Среда обитания и адаптация человека. Эволюция среды обитания человека.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1

1. СРЕДА ОБИТАНИЯ И АДАПТАЦИЯ ЧЕЛОВЕКА

К основным результатам эволюционного процесса относят общее усложнение организации живого организма, повышение его приспособленности к широкому кругу постоянно меняющихся условий, прогрессивное изменение центральной нервной системы (ЦНС), органов чувств и более совершенное взаимодействие с биосферой. Последний момент — один из наиболее важных, поскольку биосфера — крупнейшая иерархическая структура; и эволюция каждого вида живых организмов должна обеспечивать стабильность биосферы как непременное условие существования всех живых существ на планете.

Главное направление эволюционного процесса — повышение приспособленности организмов к разнообразным условиям существования благодаря усложнению их организации. Если исключить одежду, жилища и различные механизмы, оказывается, что человек довольно слабо приспособлен к жизни и может существовать лишь в узких границах изменений факторов окружающей среды.

Истинная физиологическая адаптация может осуществляться при сохранении гармоничного функционирования всех систем организма, т.е. при сохранении гомеостаза, несмотря на продолжающееся воздействие неблагоприятного фактора. Возможен и другой тип реагирования, когда под влиянием воздействия биологические параметры организма или отдельных его систем изменяются, однако в результате включения компенсаторных механизмов и переработки деятельности других систем общие интегральные показатели жизнедеятельность организма не меняются. Такая адаптация является полной, и в случае предъявления к организму новых повышенных требований может выявиться неполноценность уже сформировавшихся адаптационных компенсаторных механизмов. Однако экспериментальные исследования на животных с оценкой реакции на воздействие ряда химических соединений (ртуть, бензол и др.) показали, что границы стадий первичных адаптационных реакций и "стадий первичной декомпенсации" не могут быть четко определены. Таким образом, создание понятия «предельно допустимые концентрации» (ПДК), основанное на учете физиологических критериев, является сложной задачей, требующей совместной работы физиологов, клиницистов и гигиенистов.

Обратная сторона бурного развития биологии и медицины заключается в том, что скорость эволюции человека существенно ниже любого другого вида животных, и давление естественного отбора на него ослаблено. Вследствие этого в человеческом генофонде постоянно растет груз вредных мутаций и генетических патологий, снижающих жизнеспособность человека как биологического вида.

Как известно, в последние десятилетия происходит интенсивное изменение окружающей среды за счет резкого расширения промышленного производства роста количества отходов, загрязняющих окружающую среду. Все это непосредственно влияет на здоровье населения, наносит огромный ущерб экономике, резко уменьшает трудовые ресурсы, а также потенциально создает канцерогенную и мутагенную опасность не только для здоровья настоящих, но и будущих поколений.

Мутагенный эффект от воздействия загрязнителей проявляется как в соматических, так и половых клетках. Мутации в соматических клетках увеличивают число новообразований, вызывают преждевременное старение, влияют на многие жизненно важные функции. Мутации в половых клетках влияют на будущие поколения и могут вызывать тератогенные эффекты. Предполагается, что развитие новообразований у человека в 80-90% случаев связано с воздействием химических факторов окружающей среды. Существуют специфические факторы, вызывающие рак определенных органов или систем. Например, по оценкам американских исследователей, табакокурение является причиной 80-85% всех смертей от рака легкого, а как причина смертности от всех видов рака составляет 25-30% у мужчин и 5-10% у женщин. Потребление алкоголя является причиной 75-85% всех смертей от рака верхней части пищеварительного тракта. Определенная роль в этиологии рака отводится воздействию лекарственных препаратов, вирусов, загрязненного воздуха и воды.

Существует триада взаимосвязанных факторов: факторы среды, факторы хозяина (организм человека), патогенные факторы. Эти факторы могут действовать независимо друг от друга, усиливая или ослабляя влияние и роль отдельных из них. Важен системный, комплексный подход с учетом не только интенсивности тех или иных факторов, но и связей между ними. Однако развитие этого направления требует глубокого понимания этиологической сущности различных факторов, знания особенностей течения приспособительных и компенсаторных процессов в организме, умения распознавать и прогнозировать отдельные стадии этих процессов.

Неблагоприятное воздействие факторов окружающей среды на организм зависит от природы и интенсивности факторов, от "готовности" организма и его защитно-приспособительных возможностей противостоять им. Ученые выделяют 3 группы факторов: 1) факторы в отношении которых хорошо известна их этиологическая роль в развитии определенных заболеваний; 2) факторы среды, которые, не являясь непосредственной причиной болезни, служат условиями для их развития; 3) факторы, которые опосредованно влияют на организм, снижая его защитные, приспособительные возможности.

При изучении взаимодействия организма с факторами окружающей среды следует иметь в виду два аспекта этого вопроса - количественный и качественный. Известно, что для некоторых факторов окружающей среды четко показана их этиологическая роль в развитии определенных заболеваний. В частности, это касается, например, силикоза и других заболеваний, обусловленных влиянием производственной среды, где недостаточно хорошо поставлено гигиеническое нормирование. Гораздо менее явным представляется воздействие ряда неблагоприятных факторов природной и бытовой среды, при котором интенсивности влияния могут быть относительно низкими, но время их действия и множественное сочетание факторов большими или даже они могут продолжаться в течение всей жизни. Такие воздействия могут формироваться и их эффект может накапливаться, вызывая в организме развитие неспецифических изменений, которые в свою очередь ведут к снижению приспособительных и защитных свойств организма. В этом случае очень трудно установить минимально допустимые интенсивности воздействий, поскольку отсутствуют данные о роли различных факторов в переходе от неспецифических изменений к специфическим, нозологическим формам патологии.

Речь идет, следовательно, об установлении связи между влиянием факторов окружающей среды и снижением адаптационных возможностей организма в результате длительного и чрезмерного напряжения его защитных и компенсаторных механизмов. Требуется направлять усилия гигиенистов на изучение и оценку условий и факторов среды как причин развития донозологических состояний, которые предшествуют появлению заболеваний. Большое значение при этом должен иметь дифференциальный подход к установлению ПДК и ПДУ с учетом не только возрастно-половых и социально-производственных особенностей отдельных групп населения, но и индивидуального характера реагирования людей, имеющих различные резервные возможности организма.

В современном обществе развитие технологий и изменение быта происходит быстрее, чем человек успевает приспособиться к этим изменением среды своего обитания, как биологический объект. На сегодняшний день в мировых классификаторах насчитывается более шести тысяч нозологических (нозология –учение о болезнях) форм болезней, причем более 80% из них являются производными от экологического напряжения. Отрицательные антропогенные факторы воздействуют не только на экосистемы, но и способствуют снижению здоровья на индивидуальном и популяционном уровнях, росту специфической патологии и появлению новых форм болезней, к нарастанию явлений депопуляции по отдельным регионам. Особенностью экологических болезней является то, что они способны поражать выборочную часть популяции, задевая одних ее членов и не касаясь других, живущих и работающих рядом. Эти болезни являются следствием нарушения отношений организма и среды обитания, и проявляются от простой раздражительности и “синдрома хронической усталости” до физических и психических дефектов. В настоящее время среди каждого миллиона детей 100 000 рождается с разного рода генетическими отклонениями, т.е. 10% популяции уже сейчас имеют совокупность болезней, передающуюся по наследству. Не вызывает сомнений прямая зависимость здоровья, функционального состояния и качества жизни человека от среды обитания, различных условий бытовой и производственной деятельности.

По имеющимся прогнозам, возрастание патологических изменений у вновь нарождающихся поколений будет возрастать, и через 20 лет, если не будут приняты меры по экологической безопасности населения на государственном уровне, доля здоровых новорожденных в популяции может снизиться до 15%. В нашей стране более двух третей населения проживают в условиях загрязнения атмосферы, более 50 миллионов человек подвергаются воздействию вредных веществ, превышающих предельно допустимую концентрацию (ПДК) в 10 раз, а 60 миллионов – в 6 раз! В 2000 году на совместном заседании Межведомственной комиссии по охране здоровья населения и Межведомственной комиссии по экологической безопасности было принято “Решение о проведении эколого – медицинского мониторинга в регионах с неблагополучной средой обитания”, переданное в Совет Безопасности Российской Федерации. В нем сложившаяся ситуация была названа угрожающей национальной безопасности России [2]. Предполагается, что из-за совокупного влияния техногенных факторов через три-четыре поколения на Земле выживут только потомки 30% из ныне живущих людей. Потомки остальных 70% не успеют приспособиться и будут вытеснены в процессе естественного отбора. Технологии обеспечения своих детей и внуков финансовым базисом и навыками психологического выживания в современном мире более или менее разработаны и активно пропагандируются. А вот умение правильного проведения экологической оценки и устройства собственного быта сильно недооцениваются. На данный момент на бытовом уровне мы научились опасаться только радиации, пестицидов, нитратов и линий электропередач. К сожалению, при неправильном выборе и организации жилища нас подстерегает еще целый комплекс патогенных факторов технологического происхождения. Современные мегаполисы, в которых к 2000 году скопилось более половины населения планеты, повсеместно являются зоной повышенного экологического риска.

Качество и продолжительность жизни современного горожанина и его потомков будет сильно зависеть от экологического окружения дома или квартиры, а также от сопутствующих экологических факторов: техногенного электромагнитного загрязнения, проходящих рядом автодорогах, бывших свалках, качестве питьевой воды и воздуха, правильного расположения внутри квартир бытовых приборов и предпочтительной одежде. Но прежде, чем говорить о конкретных факторах, необходимо провести краткое описание воздействия окружающей среды на человека. В организме весь процесс дыхания и скорости окислительно-восстановительных процессов зависит от состава и давления окружающего воздуха. Понятно, что при этом стабильность существования человека напрямую зависит от внешних факторов.

Влияние внешних факторов усиливается при их одновременном воздействии, оказываясь эффективными, даже если по отдельности амплитуда каждого из внешних факторов слишком мала для начала стрессовой реакции организма. (С этой особенностью живых организмов впервые столкнулись средневековые изготовители ядов. Яд тогда был основным средством решения политических конфликтов. Тогда выяснилось, что если неугодному политику дать слишком мало яда, то он его не почувствует, если много – организм распознает опасность и вызовет рвоту. Пришлось тщательно экспериментально подбирать дозировки и учиться смешивать отраву. На это ушли века…). Проживая в современном городе, мы постоянно оказываемся в ситуации “недоотравленных” средневековых политиков, когда жить еще вполне можно, и даже достаточно долго можно не замечать отрицательных последствий, но они обязательно проявятся в будущем. Основными негативными факторами являются загрязнение среды техногенными электромагнитными полями, химическое отравление промышленными и автомобильными отходами окружающего воздуха, наличие шумовых вибраций как в слышимом, так и в инфразвуковом диапазоне в области биологически активных частот.

При накоплении негативных внешних экологических факторов, каждый из них по отдельности, не так страшен в ближайшей перспективе, если не превышает определенного критического уровня. Уровень этот индивидуален для каждого организма и имеет некоторый амплитудно- частотный интервал, что позволяет плавно осуществлять процессы подстройки организма к изменяющимся внешним условиям.. Человек, как и любой живой организм, – нелинейная система со сложным внутренним контролем и организацией, поэтому уровень индивидуального критического порога имеет свойство меняться в зависимости от комплекса взаимодействий физических, психологических, природных и техногенных факторов.

Длительное негативное воздействие на организм с амплитудой, меньше критической, все равно заканчивается сломом биологической системы и выбыванием ее или ее потомков из эволюции (в смысле – из процессов эффективного размножения), вопрос только в требуемом для этого времени. Либо происходит мутация и приспособление на новом уровне к изменившимся условиям существования, но это - для единичных экземпляров. Изучение особенностей адаптации организма человека к комплексным неблагоприятным воздействиям техногенных факторов современного мегаполиса связанно с необходимостью разработки технологии всеобщего экологического выживания.

Наиболее чувствительные системы организма человека: нервная, иммунная, эндокринная и половая. Эти системы организма являются критическими.

Возможность адаптации организма и систем его жизнеобеспечения к воздействию внешних факторов определяет сохранение физического и психического здоровья в условиях действия на организм совокупности внешних и внутренних негативных и позитивных факторов. При этом нельзя забывать, что организм всегда реагирует как единое целое. Интегральный подход к изучению отношений организма и его окружения определяет рассмотрение информационно-энергетического обмена организма с окружающей средой именно с этих позиций.