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

105

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.

106

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.

107

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 из-за частого отступления от привычного

режима жизни.

Острый – возникает из-за 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

108

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.

1. Определение и строение экологии.

2. Среда как экологическое понятие. Факторы среды.

3. Особенности экологии человека.

4. Охрана природы. Рациональное природопользование.

5. Основные принципы международного сотрудничества.

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.

109

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.);

б) перегруженность населением, техникой, автотранспортом;

в) увеличение количество производственных и бытовых отходов;

г) уничтожение видов животных, растений и микроорганизмов:

д) нарушение человеком сукцессий;

110

е) создание искусственных сукцессий.

Сукцессия – последовательная смена одних биогеоценозов другими. Различают

первичную и вторичную.

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.

111

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.

112

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.

113

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.

В основе мониторинга лежат регламенты состояния среды – уровни содержания

вредных веществ, безвредных для человека

ПДК – предельно допустимая концентрация.

ПДД – предельно допустимая доза.

Существуют соответствующие ГОСТы.

Региональный мониторинг осуществляет контроль за состоянием крупных

природных комплексов (бассейны рек, лесные массивы и др.). Изучаются пищевые связи

и биологический круговорот.

Глобальный мониторинг обеспечивает контроль и прогноз состояний биосферы в

целом. Объектами являются:

- атмосфера;

- гидросфера;

- растительный мир;

- животный мир;

- биосфера в целом.

Глобальный мониторинг осуществляет ВМО. Основные цели – предупреждение об

угрозе здоровья человека.

114

Всемирная стратегия устойчивого развития и охраны природы 1991 года.

1) повышение качества жизни;

2) сохранение жизнеспособности, разнообразия экосистемы;

3) предотвращение истощения невосполнимых ресурсов;

4) оценка влияние загрязнений в пищевых цепочках;

5) оценка загрязнений Мирового океана на морских животных;

6) предупреждение стихийных бедствий международных масштабов.__