Средой обитания человека является уже известная нам окружающая среда. В пределах этой среды можно выделить несколько сред. В первую очередь это природная среда. Эта среда имеет свойство самоподдержания и саморегуляции.
Кроме природной среды в окружающей среде можно обнаружить агротехническую среду: сельскохозяйственные угодья, культурные ландшафты, зеленые насаждения, постройки, бульвары, сады и т.п. Этот вид среды требует усилий человека по её поддержанию, ибо это полуискусственные агроэкосистемы. В городах и на производстве люди окружены полностью искусственной средой. Внутреннее пространство жилищ и производственных помещений, транспорт, культурно-архитектурная среда, среда вещей и прочее полностью созданы человеком и не могут без него существовать.
Насколько все эти виды сред, окружающие человека, способны удовлетворить его биологически обоснованные потребности и определяет качество его жизни. Человек включен в баланс природных ресурсов и черпает из них энергию (топливо) и пищу — через природные пищевые цепи и агроэкосистемы. После смерти человек так же, как и все другие живые существа, попадает в природные трофические цепи разложения, и элементы, слагавшие его тело, продолжают движение в общебиосферном круговороте вещества.
С позиций самого человека качество жизни и качество среды определяются его базовыми (элементарными) потребностями: пища, одежда, жилище, воздух, вода. Однако с позиций природы качество жизни человечества, включая возможность его выживания, помимо прочего определяется возможностями природы (т. е. биосферы), её возможностями саморегуляции под воздействием пресса антропогенных экологических факторов. К антропогенному прессу относятся перенаселение (демографический взрыв), антропогенное загрязнение биосферы, а также исчерпание её ресурсов.
Таким образом, биологические потребности человека, с одной стороны, связывают физиологию человека с качеством среды его обитания (все базовые потребности обеспечиваются средой обитания, причём преимущественно её биогенной компонентой). С другой же стороны, не полное удовлетворение естественных потребностей человека приводит нас к проблеме сохранения здоровья.
По определению Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) здоровье — это позитивное состояние, характеризующее личность в целом, то есть состояние физического, духовного и социального благополучия. Нарушение этого благополучия является болезнью. Все болезни человека можно объединить в несколько групп.
В первую очередь нас интересуют болезни, вызванные факторами среды. Это прежде всего факторы физического и химического стресса. Первые связаны с нарушениями светового, акустического или вибрационного режима, а также уровня электромагнитных излучений. Как правило, отклонение от норм всех этих факторов характерно для городской или производственной среды, где чаще всего и в наибольшей степени нарушаются условия, к которым эволюционно адаптирован человеческий организм. Вторые (химические) стрессы чрезвычайно многообразны. В последние годы в различных технологических процессах синтезировано около 7 тысяч различных веществ, ранее чуждых для биосферы, так называемых ксенобиотиков (от греч. ксенос — чужой и биотос — жизнь). Редуценты в естественных экосистемах не справляются с таким количеством чуждых веществ, для разложения которых в природе не существует специализированных биохимических механизмов, поэтому это очень опасные виды загрязнений. Организм человека также не справляется с этими чужеродными искусственными веществами, ибо не имеет средств их детоксикации.
Помимо физических и химических стрессов, человек в современном мире часто сталкивается со стрессами перенаселения, характерными для больших городов, а также попадает в многочисленные психологически стрессовые ситуации, столь характерные для напряжённой социальной жизни. При этом очень важно, что человек сталкивается со стрессорными факторами не только в реальных ситуациях, но и в виртуальных, возникающих от избытка информации, поступающей благодаря телевидению, радио, при использовании персональных компьютеров. И, наконец, сам характер поступающей информации часто приводит организм человека к стрессовым состояниям.
Другой большой группой экопатологий, т.е. болезней, связанных с неблагоприятной средой, являются так называемые, природноочаговые заболевания (эндемические).
Суть природной очаговости состоит в том, что возбудители болезней, специфические переносчики и животные аккумуляторы, хранители возбудителя, существуют в данных природных условиях (очагах) вне зависимости от того, есть ли здесь человек или нет. Человек может заразиться от диких животных («резервуара» возбудителей), проживая в этой местности постоянно или случайно оказавшись здесь. К таким животным обычно относятся грызуны, птицы, насекомые.
Все эти животные входят в состав биоценоза, связанного с определенным биотопом. Отсюда природные очаговые болезни тесно связаны с определенной территорией, с тем или иным типом ландшафта, а, значит, с климатическими его особенностями, например, отличаются сезонностью проявления. К природно-очаговым болезням относят чуму, туляремию, сибирскую язву, клещевой энцефалит, некоторые гельминтозы и пр. В одном очаге могут содержаться несколько болезней.
Природно-очаговые болезни являлись основной причиной смерти людей вплоть до начала XX века. Наиболее страшной из таких болезней была чума, от которой умирало в десятки, сотни раз больше людей, чем в войнах тех времен. Например, в VI в. до н.э. в Восточной Римской империи за 50 лет погибло от чумы более 100 миллионов человек. В средние века были периоды, когда от чумы население Европы в течение нескольких лет уменьшалось вдвое.
Заболевания, связанные с природно-очаговыми явлениями, существуют и в настоящее время, хотя с ними ведется постоянная борьба. Их существование объясняется, в частности, причинами сугубо экологической природы, например, резистентностью (выработкой сопротивления к различным факторам воздействия) носителей возбудителей и самих возбудителей. Характерным примером этих процессов является малярия — заболевание, вызываемое заражением человека паразитами рода Plasmodeum, передаваемое укусом зараженного малярийного комара. Это заболевание распространено в тропических и субтропических районах. В более высоких широтах малярийный комар не живет, поскольку не успевает из-за короткого лета закончить полный цикл развития, а, значит, нет и источника заражения человека этим паразитом. В 50-тые годы прошлого столетия в малярийно опасных районах ежегодно заболевало до 250 млн человек, из них примерно 2 млн человек умирало. В 1956 году в этих районах начали интенсивно применять против комара инсектицид ДДТ, после чего количество заболеваний малярией резко пошло на убыль, так в Индии в 1966 г. заболело малярией лишь 40 тыс человек, медики начали поговаривать о возможности в скором времени полной победы над малярией, однако к 1976 г. количество заболевших малярией в той же Индии увеличилось до 6 млн человек. Вызвано это было тем, что к этому времени 43 вида комаров оказались устойчивыми к различным инсектицидам, в т.ч. и к ДДТ. Другой фактор, препятствующий ликвидации малярии, — у ее паразита появилась устойчивость к лекарствам от малярии.
Очень актуальным для нашей страны природно-очаговым заболеванием является описторхоз. Он поражает население Российской Федерации на значительной территории. Наиболее напряженная эпизоотическая и эпидемическая ситуация по этой болезни приходится на Западную Сибирь, где она регистрируется практически во всех областях в пределах бассейнов Оби и Иртыша. Обь-Иртышский бассейн является крупнейшим в мире очагом описторхоза. В Новосибирской области и в городе Новосибирске описторхоз занимает третье место среди паразитарных заболеваний после лямблиоза и энтеробиоза. Болезнь эту вызывает паразитирование трематоды Opisthorchis felineus в печени, желчных протоках и поджелудочной железе у человека, кошки, собаки, лисицы, ондатры, водяной полевки и ряда других животных. Этот паразитический червь имеет сложный цикл развития. От яйца до взрослой формы он развивается сначала в промежуточном хозяине – моллюске, затем проникает в дополнительного – рыбу семейства карповых, а затем попадает в окончательного хозяина и развивается в нем до взрослой половозрелой формы. Человек заражается личинками описторхисов, съедая сырую или недостаточно термически обработанную рыбу – язя, леща, плотву, ельца и т.д. Лечение описторхоза очень сложно, дорогостояще и, самое главное, малоэффективно. Борьба с описторхозом, как, впрочем, и с любым другим природно-очаговым заболеванием, никогда не принесет 100%-ной победы, так как для этого нужно полностью уничтожить популяции либо промежуточных, либо дополнительных, либо окончательных хозяев паразита. Разумнее всего не употреблять в пищу сырую, слабопросоленную и вяленую рыбу из семейства карповых (язь, елец, плотва, лещ, верховка и др.).
Сильное влияние на здоровье людей, а также на видовой состав других организмов биоты оказывают особенности биогеохимических провинций — крупных территорий, которые характеризуются специфическими особенностями состава биосферы.
Примерами биогеохимических провинций являются внутренняя Монголия, бассейны реки Хубао и Жёлтой реки. Эти местности обогащены мышьяком, фтором, ионами хлора и сульфат-ионами, углеводородами, органическими веществами. Характерные эндемические болезни, возникающие в этих районах — это отравление мышьяком, флюороз и диарея. В Китае есть районы, в которых воды и почвы обогащены хромом, никелем и ванадием. У людей в этих районах очень часто встречается рак желудка. Существуют значительные территории, где воды обогащены фтором. Там распространён зубной и костный флюороз. На земном шаре немало мест, где отмечается недостаток йода, и там эндемическими заболеваниями являются заболевания щитовидной железы и кретинизм. На территории России избыток стронция на фоне недостатка кальция, а также интоксикация фосфором и марганцем характерны для Восточной Сибири. В этом случае возникает так называемая "уровская" болезнь, то есть артроз одновременно с деформирующим остеохондрозом.
Таким образом, дисбаланс микроэлементов в окружающей среде ведёт к нарушению их баланса в организмах животных и растений, а также в организме человека, в силу чего возникают известные типы эндемических заболеваний.
Вид Homo sapiens (человек разумный) характеризуется широкими способностями к адаптации и полиморфизмом (разнообразием в проявлении внешних признаков). Это позволило людям расселиться по всему земному шару, освоив различные климатические зоны, географо-биологические условия и приспособившись к различным диетам*. С генетических позиций это означает, что человек обладает широкой “нормой реакции” многих генетических свойств.
Природные экосистемы, в которых живут отдельные популяции людей, весьма разнообразны. Исторически сложившиеся популяции, приспособленные к различным природным условиям, условно называют “экотипами”. Представители различных экотипов отличаются телосложением, типом лицевого скелета, цветом кожи и волос, пищевыми адаптациями и энергетическим балансом, иммунитетом к определённым заболеваниям, а также скоростью роста и развития. Резкая перемена условий обитания для представителей любого экотипа означает стрессовую, а часто даже экстремальную ситуацию. Наиболее крупными адаптивными типами (экотипами) являются: арктический, тропический, аридный (обитатели пустынь), высокогорный, средиземноморский, среднеевропейский.
Типы географо-биологической среды обитания, определяющие экотипы человека, соответствуют основным климатическим зонам. Для каждого типа среды обитания, как правило, характерен определенный тип хозяйственного уклада людей. Наибольшая населённость, развитие городов, современный уклад жизни и хозяйства более всего характерны для зон смешанных лесов умеренного климатического пояса, а также для зоны тропических лесов и степей. В этих зонах сосредоточено 79% населения Земли. Ещё 12% людей обитает в горных районах, а остальные климатические зоны заселены слабо. Возникновению древнейших цивилизаций на Ближнем Востоке способствовал комплекс благоприятных экологических условий, а именно: обилие воды, плодородные почвы, речные транспортные пути, благоприятный климат в долинах рек Египта и Месопотамии.
Экстремальными условиями для отдельного человека являются любые резкие изменения в образе жизни, а опасными для жизни — условия, адаптация к которым невозможна (т. е. выходит за пределы физиологической толерантности, видовой генетической нормы реакции). Причём адаптационные возможности организма человека определяются не только физиологическими, но и социальными условиями и факторами. Наиболее комплексным показателем индивидуальной адаптации человека к условиям среды является его работоспособность и общий жизненный тонус, которые отражают сложные взаимодействия гормонального статуса, состояния нервной, иммунной и других физиологических систем организма, а также и свойства личности (т. е. совокупности социальных, интеллектуальных, эмоциональных и духовных черт человека).
Экстремальные ситуации, связанные с питанием и энергетическим обменом. Энергия, получаемая человеком из пищи, необходима для поддержания обмена веществ, и, в том числе, для поддержания постоянной температуры тела в состоянии покоя или для так называемого основного обмена, а также для всех видов деятельности, роста и размножения. Регулирование общего энергетического баланса взрослого человека, исключающее резкие колебания веса тела, осуществляется нервной и эндокринной системами.
Основной обмен энергии взрослого человека составляет около 300 кДж/час, энергетические затраты горожанина при обычной деятельности — около 450 кДж/час, а при тяжёлой работе — до 2 000 кДж/час. В среднем энергетические траты человека принимают равными 8500 – 12500 кДж/день. В примитивных обществах в связи с тяжёлым трудом и большей зависимостью от внешних температурных условий затраты энергии у людей выше.
Болезни, связанные с различными видами недостаточности питания, распределены на земном шаре по зонам. Там, где в избытке потребляются углеводы и в пище недостаточно белков, наблюдается болезнь квашиоркор (белковое голодание). Общий недостаток калорийности пищи зачастую ведёт к слабоумию (маразму). В некоторых районах Земли часты заболевания щитовидной железы, связанные с недостатком в природной среде йода. Авитаминоз А и связанные с ним нарушения зрения и болезни кожи возникают при недостатке в рационе жиров. Недостаточность витаминов группы В — причина тяжёлых заболеваний нервной системы, а витамина С — снижения иммунитета и цинги. Недостаток никотиновой кислоты вызывает пеллагру. В целом, выделяют три группы сообществ людей, которым характерны преимущественно:
·белковая диета — сообщества охотников и пастухов;
·углеводная диета — сообщества земледельцев;
·смешанная диета — цивилизованные сообщества.
Соответственно первой группе сообществ присущи болезни, связанные с недостатком углеводов и ряда микроэлементов. Для второй группы типичны авитаминозы, связанные с однообразием растительной пищи (преобладанием какой-либо зерновой культуры и недостатком зелени и фруктов), а также белковое голодание и общее истощение из-за низкой калорийности пищи. Современные горожане страдают болезнями от избытка калорийности, несбалансированности питания, недостатка овощей, фруктов и других видов свежих натуральных (неконсервированных) продуктов. Естественные для названных групп людей различия в росте, телосложении и весе также во многом определяются особенностями питания.
Климатическая адаптация.Определенная доля энергии затрачивается организмом человека на поддержание постоянства температуры тела. Внутренний температурный режим чётко регулируется нейрогуморальными механизмами организма, которые поддерживают одну из главных констант — определённый уровень температуры, причём прежде всего внутренних, наиболее жизненно важных органов. Другими основными константами гомеостаза являются содержание кислорода и углекислоты в крови. Таким образом, важнейшими климатическими факторами, влияющими на жизнеспособность человека, являются температурный и кислородный режим географической среды.
Упомянутые константы гомеостаза человека обеспечиваются физиологическими реакциями, регулирующими основной обмен и кровоток (транспорт кислорода и тепла в тканях). Те же реакции участвуют и в регуляции теплообмена при повышенной продукции тепла во время интенсивной физической работы. Так, человек в ряду поколений способен глубоко адаптироваться (акклиматизироваться) ко многим жёстким условиям среды, в том числе Крайнего Севера и Юга, но индивидуально это даётся ценой болезней и более ранней смерти.
В отличие от всех других теплокровных животных, человек дополнительно использует культурные и социальные приспособления: жилье, одежду, системы отопления, вентиляции, кондиционирования и т.д. Благодаря этому, сообщества человека успешно выживают в экстремальных климатических условиях.
Способность людей разных экотипов к акклиматизации (длительной адаптации) к высоким и низким температурам различна. В среднем, акклиматизация к теплу происходит быстрее, чем к холоду, так как связана со скоростью изменения основного обмена.
Способность к холодовой акклиматизации зависит и от питания, в частности, от содержания в диете белков и жиров. При холодовой акклиматизации у людей, как и у животных, образуется подкожный жировой теплоизолирующий слой.
Климат жарких и холодных стран оказывает большое влияние на здоровье. В жарком климате часты утомляемость, сонливость, солнечные и тепловые удары, такие характерные болезни как тропический лишай. Меньше страдают в жарком климате люди с небольшим весом. Важную роль в адаптации играют пигментация кожи и количество потовых желез. В холодном климате важнейшую роль играют социальные механизмы адаптации (одежда, жилища, калорийное питание).
Адаптация к высокогорным условиям и к условиям погружения в глубины моря связана со способностью крови переносить кислород. Недостаток кислорода в крови ведёт к явлениям гипоксии. Пределы толерантности человеческого организма к этому фактору не широки. В условиях пониженной концентрации кислорода в атмосфере (при подъёме в горы) немедленной реакцией организма является увеличение частоты сердечных сокращений и дыхательных движений. Акклиматизация заключается в том, что организм человека постепенно начинает повышать количество эритроцитов в крови (клеток, переносящих кислород).
Экстремальные условия для выживания человека нередко связаны с превышением природного фона электромагнитных излучений: ультрафиолетовых лучей в солнечном спектре, а также ионизирующего излучения: космического и испускаемого радиоактивными элементами, содержащимися в воздухе и в земной коре. Ультрафиолетовые лучи вызывают загар (защитную реакцию кожи), ожоги, а в некоторых случаях — повышение частоты онкологических заболеваний (особенно рака кожи).