Готуємося до уроку екології

  Шановні учні 11-В класу! До вашої уваги уроки екології з теми "Екологія і здоров’я"  

Урок. Категорія «здоров’я» та його основні критерії. Реакція організму на впл ив факторів середовища.

  

    Офіційне визначення поняття «здоров’я» Всесвітньої організації охорони здоров’я, яке міститься в її статуті: «Здоров’я — це стан повного фізичного, духовного та соціального благополуччя, а не тільки відсутність хвороби чи фізичних дефектів».

У практичній діяльності частіше визначають здоров’я як статистичну величину, узагальнюючу оцінку. За такого підходу характеризується здоров’я груп осіб, що знаходяться в ідентичних соціально-економічних умовах. Потім установлюється 95%-й довірчий рівень, і значення всіх ознак (фізіологічних, біохімічних, морфологічних), які виходять за межі тих, що трапляються в 95 % одиниць сукупності, або особин популяції, визначається як відхилення від норми, тобто від здоров’я. Науково визначено межі ко- ливань великої кількості показників стану організму, які можна вважати своєрідними критеріями стану здоров’я. 

     В Україні останнім часом користуються класифікацією населення за групами здоров’я, наведеною в таблиці. Класифікація населення за групами здоров’я:

І Здорові 

ІІ Особи, що мають фактори ризику, а також із патофізіологіч- ними та біохімічними відхиленнями від норми; особи, які епізодично хворіють на гострі респіраторні вірусні інфекції 

ІІІ Особи, які часто хворіють на гострі респіраторні вірусні інфекції; хворі з хронічним перебігом захворювань без загострень протягом року 

ІV Хворі з хронічним перебігом захворювань та із загостреннями протягом року 

V Інваліди за хворобою 

     У межах діапазону толерантності людина пристосовується до умов довкілля завдяки численним захисним і пристосувальним (адаптивним) реакціям організму, головні з яких — підтримання сталості властивостей внутрішнього середовища (гомеостаз), регенераційні процеси, імунітет, регуляція обміну речовин тощо. У межах оптимуму ці реакції забезпечують найефективніше функціонування, високу працездатність, ефективне відновлення. Та в разі переходу якого-небудь фактора в зону песимуму ефективність окремих адаптивних систем знижується, а пристосувальна здатність узагалі втрачається. В організмі починаються патологічні зміни, що свідчить про певне захворювання. Патологічний стан під впливом несприятливих факторів середовища проявляється найчастіше в отруєннях (токсикозах), алергічних реакціях, зло- якісних пухлинах, спадкових хворобах, уроджених аномаліях.      

    Отруєння (токсикози) — одна з найпоширеніших реакцій організму на вплив антропогенних факторів. Отруєння розвиваються внаслідок надходження в організм у небезпечних концентраціях тих чи інших речовин-токсикантів. Однак за частотою захворювань можна виокремити такі найпоширеніші токсиканти: отрутохімікати, нітрати, важкі метали, численні промислові й побутові хімічні речовини. Алергічні реакції (алергії) стали «візитною карткою» сучасного людського суспільства. 

   Алергія — це стан підвищеної чутливості організму до певних речовин — алергенів. Унаслідок контакту з алергеном знижується імунітет організму й можуть розвинутися різні захворювання, насамперед дерматит (запалення шкіри), бронхіальна астма, сінна пропасниця, набряки, ураження слизових оболонок внутрішніх органів. 

    Злоякісні пухлини — це велика група захворювань, одне з них — рак. Такі пухлини характеризуються необмеженим рос- том, не контролюються гормонами й нервовою системою, здатні утворювати метастази — нові пухлини на здорових тканинах, здебільшого призводять до летального (смертельного) кінця. Речовини, що спричиняють розвиток злоякісних пухлин, називають канцерогенами. Найпоширеніші канцерогени — бензпірени, бензен, фенольні сполуки, вінілхлорид, сажа, смоли, мінеральна олія. 

   Спадкові хвороби пов’язані з виникненням мутацій, тобто ушкодженнями ДНК чи хромосом. Генетичні ушкодження зазвичай успадковуються лише тоді, коли мутація відбувалася в статевих клітинах. Такі мутації спричинюють безплідність, призводять до народження мертвих дітей, дітей із фізичними чи розумовими вадами. Фактори, які викликають мутації, називають мутагенами. Переважна більшість канцерогенів також мають мутагенні властивості. Уроджені аномалії виникають унаслідок впливу факторів, які порушують нормальний розвиток плоду під час вагітності. Такі фактори називають тератогенами. Майже всі канцерогени й багато токсикантів мають тератогенні властивості. Серед тератогенів найвідомішим є нікотин. У жінки, яка палить чи навіть пасивно вдихає тютюновий дим, нікотин постійно накопичується й концентрується в яйцеклітині. Після запліднення яйцеклітини нікотин порушує нормальний розвиток плоду. Тому вчені вважають, що жінка-палій практично не має шансів народити здорового малюка. 

   Людина є частиною природи, і фактори середовища впливають на неї так само, як і на будь-який інший вид. Навіть за відсутності антропогенного впливу здоров’я людини залежить від багатьох абіотичних і біотичних факторів. Вихід значень тих або інших факторів за межі діапазону оптимуму погіршує стан людини, знижує її стійкість та опірність до різноманітних захворювань. 

     Абіотичні фактори, що впливали на людину в минулому, продовжують впливати й сьогодні. Вплив Сонця на здоров’я людини було помічено ще в глибоку давнину. Сьогодні відомо, що вплив Сонця пов’язаний передусім з 11-річним циклом сонячної активності, підвищення якої спричинює збурення магнітосфери та йоносфери. Такі збурення, у свою чергу, зумовлюють збільшення напруженості електромагнітного поля Землі, а це вже безпосередньо впливає на організм. У роки підвищеної сонячної активності або коли відбуваються магнітні бурі, частішають випадки порушення діяльності серцево-судинної та нервової систем, психіки й поведінки. Сплески сонячної активності призводять, з одного боку, до ослаблення імунітету, з іншого — до підвищення агресивності патогенів і природних носіїв інфекцій. Отже, зростає ймовірність інфекційних захворювань, у тому числі тих, що мають характер епідемій, зокрема грипу, холери, дизентерії. Інший фактор — рівень ультрафіолетового випромінювання. Саме він протягом майже всієї історії розвитку біосфери визначав частоту мутацій. У невеликих дозах ультрафіолет необхідний для еволюції біосфери: мутації створюють генетичну різноманітність популяцій і тим самим постачають матеріал для природного добору. Із кліматичними факторами тісно пов’язані функціональний стан і захисні реакції організму, а також мотивація поведінки. Це, у свою чергу, визначає ймовірність виникнення цілої низки захворювань, зокрема психічних розладів. За надмірно високої температури пригнічується фізична активність людей, збільшується ймо- вірність захворювань серцево-судинної системи й нирок. Низька температура спричинює розвиток запалень органів дихання та ревматизму. Вважають, що низька температура й відносна вологість повітря, менша за 50 %, сприяють виживанню й поширенню вірусу грипу. 

   Особливо небезпечні раптові коливання температури: вони спричинюють порушення діяльності серцево-судинної системи, психічні розлади. Вплив температури посилюється в умовах підвищеної вологості. Зміни атмосферного тиску позначаються на стані здоров’я насамперед тих людей, які хворі на артрити й артрози (захворювання, що супроводжуються болями в суглобах та зміною їхньої форми). Один із проявів впливу атмосферного тиску — гірська хвороба. На висоті, починаючи приблизно з 3000 м, через зниження парціального тиску газів гемоглобін недостатньо насичується киснем, і розвивається гіпоксія (кисневе голодування). При цьому з’являються задишка, кволість, пришвидшується серцебиття, іноді людина непритомніє. На великих висотах (понад 5000 м) може розвинутися набряк легенів, а внаслідок гіпоксії мозку — кома. 

   На нервову систему людини та її психічний стан істотно впливають вітри. Через поривчасті й жаркі суховії різко частішають випадки ненормальної поведінки людей. 

   Нестача або надлишок у довкіллі тих чи інших хімічних елементів і речовин значною мірою визначає здоров’я конкретних популяцій. Захворювання, пов’язані з регіональними едафічними (ґрунтовими), гідрологічними чи епідеміологічними особливостями, дістали назву ендемічних хвороб (тобто властивих певним регіонам). Наприклад, дефіцит йоду у воді й продуктах харчування спричинює захворювання щитовидної залози, нестача кальцію — ламкість кісток, нестача кобальту чи заліза — недокрів’я. Надлишок тих чи інших елементів також небезпечний. Так, надлишок бору спричинює захворювання органів травлення та пневмонію. У багатьох випадках кілька факторів, кожний з яких перебуває в зоні песимуму, впливають комплексно. Так, низький уміст кальцію в поєднанні з надлишком заліза, стронцію, свинцю та цинку спричинює деформацію кісток, порушення формування хрящів, викривлення хребта. Це ендемічне захворювання назване уровою хворобою, «на честь» річки Уров, яка протікає в місцевості, де хвороба дуже поширена. 

   До найважливіших біотичних факторів, які впливають на здоров’я людини, належать ті з них, що визначають санітарно- епідеміологічну ситуацію. Згідно з ученням про природні осередки інфекцій, збудники багатьох хвороб зберігаються в довкіллі через їх розвиток у диких тваринах-господарях. Наприклад, збудник туляремії (гостре інфекційне захворювання) може нескінченно довго передаватися від покоління до покоління в популяціях норки, а за сприятливих умов — заразити людину. 

   Природні осередки інфекцій пов’язані з певними біогеоценозами, й у цих біогеоценозах збудники, переносники й тварини-хазяї еволюціонують разом, пристосовуючись одне до одного. При цьому збудник зазвичай не знищує хазяїна. Саме такий характер мають природні осередки чуми, туляремії, жовтої гарячки, малярії, вірусного гепатиту, кліщового енцефаліту. Переносниками багатьох таких хвороб є комахи- кровососи — москіти, комарі, блохи, кліщі. Збудники деяких інфекційних захворювань (наприклад, сказу, холери, лептоспірозу, бруцельозу) не мають переносника. 

   Негативний вплив людини на власне здоров’я величезний. Різноманітність засобів, якими вона руйнує своє здоров’я й генофонд, не може не вражати: отрутохімікати й побутова хімія, важкі метали й пластмаси, наркотики й тютюн, шум та електромагнітні поля, радіація й кислотні дощі, біологічна й хімічна зброя, промислові відходи, нафта й багато іншого. Кількість антропогенних факторів не підлягає облікові й повній класифікації. Людина дослідила вплив на себе лише декількох груп створених нею факторів і тільки умовно виокремила кілька їх категорій, які вважає провідними. Сьогодні до таких «найвпливовіших» факторів належать: хі- мічні — пестициди (отрутохімікати), мінеральні добрива, важкі метали, сильнодіючі отруйні промислові речовини, дими (у тому числі тютюновий), будівельні матеріали й побутова хімія; фізичні — шум, електромагнітне випромінювання та радіація. 

Урок. Основні абіотичні фактори. Вплив абіотичних факторів на здоров’я людини 

   Провідна роль серед абіотичних факторів, які впливають на людину, належить освітленості, температурі, вологості, газовому складу атмосфери. Температура навколишнього середовища може протягом кількох годин змінюватися на 10–20 °С, впливаючи на температуру тіла. Людина належить до гомойотермних організмів, що здатні за рахунок складних механізмів терморегуляції підтримувати сталу температуру свого тіла. Температура довкілля визначає швидкість обміну речовин: низькі температури їх гальмують, але надто високі можуть призвести до порушення структури й денатурації білків. Тому для більшості організмів оптимальні значення температури знаходяться у вузьких межах +10…+30 °С. 

    Освітленість визначається дією сонячних променів і може суттєво змінюватись як протягом доби, так і протягом року. Ці зміни пов’язані з особливостями руху Землі як планети і є ритмічними. У зв’язку з цим у всіх наземних організмів у процесі еволюції з’явилася реакція фотоперіодизму, яка проявляється через зміну інтенсивності фізіологічних процесів, а також поведінки протягом доби або року. 

    Вологість повітря — відображає вміст водяної пари на одиницю об’єму (абсолютна вологість). Вологість повітря визначає потрапляння води через покриви, а також умови втрати води через цей шлях і з поверхні дихальних шляхів. Значні коливання умов забезпечення вологою в різних географічних регіонах викликало в процесі еволюції становлення у тварин і людини широкого кола спеціальних адаптацій. На вологість повітря впливають також опади, які регулюють режим водойм і ґрунтову вологу. Розподіл опадів дуже нерівномірний по кліматичних зонах, а також по сезонах. 

    Газовий склад повітря — головними складовими нижніх ша- рів атмосфери є кисень (близько 21 %), азот (майже 78 %), аргон (0,093 %). На всі інші гази, серед яких основна частка — у вуглекислого газу, припадає близько 0,03 %. Вміст вуглекислого газу в повітрі змінюється залежно від широти, місцевості, часу доби та пори року, місцевих умов. Локальні концентрації вуглекислого газу в повітрі можуть досягати 0,07%. Кисень потрібен організмам для забезпечення енергією, яка вивільняється в результаті реакцій окиснення. Підвищення концентрації вуглекислого газу в атмосфері гальмує ці процеси. Завдяки постійності газового складу атмосферного повітря організми наземного середовища не лімітовані за кількістю повітря. Лише в деяких специфічних умовах газообмін може бути обмежений деякою нестачею кисню і зниженням парціального тиску цього газу (наприклад, в умовах високогір’я). 

    Підтримання сталої температури тіла в людини досягається, як і в усіх гомойотермних тварин, завдяки активним регуляторним механізмам підтримання теплового гомеостазу внутрішнього середовища тіла. Завдяки цьому біохімічні та фізіологічні процеси завжди відбуваються в оптимальних температурних умовах. Фізіологічні механізми, що забезпечують підтримання сталої температури, поділяються на дві функціональні групи: механізми хімічної і фізичної терморегуляції. Хімічна терморегуляція регулює теплопродукцію організму за рахунок зміни інтенсивності метаболізму. Теплообмін організму із середовищем збалансовано, і зміни температури довкілля понад межі комфортних температур викликають рефлекторне підвищення або зменшення рівня обміну речовин. Фізична терморегуляція пов’язана з формуванням захисного теплоізоляційного прошарку жирової клітковини шкіри, а також із судинними реакціями і збільшенням або зменшенням потовиділення. Наприклад, природне схуднення на 1–1,5 кг за підвищення середньодобових температур у весняно-літній період, і навпаки, збільшення ваги за рахунок більш інтенсивного відкладання жиру під час переходу до зимового періоду спостерігається в популяціях людей зони помірного клімату.  

    Висока температура в поєднанні з високою вологістю повітря в тропіках ставить організм людини в дуже несприятливі умови теплообміну. Висока вологість зводить до мінімуму можливість позбутися зайвого тепла потовиділенням, оскільки піт не випаровується, а стікає по шкірі. Усе це створює умови для перегрівання організму за відносно невеликої температури повітря. У джунглях під час фізичних навантажень значні втрати солей разом з потом призводять до порушення водно-сольового балансу й дегідратації організму. Як правило, райони з нестачею вологи пов’язані з високими температурами — це пустелі, напівпустелі та прилеглі до них ра- йонів. Для пустель характерна велика інтенсивність сонячної радіації (температура в затінку досягає +50 °С), невелика кількість опадів, сухість повітря. В умовах, коли організм отримує велику кількість тепла, основне фізіологічне завдання — підвищення тепловіддачі для збереження гомеостазу, що супроводжується розширенням судин шкіри і, відповідно, збільшенням потовиділення. Внаслідок збільшення потовиділення відбувається дегідратація, з організму вимиваються не тільки солі, а й водорозчинні вітаміни. У результаті порушується водно-сольовий баланс організму, змінюється осмотичний тиск крові. При цьому компенсація втрат води супроводжується збільшенням добових потреб у ній. В умовах пустель змінюється і раціон людей, який містить невелику кількість білків, жирів, і, відповідно, більше енергетичноємних вуглеводів. Адаптивний тип людей з помірних широт характеризується середніми значеннями інтенсивності метаболізму та морфологічними особливостями й займає проміжне значення між людьми півночі та півдня.

   Один з найбільш складних в екологічному відношенні районів існування людини є високогір’я. У цих умовах людина повинна пристосуватися до знижених температур, зменшеного барометричного тиску, гіпоксії внаслідок зниженого парціального тиску кисню. Місцеві популяції людей мають завдяки адаптації організму; підвищений уміст гемоглобіну; вміст еритроцитів у крові збільшується до 8 млн в 1 мл крові. Для горців характерні добрий розвиток дихальної системи, збільшення життєвої ємності легень, підсилення легеневої вентиляції. Адаптація до гіпоксії здійснюється й на молекулярному рівні: підвищена активність окисних ферментів, гемоглобін швидше зв’язується з киснем і легше віддає його тканинам, у м’язах збільшений уміст міоглобіну. У популяціях киргизів — жителів Паміру — спостерігається пригнічення активності щитовидної залози. Така помірна гіпофункція має пристосувальне значення, оскільки гальмує основний обмін, більш економно витрачаючи кисень. 

   Існує думка, що добір у місцевих популяціях відбувався на стадії пренатального розвитку, коли ембріон найбільш чутливий до нестачі кисню. У європейців, які недавно живуть у гірських умовах Перу, відмічається велика кількість мертвонароджених порівняно з аборигенами. Це свідчить про те, що в умовах високогір’я має місце не просто акліматизація, а генетична адаптація. Багато природних явищ у неживій природі мають певну періодичність, яка пов’язана з космічним походженням Землі. Ритмічність дії факторів зовнішнього середовища, що підпорядкована суровій періодичності, стала фізіологічно і спадково обумовлена для багатьох організмів, у тому числі й для людини. 

   Реакції організмів на періодичні зміни навколишнього середовища отримали назву біоритмів. За сучасними уявленнями, в основі біоритмів лежить внутрішня генетична програма, на яку впливає складний комплекс зовнішніх факторів. Освітленість являє собою первинно-періодичний фактор і зумовлює спадково закріплені стереотипи активності протягом доби. Циклічні зміни загальної активності протягом доби пов’язані з відповідними ритмами фізіологічних процесів. Генетично закріплені ендогенні цикли фізіологічних процесів з періодом, близьким до 24 год, називаються циркадіанними (циркадними). Характер активності фізіологічних реакцій організму людини в різний час доби різний і залежить, в основному, від факторів зовнішнього середовища. Так, більшість людей протягом доби мають два піки активності (підвищеної працездатності): перший спостерігається ранком з 8 до 12-ї години, другий — увечері, між 17–19-ма годинами. Найслабша активність спостерігається о 2–5-й годинах ранку і в 13–15 годин. 

   З урахуванням фізіологічних ритмів нашого організму побудована також тривалість навчальних занять у школах та інших навчальних закладах. Біологічні ритми людини відображають не тільки добові природні ритми, але й можуть бути тривалішими. Рух Землі навколо Сонця призводить до річних біоритмів, що пов’язані із сезонними змінами, а отже, зі змінами всіх фізико-хімічних параметрів наземно-повітряного середовища. Зміна тривалості світового дня викликає в багатьох людей відчуття осінньо-зимової депресії, при- гнічення емоційного стану. Доведено, що пік інфаркту міокарда спостерігається в період з пізньої осені до зими, а мінімум — у серпні-вересні. Сезонні зміни проявляються також у підвищенні в організмі людини інтенсивності метаболізму навесні й у зниженні його взимку; у збільшенні вмісту гемоглобіну крові й зміні збудливості дихального центру у весняно-літній період року. Як приклад сезонних впливів можна навести зміну кількості еритроцитів, частоту серцевих скорочень, швидкість осідання еритроцитів залежно від пори року.