белков, усиление обменных процессов в митохондриях клеток, что приводит к увеличению мышечной массы и повышению трудоспособности. Если практически здоровый, но нетренированный человек может пробежать без остановки всего несколько сот метров, то тренированный пробегает более 40 км.
Если человек проводит усиленную тренировку в объеме, значительно превышающем физиологический, то объем мышечный волокон возрастает в такой степени, что кровоснабжение не справляется с задачей обеспечения высоких потребностей мышц. Это приводит к обратному результату - энергетика мышечных сокращений ослабевает. Такое явление можно считать дезадаптацией.
Научно-техническая революция несет с собой гипокинезию – ограничение двигательной активности живого организма. Аварийная фаза адаптация к гипокинезии отличается первоначальной мобилизацией реакций, компенсирующих недостаток двигательных функций. Взаимодействуя с гуморальным механизмами, нервная система организует защитные реакции адаптации на действие гипокинезии. Однако эти реакции кратковременны и быстро угасают при продолжающейся гипокинезии. Адаптация к абсолютной гипокинезии не может считаться полноценной. Вместо фазы резистентности (устойчивости) идет медленное истощение всех функций.
Если гипокинезия не абсолютна, а лишь относительная, устанавливается определенный низкоэнергетический гомеостазис - фаза резистентности. Она отличается нестабильностью, резким снижением неспецифической устойчивости, предрасположением к любым патологическим процессам.
Специфика адаптации к психогенным факторам.Возрастающий информационный поток, производственные процессы, требующие повышенного умственного напряжения, усиление психической нагрузки, осложнения в человеческих отношениях зачастую приводят к психическому стрессу. В связи с этим, среди многочисленных факторов, требующих адаптации организма, на первый план выдвигаются факторы, вызывающие психические напряжения. Состояние психологического напряжения вызывает особые реакции в сфере высшей нервной деятельности, сопровождающиеся нарушениями работы внутренних органов.
Адаптация к воздействию психогенных факторов протекает неодинаково у лиц с разным типом высшей нервной деятельности (холериков, сангвиников, флегматиков). У крайних типов (холериков, меланхоликов) такая адаптация не является стойкой, рано или поздно факторы, воздействующие на психику, приводят к срыву высшей нервной деятельности и развитию неврозов. Неврозы характеризуются дезорганизацией как психических, так и вегетативных функций.
Таким образом, адаптивные реакции человека осуществляются в двух формах: общей и специфической. Общей особенностью можно считать повышение сопротивляемости организма неблагоприятным условиям среды. Специфические реакции очень разнообразны и позволяют выделить адаптивные типы, присущие населению отдельных экологических ниш: арктический, высокогорный, континентальный, пустынный, тропический и т.п.
Несмотря на экономичность адаптационных механизмов адаптированность человека в экстремальных ситуациях достигается только ценой определенной биосоциальной платы. Цена адаптации зависит от дозы воздействующего фактора и индивидуальных особенностей организма.
Любая активность в адаптируемом к той или иной ситуации организме обходится ему много дороже, чем в нормальных условиях. Например, при физических нагрузках в горных условиях требуется на 25% больше затрат энергии, чем в норме. В результате такого напряжения человек приобретает те или иные полезные для жизни в новых условиях свойства.
Поиск путей управления адаптацией, способствующей повышению выносливости и устойчивости организма – актуальнейшая задача человечества. Необходимые условия повышения уровня адаптации: своевременное и рациональное питание, физическая тренировка, закаливание, управление собственными эмоциями. Люди с пограничной адаптацией должны быть внимательны к собственному здоровью, избегать чрезмерного влияния неблагоприятных факторов среды.