Лето негативные факторы внешней среды. II. Неблагоприятные условия внешней среды. Современное состояние природной среды

Растения в процессе роста и развития испытывают воздействие неблагоприятных факторов среды, к которым относятся температурные колебания, засуха, избыточное увлажнение, засоленность почв и т. д. Если данные факторы действуют на растения в пределах толерантной зоны и данное воздействие непродолжительное, то не наблюдается существенных нарушений структуры и физиологических функций растений, что обусловлено способностью организмов сохранять относительно стабильное состояние при изменяющихся условиях, то есть поддерживать гомеостаз. Если изменения внешних факторов достаточно велики (выходят за пределы толерантной зоны), возникают достаточно быстро и продолжаются достаточно долго, то данные факторы являются раздражителями. Раздражитель - это любое внешнее воздействие, достигшее пороговой силы. Способность живых структур отвечать на действие раздражителей носит название раздражимости . Наличие свойства раздражимости позволяет клеткам приспосабливаться к среде и тем самым защищать и сохранять свою жизнь. Именно поэтому К. Бернар назвал раздражимость "первым двигателем жизненных функций живого" .

В естественной среде обитания растения находятся в условиях постоянно изменяющихся факторов: биологических (вирусы, бактерии, грибы, конкуренция с другими растениями, влияние животных и др.); химических (вода, элементы питания, гормоны, газы, гербициды, инсектициды, фунгициды и др.); физических (освещенность, температура, излучение, механические факторы и др.) Одной из отличительных особенностей среды, в которой развивается растение, является ее непостоянство. Развитие растения приспособлено не к какому-либо одному фактору внешней среды, а к определенному сочетанию, комплексу условий.

Следует иметь в виду, что в ряде случаев повреждение организма, вызванное факторами физической природы, опосредуется химическими агентами, возникающими в растении при действии на него физического фактора. С медиаторами химической природы связано действие ионизирующей радиации, высокой температуры и ряд других физических факторов. По физиологическому значению факторы среды делят на адекватные и неадекватные. Адекватные - это естественные факторы, сопутствующие виду в процессе его эволюции, к восприятию которых он приспособлен и чувствительность к которым у данных организмов очень высока. Неадекватные - это искусственные факторы, которые не могли принимать участия в становлении вида и для восприятия которых клетки специально не приспособлены. В связи с этим реакции на неадекватные факторы, даже если они действуют в небольших дозах, могут привести к повреждениям клеток и тканей.

Действие фактора может быть длительным (например, атмосферная засуха, продолжительное нахождение растений в условиях засоления и т. д.) либо резкое повышение напряженности неблагоприятных факторов осуществляется за сравнительно короткий промежуток времени (например, суховей, резкое понижение температуры и т. д.). Ответные реакции на хроническое действие фактора и на стрессовые условия различны.

Клетка, чтобы жить и нормально функционировать, должна четко реагировать на сигналы внешней среды. Способность организмов реагировать соответствующим образом на внешние раздражители, на сигналы извне, следует рассматривать как необходимое условие приспособления клеток к окружающей среде. Для восприятия внешних сигналов клетка обладает набором необходимых рецепторов, в большинстве случаев вмонтированных в плазматическую мембрану или находящихся в протоплазме. Сигналы, которые имеют физическую, химическую и биологическую природу, клетки воспринимают со стороны внешней среды или от соседних клеток и преобразуют их в различные внутриклеточные биохимические процессы. Способность клеточных структур воспринимать определенные сигналы и их объемы и реагировать на них в значительной степени зависит от компетенции клетки.

Компетентность клетки - способность ее реагировать определенным образом на внешний индуктор - определяется наличием рецепторных молекул и их соответствием факторам среды. Кроме того, компетентная клетка обладает определенным потенциалом ответа на различные внешние воздействия. Компетентность устойчивых клеток определяется соответствием их внутренней структуры и комбинации внешних условий. При изменении напряженности факторов среды происходят изменения структурной организации и метаболических процессов в клетке с определенной скоростью и направленностью, соответствующие данным условиям.

В многоклеточном организме клетки разных типов в разные моменты времени достигают состояния компетенции для ответа на определенные факторы среды. После того как клетка становится компетентной и отвечает на определенный стимул, она изменяет свое состояние и начинает проявлять новую компетенцию (либо воспринимает другие сигналы, либо те же сигналы, но в другом объеме). Временные механизмы компетенции основываются на колебательном поведении регуляторных систем и на пластичности внутриклеточных обменов. Следовательно, компетентность клетки определяется количеством, локализацией, структурой рецепторов и потенциалом ответа на индуцирующее воздействие. Рецепторами называют специфические структуры клетки белковой или небелковой природы (лектины, фоторецепторы, хеморецепторы, механорецепторы, гормональные рецепторы).

Мембрана с помощью своих рецепторов "анализирует" и "качественно оценивает" химические и физические факторы среды и перекодирует сигналы внешней среды на язык, понятный внутриклеточным процессам Связывание раздражителя с рецептором сопровождается конформационными изменениями рецепторных молекул, которые передают сигнал следующей инстанции языком конформационных перестроек. Последующие превращения сигналов зависят от природы клеток и от свойств раздражителя.

Стандартной реакцией мембран на внешние раздражители является деполяризация - потеря заряда или изменение знака заряда, в результате чего возникает потенциал действия и изменяются свойства мембранных компонентов. Высокоамплитудный потенциал действия может быть вызван действием температуры, света, электрической стимуляции и некоторыми химическими соединениями . В отсутствие раздражителей растительная клетка имеет отрицательный потенциал покоя (от - 50 до - 200 мВ ), протоплазма заряжена отрицательно по отношению к наружной поверхности. Причина этого - неравномерное распределение ионов: внутри клетки находится больше, чем снаружи, ионов Cl - и K + но меньше Ca 2+ . Неравномерное распределение ионов, проявляющееся в форме мембранного потенциала, обусловлено, по- видимому, действием мембранных ионных насосов (переносчиков), ионных каналов и различной подвижностью ионов в мембране. В ответ на продолжительное раздражение происходит деполяризация мембраны, а затем ее постепенная перезарядка. Возникает потенциал противоположного знака, потенциал действия, который может на время полностью компенсировать потенциал покоя или обусловить появление потенциала с обратным знаком. Потенциал действия вначале развивается с выходом Cl - из клетки и поступлением Ca 2+ в клетку. Затем начинается более медленный процесс - выход из клетки ионов K + , в результате снимается потенциал действия и восстанавливается потенциал покоя, сначала с иным распределением ионов, чем до раздражения. Затем восстанавливается исходное распределение ионов при участии переносчиков (K + и Cl - поступают внутрь клетки, а Ca 2+ наружу). Независимо от природы раздражения потенциал действия имеет двухфазный характер. Однако под влиянием различных агентов могут изменяться такие параметры потенциала действия, как амплитуда, длина волны, время наступления ответной реакции. Установлено, что все растения способны при определенных условиях генерировать потенциал действия. Латентный период потенциала действия у растений - от долей до сотен секунд, а его величина может достигать 100 - 150 мВ . В многоядерной водоросли Nitella высокоамплитудный потенциал действия может быть вызван действием температуры, света и т. д. У насекомоядного растения (росянки) и мимозы механический стимул, воспринимаемый специализированными чувствительными волосками, приводит к изменению тургорного давления в клетках, и в результате в одном случае захлопывается ловушка, а в другом - спадаются листья. Потенциал действия, генерируемый в эффекторных клетках, по своим параметрам подобен наблюдаемому в нервно-мышечных системах. Распространяющиеся потенциалы действия растений и животных имеют много общего, однако у растений они протекают медленнее. Скорость распространения потенциала действия у мимозы 4 см/с , у большинства растений 0,08 - 0,5 см/с .

Электрический потенциал, по-видимому, участвует в транспорте сигналов внешней среды и запуске внутриклеточных процессов. Например, резкие изменения условий существования в зоне корней индуцируют одиночный импульс, который, достигая листьев, вызывает в них усиление газообмена и ускорение транспорта ассимилятов по проводящим пучкам. При сильном раздражении верхушек побега (0,5 M KCl, холодная вода и др.) одиночный импульс ускоряет поглощение корнями калия и фосфора. Эти данные указывают на существование у растений быстрой электрической связи между отдельными клетками и тканями.

В настоящее время делаются попытки выявить молекулярные основы восприятия сигналов и всю сопряженную последовательность событий, связанных с усилением и трансформацией данных сигналов через систему посредников.

Известно, что кальций повышает устойчивость растений к различным стрессам (высокие и низкие температуры, анаэробиоз, понижение pH, заболевание). Д. Марме с сотрудниками проведены обстоятельные исследования возможного функционирования кальция как вторичного посредника в растительных клетках. Они показали, что характер распределения Ca 2+ в клетках колеотилей кукурузы зависит от света: при освещении увеличивалась концентрация свободного кальция в цитозоле клетки, что сопровождалось повышением активности НАД-киназы.

Очевидно, кальций как вторичный посредник воспринимает информацию первичного сигнала (света) и регулирует таким путем биохимические процессы (в частности, активность НАД-киназы).

Концентрация свободного Ca 2+ в цитоплазме растительных и животных клеток низка (10 -8 - 10 -6 M ). Во внутриклеточных структурах (митохондриях, эндоплазматическом ретикулуме) концентрация свободных ионов Ca 2+ превышает 10 -3 M . В животных клетках такая разница в концентрации кальция поддерживается мембранными Ca 2+ -АТФазами, системой Na + /Ca 2+ обмена и, возможно, Ca 2+ -транспортирующей системой митохондрий. В растительных клетках при возникновении потенциала действия или при деполяризации мембран Ca 2+ поступает в клетку извне и (или) освобождается из внутриклеточных резервуаров (цистерн ЭПР, митохондрий, вакуолей). В работах ряда исследователей показано, что Ca 2+ -АТФаза, локализованная в плазматических мембранах, осуществляет обмен Ca 2+ на протоны (Ca 2+ /H + -антипорт). В плазмалемме клеток имеются потенциалзависимые кальциевые каналы, которые открываются при деполяризации мембраны. В ЭПР также имеются кальциевые каналы, сходные с каналами плазматических мембран, причем движение Ca2+ в них направлено из цистерн ЭПР в цитозоль. Кроме того, в мембранах ЭПР растительных клеток обнаружена Ca 2+ -АТФаза, транспортирующая кальций из цитозоли во внутриклеточное депо (цистерны ЭПР). Концентрация свободного кальция в строме хлоропластов низкая, но она увеличивается при освещении. Значительная часть Ca 2+ содержится в клеточных стенках растений (в форме нектатов, карбонатов, сульфатов) и в вакуолях (в форме оксалата).

Изменение в концентрации Ca 2+ в цитозоле клеток играет существенную роль в механизмах движения протоплазмы, делении клеток, секреторной активности некоторых растительных тканей.

Таким образом, кальций, поступая из внешней среды или освобождаясь из внутриклеточных комиартментов, выступает в роли внутриклеточного медиатора, индуцирующего ряд физиологических процессов.

Кальций растительных клеток может связываться с кальмодулином и другими Ca 2+ - связывающими белками. Кальмодулин - низкомолекулярный белок (Мм 16700) с высоким содержанием кислых аминокислот. Он имеет четыре участка, обладающих высоким сродством к Ca 2+ . Кальмодулин обнаружен в митохондриях, хлоропластах, микросомах и клеточных стенках. В цитозольной фракции имеется значительное количество этого белка (90%). Активируясь Ca 2+ (10 -6 M), кальмодулин регулирует активность Ca 2+ -АТФазы, НАД-киназы, НАД-оксидоредуктазы, протеинкиназ, липаз.

Многие реакции, индуцируемые фотохромом дальним красным (Ф730) также контролируются ионами кальция. C. Po (Ronx) предполагает следующую последовательность событий после поглощения клетками растений квантов красного света: образование Ф 730 из Ф 660 →возрастание концентрации ионов кальция в цитоплазме клеток→связывание ионов кальция кальмодулином и непосредственное действие повышенных концентраций Ca 2+ на функции клеток→связывание активированного кальмодулина с зависимыми от него ферментами и активация данных белков .

Следовательно, растительные клетки располагают механизмами для поддержания определенного уровня свободных ионов кальция в цитозоле и функционирования Ca 2+ в качестве вторичного посредника в регуляции метаболизма.

В качестве другой сигнальной системы рассматривается ц-АМФ. У животных организмов циклические нуклетиды (ц-АМФ, ц-ГМФ) играют весьма существенную роль в системе внутриклеточной регуляции. Аденилатциклазная ферментная система отвечает за синтез сравнительно простого нуклеотида - циклического аденозинмонофосфата (ц-АМФ), способного активировать многие внутриклеточные ферменты. По своему строению ц-АМФ близок к АТФ. Он образуется из АТФ путем отделения двух фосфатных групп и последующего замыкания оставшейся фосфатной группировки в кольцо (отсюда и название - циклическая АМФ). Эта реакция катализируется аденилатциклазой, которая расположена на внутренней поверхности мембран и работает в присутствии фосфолипидов и ионов магния.

Действие экзогенных факторов может проявляться через циклические нулеотиды. В частности, Г. Мор с сотрудниками показал, что активация фитохрома красным светом сопровождается повышением в этиолированных проростках белой горчицы уровня ц-АМФ в два раза . Воздействие факторов среды направлено при этом на мембрану. Начинает функционировать аденилатциклазная система (рис. 1), синтезируются циклические нуклеотиды, которые изменяют структурно-функциональное состояние хроматина, матричную активность ДНК, интенсивность новообразования белков-ферментов. В 1971 г. Т. Ленген (T. Langan) показал возможную связь ц-АМФ с регуляцией активности генома. Было показано, что ц-АМФ стимулирует фосфорилирование гистонов препаратами гистон-киназ, что приводит к активации синтеза РНК на матрице ДНК. Кроме того, ц-АМФ действует как аллостерический эффектор по отношению к протеинкиназам, которые катализируют такие реакции модификации, как фосфорилирование ядерных, цитоплазматических и мембранно-связанных белков . В настоящее время выделен и очищен белок, проявляющий сродство как к ц-АМФ, так и к цитокининам. В связи с этим полагают, что существует определенная связь между циклическими нуклеотидами и фитогормонами.

Таким образом, ц-АМФ является, по-видимому, "вторичным мессанджером" в цепи событий от рецепции сигналов внешней среды до изменения активности гормонального, ферментативного и генетического аппарата клетки. Связь фитохрома с синтезом ц-АМФ объясняет многостороннее влияние этого пигмента на разные звенья метаболизма, включая синтез РНК и белка.

Японские исследователи показали, что клетки культуры моркови синтезируют фитоалексины в ответ на грибную инфекцию . Как полагают авторы, этот ответ опосредован другой сигнальной системой - фосфатидилинозитольной, включающей кальмодулинзависимые процессы. В растительных клетках установлено наличие системы фосфорилированных инозиголов. Инозитол-1,4,5-трифосфат (ИТФ) вызывает выход Ca 2+ из внутриклеточных компартментов. ИТФ вместе с кальцием участвует в передаче сигналов извне внутрь клетки (рис. 1). Внешний сигнал связывается с рецептором, который через ряд промежуточных соединений активирует фосфодиэстеразу (ФДЭ). Данный фермент расщепляет фосфатидилинозитол-1,4,5-трифосфат (ФИТФ), в результате чего образуется инозитол-1,4,5-трифосфат и диацилглицерин. ИТФ растворим в воде, поэтому он диффундирует в цитоплазму и вызывает освобождение кальция из ЭПР, митохондрий и других компартментов. Высвобожденный Ca 2+ активирует кальмодулинзависимую протеинкиназу, которая фосфорилирует внутриклеточные белки и вызывает изменение скорости и направленности метаболических процессов.

В общем виде сигнальная система клеток состоит из рецепторов, воспринимающих сигнал и функционально связанных с рецепторами вторичных посредников (Ca 2+ , кальмодулин, ц-АМФ, ИТФ, протеинкиназа). Эти внутриклеточные посредники служат для усиления и передачи воспринимаемого сигнала и запуска метаболических процессов.

Протеинкиназная активность обнаружена практически во всех клетках и тканях животных организмов. Ферменты, подобные по ряду свойств протеинкиназам. С животных организмов, обнаружены в клетках пшеницы и тыквы и в проростках щирицы. В последние годы в литературе появились сведения о наличии в растительных клетках Ca 2+ , фосфолипидзависимых протеинкиназ. Они обнаружены во фракции плазматических мембран клеток корней гороха и в цитозольной фракции, полученной из гипокотелей и стеблей тыквы . Протеинкиназы - ферменты, осуществляющие фосфорилирование белков по строго определенным группам серина, треонина и тирозина. Присоединение фосфата приводит к изменению структуры белковой молекулы и ее функциональной активности. Фосфорилированию подлежат структурные, транспортные и регуляторные белки. Протеинкиназа активируется кальцием (10 -6 -3.10 -7 M ), фосфолипидами (фосфатидилсерин) и диацилглицерином (табл. 1).

Регуляция протеинкиназной активности может быть различной в зависимости от качества воспринимаемого сигнала и функциональных особенностей тканей. Она может зависеть или не зависеть от циклических нуклеотидов, быть чувствительной или нечувствительной к кальмодулину и кальцию. Активированная протеинкиназа переносит фосфатную группу с АТФ на белки, которые в свою очередь активируют другие ферменты. Биологический смысл этого каскада активации ферментов состоит в том, что он подобно каскадным усилителям, применяемым в радиотехнике, многократно усиливает первоначальный сигнал, который индуцирует целый комплекс защитно-приспособительных реакций. В результате включается синтез адаптивных белков (например, стрессовых), протекторных соединений (пролин, полиамины, олиго- и полисахариды и др.), обнаруживаются изменения на уровне мембранных структур (меняется их липидный и белковый комплекс), возникают защитные системы на структурно-метаболическом уровне, а затем следуют морфоструктурные изменения.

Например, чтобы свет оказал свое физиологическое действие на растение, он должен быть поглощен рецептором (фитохромом или другими пигментами). Одной из реакций, находящейся под контролем фитохрома, является свертывание листьев мимозы с наступлением темноты. Весь процесс завершается через 5 мин - это время слишком мало, чтобы мог осуществляться контроль на уровне транскрипции. Данный факт, а также то обстоятельство, что какое-то количество фитохрома оказывается прочно связанным с мембранами, привели к предположению, что первичное действие фитохрома сводится к изменению свойств мембраны. Молекула пигмента, поглотившего квант света, переходит в возбужденное состояние, взаимодействует с мембраной клетки и вызывает изменение ее конформации. Изменение состояния мембраны в одном месте может распространиться и на другие ее участки. В результате изменится проницаемость мембраны, ее заряд, активность связанных с ней ферментов. Все это, в свою очередь, может быть причиной изменения путей общего метаболизма клетки. Медленные реакции в ответ на изменение состояния фитохрома могут быть связаны с процессом транскрипции генов. Пигменты, участвующие в фоторегуляции морфогенеза растений, оказывают при возбуждении их светом непосредственное действие на генный аппарат растений, превращая потенциально активные гены в активные и тем самым способствуя образованию новых информационных РНК и биосинтезу до того времени "запрещенных" белков.

Рецепторный аппарат клетки представляет собой динамическую и, невидимому, высокоселективную систему, обеспечивающую как связь клеток с внешней средой, так и регуляцию их функциональной активности. Специфичность рецепторных систем в соответствии с клеточной специализацией определяет возможность осуществления характерного для данного тина клеток ответа на действие различных факторов внешней среды.

Действие любого неблагоприятного экстремального фактора вызывает ряд ответных защитно-приспособительных реакций. Характер ответных реакций в значительной степени зависит от интенсивности действующего фактора. При малой его интенсивности наблюдается нормальная ответная реакция (т. е. усиление или ослабление внутриклеточных физиологических процессов). При значительной интенсивности действующего фактора организм начинает защищаться от неблагоприятных воздействий и для этого мобилизует все имеющиеся у него потенции. При этом в организме могут возникнуть и новые свойства, отсутствующие до действия данного фактора.

Еще в 1900 г. индийский физик и физиолог растений Джегдиш Чандра Бос пришел к выводу об общности ответных реакций у животных и растений. Представления об однотипности ответных реакций организмов на окружающие условия получили развитие в работах Д. Н. Насонова и В. Я. Александрова. Было постулировано, что реакция протоплазмы клетки на окружающие условия монотонна. Она выражается в том, что в ответ на воздействия в протоплазме клеток растений и животных происходят всегда одни и те же изменения в следующей последовательности: 1) уменьшается степень дисперсности протоплазмы; 2) повышается проницаемость протоплазмы; 3) денатурируют белки; 4) происходят паранекротические изменения ядра; 5) коагулирует протоплазма .

Эти однотипные, монотонные, появляющиеся при любом повреждении изменения могут полностью исчезнуть после устранения альтерирующего агента, если действие его не зашло слишком далеко. Неспецифичность этих признаков выражается в том, что они сопутствуют разным способам повреждения и наблюдаются у любых тканевых клеток и одноклеточных организмов. Этот комплекс неспецифических физико-химических признаков повреждения был назван паранекротическим, а состояние клеток, при котором у них развивается комплекс паранекротических изменений, - паранекрозом (паранекроз - "вблизи" или "около" смерти). Смысл этого названия заключается в том, что реакции, возникающие в клетке при раздражении и при повреждении, сходны. В дальнейшем идеи Д. Н. Насонова и В. Я. Александрова были развиты в трудах канадского физиолога Г. Селье . Он ввел понятие стресса в область медицины, но оно стало широко использоваться и в физиологии растений. Г. Селье дает следующее определение этому понятию: "Стресс есть неспецифический ответ организма на любое предъявляемое ему требование". Стресс в понимании фитофизиологов есть некоторое нарушение, вызываемое неблагоприятными условиями .

Изменение проницаемости клеточных мембран, по-видимому, является первичным звеном в ответных реакциях. Проницаемость - способность клеток и тканей поглощать или обмениваться веществами с окружающей средой. Проницаемость мембран может меняться как под действием внутренних условий (в процессах прорастания семян, роста растений и старения клеток и тканей), так и под воздействием различных факторов среды (фитопатогенов, температурных и световых условий, анаэробиоза, избытка тяжелых металлов и т. д.). Значительные изменения проницаемости мембран растительных клеток обнаруживаются при действии абиотических факторов среды. У 4 - 5-дневных проростков пшеницы, фасоли и хлопчатника, погруженных в растворы солей хлористого, сернокислого и углекислого натрия, отмечается значительное увеличение проницаемости мембран корней и происходит усиленное выделение в наружный раствор аминокислот, органических кислот и неорганических ионов. Проницаемость растительных тканей резко меняется и при повышенной температуре среды (45°С). В литературе имеются многочисленные данные, прямо или косвенно свидетельствующие о наличии определенной связи между проницаемостью мембран растительных клеток и морозо- и холодоустойчивостью растений. По данным П. Нобела, проницаемость мембран хлоропластов неустойчивых к холоду растений (томаты, фасоль) при пониженных температурах резко возрастала, в то время как устойчивых (горох, шпинат) - не изменялась . Вышеизложенное позволяет считать, что изменение проницаемости клеточных мембран является общим, первичным звеном неспецифических механизмов ответной реакции растительного организма на внешние воздействия. В настоящее время доказано, что проницаемость растительных тканей может быть использована как показатель устойчивости растений к неблагоприятным условиям внешней среды.

Возникает вопрос: определяется ли устойчивость растений к засухе, морозу, засолению одним общим механизмом или эти механизмы специфичны в каждом случае? На любое воздействие растительный организм отвечает целым комплексом защитно-приспособительных реакций, состоящих как из общих (неспецифических), так и специфических процессов. В работе Б. П. Строгонова показано, что процесс приспособления растений к сульфатному и хлоридному засолению идет неодинаково. Например, на сульфатном засолении транспирация у растений возрастает, а на хлоридном - снижается .

Некоторые исследователи считают, что в основе устойчивости к различным экстремальным факторам лежат неспецифические (однотипные) реакции (В. Я. Александров, Г. В. Удовенко). В. Я. Александров трактует свой большой материал по влиянию температуры на животные и растительные организмы с позиций неспецифической реакции организмов на действие повышенных температур . Другие связывают устойчивость с реакциями специфического характера (Н. А. Максимов, П. А. Генкель)). П. А. Генкель считает, что ответная реакция растения на неблагоприятные условия имеет сложный характер. При адаптационном процессе развертываются защитно-приспособительные реакции как неспецифического, так и специфического характера .

Ю. А. Урманцев следующим образом трактует вопрос о специфичности и неспецифичности ответных реакций растений. "Ответные реакции растений на действие разных неблагоприятных условий, по крайней мере в ряде случаев, могут предстать в виде специфических реализаций одной и той же закономерности". В частности, кривые, описывающие зависимость тех или иных функций растения от действия того или иного неблагоприятного фактора, как правило, имеют одну и ту же форму "колокола". Однако при анализе этих кривых отмечают, что эти формы достоверно отличаются своими амплитудами, высотами. Если исходить из концепции о единой устойчивости растений, то для всех функций растения и всех неблагоприятных условий исследователи получали бы один и тот же "колокол" с одинаковыми параметрами (амплитудами, высотами). По-видимому, специфичность ответных реакций проявляется как составная часть общих, однотипных защитно-приспособительных реакций. Специфичность ответных реакций - особенность проявления общего .

Концепция о том, что ответные реакции растений на неблагоприятные окружающие условия протекают однотипно, сложилась в основном при изучении повреждений и гибели растений. Мнение, что ответная реакция сложнее и состоит как из неспецифических, так и из специфических реакций, возникло при изучении адаптивных изменений, где специфические ответы растения выступают на первый план. При определенной (небольшой) дозе воздействия неблагоприятного фактора, когда возможны адаптивные изменения, наблюдаются наряду с неснецифическими и специфические реакции. При усилении меры воздействия (фактор×время) организм начинает защищаться от неблагоприятного воздействия и мобилизует все имеющиеся у него средства. В последнем случае мы можем не обнаружить специфики в ответных реакциях. И. Н. Андреева и Г. М. Гринева изучали действие повышенной температуры и анаэробиоза на субмикроскопическую структуру митохондрий. Субмикроскопические картины, наблюдавшиеся в результате воздействия этих факторов, резко отличались друг от друга. При действии высокой температуры (45°С) на корни кукурузы происходит набухание митохондрий, просветление матрикса, везикуляция и уменьшение числа крист. При действии анаэробиоза обнаруживаются лентовидные и закрученные кристы, увеличивается их объем, они уплотняются, наблюдается их везикуляция и увеличение числа. При увеличении меры воздействия (в конце воздействия) морфологические картины повреждений сближаются: наблюдается высокая степень набухания митохондрий, полное отсутствие матрикса, сохраняется небольшое число крист-везикул. При действии обоих факторов митохондрии в конце концов разрушались. Фосфорилирующая активность митохондрий сохранялась при малых дозах воздействия температуры и анаэробиоза, а при сильных повреждениях наблюдалось полное разобщение окисления и фосфорилирования .

Соотношение специфических и неспецифических ответных реакций в значительной степени зависит от длительности действующего фактора. При кратковременном действии фактора в высокой дозе наблюдаются в основном неспецифические ответные реакции. Например, мы сходным жестом отдергиваем руку, прикоснувшись к горячему, холодному, колкому предметам. При длительном воздействии стрессового фактора срабатывает большее число метаболических звеньев, некоторые из которых обладают чертами специфичности для данного организма. Постепенное, пролонгированное действие стрессора приводит к включению процессов специализированной адаптации, которые обеспечивают систему надежности функционирования внутриклеточных процессов в экстремальных условиях.

Характер специфической реакции на стрессовые воздействия указывает на природу повреждающего фактора, а при неспецифической - природу действующего сигналу угадать трудно. Неспецифические реакции наблюдаются чаще, чем специфические. Пример специфической реакции - признаки острой недостаточности (или избыточности) элементов питания растений.

Важно отметить, что ответные реакции растений на разные факторы носят колебательный характер. Так, данные, полученные П. С. Беликовым, показывают, что при действии высокой температуры вязкость цитоплазмы вначале уменьшается, а затем увеличивается. Скорость движения цитоплазмы и выход веществ из клетки также меняются волнообразно: вначале наблюдается усиление этих процессов, затем скорость их замедляется . В зависимости от силы повреждающего воздействия меняется характер этих колебаний: амплитуда, длина волны, время наступления пусковой ответной реакции. По мнению В. Я. Александрова, колебательный характер физиологических процессов в клетках при действии раздражителей отражает сложную природу ответных реакций, которые имеют разную направленность. Одни из этих реакций имеют деструктивный характер, другие направлены на сохранение внутриклеточных структур и процессов.

Можно предположить, что специфическое реагирование на действие экстремальных факторов контролируется генетическими механизмами через работу белоксинтезирующего аппарата. Неспецифическое реагирование, по-видимому, не связано с генетическим контролем и в его основе лежит физиологическая пластичность организма (пластичность мембранных компонентов, изменение структуры и активности внутриклеточных белков и пр.). Соотношение специфичности и неспецифичности в устойчивости может варьировать в зависимости от биологических особенностей объекта. В качестве примера рассмотрим два биологических объекта. Огурец как вид сформировался в условиях тропиков; ареал его естественного распространения включает отдельные районы Центральной Азии, характеризующиеся незначительными колебаниями температуры и других факторов среды. При действии экстремальных температур (низких) для сохранения жизнеспособности данных растений в основном срабатывают специфические ответные реакции, которые определяются генетическими потенциями вида. Стабильные факторы в районах Центральной Азии не обеспечили формирования пластичности обмена у данного растительного организма.

В противоположность огурцу становление рода Triticum шло на фоне заметного колебания температуры среды и других факторов. Ареал распространения пшеницы включает огромные территории от Северного полярного круга до южных пределов Австралии, Америки и Африки. Пшеница хорошо приспособлена и к горным условиям и растет на высоте 4 тыс. м над уровнем моря. Можно предположить, что для пшеницы залогом широкого распространения является хорошо развитая система специфического реагирования, подкрепленная механизмами неспецифической устойчивости. Эволюция у пшеницы шла по типу выработки механизмов лабильности мембранных компонентов, пластичности регуляторных механизмов, подвижности структуры и функции внутриклеточных белков, что позволяет пшенице иметь широкий ареал распространения.

Во всех случаях невозможно провести резкую границу между специфическими и неспецифическими реакциями. Кажущаяся неспецифичность физиолого-биохимических и других признаков повреждения не абсолютна; здесь, по-видимому, следует скорее говорить о сходстве явлений, чем об их тождестве, так как на фоне однотипных реакций обычно удается подметить специфические особенности. По-видимому, в сочетании специфического и неспецифического характера ответных реакций заложена возможность реагирования живых систем и развитие их в эволюции.

При изучении процессов устойчивости иногда наблюдаются случаи одновременной устойчивости к двум или нескольким ее видам. П. А. Генкель, анализируя ряд подобных фактов, сформулировал понятие о сопряженной устойчивости, которая может быть положительной или отрицательной. Хорошим примером сопряженной устойчивости является повышение жароустойчивости и солеустойчивости у проса сорта Кремовый, который перед посевом подвергался обработке 1/40 M CaCl 2 . В этом случае проявляется положительная сопряженная устойчивость. Обработки CaCl 2 вызывают повышение вязкости протоплазмы и снижение интенсивности обмена, что способствует большей жаро- и солеустойчивости растений. При меры положительной и отрицательной сопряженной устойчивости приводятся в работах А. Кашлана. Выращенный в вегетационных опытах табак подвергался предпосевному закаливанию против засухи. Было обнаружено повышение засухоустойчивости и одновременно сульфатоустойчивости у растений и понижение хлоридоустойчивости. Более подробный анализ показал, что улучшение роста и продуктивности на сульфатном засолении у закаленных к засухе растений связано не с повышением сульфатоустойчивости, а с их повышенной жароустойчивостью, так как контрольные незакаленные растения сильно снижают свою жароустойчивость на сульфатном засолении почвы. На хлоридном засолении снижение хлоридоустойчивости у закаленных к засухе растений связано с их повышенным метаболизмом, большим поглощением солей и более развитой корневой системой (больший объем и поверхность поглощения корней) .

Неоднократно отмечаемое сходство в реакциях растений на неблагоприятные факторы среды, например на холод и тепло , и наличие положительной сопряженной устойчивости позволили сформулировать вывод, что резистентность растений к различным экстремальным условиям может контролироваться одними и теми же эндогенными факторами . Сходство ответных реакций можно объяснить существованием широкого круга неспецифических приспособительных реакций и тем, что специфическое реагирование на такие экзогенные воздействия, как холод и тепло, сопряжено с системой индуцированного синтеза белка, т. е. осуществляется по единому типу генетической регуляции физиологических процессов. Сходство ответных реакций растений на температурный, водный и солевой стресс определяется, невидимому, тем, что в этих условиях в клетках создается водный дефицит, который может быть устранен с помощью однотипных защитно-приспособительных процессов (усиления синтеза пролива и др.).

Кроме понятия сопряженной устойчивости П. А. Генкель ввел понятие конвергентной устойчивости. Конвергенция - это наблюдаемое сходство различных организмов, вызванное одинаковыми условиями существования - одинаковым давлением отбора. Существуют два типа конвергентной устойчивости: 1) типичная конвергенция, когда устойчивость различных организмов обусловлена одинаковыми условиями существования; 2) нетипичная, когда разные условия приводят к одинаковому результату. Примером нетипичной конвергенции является высокая жароустойчивость древесных пород зимой, связанная с их обезвоживанием и накоплением липидов на поверхности протопласта .

Кроме того, наблюдаются случаи расходящейся нетипичной конвергентной устойчивости, когда одинаковое воздействие приводит к неодинаковому результату.

Для всех организмов, находящихся на различных уровнях организации, можно вычленить некоторые сходные характерные черты в их реакции на внешние воздействия. К ним относятся: 1) способность отвечать на действие раздражителей включением сигнальных систем, которые рецептируют сигнал, усиливают его и запускают ответные физиолого-биохимические процессы; 2) способность сочетать в ответных реакциях признаки неспецифические, в значительной степени не зависящие от природы воздействующего фактора, с признаками специфическими, характерными для данного фактора. Источником специфических ответных реакций является гетерогенная расчлененность систем, источником неспецифичности - взаимосвязанность ее частей, кооперативность их взаимоотношения. Под влиянием раздражителей возникают повреждения, выражающиеся в нарушении структуры и функции клетки. Процессы возбуждения приводят к активации процессов жизнедеятельности клеток. В результате этого действие последующих раздражителей начинает восприниматься клеткой с меньшей силой, появляется закалка. На фоне закалки происходит восстановление - репарация исходных функций и структур.

У высших наземных растений прочный контакт со средой в условиях неподвижного образа жизни вызывает необходимость развития активных приспособительных реакций, совершенствования способов их адаптации к постоянно меняющейся, гетерогенной среде обитания. Исследование защитных реакций необходимо для решения вопросов, связанных с интродукцией, селекцией растений, а также для разработки методов искусственного повышения устойчивости клеток и организмов к биотическим и абиотическим факторам среды.

Введение ………………………………………………………………………….3

1. Основные виды загрязняющих веществ и их воздействие на здоровье человека …………………………………………………………………………..4

2. Загрязнения окружающей среды и организм ребенка ……………………..11

3. Особенности реакции детского организма на воздействие неблагоприятных факторов внешней среды ……………………………………………………….15

Заключение ………………………………………………………………………22

Список литературы………………………………………………………………23

Введение

Наиболее показательным и чувствительным критерием взаимосвязи и взаимодействия человека и окружающей среды является состояние здоровья человека. Реакция человеческого организма на ухудшение или улучшение среды обитания проявляется в изменениях его морфофизиологических функций. Здоровье человека как эндогенная экологическая среда и здоровье биосферы как экзогенная экологическая среда очень тесно взаимосвязаны. Взаимодействие, взаимообусловленность, гармония факторов окружающей природы и факторов, составляющих здоровье человека, обеспечивают гомеостаз, стабилизацию адаптивных регуляторных систем и сохранение здоровья. Дисфункция любой из составляющих ведет к дисбалансу во всей живой системе. И если рассматривать здоровье как показатель равновесия со средой обитания, то любое стойкое нарушение гомеостаза – болезнь – свидетельствует о нарушении стабильности в экосистеме, одним из составляющих компонентов которой является человек.

Особенно ярко воздействие неблагоприятных агентов окружающей среды сказывается на функционировании детского организма. Он обладает особенно повышенной чувствительностью, обусловленной наличием критических периодов развития, высокой ранимостью иммунной системы, а также наследственным предрасположением к неадекватным реакциям на внешнее воздействие. Следовательно, детский организм может рассматриваться как один из индикаторов состояния окружающей среды.

В течение последних лет в России наблюдаются неблагоприятные медико-демографические тенденции в состоянии здоровья населения. Особую тревогу вызывает снижение общей численности детей, рост показателей младенческой и детской смертности, стойкое повышение показателей заболеваемости.

Неблагоприятные изменения в состоянии здоровья происходят на фоне социально-экономической нестабильности, продолжающегося ухудшения экологической ситуации. Еще в 1992 году в Рио-де-Жанейро на конференции ООН по окружающей среде и развитию Россия была названа в группе самых неблагоприятных в экологическом отношении стран на планете.

Окружающая среда – один из основных факторов, влияющих на здоровье и образ жизни детей. Одним из показателей здоровья подрастающего поколения являются их анатомо-физиологические особенности. Многие показатели роста и его возрастные изменения достаточно хорошо изучены. Однако остается открытым вопрос о реакции антропометрических показателей на воздействие различных факторов загрязнения окружающей среды, особенно в критические периоды роста и развития детей. В силу возрастных особенностей детский организм наиболее чувствителен к изменению окружающей среды. В нем еще не выработались устойчивые адаптивные реакции на воздействие различных экологических факторов, в том числе и антропогенных.

1. Основные виды загрязняющих веществ и их воздействие

на здоровье человека

В середине ХХ века резко обострились проблемы, связанные с химическим загрязнением биосферы, нередко приводящие к острым токсико-экологическим ситуациям. Это вызвало расширение исследований, связанных с определением масштабов и темпов загрязнения окружающей среды, поиск наиболее эффективных приемов охраны атмосферы, природных вод, почвенного покрова, изучение влияния вредных загрязняющих веществ на здоровье человека и возможностей предотвращения их отрицательного влияния.

Под загрязнением понимают поступление в биосферу любых твёрдых, жидких и газообразных веществ или видов энергии (теплоты, звука, радиоактивности и т.п.) в количествах, оказывающих вредное влияние на человека, животных и растения, как непосредственно, так и косвенным путём .

Химическое загрязнение и здоровье человека. Вещества, загрязняющие природную среду, очень разнообразны. В зависимости от своей природы, концентрации, времени действия на организм человека они могут вызвать различные неблагоприятные последствия. Кратковременное воздействие небольших концентраций таких веществ может вызвать головокружение, тошноту, першение в горле, кашель. Попадание в организм человека больших концентраций токсических веществ может привести к потере сознания, острому отравлению и даже смерти. Примером подобного действия могут являться смоги, образующиеся в крупных городах в безветренную погоду, или аварийные выбросы токсичных веществ промышленными предприятиями в атмосферу.

Реакции организма на загрязнения зависят от индивидуальных особенностей: возраста, пола, состояния здоровья. Как правило, более уязвимы дети, пожилые и престарелые, больные люди.

При систематическом или периодическом поступлении организм сравнительно небольших количеств токсичных веществ происходит хроническое отравление. Признаками хронического отравления являются нарушение нормального поведения, привычек, а также нейропсихического отклонения: быстрое утомление или чувство постоянной усталости, сонливость или, наоборот, бессонница, апатия, ослабление внимания, рассеянность, забывчивость, сильные колебания настроения.

При хроническом отравлении одни и те же вещества у разных людей могут вызывать различные поражения почек, кроветворных органов, нервной системы, печени. Сходные признаки наблюдаются и при радиоактивном загрязнении окружающей среды .

Так, в районах, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате Чернобыльской катастрофы, заболеваемость среди населения особенно детей, увеличилась во много раз.

Высокоактивные в биологическом отношении химические соединения могут вызвать эффект отдаленного влияния на здоровье человека: хронические воспалительные заболевания различных органов, изменение нервной системы, действие на внутриутробное развитие плода, приводящее к различным отклонениям у новорожденных.

Медики установили прямую связь между ростом числа людей, болеющих аллергией, бронхиальной астмой, раком, и ухудшением экологической обстановки в данном регионе.

Достоверно установлено, что такие отходы производства, как хром, никель, бериллий, асбест, многие ядохимикаты, являются канцерогенами, то есть вызывающие раковые заболевания. Еще в прошлом веке рак у детей был почти неизвестен, а сейчас он встречается все чаще и чаще. В результате загрязнения появляются новые, неизвестные ранее болезни. Причины их бывает очень трудно установить.

Биологические загрязнения и здоровье. Кроме химических загрязнителей, в природной среде встречаются и биологические, вызывающие у человека различные заболевания. Это болезнетворные микроорганизмы, вирусы, гельминты, простейшие. Они могут находиться в атмосфере, воде, почве, в теле других живых организмов, в том числе и в самом человеке. Часто источником инфекции является почва, в которой постоянно обитают возбудители столбняка, ботулизма, газовой гангрены, некоторых грибковых заболеваний. В организм человека они могут попасть при повреждении кожных покровов, с немытыми продуктами питания, при нарушении правил гигиены.

Болезнетворные микроорганизмы могут проникнуть в грунтовые воды и стать причиной инфекционных болезней человека. Поэтому воду из артезианских скважин, колодцев, родников необходимо перед питьем кипятить. Особенно загрязненными бывают открытые источники воды: реки, озера, пруды. Известны многочисленные случаи, когда загрязненные источники воды стали причиной эпидемий холеры, брюшного тифа, дизентерии. При воздушно-капельной инфекции заражение происходит через дыхательные пути при вдыхании воздуха, содержащего болезнетворные микроорганизмы. К таким болезням относится грипп, коклюш, свинка, дифтерия, корь и другие. Возбудители этих болезней попадаю в воздух при кашле, чихании и даже при разговоре больных людей .

Особую группу составляют инфекционные болезни, передающиеся при тесном контакте с больным или при пользовании его вещами, например, полотенцем, носовым платком, предметами личной гигиены и другими, бывшими в употреблении больного. К ним относятся венерические болезни (СПИД, сифилис, гонорея), трахома, сибирская язва, парша. Человек, вторгаясь в природу, нередко нарушает естественные условия существования болезнетворных организмов и становится сам жертвой природно-очаговых болезней.

Загрязнение пищи и здоровье. Каждый из нас знает, что пища необходима для нормальной жизнедеятельности организма. В течение всей жизни в организме человека непрерывно совершается обмен веществ и энергии. Источником необходимых организму строительных материалов и энергии являются питательные вещества, поступающие из внешней среды в основном с пищей. Если пища не поступает в организм, человек чувствует голод. Но голод, к сожалению, не подскажет, какие питательные вещества и в каком количестве необходимы человеку. Мы часто употребляем в пищу то, что вкусно, что можно быстро приготовить, и не очень задумываемся о полезности и доброкачественности употребляемых продуктов. Врачи утверждают, что полноценное рациональное питание - важное условие сохранения здоровья и высокой работоспособности взрослых, а для детей еще и необходимое условие роста и развития.

Каждому из нас приходилась покупать в магазинах крупные, красивые овощи и фрукты, но, к сожалению, в большинстве случаев, попробовав их, мы выясняли, что они водянистые и не отвечают нашим требованиям относительно вкуса. Такая ситуация происходит, если сельскохозяйственные культуры выращиваются с применением большого количества удобрений и ядохимикатов. Такая сельскохозяйственная продукция способна иметь не только плохие вкусовые качества, но и быть опасной для здоровья. Ныне сельскохозяйственные культуры чуть ли не полностью получают минеральный азот из химических удобрений, так как некоторых органических удобрений не хватает для обедненных азотом почв. Однако в отличие от органических удобрений в химических удобрениях не происходит свободного выделения в природных условиях питательных веществ. Значит, не получается и “гармонического” питания сельскохозяйственных культур, удовлетворяющего требования их роста. В результате происходит избыточное азотное питание растений и вследствие этого накопление в нем нитратов .

Излишек азотных удобрений ведет к снижению качества растительной продукции, ухудшению ее вкусовых свойств, снижению выносливости растений к болезням и вредителям, что, в свою очередь, вынуждает земледельца увеличивать применение ядохимикатов. Они также накапливаются в растениях. Повышенное содержание нитратов приводит к образованию нитритов, вредных для здоровья человека. Употребление такой продукции может вызвать у человека серьезные отравления и даже смерть.

Особенно резко проявляется отрицательное действие удобрений и ядохимикатов при выращивании овощей в закрытом грунте. Это происходит потому, что в теплицах вредные вещества не могут беспрепятственно испаряться и уноситься потоками воздуха. После испарения они оседают на растения.

Растения способны накапливать в себе практически все вредные вещества. Вот почему особенно опасна сельскохозяйственная продукция, выращиваемая вблизи промышленных предприятий и крупных автодорог.

Экология ландшафта и здоровье. Человек всегда стремится в лес, в горы, на берег моря, реки или озера. Здесь он чувствует прилив сил, бодрости. Тяга к природным ландшафтам особенно сильна у жителей города. Еще в средние века было замечено, что продолжительность жизни горожан меньше, чем у сельских жителей. Отсутствие зелени, узкие улочки, маленькие дворы-колодцы, куда практически не проникал солнечный свет, создавали неблагоприятные условия для жизни человека. С развитием промышленного производства в городе и его окрестностях появилось огромное количество отходов, загрязняющих окружающую среду.

Разнообразные факторы, связанные с ростом городов, в той или иной мере сказываются на формировании человека, на его здоровье. Это заставляет ученых все серьезнее изучать влияние среды обитания на жителей городов. Оказывается, от того, в каких условиях живет человек, какая высота потолков в его квартире и настолько звукопроницаемы ее стены, как человек добирается до места работы, с кем он повседневно обращается, как окружающие люди относятся друг к другу, зависит настроение человека, его трудоспособность, активность - вся его жизнь .

В городах человек придумывает тысячи ухищрений для удобства своей жизни - горячую воду, телефон, различные виды транспорта, автодороги, сферу обслуживания и развлечений. Однако в больших городах особенно сильно проявляются и недостатки жизни - жилищная и транспортная проблемы, повышение уровня заболеваемости. В определенной степени это объясняется одновременным воздействием на организм двух, трех и более вредных факторов, каждый из которых обладает незначительным действием, но в совокупности приводит к серьезным бедам людей.

Так, например, насыщение среды и производства скоростными и быстродействующими машинами повышает напряжение, требует дополнительных усилий от человека, что приводит к переутомлению. Хорошо известно, что переутомленный человек больше страдает от последствий загрязнения воздуха, инфекций.

Загрязненный воздух в городе, отравляя кровь окисью углерода, наносит некурящему человеку такой же вред, как и выкуривание курильщиком пачки сигарет в день. Серьезным отрицательным фактором в современных городах является так называемое шумовое загрязнение. Учитывая способность зеленых насаждений благоприятно влиять на состояние окружающей среды, их необходимо максимально приближать к месту жизни, работы, учебы и отдыха людей.

Очень важно, чтобы город был биогеоценозом, пусть не абсолютно благоприятным, но хотя бы не вредящим здоровью людей. Пусть здесь будет зона жизни. Для этого необходимо решить массу городских проблем. Все предприятия, неблагоприятные в санитарном отношении, должны быть выведены за пределы городов. Зеленые насаждения являются неотъемлемой частью комплекса мероприятий по защите и преобразованию окружающей среды. Они не только создают благоприятные микроклиматические и санирно-гигенические условия, но и повышают художественную выразительность архитектурных ансамблей.

Городской ландшафт не должен быть однообразной каменной пустыней. В архитектуре города следует стремиться к гармоничному сочетанию аспектов социальных (здания, дороги, транспорт, коммуникации) и биологических (зеленые массивы, парки, скверы) .

Современный город следует рассматривать как экосистему, в которой созданы наиболее благоприятные условия для жизни человека. Следовательно, это не только удобные жилища, транспорт, разнообразная сфера услуг. Это благоприятная для жизни и здоровья среда обитания; чистый воздух и зеленый городской ландшафт.

Не случайно, экологи считают, что в современном городе человек должен быть не оторван от природы, а как бы растворен в ней. Поэтому общая площадь зеленых насаждений в городах должна занимать больше половины его территории.

Возрастающие темпы изменения окружающей среды приводят к нарушению взаимосвязи между ней и человеком, снижению адаптационных возможностей организма. Среда обитания может содержать такие вещества, с которыми организм в ходе эволюции не сталкивался и поэтому не имеет соответствующих анализаторных систем, сигнализирующих об их наличии . Всемирная организация здравоохранения в 1968 г. основным критерием состояния природной среды определила здоровье населения. Было установлено, что загрязнение повышает уровень заболеваемости населения в среднем на 20%. На экологическое неблагополучие особенно остро реагирует детский организм. Увеличивается число хронических болезней детского возраста (аллергических, бронхиальнолегочных, сердечно-сосудистой системы, болезней почек, печени, крови и т.д.). Высокий уровень загрязнения приводит к дефициту кислородного обеспечения организма, в первую очередь детского, что сказывается на нормальной деятельности всех его систем, особенно нервной .

Таким образом, различные виды загрязнений влияют на все важнейшие системы организма человека: центральную и периферическую нервные системы, кроветворение, внутреннюю секрецию, а также на репродуктивную функцию, способствует возникновению злокачественных опухолей, нарушению наследственного аппарата. В настоящее время достаточно хорошо изучено действие загрязняющих веществ на организм взрослого человека. Но детский формирующийся организм гораздо более чувствителен к воздействию загрязнения. Рассмотрим далее как влиянию неблагоприятные факторы внешней среды на организм ребенка.

2. Загрязнения окружающей среды и организм ребенка

Современные антропогенные факторы, представляя огромное разнообразие вредных воздействий на окружающую среду, не имеют направленности (избирательности) своего действия и, соответственно, оказывают неблагоприятное влияние на самого человека . Характерной чертой развития и усиления влияния этих факторов является то, что человек, преобразуя среду своего проживания, влияет как на биологию обитающих одновременно с ним видов, так и на свою биологию, и, прежде всего, на свое здоровье.

Организм как система находится по отношению к окружающей среде в трех ипостасях: относительной независимости, жесткой детерминированности его функционального состояния экологическим окружением, проявлении различной степени резистентности к негативным факторам окружающей среды в разные периоды онтогенеза.

Исходя из экологических принципов анализа единства организма и среды, мы придерживаемся той точки зрения, что организм и особенности его онтогенеза есть не только результат реализации генетической программы, но и результат взаимодействия гамет, зиготы, зародыша, плода и организма с окружающей средой.

В условиях ухудшения качества окружающей среды естественный отбор на уровне гамет служит охранительным фактором. Однако в настоящее время в связи с накоплением вредных антропогенных веществ в различных компонентах биосферы увеличивается опасность возрастания частоты отклонений от нормального развития. Появляется все большее количество фактов, убеждающих в том, что «чистая» наследственность не существует даже в зиготе – на исходном уровне развития организма. Так, при воздействии на ранние стадии сперматогенеза метилметансульфоната и этилметансульфоната в эквимолярных дозах индуцируется внеплановый синтез ДНК. Таким образом, даже гаметогенез может быть сопряжен с риском воздействий негативных факторов.

Эти обстоятельства в условиях современных масштабов и тенденций загрязнения окружающей среды усиливают общий риск отклонения в развитии организма от нормы. Негативные факторы окружающей среда представляют опасность в течение всего внутриутробного развития, но и в критические фазы эмбриогенеза (на 3–8-й неделях) развивающийся организм более чувствителен к тератогенным факторам . В последние десятилетия накопилось большое количество научных данных по оценке физического развития детей в связи с воздействием различных факторов окружающей среды. Это вызвано тем, что изучение физического развития может способствовать изучению общих закономерностей взаимодействия развивающегося организма и окружающей среды. Однако в онтогенетическом аспекте эти вопросы не получили ещё достаточно широкого изучения.

Окружающая среда оказывает модифицирующее влияние на иммунобиологическую реактивность детского организма. Многие загрязнители окружающей среды являются иммунодепрессантами. Кроме того, в нарушении иммунитета играют заметную роль применяемые в пищевой промышленности красители, консерванты, различные добавки, а также остаточные количества ядохимикатов и удобрений в растительности. Хотя многие вопроса иммунологической реактивности организма человека все еще остаются дискуссионными, одновременно с уточнением причин иммунологических изменений все более признается роль загрязнения среды в изменении иммунного статуса организма . Наиболее частыми причинами экологической патологии химического генезиса являются соединения тяжелых металлов. Особенно токсичен для детского организма свинец. Повышенное содержание свинца в крови отражает усиленную нагрузку на организм. Критическая концентрация свинца в крови для взрослых – 40 мкг/100 мл. Для детей этот порог значительно ниже и составляет 12 мкг/100 мл в крови и 8 мкг в волосах. Высокие концентрации свинца, угнетая процессы дыхания фосфорилирования и активного транспорта, вызывают функциональные и морфологические изменения в митохондриях. При свинцовом токсикозе в первую очередь поражаются органы кроветворения, нервная система и почки.

К нейротоксическому действию кадмия наиболее чувствителен организм новорожденных детей. Это, по-видимому, связано с повышенной проницаемостью гематоэнцефалического барьера у новорожденных для данного элемента. Кадмий оказывает выраженное влияние на обмен таких элементов, как алюминий, медь, железо и олово. Дефицит меди проявляется задержкой психомоторного развития, мышечной гипотонией, нарушением кроветворения, изменениями костной ткани.

Из других тяжелых металлов особо токсическим действием обладает ртуть и все ее производные. Изучение состояния здоровья детей, проживающих в населенных пунктах с выбросами ртутного производства, показало, что уровень распространенности всех болезней у них составил 1781,4 на 100 детей. Наиболее часто встречаются наследственные, дегенеративные и другие болезни центральной нервной системы.

По данным И.В. Мудрого, в городах с развитой цветной и черной металлургией среди детей отмечается значительное увеличение количества перинатальных болезней, врожденных аномалий, заболеваний органов дыхания, пищеварения, нервной системы и органов чувств. О.Л. Капура, Л.Н. Альбертон, В.И. Криворучко и О. Андерсон, Дж. Нильсен указывают, что на территориях с загрязнениями окружающей среды цветными металлами у 47% детей выявляются железодефицитная анемия, а у 37% – латентный дефицит железа.

Серьезную угрозу для здоровья детей представляет использование пестицидов в сельском хозяйстве. Дети являются наиболее уязвимым контингентом при контактах с пестицидами: 60% отравлений приходилось на детей дошкольного возраста. Л.В. Василос (1991) и А. Майрапетион и другие изучали показатели заболеваемости в населенных пунктах с высоким уровнем химизации сельского хозяйства. Авторами были установлены более низкие показатели физического развития детей, уровень общей заболеваемости в 2,5 раза превышал контрольный, в 2 раза и более регистрировались аллергическая и неврологическая патологии, болезни обмена веществ и верхних дыхательных путей. По данным других авторов (В.Г. Николаев, В.В. Гребенникова) , у детей, проживающих в районах с повышенным содержанием нитратов в питьевой воде, чаще регистрируются ОРЗ (в 3,8 раза), пневмония и грипп (в 3,5 раза), инфекции кожи и подкожной клетчатки (в 6 раз). У 40% детей из этих районов выявлена Т лимфопения и почти у 44,4% – В лимфопения. Ряд авторов указывают на возможность поражения сердечно-сосудистой системы у детей под влиянием пестицидов различных классов , а также увеличение числа детей, больных ревматизмом, пневмонией, особенно на первом году жизни, среди школьников 12–13 лет отмечались более выраженные нарушения адаптационных возможностей и большая степень рассогласованности функций сердечно-сосудистой и дыхательных систем.

Таким образом, организм детей может оказаться очень чувствительным к влиянию многих экологических факторов, а особенно загрязнению окружающей среды промышленными и сельскохозяйственными отходами и автотранспортом. Антропогенное загрязнение окружающей среды представляет особую опасность для здоровья детей из-за физиологических особенностей детского организма. Это может выражаться в задержке развития не только иммунной, но и интерферроновой систем, незрелости антиоксидантной системы, высокой проницаемости гемато-энцефалического барьера, недостаточности местного иммунитета. Загрязнения могут оказывать негативное воздействие даже на репродуктивную функцию и вызывать эмбриотоксические и мутагенные эффекты.

3. Особенности реакции детского организма на воздействие

неблагоприятных факторов внешней среды

Исследования ученых разных специальностей указывают на низкую устойчивость молодого организма к воздействию вредных факторов окружающей среды. Реакции детского организма на действие антропогенных факторов значительно отличаются от реакций взрослых . Эти различия обусловлены многими факторами. Во-первых, существованием критических периодов развития, когда чувствительность детского организма к патогенным внешним воздействиям изменяется в сторону ее повышения. Во-вторых, повышенной чувствительностью нейроэндокринной системы к воздействию вредных агентов на протяжении всего периода роста. Существенное значение имеют также неблагоприятные последствия влияния ксенобиотиков на репродуктивную систему, формирование которой происходит также в течение длительного периода. В третьих, особой ранимостью иммунной системы растущего организма из-за нелинейного постепенного ее развития, характеризующегося критическими периодами, когда отмечаются депрессивные состояния, включение соответствующих генов, осуществляется перестройка органов и систем иммунитета. В-четвертых, феноменом импринтинга, когда токсические воздействия на родителей и на ребенка индуцируют не свойственные данному возрастному периоду метаболические сдвиги. В-пятых, феноменом гермезиса (стимуляция физиологических функций малыми дозами ксенобиотиков). Известна повышенная резистентность организма к действию ксенобиотиков в постнатальном периоде, если в очень малых дозах они оказывали влияние в стадии эмбрионального развития, что в определенной степени связано с ферментативным импринтингом. В шестых, наследственным предрасположением к неадекватным реакциям организма на внешние воздействия. В-седьмых, этническими различиями реакций на действие химических и других агентов окружающей среды, которые не зависят от возраста, но должны обязательно приниматься во внимание у детей. Установлено, что вариации индивидуальной чувствительности к ксенобиотикам обусловлены, прежде всего, этнической принадлежностью. В-восьмых, мутагенным влиянием внешней среды. Мутации половых клеток родителей являются причиной возникновения наследственных и в определенной степени онкологических заболеваний у детей, при этом нередко в родословной ребенка по вертикали аналогичные больные не выявляются .

Имеются многочисленные сообщения о повышенной заболеваемости детей, проживающих на экологически неблагоприятных территориях, болезнями органов дыхания, кроветворения, пищеварения, нервной системы и органов чувств, ЛОР-органов, эндокринной системы, кожи и подкожной клетчатки, расстройствами питания, нарушения различных сторон обмена и т.д. В тесной связи с загрязнением окружающей среды находится частота недоношенности, частота пороков развития, частота хромосомных болезней, частота умственной отсталости и аномалий поведения у детей, частота и виды онкологической патологии у детей, число детей-инвалидов и инвалидов с детства. Экопатогенные воздействия обусловили появление новых болезней, среди которых должны быть названы химическая астма, синдром общей утомляемости, диоксиновый синдром (хлоракне, пигментация кожи, иммунодефицит), «странная» болезнь Минамата (спастические параличи, умственная отсталость вследствие поражения центральной нервной системы метилртутью, накопленной в морских продуктах питания), болезнь Юшо (поражение кожи полихлорированными бифенилами, поступившими с загрязненным пищевым растительным маслом), болезнь итаи-итаи, общая иммунная депрессия – «химический СПИД», синдром «нездоровых» зданий и другие.

В связи с возрастающим ухудшением экологических условий следует в ближайшие годы ожидать дальнейшего ухудшения состояния здоровья современных детей. Высокий уровень заболеваемости детей в городах многие авторы связывают с наличием существенных сдвигов в их иммунном статусе. Известно, что определенные классы вредных веществ оказывают избирательное действие на иммунную систему. Экологическая обстановка современного города, увеличивая антигенную нагрузку на организм ребенка, видоизменяет его иммунологическую реактивность, что может привести к появлению в популяциях тех или иных форм иммунологической недостаточности. Одним из ведущих лабораторных признаков иммунологической недостаточности является низкая напряженность поствакцинального населения, и в первую очередь детей, проживающих в условиях загрязнения окружающей среды. В эксперименте на животных доказано, что снижение иммунологической активности АКДС-вакцины может быть прямым следствием загрязнения среды тяжелыми металлами.

Существенное воздействие оказывают экологические условия и на показатели физического развития детей. Динамическое слежение за изменениями показателей физического развития позволяет дать оценку реакции со стороны детского организма на изменение гигиенических, социальных условий проживания, особенности образа жизни и др.

Уральский промышленный регион России является лидером по валовым выбросам вредных веществ в атмосферу, в большей степени таких как оксид углерода, оксид меди, азота, диоксида серы, хлористого водорода, фенолов, углеводорода, свинца, хлора, формальдегида, бензапирена, ксилола. Регион занимает второе место в стране по валовым выбросам и других токсичных веществ. Наибольший вклад в суммарные выбросы вносят предприятия Свердловской /30%/, Челябинской /27%/ областей. Так в городах Челябинской области: Челябинске, Магнитогорске, Златоусте более 80% выбросов обусловлено предприятиями черной металлургии. Большая часть территории испытывает недостаток водных ресурсов. На металлургические комплексы Уральского регион в 1992 г. приходилось 28% всех выбросов вредных веществ, загрязняющих атмосферу, хотя в целом по предприятиям металлургии, по сравнению с 1992 г., доля их выбросов снизилась на 488 тыс. тонн, т.е. на 11,5%. Уменьшились выбросы твердых веществ на 108 тыс. тонн, т.е. на 9,7%, оксида углерода на 11,8%, диоксида серы на 8%. Накопители всевозможных отходов металлургических комплексов наносят большой ущерб подземным водам. Так, площадь загрязнения подземного водоносного горизонта Магнитогорским комбинатом превышает 150 кв. км.; Волгоградским заводом "Красный Октябрь" - 20 кв. км.. Загрязняющими веществами водного бассейна являются: железо, сульфаты, фенолы, нефтепродукты - превышающие ПДК в 5-10 раз. Ведущими в суммарном загрязнении Челябинской области являются вещества 1-го и 2-го класса токсичности. Так в Челябинске удельный вес БП составляет 91,1%, в Магнитогорске - БП 82,0%, свинца - 8,0%; в Златоусте: фенол - 54,0%,-диоксид серы - 17,8%, многокомпонентной пыли - 15,2; в Верхнем Уфалее: ртути - 19,7%, диоксид серы и азота - по 12.15; в Карабаше: свинец - 88,1%. Одним из основных загрязнителей окружающей природной среды города Магнитогорска по данным Госсанэпиднадзора является металлургический комбинат, выбросы вредных веществ которого в атмосферу составляют 96% от общего выброса всех предприятий города. Технологические выбросы в сутки в расчете на производство 1 млн. тонн стали в год составляют: пыли - 128,1 тонн в сутки, сернистого газа - 151,0 тонн в сутки, СО - 253,0 тонн в сутки. Количество окислов азота, выбрасываемых из печи на одну тонну стали, равно 1,0-2;0 кг. Содержание окислов азота в домовых газомартеновских печей составляет 600 - 900 мг./м.З в пересчете на NО2, что значительно превышает ПДК и удельные выбросы сталеплавильных печей / 1,17 кг./ т./ и конверторов / 0,023 кг /т / .

В городе Магнитогорске с 1978 г. проводится комплексное изучение проблемы: "Влияние факторов окружающей природной среды на здоровье населения". При этом изучаются объекты природной окружающей среды (воздух, почва, литьевая вода) на содержание химических токсических соединений. Приоритетными загрязнителями окружающей среды города являются в воздухе: пыль, содержащая железо /до 10 ПДК/, кремний /более 10 ПДК/, марганец /2 ПДК/, медь /1,5ПДК/, никель /2 ПДК/,свинец /7ПДК/, хром /3,3 ПДК/, кремний /от 10 до 20 ПДК/, бензол /1,5 ПДК/, толуол /15 ПДК/, бензапирен /10 ПДК/, диоксид серы /6 ПДК/, диоксид и оксид азота /по 4 ПДК/; в почве: железо /высокие концентрации -120 мг./кг./, никель /до 40 ПДК/, мышьяк /до 155 ПДК/, нитраты /до 24 ПДК/, бензапирен /до 200 ПДК/; в питьевой воде: свинец /2,5 ПДК/, цинк /1,5 ПДК/, высокие концентрации кремния /до 46,7 мг./л./ и сурьмы /190,7 мг./л./. Большинство указанных химических соединений относятся к первому и второму классам токсичности, т.е. обладают обще токсическим действием, канцерогенным и ко канцерогенным действием, мутагенностью, тератогенностыо, эмбриотоксичностью, способны вызвать широкий спектр аллергических реакций, отрицательно влияют на гормональный статус, иммунитет и центральную нервную систему .

Таким образом, в районах Магнитогорска прослеживается в течение ряда десятков лет высокая техногенная нагрузка как на окружающую природную среду, так и на популяцию в целом. Известно, что наиболее чувствительными к воздействию вредных факторов являются дети. Поэтому состояние здоровья детей вызывает особый интерес. Данный интерес оправдывается и характерным высоким ростом заболеваемости детей. Для детей от 0 до 14 лет, проживающих в левобережном районе выявлен наименьший индекс здоровья (47,79%). Несколько выше индекс наблюдается у детей данного возраста в Правобережном районе (48,67%), а наибольшие значения получены для Орджоникидзевского района (70,03%)

Показатели индексов позволяют оценить и пораженность основных систем организма детей. Так, для систем органов дыхания отмечается наибольшая пораженность в Левобережном районе (47,6%), а наименьшая - в Орджоникидзевском районе (62,2%). Пораженность нервной системы для детей от 0 до 10 лет более высока в Левобережном районе (47,6%), а наименьшая - в Орджоникидзевском (62,2%).

Новообразования чаще выявляются у детей Левобережного и Правобережного районов (индексы здоровья по данной патологии составляют 47,6% и 48,2% соответственно). В отношении пищеварительной системы и врожденных аномалий развития наблюдается такая же закономерность: и Орджоникидзевском районе индекс здоровья наиболее высокий и составляет 66,8 %.

В результате данных исследований выявлено, что высшие показатели индексов здоровья характерны для детей в возрасте от 0 до 14 лет, проживающих в Орджоникидзевском районе.

При исследовании также установлены группы детей с наименьшим индексом здоровья - это дети в возрастной группе от 0 до 2 лет и от 3 до 7 лет. В данных возрастных группах регистрировался высокий риск развития эндокринной патологии, врожденных аномалий и заболеваемости нервной системы.

У детей от 7 до 14 лет большие показатели риска отмечаются в отношении пищеварительной системы, дыхательной и эндокринной. Данные нозологии имеют определенную структурную конфигурацию в зависимости от района проживания детей .

Исходя из вышесказанного, наибольшее внимание как медиков, валео-логов так и учителей следует обращать на детей в возрасте от 3 до 7 лет и особенно проживающих в Левобережном и Правобережном районах города в отношении возможной патологии нервной, дыхательной систем.

Образовательный процесс с данной возрастной группой детей необходимо проводить строго соблюдая все валеологические требования, не вызывая переутомление ЦНС, выявлять группы риска и проводить с ними необходимую коррекционную работу.

Анализ динамики физического развития детей России показывает, что в крупных городах процесс акселерации, пик которого приходился на середину 70-х годов, в основном закончился. В 80–90-х годах отмечается замедление темпов роста и развития подрастающего поколения. В.Н. Кардашенко (1993) объясняет эти явления социальными и экономическими трудностями последнего десятилетия (снижением белкового компонента в питании, несбалансированностью и нерегулярностью последнего, снижением двигательной активности, изменениями в системе воспитания и образования, отдыхе детей, семейной обстановке). С децелерацией связано увеличение внутригрупповых различий, а именно нарастание доли лиц, относительно поздно вступающих в период полового созревания, уменьшение числа лиц с избыточной массой тела, и, наоборот, увеличение количества людей с ее дефицитом и учащение случаев общей задержки физического развития. Установлено, что ускорение или замедление темпов развития приводит к усилению гетерохронности формирования отдельных систем и функций и уменьшению физиологических возможностей организма.

Таким образом, физическое развитие детей и подростков является одним из важнейших показателей здоровья подрастающего поколения и может быть использовано как один из основных наиболее наглядных и весьма достоверных критериев для оценки социальной, экономической и экологической ситуаций в регионе.

Заключение

Таким образом, не подлежит сомнению, что состояние здоровья, морфологические показатели и функциональные возможности детей в значительной степени зависят от условий жизни, а именно – от неблагоприятного состояния окружающей среды.

Организм ребенка развивается под влиянием взаимодействующих биологических, социально-экономических и природно-климатических факторов. На разных возрастных этапах эти воздействия проявляются неодинаково. Происходит сложное непрерывное взаимодействие, при котором в ряде случаев преобладает наследственная основа, а в других - влияние окружающей среды.

Неблагоприятные факторы внешней среды активно воздействуют на растущий организм, влияя не только на некоторые его структурные особенности, такие как рост и масса, но и на половое созревание и реактивность.

Участились заболевания и патологические состояния в детском и подростковом возрасте, редко встречавшиеся ранее. Среди школьников не наблюдается тенденция к снижению хронического тонзиллита, близорукости и дальнозоркости, функциональных нарушений центральной нервной системы (ЦНС), кариеса зубов, аллергических болезней. Ряд хронических болезней формируется еще в дошкольном возрасте – в старших группах детского сада и при поступлении в 1-й класс.

Длительное воздействие негативных факторов окружающей среды, загрязнённой техногенными отходами, оказывает отрицательное влияние на морфофункциональное развитие детей. В неблагоприятных экологических условиях происходят изменения и в их психофизиологическом развитии.

Список литературы

1. Абдуллин А.Г. Последствия неблагоприятных экологических факторов на здоровье населения Урала/ А.Г. Абдуллин // Жизнь и безопасность. Экология. – 2005. – № 1-2. – С.250-255.

2. Бабушкина Н.П., Черепанова М.В. Влияние экологических факторов на развитие детского организма. – Владивосток: ВГЭУ, 2004. – 184 с.

3. Беляков В.А., Васильев А.В. Влияние загрязнения атмосферного воздуха на физическое развитие детей // Гигиена и санитария. – 2003. – № 4. С. 31–33.

4. Гигиенические аспекты окружающей среды. – М.: Медицина, 1974. – С. 98–100.

5. Казначеев В.П. Экология человека: проблемы и перспективы // Экология человека. Основные проблемы. – М. : Наука, 1988. – С. 9–32.

6. Коршевер Е.Н. Гигиена: учеб. пособие для студентов высш. мед. учеб. заведений /Е.Н. Коршевер, В.Н. Шилов. – М. : Изд-во ВЛАДОС-ПРЕСС, 2005. – 216 с.

7. Кошкина В.С. Проблемы окружающей среды и здоровье (региональные аспекты) / В.С. Кошкина, Н.Н. Котляр, Н.А. Антипанова, Н.П. Лисьева // Наука на рубеже веков. Проблемы окружающей среды и здоровье. Сборник научных статей / Под ред. проф.В.С. Кошкиной. – СПб. : Нестор, 2002. – С. 5-10.

8. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. – М. : Фаир-пресс, 1999. – 264 с.

9. О влиянии диоксинов на возникновение злокачественных новообразований и нарушений репродуктивного здоровья населения / Б.А. Ревич, Е.М. Аксеев, Г.И. Ушакова и др. // Гигиена и санитария. – 2002. – № 1. – С. 6–8.

10. Окружающая среда и здоровье. – М. : Изд-во Московского НИИ гигиены, 1991. С. 10–15

11. Сердюковская Г.Н., Бережкова Л.Ф., Белявская В.И. Изучение состояния здоровья детей и подростков и факторы его определяющие // Здоровье населения и среды обитания: Инф. бюл. – М., 2003. – № 9. – С. 8–12.

12. Трубня Н.П., Федоренко О.К. Атмосферное загрязнение как фактор риска для здоровья детского и подросткового населения // Гигиена и санитария. – 2002. – № 2. – С. 21–23.

13. Урал и экология: учебное пособие. 2-е изд. – Екатеринбург: Банк культурной информации, 2001. – 284 с.

© Размещение материала на других электронных ресурсах только в сопровождении активной ссылки

Для рассмотрения того, как окружающая среда воздействует на организм человека в течение всей его жизни от рождения до смерти, удобно разделить факторы среды по природе их воздействия на физические, химические , биологические и социальные.

Физические факторы. Человек на протяжении всей своей постнатальной жизни постоянно взаимодействует с двумя основными физическими факторами, к которым организму приходится непрерывно приспосабливаться, - это температура окружающей среды и сила тяжести (гравитация). Реакция организма на оба эти фактора самым непосредственным образом связана с массой, геометрическими размерами и пропорциями тела, которые меняются по мере возрастного развития. Другие физические факторы, также определяющие особенности среды обитания человека, воздействуют на организм независимо от его формы и размеров (например, влажность, атмосферное давление, газовый состав окружающего воздуха, инсоляция и т.п.).

Температура - постоянно действующий фактор переменного значения. Клетки организма нуждаются для своего нормального функционирования в постоянной температуре около 37 °С, изменение температуры на 10 °С в ту или иную сторону способно в 2- 3 раза изменить скорость всех биохимических реакций, причем их согласованность в этом случае будет нарушена. Если температура тела опускается ниже +25 или поднимается выше +42 "С, клетки тела погибают и наступает смерть.

Изменения внешней температуры требуют приспособления организма к этому переменному фактору. В этом случае очень важны размеры и пропорции тела, так как, согласно физическим законам, интенсивность производства тепла в организме пропорциональна его массе, а скорость теплоотдачи пропорциональна площади поверхности тела. Изменение размеров и пропорций, происходящее в результате роста, непосредственно сказывается На балансе продукции и отдачи тепла. Ребенок обладает относительно большой поверхностью тела (т.е. на 1 см 2 поверхности у ребенка приходится меньшее количество его массы), поэтому для него задача вывести избыточное тепло решается легче, чем выработать дополнительное количество тепла. В то же время относительно большая поверхность тела ребенка приводит к тому, что при низкой температуре он быстрее охлаждается.

Повышенная температура среды требует - во избежание перегрева - активации функций, способствующих теплоотдаче: усиливаются поверхностный кожный кровоток, а также легочная вентиляция и потоотделение - все это способствует переносу тепла из «ядра» тела к его поверхности и выделению избыточного тепла в окружающее пространство. Пониженная температура, напротив, требует сохранения тепла в организме: сужаются кожные кровеносные сосуды, снижается активность внешнего дыхания, прекращается потоотделение и усиливается теплопродукция за счет повышения интенсивности метаболизма.

В организме взрослого человека дополнительное тепло при охлаждении образуется главным образом в печени и скелетных мышцах (всем известно, когда холодно, мы начинаем дрожать - это и есть проявление терморегуляторной активности мышц: не производя никакой внешней работы, они непрерывно сокращаются, согревая протекающую через них кровь).

У детей есть орган, специально предназначенный для производства дополнительного тепла, - бурая жировая ткань. Это жировые клетки, которые обильно снабжаются кровью и содержат огромное количество митохондрий. Особенностью митохондрий бурого жира является их способность «сжигать» большое количество жира, не производя АТФ. При этом практически вся высвобождающаяся энергия превращается в тепло. Таким образом, бурая жировая ткань выполняет в детском организме роль своеобразной «печки», которая включается каждый раз, когда ребенку становится холодно. Сигналом для такого включения служит воздействие симпатического отдела ЦНС и ее медиатора норадреналина, который может также поступать из надпочечников. Бурый жир расположен у детей под кожей между лопатками, вдоль крупных шейных сосудов, а также около крупных сосудов внутри грудной клетки и брюшной полости. У взрослых бурая жировая ткань встречается редко, это специальный «детский» орган, исчезающий по мере взросления. Так же ведут себя многие лимфатические железы, обеспечивающие иммунитет (зобная железа, гланды и другие). Перенесенные ребенком острые заболевания (воспаление легких, грипп и другие) могут приводить к уменьшению размеров и активности бурого жира. Поэтому так важно соблюдать комфортный температурный режим для больных и выздоравливающих детей.

Детский организм более чувствителен к изменениям внешней температуры, чем взрослый. Температурный диапазон, в котором человек чувствует себя комфортно, составляет для взрослого от +25 до +30 °С, а для ребенка первого года жизни - от +27 до +33 °С. Защиту от колебаний температуры окружающей среды человеку обеспечивает одежда. Она должна быть такой, чтобы внутри (на поверхности кожи под одеждой) температура приближалась к зоне комфорта. При этом важно, чтобы одежда не препятствовала воздухообмену: ведь кожа должна дышать, а испарения потовых желез должны иметь выход, иначе кожные покровы начинают преть. что часто бывает при неправильном уходе за маленькими детьми.

Механизмы терморегуляции у детей начинают интенсивно развиваться в возрасте 4-5 лет, именно в этом возрасте наиболее эффективны различные закаливающие процедуры, благодаря которым сосудистые реакции ребенка приобретают подвижность, необходимую для эффективного поддержания постоянной температуры тела. Закаливание позволяет ребенку защититься от простуд и повышает общий иммунитет организма.

Гравитация (сила тяжести) - другой постоянно действующий фактор, который связан с массой и формой тела. В отличие от температуры уровень гравитационного воздействия не колеблется, и даже различия в силе тяжести, которые можно с помощью точных физических приборов определить на экваторе и на полюсах Земли, либо на уровне моря и высоко в горах, не столь уж существенны, и организм человека на них практически не реагирует. Однако любое перемещение тела или его части в поле земного тяготения требует специальных усилий по преодолению гравитации, а следовательно, дополнительных затрат энергии. Перемена положения тела (лежа, сидя, стоя) весьма существенно изменяет условия, в которых функционируют вегетативные системы - кровообращение, дыхание, выделение и др. При вертикальном положении тела сердцу приходится выполнять значительно (у взрослого человека - на 15-20%) большую работу по преодолению гидростатического сопротивления столба крови, чтобы обеспечить нормальные условия кровоснабжения тканей, особенно головного мозга. У ребенка, имеющего меньшие размеры тела, изменение его положения в пространстве сказывается в меньшей степени. Именно поэтому кровяное давление у детей в норме существенно ниже, чем у взрослых, меньше также разница между систолическим и диастолическим давлением (правда, кроме геометрических размеров, здесь еще имеет значение эластичность сосудов, которая у детей выше, и их тонус, который у детей ниже, чем у взрослых).

Влажность. Абсолютно сухой, как и 100 % влажный, воздух тяжел для дыхания человека. В пустынях и жарких степях бывает такая сухость воздуха, что дыхание «перехватывает» из-за высыхания слизистых оболочек воздухоносных путей. У детей чувствительность к потере влаги выше, чем у взрослых, что необходимо учитывать, особенно при организации двигательной активности детей в летнюю жару, которая всегда связана с активацией дыхания. В тропических и жарких странах с морским климатом, а также в летние месяцы в районах, где много природных водоемов, наблюдается избыточная влажность, которая также снижает эффективность работы легких. В таких ситуациях умственная и особенно физическая работоспособность снижается, причем у детей в значительно большей степени, чем у взрослых.

Инсоляция и другие формы электромагнитных излучений. Солнечные лучи, попадая на тело человека, вызывают изменение цвета его кожи (загар), который является ответной адаптивной реакцией организма. Темная кожа в меньшей степени пропускает лучистую энергию солнца вглубь тела, защищая клетки от ультрафиолета, способного повредить крупные белковые молекулы. Детская кожа до полового созревания обычно намного менее пигментированная, чем у взрослых, поэтому уровень инсоляции для детей необходимо строго контролировать. Даже взрослый может легко обжечь свои кожные покровы ярким солнцем, особенно вблизи воды (мельчайшие капельки воды действуют как увеличительные стекла, а их испарение на ветру с поверхности тела создает обманчивое ощущение прохлады). Перегрев на солнце (солнечный удар) и солнечный ожог - довольно частые явления, особенно у городских детей, резко меняющих с началом каникул уровень инсоляции своей кожи. Жители сельской местности, как правило, более адаптированы к воздействию солнечных лучей, имеют более смуглую кожу, а смена сезонов и связанное с ней изменение уровня инсоляции для них происходит более плавно и постепенно.

Не только солнце, но и другие источники электромагнитного излучения могут быть опасны, если это излучение превышает гигиенически допустимые нормы. В частности, такими источниками являются телевизионные и радиопередающие устройства, включая сотовые телефоны. Контакт детей с такими источниками должен быть ограничен, так как детский организм более чувствителен к излучению, чем взрослый. По этой же причине детям в ограниченном объеме и только в силу необходимости назначают разного рода медицинские процедуры, связанные с применением рентгеновского излучения.

Особую опасность представляют источники радиоактивного излучения. Последствия катастрофы на Чернобыльской АЭС особенно тяжелы тем, что пострадало большое число детей, у которых под воздействием радиоактивного излучения нарушается, в первую очередь, гормональная регуляция функций. Особенно часто в таких случаях наблюдается поражение щитовидной железы, а также половых желез. Радиоактивные изотопы, длительное время сохраняющиеся в зонах заражения, способны нарушать самые разные биохимические и физиологические процессы, угнетать рост и развитие и вызывать многие крайне тяжелые заболевания вплоть до лучевой болезни, поражающей систему кроветворения. Это заболевание приводит к резкой потере иммунитета и ослаблению кислородтранспортной функции крови, утрате половой функции, а в тяжелых случаях к смерти.

Парциальное давление атмосферных газов. Каждый газ, находящийся в сосуде, стремится заполнить собой весь объем этого сосуда. Если таких газов несколько, как это имеет место в нашей земной атмосфере (которую условно можно рассматривать в качестве такого сосуда - хотя он и не имеет «стенок», но газы удерживаются около Земли силой ее тяготения), то все равно каждый из них заполняет собой все пространство. Находясь в сосуде, газ оказывает на его стенки определенное давление, которое тем больше, чем больше количество данного газа в сосуде. Атмосферный воздух давит на поверхность Земли, и это давление равно весу столба воздуха от поверхности Земли до верхних, разреженных слоев атмосферы. При этом каждый из газов, составляющих смесь, оказывает свою часть давления. Вот эта часть и называется «парциальным давлением». Согласно законам физики, парциальное давление газа пропорционально его количественной (объемной) доле в данной газовой смеси. Кислород, которым мы дышим, составляет 21 % от общего объема атмосферного воздуха.

Плотность воздуха на уровне моря и высоко в горах сильно различается - с увеличением высоты воздух становится все более разреженным: сказывается уменьшение силы земного тяготения. Меняется атмосферное давление также в зависимости от погодных условий - в зонах циклонической активности оно заметно понижено, а в центре антициклона - повышено по сравнению с «нормой», за которую принято давление 760 мм рт. ст. - наиболее типичное давление на уровне моря в спокойную и ясную погоду. Такие колебания атмосферного давления приводят к тому, что меняется парциальное давление кислорода. Учитывая, что именно парциальное давление кислорода является тем физическим фактором, который обеспечивает его проникновение в организм, легко понять, что такие колебания давления атмосферы влияют на снабжение всех тканей организма кислородом. Жители высокогорных регионов, родившиеся и выросшие в этих условиях, хорошо адаптированы к некоторому недостатку кислорода в окружающем их воздухе, причем эта адаптация закреплена на генетическом Уровне. Для жителей равнинных районов требуется некоторое время, чтобы приспособиться к условиям высокогорья. Детский организм, в котором процессы окислительного обмена протекают более интенсивно, чем у взрослых, более чувствителен к любым перепадам парциального давления кислорода. Возможно поэтому маленькие дети становятся беспокойными и капризными при приближении грозы (зона пониженного атмосферного давления). Указанные обстоятельства необходимо учитывать также при организации путешествий и отдыха для детей, если они предполагают пребывание в высокогорных областях: такие путешествия детям не противопоказаны, но требуют соблюдения строгого режима, ограничения спонтанной двигательной активности и профилактики стрессовых состояний. Не рекомендуется маленьких детей, рожденных и проживающих обычно на равнинах, вывозить для отдыха в горы на высоты свыше 2000-2500 м.

Геомагнитные поля. В последние десятилетия многочисленные исследовательские группы пытаются выяснить, насколько и в каком направлении способны повлиять на состояние организма человека изменения, обусловленные нестабильностью земного магнетизма. Сила магнитного поля земли достаточно велика, а его колебания хорошо заметны для физических приборов, что послужило толчком для изучения эмоциональных и функциональных сдвигов, возникающих под влиянием изменений геомагнитной обстановки. Многие СМИ даже сообщают читателям и слушателям о предстоящих всплесках геомагнитной активности, предлагая им принимать в такие дни профилактические меры неспецифического характера. До сих пор неизвестна точка приложения действия геомагнитных полей на человеческий организм, хотя гипотез и недостаточно обоснованных теорий этого воздействия огромное количество. Специальные измерения, проводившиеся на молодых здоровых людях (студентах), не подтверждают предположений о сильном влиянии геомагнитных полей на психику и вегетативные системы человека. В то же время практический опыт показывает, что дети и старики бывают гораздо более чувствительны к слабым воздействиям, чем люди работоспособного возраста. Вполне вероятно, что геомагнитные воздействия относятся как раз к такому разряду. Во всяком случае, опыт практических врачей-педиатров подтверждает, что дни, на которые прогнозируется резкое изменение геомагнитной ситуации, бывают наиболее напряженными в их практике: больше вызовов, более сложные случаи заболеваний и т. п. Защитить ребенка от воздействия геомагнитного поля Земли невозможно, однако помочь ему пережить наиболее неблагоприятные периоды без негативных последствий вполне реально, следует лишь проявлять в такие дни повышенное внимание к ребенку и больше считаться с его неосознанными потребностями: в таких ситуациях часто инстинктивное поведение оказывается более правильным, чем поведение, диктуемое разумом.

Химические факторы. Человек привык жить в условиях взаимодействия с огромным количеством разнообразных веществ, которые в совокупности составляют биогеохимическую среду его обитания. Среди этих веществ есть необходимые человеку (вода, кислород, питательные вещества и многое другое), нейтральные (азот, многие минеральные вещества и т.п.), а также ядовитые, или токсичные. Поскольку для организма далеко не безразлично, с какими веществами ему приходится иметь дело, уже давно существуют гигиенические нормы предельно допустимых концентраций разнообразных веществ, встречающихся в воздухе, воде, пище, земле и других субстанциях, с которыми соприкасается человек в своей жизни и деятельности.

Состав атмосферного воздуха - важный фактор, влияющий на состояние и функциональную активность человека. В норме атмосферный воздух содержит 21 % кислорода, 78 % азота и около 1 % инертных газов и различных примесей, в том числе углекислый газ, выдыхаемый всеми животными. К таким концентрациям газов мы привыкли. Значительные изменения состава воздуха могут происходить при разного рода чрезвычайных ситуациях и катастрофах. Например, если горит лес или торф, на большой площади вокруг этой территории может резко возрасти содержание в воздухе угарного газа (окись углерода СО), который в отличие от углекислого газа (двуокись углерода СО 2) не стимулирует дыхание, а выводит из строя молекулы гемоглобина, которые переносят в организме животных и человека молекулы кислорода. Отравление угарным газом - одна из главных причин гибели людей на пожарах, а также при неправильном пользовании печью. К такому же результату может привести длительный прогрев автомобильного двигателя в закрытом гараже. Множество ядовитых веществ попадает в воздух в результате работы миллионов автомобильных двигателей и промышленных предприятий, поэтому воздух в крупных городах никак не может считаться безвредным. В лесной зоне воздух насыщен веществами, выделяемыми деревьями, в частности хвойные деревья вырабатывают летучие фитонциды, помогающие очищать воздух от болезнетворных микробов. Большой целебной силой обладает воздух соляных пещер и соляных пустынь: всем известна удивительная целебная сила окрестностей Мертвого моря, где воздух насыщен микроскопическими кристалликами минеральных солей. Морской воздух всегда имеет примесь йода и других испаряющихся веществ, что также влияет на состояние организма. Следует подчеркнуть, что детский организм значительно более чувствителен к изменениям химического состава воздуха, чем взрослый.

Состав воды - гораздо более изменчивый фактор, чем состав воздуха. Сами по себе молекулы воды, разумеется, всегда одинаковы (хотя, по современным данным, вода может находиться в 8 разных физических состояниях, каждое из которых определяет способность воды растворять другие вещества и влиять на их проницаемость через биологические мембраны), но состав и концентрация растворенных в воде веществ могут меняться в очень широких пределах. Морская вода - соленая, непригодная для питья, причем ее состав в разных морях несколько различается. Речная и озерная вода - пресная, однако и в ней растворено некоторое количество солей. Вода, добываемая из артезианских скважин и колодцев, также весьма различна по своему составу. Все это может сильно влиять на обменные процессы в организме человека. Так, выше мы уже говорили, что в местностях, где в воде содержится мало йода, у людей наступает дисфункция щитовидной железы и развивается базедова болезнь - тяжелое нарушение обмена веществ, которое лечится путем добавления солей йода в пищевой рацион. Наличие в воде фтора положительно влияет на твердость зубной эмали, а если организм получает недостаточное количество фтора, зубы начинают крошиться и выпадать в очень раннем возрасте. Чтобы избежать этого, во многих странах теперь воду специально фторируют, одновременно дезинфицируя ее (в России воду, употребляемую в городах для приготовления пищи, для дезинфекции обычно хлорируют или озонируют). Вода - прекрасная среда для размножения множества разнообразных микроорганизмов, в том числе патогенных, т. е. способных вызвать у человека различные заболевания. Поэтому дезинфекция воды, которая используется человеком, - важнейшая забота санитарных служб. Дети бывают особенно чувствительны к болезнетворным микробам, поэтому для приготовления пищи и напитков для детей нужно использовать только кипяченую воду, особенно весной и летом, когда условия для размножения микробов благоприятны. Забота о качестве воды - непременное условие оздоровительного эффекта летнего отдыха детей в сельской местности (в летних лагерях, в походах и экспедициях, просто в деревне).

Состав и качество пищи во многом определяются составом воды и почвы окружающей местности. Химический состав пищи важен также для того, чтобы обеспечить организм всеми необходимыми питательными веществами: белками, жирами, углеводами, витаминами, микроэлементами и т.п. Микроэлементный состав почвы, на которой выращены растения, предназначенные для питания человека и домашних животных, - очень важный фактор, влияющий на гармоничность обменных процессов и нормальное протекание роста и развития ребенка. Более детально проблема качества и количества пищи для детей разного возраста будет обсуждена ниже.

Наличие токсичных веществ может сделать неприемлемым использование любого продукта. Токсичные (ядовитые) вещества могут при определенных условиях накапливаться в воздухе (испарения в зоне разломов земной коры, выхлопы автотранспорта, выбросы промышленных предприятий и т.п.) и воде (химические загрязнения вследствие технологических процессов, разложение органических веществ в стоячей воде и т. п.). При попадании в организм растений и животных этих токсичных веществ возникает вероятность их попадания и в пищу человека, что может привести к сильному отравлению и даже к смерти. Большую осторожность следует проявлять при покупке ранних овощей и фруктов: многие из них выращены с использованием чрезмерных количеств удобрений, а избыток нитратных солей отрицательно сказывается на работе печени, желудочно-кишечного тракта и почек человека. Токсины оказываются в воде также благодаря деятельности некоторых микроорганизмов.

Биологические факторы. Будучи биологическим объектом, человек вольно или невольно непрерывно взаимодействует с огромным количеством живых существ, которые его окружают.

Внутривидовое и межвидовое взаимодействие. С одной стороны, человеку необходимо общаться с себе подобными, и такое общение обязательно влияет на состояние его организма, поскольку это общение вызывает изменения в работе нервной и гормональной систем регуляции. В данном случае речь не идет о социально-психологических аспектах (об этом будет сказано позже), здесь имеются в виду те инстинктивные, неосознаваемые человеком сугубо биологические реакции его организма, которые возникают под влиянием других людей либо сами влияют на окружающих. Так, каждый человек выделяет в окружающее его пространство целый букет разнообразных ароматических веществ, служащих для индивидуальной и половой идентификации. Слабость нашего обоняния (по сравнению с обонянием диких животных) не означает, что мы не улавливаем на подсознательном уровне подобных сигналов и что наша ЦНС не реагирует на них. Внешний вид и неосознаваемый ароматический портрет человека - основа так называемого «первого впечатления», которое, как известно, часто бывает наиболее интегральным и наиболее точным и определяет в дальнейшем характер взаимоотношений с данным человеком. Другой пример внутривидового взаимодействия - известное многим состояние напряжения при попадании в толпу. Даже если нет прямой угрозы жизни и здоровью, человек в толпе часто чувствует себя неуютно, его пугает обилие других человеческих тел, окружающих его, необходимость следовать непредсказуемой воле этого конгломерата. И в то же время быть членом такой группы, которая становится в некий момент «суперорганизмом», - один из самых притягательных соблазнов, инстинктивно переживаемых человеком. Именно по этой причине столь чувственным является, скажем, хоровое пение: каждый, кто участвует в хоре, в какой-то момент начинает ощущать себя частичкой этого суперорганизма, ощущает его власть над собой, и это ощущение вселяет ужас, но и доставляет сладость. Все это на грани физиологии и психологии, но нам важно подчеркнуть, что каждое подобное событие в жизни человека - глубокий стресс, развивающийся по всем законам физиологии, с резкой активацией секреции эндокринных желез и вегетативных реакций.

С другой стороны, человек непрерывно взаимодействует с представителями других видов живых существ. Даже если с человеком не живут никакие домашние животные, помогающие ему снимать стресс и расслабляться, либо, напротив, обладающие стрессогенным эффектом (например, ежедневная дойка коровы представляет собой неизбежный и утомительный вид работы), контактов с представителями животного и растительного мира избежать невозможно.

Если собственных иммунных сил организма для борьбы с патогенными микробами не хватает, приходится прибегать к помощи лекарственных препаратов. Наиболее сильные из них - антибиотики, которые первоначально были выделены из плесневых грибов, а теперь обычно синтезируются на фармацевтических фабриках. Употребление большого количества антибиотиков может приводить к развитию грибковой микрофлоры в кишечнике, что является тяжелым осложнением после инфекционных заболеваний. Для профилактики такого развития событий необходимо вместе с антибиотиками принимать противогрибковые препараты (например, нистатин).

Соблюдение гигиенических правил при приготовлении и употреблении пищи - важнейшая мера профилактики инвазий (поражений глистами).

Природные очаги инфекций и инвазий. Есть инфекционные заболевания, характерные только для человека. А есть такие, которыми болеют и животные, живущие в дикой природе, и человек. Вот эти инфекции могут существовать в некоторых природных условиях независимо от того, живет ли там человек, зато если человек попадает в такую область, то почти неминуемо заболевает. Такие зоны называются природными очагами инфекций, и погасить подобный очаг часто бывает невозможно. Например, чумой болеют многие степные и пустынные грызуны - песчанки, тушканчики, суслики, сурки и другие. В тех местах, где они живут, нередко сотни и тысячи лет существуют природные очаги чумы. Если поблизости поселяется человек, то он может даже незаметно для себя вступить в контакт с этими грызунами либо получить возбудителя чумы через блоху, которая сначала укусила чумного зверька, а потом попала на тело человека. К природно-очаговым инфекциям относятся также сибирский (клещевой) энцефалит, желтая лихорадка, туляремия, сибирская язва, малярия, геморрагические лихорадки и другие особо опасные инфекции.

Детские болезни - форма адаптации организма. Следует подчеркнуть, что дети страдают от инфекций гораздо чаще, чем взрослые. Это связано с тем, что большое число инфекционных заболеваний вызывает стойкий пожизненный иммунитет, т. е. повторная встреча с патогенным микроорганизмом уже не способна привести к заболеванию, так как в организме выработаны соответствующие меры защиты. Однако исключить столкновение ребенка с микробами невозможно, да и не нужно. Так называемые детские инфекционные болезни (корь, скарлатина, ветряная оспа, свинка, краснуха и т.п.) - естественная форма адаптации детского организма к жизни в мире, где возбудители этих инфекций постоянно циркулируют. Это своего рода тренировка для иммунной системы ребенка. Разумеется, эти болезни необходимо правильно лечить и по возможности исключать развитие осложнений, которые, собственно, представляют наибольшую опасность. С возрастом вероятность заболевания многими инфекциями уменьшается, однако к старости иммунитет вновь снижается, и старики часто заболевают, заражаясь от детей.

Социальные факторы. К социальным факторам среды, влияющим на протекание физиологических процессов в организме, относится прежде всего образ жизни человека, сложившийся в результате взаимодействия некоторых психологических, биологических и социальных условий его жизни. В частности, на физическое и функциональное состояние как взрослых, так и (особенно) детей влияет уровень материального достатка, поскольку от него зависит качество и количество потребляемой пищи, доступность разнообразных гигиенических процедур, степень комфортабельности жилища и мест отдыха, способ и качество проведения свободного времени, уровень оздоровительной двигательной активности и т.д. В этом отношении первейшую роль играют семья и ближайшее окружение, причем это особенно важно для детей и подростков, которым порой приходится активно включаться в производственные дела, особенно в сельской местности. Множество обстоятельств семейной жизни составляют тот фон, на котором разворачиваются все физиологические процессы в организме. Режим дня, питания, соблюдение гигиенических правил, условия быта, место проживания и многое другое оказывают самое прямое влияние на каждого человека независимо от его возраста и рода занятий.

Явления мировой культуры, в частности мировые религии, музыка и другие виды искусства, - все это так или иначе влияет на современного человека, формируя его вкусы и пристрастия и тем самым определяя образ его жизни. В конечном счете мировая культура также является одним из факторов окружающей человека среды, в которой он должен чувствовать себя комфортно, если этого нет. то. значит, адаптация не совершилась, и это обстоятельство уже само по себе способно привести к самым неприятным для здоровья последствиям.

Приспособляемостью микроорганизмов к неблагоприятным факторам внешней среды является изменчивость - приобретение микроорганизмами признаков, позволяющих им выжить и отли­чающих их от предыдущих поколений.

По диапазону изменчивость микроорганизмов подразделяется:

Внутривидовая;

Видообразующая.

Внутривидовая изменчивость микроорганизмов встречается наиболее часто. При этом, основные видовые признаки бактерий сохраняются (например, приобретение бактериями устойчивости к антибиотикам).

Видообразующая изменчивость микроорганизмов встречается

чрезвычайно редко, при этом происходят глубокие изменения на­следственной структуры (генотипа) микроорганизмов (например, изменение обмена веществ).

Формы проявления изменчивости :

1. Фенотипическая изменчивость или модификация микроорга­низмов (ненаследственная, без изменения генотипа) возникает как ответ клетки на неблагоприятные условия ее существования. Эта адаптивная реакция на внешние раздражители не сопровождается изменением генотипа и поэтому не передается по наследству. Мо­гут измениться морфология (округление, удлинение клетки), куль­туральные свойства (стафилококки не образуют пигмент при не­достатке кислорода), биохимические или ферментативные свой­ства (выработка адаптивных ферментов у эшерихий - фермент лактаза на среде с лактозой). При фенотипической изменчивости кАк правило, через определенное время происходит возврат к ис­ходному состоянию («новый фенотип» утрачивается).

2. Генотипическая изменчивость (наследуемая) - возникает в результате мутаций и генетических рекомбинаций. При этом смена фенотипа связана с изменением генотипа и передается по на­следству. Нет возврата к исходному фенотипу.

Мутации (от лат. mutatio - изменять) - это стойко передаваемые по наследству структурные изменения генов, связанные с реорга­низацией нуклеотидов в молекуле ДНК. При мутациях изменяются участки геномов (т.е. наследственного аппарата).

Бактериальные мутации могут быть спонтанными (самопроиз­вольными) и индуцированными (направленными), т.е. появляются в результате обработки микроорганизмов специальными мутаге­нами (химическими веществами, температурой, излучением и т.д.).

В результате бактериальных мутаций могут отмечаться:

§ изменение морфологических свойств микроорганизмов;

§ изменение культуральных свойств;

§ возникновение у микроорганизмов устойчивости к лекарствен­ным препаратам;

§ ослабление патогенных свойств и др.

К генетическим рекомбинациям относятся рекомбинации ге­нов, которые происходят вследствие трансформации, трансдукции и конъюгации.

Трансформация -передача генетического материала от бак­терии-донора бактерии-реципиенту при помощи изолированной ДНК другой клетки.

Бактерии, способные воспринимать ДНК другой клетки, назы­ваются компетентными.

Состояние компетентности часто совпадает с логарифмиче­ской фазой роста.

Для трансформации необходимо создавать особые условия, например, при добавлении в питательную среду неорганических фосфатов частота трансформации повышается.

Трансдукция - это перенос наследственного материала от бактерии-донора к бактерии-реципиенту бактериофагом.

Например, с помощью бактериофага можно воспроизвести трансдукцию жгутиков, ферментативные свойства, резистентность к антибиотикам, токсигенность и другие признаки.

Конъюгация - передача генетического материала от одной бактерии другой путем непосредственного контакта. Причем про­исходит односторонний перенос генетического материала - от до­нора реципиенту. Необходимым условием для конъюгации явля­ется наличие у донора цитоплазматической кольцевой молекулы ДНК - плазмиды и специфического фактора плодовитости F. У грамотрицательных бактерий обнаружены половые F-волоски, че­рез которые происходит перенос генетического материала. Клетки, играющие роль донора, обозначают F+, а реципиенты – F –- .

3. Промежуточная изменчивость - диссоциация. В однородной популяции бактерий появляются различные по биологическим свойствам клетки, образующие две формы колоний – R (шерохо­ватые, с рваными краями, часто связанные с приобретением бак­териями патогенных свойств) и S (круглые, гладкие, блестящие).

Заключение

На микроорганизмы во внешней среде воздействует огромное количество разнообразных неблагоприятных факторов, что за­ставляет их постоянно совершенствоваться, приспосабливаться и эволюционировать.

Именно неблагоприятные факторы внешней среды являются для микроорганизмов движущей силой видообразования.

Вопросы для самоконтроля

1. Результаты действия факторов внешней среды на микроорганизмы.

2. Какие физические факторы оказывают наибольшее влияние на микроорганизмы?

3. Каков температурный диапазон выращивания разных видов микроорганизмов?

4. В чем сущность лиофильного высушивания микроорганизмов?

5. Опишите опыт Бухнера.

6. Значение осмотического давления для бактерий.

7. На какие группы классифицируют микроорганизмы по отношению к концентрации водородных ионов в среде?

8. Что такое дезинфекция и дезинфектанты?

9. Классификация химических веществ помеханизму противомикробного действия.

10. Какие средства называют антисептиками?

11. Перечислите биологические факторы, негативно воздействующие на микроорганизмы.

12. Какие взаимоотношения между бактериями обуславливает антагонистический симбиоз?

13. Каков механизм действия антибиотиков на бактерии?

14. Назовите возможные механизмы действия пробиотиков.

15. На какие группы подразделяют бактериофаги?

16. Что такое фильтрующая стерилизация?

17. Назовите отличия между фенотипической и генотипической изменчивостью бактерий.

Похожая информация.

1). Повышенная и пониженная температура воздуха ограждений.

Производственные помещения делят на: холодные, имеющие нормальную температуру и горячие цеха.

Особенно большие тепловыделения встречаются в металлургии

(доменные, мартеновские и прокатные цехи), машиностроении (литейные, кузнечные, термические цехи), текстильной промышленности (красильные и сушильные цехи), швейной промышленности (утюжные), на хлебозаводах, стекольном производстве и т.д.

В ряде производств работа проводится при пониженной температуре воздуха. На пивоваренных заводах в подвальных отделениях при температуре +4-7°, в холодильниках - от 0 до -20°.

Многие работы производятся в неотапливаемых помещениях (склады, элеваторы) или на открытом воздухе (строители, лесозаготовки, сплав леса, карьеры, открытые разработки угля и руды и т.д.).

2). Повышенная или пониженная влажность.

Встречается в прачечных, красильных цехах текстильных фабрик, на химических предприятиях и т.д. Особенно неблагоприятные условия создаются, если испаряющиеся жидкости нагреваются и кипят.

3). Повышенное или пониженное атмосферное давление.

Связано с работой водолазов, кессонными работами, работой в авиации и горными работами.

4). Чрезмерные шум и вибрация.

5). Запыленность воздуха - промышленная

6) . Промышленные яды.

Химические методы все больше внедряются в различные отрасли

промышленности - металлургическую, машиностроительную, горнорудную и т.д. Бурно развивается химическая промышленность. Все более широко применяются инсектофунгациды в сельском хозяйстве.

7. Бактериальное загрязнение среды.

Вызывает профессиональные инфекции, распространяющиеся среди

работающих в контакте с тем или иным инфекционным началом. В одних случаях болезнь возникает в результате контакта людей с больными животными (зоотехники, ветеринары и т.д.), в других - с инфекционным материалом: кожей, шерстью животных, тряпьем, бактериальными культурами (рабочие кожевенных заводов, рабочие утильзаводов, работники микробиологических лабораторий и др.), в третьих - с больными людьми (медицинский персонал, ухаживающий за инфекционными больными).

8. Радиоактивное заражение внешней среды, помещений, инструмента, материалов.

III. Несоблюдение общесанитарных условий в местах работы. К ним относятся:

1) недостаточная площадь и кубатура помещений;

2) неудовлетворительное отопление и вентиляция, чем объясняется

холод и жара, неравномерность температур и т.д.

3) нерационально устроенное и недостаточное естественное и искусственное освещение.

Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха предназначены для обеспечения нормируемых метеорологических условий и чистоты воздуха на рабочих местах.
(слайд №28) По способу организации воздухообмена вентиляция может быть общеобменной, местной и комбинированной.
Общеобменную вентиляцию, применяют в тех случаях, когда вредные вещества выделяются в небольших количествах и равномерно по всему помещению.
Местная вентиляция предназначена для отсоса вредных выделений в местах их образования.
Комбинированная система предусматривает одновременную работу местной и общеобменной вентиляции.

(слайд №29) В зависимости от способа перемещения воздуха вентиляция бывает естественной и механической. При естественной вентиляции воздух перемещается под влиянием естественных факторов: теплового напора или действия ветра. При механической вентиляции воздух перемещается с помощью вентиляторов, эжекторов и др. Сочетание естественной и искусственной вентиляции образует смешанную систему вентиляции.
(слайд №30) В зависимости от назначения вентиляции - подача (приток) воздуха в помещение или удаление (вытяжка) его из помещения, вентиляцию называют приточной и вытяжной. При одновременной подаче и удалении воздуха вентиляция называется приточно-вытяжной.
При неорганизованной вентиляции воздух подается и удаляется из помещения через неплотности и поры наружных ограждений зданий (инфильтрация), а также через форточки, окна, открываемые без всякой системы. Естественная вентиляция считается организованной, если направления воздушных потоков и воздухообмен регулируются с помощью специальных устройств. Систему организованного естественного воздухообмена называют аэрацией.

Аварийная вентиляция представляет собой самостоятельную установку и имеет большое значение для обеспечения безопасности эксплуатации взрыво- и пожароопасных производств и производств, связанных с использованием вредных веществ.

Для автоматического включения аварийную вентиляцию блокируют с автоматическими газоанализаторами, установленными либо на величину ПДК вредного вещества, либо на определенный процент от величины нижнего концентрационного предела взрываемости (взрывоопасные смеси). Должен быть предусмотрен дистанционный пуск аварийной вентиляции пусковыми устройствами, расположенными у входных дверей снаружи помещения. Аварийную вентиляцию всегда устраивают только вытяжной, чтобы предотвратить переток вредных веществ в соседние помещения.

Для поддержания параметров воздуха в пределах, обеспечивающих комфортные условия в зонах пребывания людей, применяется также кондиционирование. В общем случае под кондиционированием подразумевается нагревание или охлаждение, увлажнение или осушка воздуха и очистка его от пыли. Различают системы комфортного кондиционирования, обеспечивающие в помещении постоянные комфортные условия для человека, и системы технологического кондиционирования, предназначенные для поддержания в производственном помещении требуемых технологическим процессом условий.

Плановые осмотры и проверки вентиляционных систем должны проводиться в соответствии с графиком, утвержденным администрацией объекта. Чистка вентиляционных систем должна производиться в сроки, установленные инструкциями по эксплуатации.

Освещение в производственных зданиях и на открытых площадках может осуществляться естественным и искусственным светом.
Искусственное освещение бывает двух систем: общее и комбинированное. В последнем случае к общему освещению добавляется местное.
Общее освещение предназначено для освещения всего помещения, оно может быть равномерным или локализованным.
Местное освещение предназначено для освещения только рабочих поверхностей.

Оно может быть стационарным и переносным. Применение только местного освещения в производственных помещениях запрещается.
Кроме рабочего освещения нормами предусмотрено устройство аварийного, охранного и дежурного освещения.

Воздействие вредных и опасных производственных факторов и профессиональных вредностей на организм работающего может приводить к развитию профессиональных заболеваний .

(слайд №32) Общепринятой и единой классификации профессиональных заболеваний нет, однако наиболее рациональной является классификация по этиологическому признаку, предложенная Н.Ф. Измеровым в 1996г. (академик РАМН, директор НИИ медицины труда). Она включает в себя 5 групп заболеваний:

1. Заболевания, вызываемые воздействием химических факторов: острые и хронические интоксикации; болезни кожи (эпидермоз, контактный дерматит, фотодерматит, онихии и паронихии, токсическая миланодермия, масляные фолликулиты; металлическая лихорадка; фторопластовая (тефлоновая) лихорадка.

2. Заболевания, вызываемые воздействием промышленных аэрозолей: хронический бронхит (пылевой, токсико-пылевой), пневмокониозы (силикоз, силикатозы – асбестоз, талькоз, каолиноз, антракоз, бериллиоз, биссиноз, пневмокониозы смешанной этиологии).

3. Заболевания, вызываемые воздействием физических факторов: вибрационная болезнь; заболевания, связанные с воздействием контактного ультразвука; катаракта; кохлеарный неврит; заболевания, связанные с воздействием неионизирующих излучений (вегето-сосудистая дистония, астенический, астено-вегетативный, гипоталамический синдромы); местное повреждение тканей лазерным излучением (ожоги кожи, поражение роговицы и сетчатки глаз); заболевания, связанные с воздействием ионизирующего излучения (лучевая болезнь, местные лучевые поражения); заболевания, связанные с воздействием повышенного атмосферного давления и его последующими резкими перепадами (декомпрессионная болезнь и ее последствия); заболевания, связанные с воздействием неблагоприятных метеорологических условий (перегрев, хронический перегрев) и др.

4. заболевания, связанные с физическими перегрузками и перенапряжением отдельных органов и систем: координаторные неврозы; болезни перефирической нервной системы и опорно-двигательного аппарата (моно- и полинейропатии, шейные и пояснично-кресцовые радикулиты, эпикондилезы плеча, бурситы. асептические остеонекрозы); опущение матки и стенок влагалища; выраженное варикозное расширение вен на ногах; заболевания, обусловленные перенапряжением голосового аппарата (хронический ларингит, вазомоторный монохордит, узелки голосовых связок, фонастения) и органов зрения (прогрессирующая близорукость); плоскостопие грузчиков; эмфизема легких стеклодувов и музыкантов духовых оркестров.

(слайд №33)

(слайд №34)

(слайд №35)