Биологическими называются факторы, связанные с воздействием живых объектов. Исходя из принципа целесообразности, господствующего в природе, все живые существа выполняют определенную, предназначенную им роль. По отношению к человеку некоторые из них представляют опасность.
К числу биологических факторов относится воздействие на человека микроорганизмов, грибов, растений, животных.
Микроорганизмы - это мельчайшие, преимущественно одноклеточные существа. Иногда их называют просто микробами. Они характеризуются огромным разнообразием видов, способных существовать в различных условиях. Как следует из самого названия, микроорганизмы - очень маленькие объекты, поэтому микробиологи используют мелкие единицы измерения, такие как микрометр (10 -6 м), нанометр (10-9 м), ангстрем (10-12 м). Наука, изучающая микроорганизмы, их систематику, морфологию, генетику, роль в круговороте веществ в природе, патогенное действие, приводящее к болезням человека, животных и растений, называется микробиологией.
Микроорганизмы выполняют полезную роль в круговороте веществ в природе, используются в пищевой и микробиологической промышленности. Однако некоторые виды микроорганизмов являются болезнетворными или патогенными. Они вызывают болезни растений, животных и человека. Такие болезни как проказа, чума, тиф, холера, малярия, туберкулез и многие другие вызываются микроорганизмами. При отсутствии средств борьбы с болезнями, обусловленными воздействием микроорганизмов, особенно неизвестных науке, инфекционные заболевания человека иногда приобретают массовое распространение, которое называется эпидемией или пандемией. Широкое распространение заразных болезней животных называется эпизоотией, а растений - эпифитотией.
Среди патогенных микроорганизмов различают бактерии, вирусы, риккетсии, спирохеты, простейшие.
Простейшие состоят из одной клетки. Чаще всего они обитают в водоемах. Несмотря на свое название, простейшие устроены даже сложнее; чем отдельная клетка. Обычные размеры простейших 1/20 - 1/7 мм. Их можно видеть без микроскопа (глаз человека различает предметы размером до 0,1 мм). Размножаются делением каждые 3 часа.
Представители микроорганизмов являются и бактерии. Бактерии, имеющие форму правильных шариков, называются кокками. Группы кокков называют стафилококками или стрептококками. К коккам относятся возбудители различных инфекционных болезней. Очень многие бактерии имеют форму палочек, например, живущая в нашем организме кишечная палочка - возбудитель тифа, дизентерии.
Бактерии вездесущи и выносливы. Их находят в воде гейзеров с температурой около 100 С, в вечной мерзлоте Арктики, где они сохранились в течение 2 млн. лет, в открытом космосе и т.д. Размножаются бактерии простейшим делением надвое, в благоприятных условиях - через каждые 20 минут.
Некоторые бактерии питаются аммиаком, метаном. Их пытаются использовать для "поедания" метана в шахтах.
Бактериальными заболеваниями являются чума, туберкулез, холера, столбняк, проказа, дизентерия, менингит и другие.
Бактерии и живые клетки организма всегда содержат одновременно два типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновую (РНК) и дезоксирибонуклеиновую (ДНК) кислоты. Вирусы содержат только один тип нуклеиновой кислоты - либо РНК, либо ДНК.
Вирусы способны "навязывать" свою генетическую информацию наследственному аппарату пораженной им клетки. Вирусы заражают клетку и заставляют ее помогать их размножению, что, как правило, кончается гибелью клетки. Вирусными заболеваниями являются оспа, бешенство, грипп, энцефалит, корь, свинка, краснуха, гепатит и другие.
Древние рукописи донесли описания страшных эпидемий оспы, в которых погибло до 40 % больных. Только в 1980 году ВОЗ объявила о том, что оспа побеждена. Детям, родившимся после 1980 года, не делают оспопрививания.
Бешенство или водобоязнь - смертельная болезнь человека и животных, чаще всего бешенство бывает у собак. Болеют бешенством также волки, кошки, крысы, вороны и другие животные. Прививки - единственное надежное современное средство против бешенства. Заболевшего человека вылечить от бешенства невозможно. Скрытый (инкубационный) период болезни длится от 8 дней до года. Поэтому при любом укусе животного необходимо обращаться к врачу.
В 1981 году в Сан-Франциско (США) были обнаружены люди, больные необычными формами воспаления легких и опухолей. Заболевание заканчивалось смертью. Как выяснилось, у этих больных был резко ослаблен иммунитет организма. Эти люди стали погибать от микробов, которые вызывают в обычных условиях лишь легкое недомогание. Болезнь назвали СПИД - синдром приобретенного иммунодефицита. Вирусы СПИДа были одновременно открыты в 1983 году биологами во Франции и США. Установлено, что вирус СПИДа передается при переливании крови, нестерильными шприцами, половым путем, а также при вскармливании ребенка грудным молоком. Первые полгода - год, а иногда и в течение нескольких лет после заражения, у человека незаметно никаких признаков болезни, но он является источником вируса (вирусоносителем) и может заразить окружающих. До сих пор лекарства против СПИДа не найдено. СПИД назван "чумой XX века".
Эпидемия гриппа описана Гиппократом еще в 412 году до н.э.. В двадцатом веке были отмечены 3 пандемии гриппа. В январе 1918 года в Испании появились сообщения об эпидемии гриппа, получившей название "испанка". "Испанка" обошла весь мир, заразив около 1,5 млрд людей, миновала лишь несколько затерянных в океане островов и унесла 20 млн жизней - больше, чем первая мировая война. В 1957 году около 1 млрд людей заболели "азиатским гриппом", погибло более 1 млн человек. В 1968-1969 г. на планете Земля свирепствовал "гонконгский грипп". Число эпидемий гриппа, как ни странно, с каждым столетием возрастает. В XV веке было 4 эпидемии, в XVII веке - 7, в XIX веке - уже 45! Почему до сих пор нет надежных прививок против гриппа? Оказывается, вирус гриппа очень быстро изменяется. Не успели врачи сделать вакцину против одной формы гриппа как возбудитель болезни появляется уже в новом облике.
Риккетсии (от имени американского ученого Ricketts) - мелкие болезнетворные бактерии, размножаются в клетках хозяина (также как вирусы), возбуждают сыпной тиф, ку-лихорадку у человека и животных. Человек заражается от животных.
Спирохеты - микроорганизмы, клетки которых имеют форму тонких извилистых нитей. Обитают в почве, стоячих и сточных водах. Патогенные спирохеты - возбудители сифилиса, возвратного тифа, лептоспироза и других болезней.
Актиномицеты - микроорганизмы с чертами организации бактерий и простейших грибов. Распространены в почве, водоемах, воздухе. Некоторые виды являются патогенными, вызывают такие болезни как туберкулез, дифтерию и прочие. Некоторые актиномицеты образуют антибиотики, витамины, пигменты и т.п. Используются в микробиологической промышленности.
Жизнеспособность и гибель бактерий определяются условиями среды:
микроорганизмы нормально живут при температуре 0-90 °С, для некоторых видов этот предел гораздо шире: от - 270 до + 400 °С;
прямые лучи солнца для большинства бактерий губительны;
микроорганизмы жизнеспособны в условиях очень низкого (всего 5 мм рт. ст.) и очень высокого (более 5 атмосфер) давлений;
на жизнеспособность микроорганизмов влияет реакция среды рН - наиболее благоприятна нейтральная (рН = 7) или щелочная (рН > 7) среда.
Субстратами (носителями) биологических опасностей могут быть любые элементы среды обитания: воздух, вода, почва, растения, животные, люди, оборудование, инструменты, сырье, перерабатываемые материалы и т.п. Бактерии живут в воде, в том числе и в горячих источниках, во льдах, в воздухе на различной высоте от земли. Особенно много бактерий в почвах. В одном грамме пахотной почвы находится от 1 до 20 млрд микробов. Микробы сопровождают человека всю жизнь.
Без микробов жизнь невозможна. Но патогенные микробы для человека опасны, поэтому человек настойчиво ищет способы защиты от них. Итальянский священник Лазарь Спалланцани доказал, что при длительном кипячении жидкостей находящиеся в них микробы погибают. Немецкий ученый Теодор Шванн установил, что высокая температура убивает микробов, находящихся в воздухе. Английский физик Джон Тиндаль установил, что микробы в жидкостях гибнут после нескольких повторных кипячений. Повторное кратковременное нагревание жидкости до точки кипения, предложенное Тиндалем, называют тиндализацией. Все методы уничтожения микробов под воздействием высокой температуры имеют общее название - стерилизация. Частичная стерилизация молока нагреванием до 60 °С в течение 30 минут называется пастеризацией..
Для улавливания микробов из жидкостей и газов применяют специальные фильтры, имеющие очень мелкие поры.
Бактерициды - химические вещества, убивающие бактерии. Бактерио-ситаз - временная остановка размножения бактерий под воздействием различных веществ (в том числе лекарств).
Человек имеет хорошую естественную защиту от болезнетворных микробов. Первая линия обороны - кожа. Но малейшая ранка открывает доступ микробам в организм. В носовой полости микроорганизмы задерживаются мелкими волосиками. В ротовой полости бактерии задерживаются слюной, в которой находится бактерицидное вещество, известное под названием лизоцим. Лизоцим имеется в слезах. Лизоцим растворяет клеточные стенки ряда бактерий, уничтожая их. Но если микробам удается проникнуть в организм, то их ждет кислая среда желудка, уничтожающая большую часть микроорганизмов. Некоторые микробы все-таки проникают в кишечник. Здесь их ждет очередное препятствие. В 1883 году выдающийся русский микробиолог И.И. Мечников показал, что белые кровяные тельца (лейкоциты) способны активно захватывать и поглощать проникшие в организм инородные микробы. Это явление И.И. Мечников назвал фагоцитозом, а белые кровяные тельца - фагоцитами. На основании этих фактов разработана фагоцитарная теория иммунитета. Иммунитет бывает приобретенный и естественный, или врожденный. Врожденный иммунитет - это видовой признак, передающийся по наследству. В 1796 году английский врач Джемпер открыл метод предохранительных прививок, который он назвал вакцинацией, а материал для прививок вакциной (от vacca - корова). Невосприимчивость к инфекциям, создаваемая искусственным путем, называется иммунизацией.
В борьбе с микробами большое значение имеет гигиена. Пот, пыль, грязь - хорошая питательная среда для микроорганизмов. Эффективным средством борьбы с микробами является дезинфекция. В качестве дезинфицирующих средств применяются настойка йода, ультрафиолетовые лучи, хлор и другие. Дезинфекция является непосредственным средством борьбы с микробами, а дезинсекция и дератизация направлены против переносчиков микробов. Дезинсекция - способ борьбы с насекомыми. Борьба с грызунами называется дератизацией. При этом применяют химические, механические и биологические средства.
Грибы - обособленная группа низших растений, лишенных хлорофилла и питающихся готовыми органическими веществами. Их выделяют в особое царство органического мира. Существует свыше 100 тысяч видов грибов. От бактерий грибы отличает наличие ядра в клетке.
Самый ядовитый гриб - бледная поганка. Яд бледной поганки не разрушается ни при кипячении, ни при жаренье. Этот гриб представляет собой смертельную опасность для человека. Человек может отравиться красным мухомором, но смертельные исходы редки. Почти каждый съедобный гриб имеет своего несъедобного или ядовитого двойника.
Растения. Отметим наиболее распространенные из ядовитых растений.
Белена. Плоды белены черной представляют опасность для человека. Они содержат алкалоиды, вызывающие помутнение рассудка. Отсюда произошло выражение "белены объелся".
Табак. Появление в XV веке табака в Европе связывают с именем француза Жана Нико, который как будто привез семена этого растения с острова Тобаго. Отсюда латинское название табака - Nikotiana tabacum. В табаке содержится ядовитый алкалоид никотин. Смертельная доза никотина содержится примерно в 20 сигаретах, но так как она поступает в организм постепенно, смерть курильщика не наступает. Никотин очень быстро разносится по телу курящего. В мозг он попадает через 5-7 секунд после первой затяжки. Смола, образующаяся при сгорании табака, вызывает опухоли. Было время, когда в России за курение наказывали плетьми. А вот табачную пыль используют с пользой в сельском хозяйстве для борьбы с вредными насекомыми.
Конопля. Из смолистых выделений конопли получают опасные наркотики, известные как гашиш, марихуана, анаша, употребление которых приводит к развитию тяжелейшего заболевания - наркомании.
Мак. Человек начал разводить мак ради съедобных семян, в которых более 50 % составляет масло. Но уже в древности люди делали надрезы на незрелых коробочках мака, из которых выступал белый сок. Засохший сок соскребали и получали горький коричневый порошок - опий. С давних пор, опий используют не только как лекарство, но и как наркотик. Курение опиума унесло тысячи жизней и даже послужило причиной опиумных войн. В настоящее время посев опийных сортов мака запрещен решением ООН.
Животные, которые представляют потенциальную опасность для человека.
Скорпионы. Для мелких зверьков укус скорпиона смертелен. Для человека укол скорпионьего жала очень болезнен (возникает опухоль, озноб, повышается температура), но жизни не угрожает. Достоверно известно лишь несколько случаев гибели детей, укушенных крупными тропическими скорпионами.
Пауки. Паук каракурт (в переводе "черная смерть"), длиной чуть больше одного сантиметра, - один из самых опасных. Смертность от его укусов составляет около 4 %. Укус каракурта вызывает психическое возбуждение укушенного, боли во всем теле, нарушение работы сердца и затрудненное дыхание. В полевых условиях рекомендуется сразу после укуса прижигать ранку спичкой. Яд паука при нагревании разрушается. Другие опасные пауки (например, тарантул) серьезной угрозы для человека не представляют, хотя укус их болезнен.
Клещи. Питаются кровью крупных зверей и человека. Присосавшегося клеща нельзя вытаскивать. Его головка остается в коже и вызывает воспаление, более опасное, чем сам укус. Лучше обильно смочить клеща спиртом или одеколоном и клещ сам отпадет. Весьма зловредны крошечные чесоточные клещи, вызывающие болезнь - чесотку. Главный вред клещей заключается не в их укусах, а в переносимых ими болезнях, например, клещевом энцефалите.
Саранча. Опасна уничтожением урожаев, растительности, обрекает на голод животный мир и человека.
Обычно инфекционное заболевание у человека после скрытого периода проявляется очень бурно: быстро повышается температура тела, появляется слабость, резко снижается работоспособность, часто наступает тяжелое состояние. Инфекционные заболевания опасны еще и тем, что могут вызвать тяжелые осложнения.
Важной особенностью многих тяжелых инфекционных заболеваний является их быстрое распространение. В зависимости от широты охвата населения инфекционными заболеваниями различают спорадические заболевания, эпидемии, пандемии, эндемии. Спорадические заболевания являются единичными; они проявляются от случая к случаю.
Эпидемия - это массовое распространение среди населения инфекционных заболеваний, охватывающих значительные контингенты людей, связанных между собой цепью заражения. Пандемия - чрезвычайно широкое распространение инфекционных заболеваний, захватывающих целые континенты или весь земной шар.
Эндемия - систематическое возникновение среди населения каких-либо инфекционных заболеваний, связанное главным образом с местными условиями. Неблагоприятные социально-экономические и гигиенические условия жизни способствуют возникновению и распространению инфекционных заболеваний, а также отрицательно влияют на их течение и исход. Распространение инфекционных заболеваний происходит в виде эпидемического процесса. Его можно схематично представить в виде следующих звеньев:
- 1) источник возбудителей инфекций;
- 2) факторы передачи инфекций;
- 3) восприимчивый организм.
Источником инфекции чаще всего является больной человек. В некоторых случаях человек может выделять возбудителей и после выздоровления (реконвалесцент). Есть также и здоровые люди (носители), которые выделяют возбудителей инфекций. Источником возбудителей инфекций могут быть и зараженные животные.
Передача инфекций - сложный процесс, который состоит из фаз, следующих одна за другой:
- 1) выведение возбудителя из зараженного организма;
- 2) пребывание возбудителя во внешней среде;
- 3) внедрение возбудителя в организм человека.
Выведение возбудителя из зараженного организма связано с местом его нахождения в организме. При локализации возбудителя в кишечнике он выводится с калом и иногда с рвотными массами. Если возбудитель имеется в органах дыхания, он выделяется с выдыхаемым воздухом и капельками слюны. С кожи и слизистых оболочек возбудитель попадает непосредственно на окружающие предметы. В тех случаях, когда возбудитель находится в крови человека, он может передаваться кровососущими насекомыми (комары, вши, клещи и др.).
Возбудители, попавшие в окружающую среду, могут перейти от зараженного к здоровому человеку. Совокупность факторов, обеспечивающих распространение определенных инфекционных заболеваний, называется путями передачи инфекции. Следует отметить, что некоторые инфекционные заболевания распространяются путем прямого контакта, когда возбудители передаются от зараженного к здоровому человеку, не попадая в окружающую среду. Так, например, распространяются венерические заболевания (сифилис, гонорея).
Воздух является фактором передачи возбудителей ряда инфекционных заболеваний (грипп, дифтерия, коклюш, туберкулез и др.). Во время разговора, кашля, чихания возбудители вместе с мельчайшими капельками слюны и слизи попадают в воздух и образуют так называемый бактериальный аэрозоль, который с потоками воздуха распространяется с большой быстротой и на значительные расстояния. Кроме воздушно-капельного способа возбудители могут передаваться и посредством пыли. Капельки бактериального аэрозоля оседают на окружающих предметах и затем легко переносятся воздушным потоком. Водный путь передачи инфекции весьма опасен, так как вода широко используется для питьевых и других целей, в частности в плавательных бассейнах, а возбудители могут длительное время находиться в ней. Через воду передаются главным образом брюшной тиф, дизентерия, холера и др. Кроме того, с водой в организм могут попасть патогенные простейшие и яйца гельминтов.
Через почву могут передаваться различные возбудители раневых инфекций, сибирской язвы и некоторых гельминтов. Особенно много возбудителей содержится в почве, загрязненной выделениями человека и животных. Фактором передачи инфекции могут быть также различные бытовые предметы, например посуда общего пользования, унитазы, ручки в туалетах.
Восприимчивость организма обусловливается неспецифической общей устойчивостью и иммунитетом. Неспецифическую общую устойчивость организма можно повысить при строгом соблюдении режима труда и отдыха, рациональном питании, применении различных закаливающих процедур и других гигиенических факторов. Иммунитет - это способность организма к невосприимчивости к определенным возбудителям инфекционных заболеваний. Иммунитет связан с наследственными или индивидуально приобретенными факторами, которые препятствуют проникновению в организм и размножению в нем возбудителей, а также действию токсинов. Иммунитет многообразен по своему происхождению, проявлению и другим особенностям. Он может быть противомикробным, противовирусным, антитоксическим и т. п.
Важную роль в иммунитете играют специфические защитные факторы сыворотки крови - антитела. Они образуются в организме в ответ на попадание в него возбудителей инфекции. Основной особенностью антител является способность специфически взаимодействовать с соответствующим возбудителем. При попадании токсинов в организм в сыворотке крови образуются антитоксины.
По происхождению различают следующие виды иммунитета: наследственный (видовой), приобретенный (естественный, искусственный, активный и пассивный).
Наследственный иммунитет является видовой особенностью организма. Так, человек обладает наследственным иммунитетом к ряду инфекционных заболеваний животных, а они, в свою очередь, не восприимчивы к ряду инфекционных заболеваний человека. Приобретенный иммунитет не передается, а возникает в процессе жизни.
Естественный приобретенный иммунитет возникает после перенесенного инфекционного заболевания, когда в организме образуются антитела или антитоксины, которые делают организм нечувствительным к данному возбудителю или бактериальным токсинам. Искусственно приобретенный иммунитет возникает, когда для его создания в организм вводят специальные препараты. Этот иммунитет подразделяется на активный и пассивный. Активный искусственный иммунитет возникает после введения в организм вакцин и антитоксинов, в которых содержатся специальные антигены (особым образом обработанные возбудители и токсины). Это приводит к активному образованию в организме защитных факторов против патогенных микробов и токсинов. Активный иммунитет вырабатывается через 2-4 нед. после проведения предохранительных прививок (вакцинации) и сохраняется длительное время. Обычно для закрепления активного иммунитета требуются повторные прививки (ревакцинация).
Пассивный искусственный иммунитет создается путем введения в организм иммунных сывороток или гамма-глобулина. С сыворотками организм получает уже готовые антитела, взятые от иммунных людей или вакцинированных животных. Пассивный иммунитет проявляется обычно через несколько часов и сохраняется 2-4 нед. Создание искусственного иммунитета является мощным средством повышения специфической невосприимчивости организма.
Профилактика инфекционных заболеваний включает в себя комплекс мероприятий, среди которых наиболее важными являются:
- 1) государственные мероприятия для устранения причин и распространения инфекционных заболеваний;
- 2) мероприятия, связанные с повышением уровня санитарной культуры населения.
Государственные мероприятия предусматривают постоянное улучшение условий труда и быта населения, строительство различных сооружений с учетом санитарных и противоэпидемических требований. Все это, а также широкое жилищное строительство и благоустройство городов и сел, сооружение водопроводов и канализации ведет к резкому снижению инфекционных заболеваний. Медицинские мероприятия проводятся комплексно. Одно из важнейших профилактических мероприятий - выявление и обезвреживание источников инфекций. Зараженного человека (больного, носителя) как источника инфекции изолируют от людей, госпитализируют и подвергают лечению. Зараженные животные, как правило, уничтожаются.
Мероприятия, направленные на разрыв путей передачи инфекции, тесно связаны с благоустройством жилищ, удалением и обезвреживанием нечистот, правильным водоснабжением. Все они проводятся медицинскими работниками постоянно и включают в себя систематический санитарно-гигиенический контроль за водоснабжением, канализацией, очисткой населенных мест, работой объектов общественного питания и др. Для устранения путей передачи инфекции широко используется дезинфекция, дезинсекция и дератизация, которые осуществляются с помощью различных химических, физических и других средств. Дезинфекция направлена на уничтожение патогенных микробов в окружающей среде. Дезинсекция проводится для уничтожения насекомых, которые могут передавать инфекцию. Дератизация осуществляется с целью истребления грызунов, опасных в эпидемическом отношении. Важное значение для эффективного разрыва путей передачи инфекции имеет активное участие в этом деле населения, выполнение специальных мероприятий, соблюдение правил личной гигиены и др. Специфическую невосприимчивость населения к инфекционным заболеваниям можно повысить путем проведения прививок (вакцинации), которые выполняются в плановом порядке и по эпидемическим показателям.
Повышение уровня санитарной культуры населения осуществляется путем широкого использования различных средств массовой информации: бесед, лекций, печати, радио, телевидения и др. Тренеры, преподаватели физического воспитания и спортсмены должны хорошо знать причины и особенности распространения инфекционных заболеваний и умело применять меры профилактики и борьбы с ними в различных условиях. Особое внимание следует уделять личной гигиене, соблюдению надлежащих санитарно-гигиенических условий труда и быта, проведению тренировочных занятий.
Во время пребывания спортсменов на учебно-тренировочных сборах, соревнованиях, в спортивно-оздоровительных лагерях необходимо принимать соответствующие меры по предупреждению инфекционных заболеваний. Следует всегда своевременно проводить вакцинацию спортсменов в соответствии с указаниями медицинских работников. В случае возникновения инфекционных заболеваний среди спортсменов необходимо срочно сообщить об этом в медицинское учреждение и изолировать больных. После этого по указаниям медицинских работников следует выполнить ряд мер в отношении лиц, соприкасавшихся с больными, провести необходимую дезинфекцию.
Все живые существа, включая микроорганизмы, обитают в природе не изолированно, а в биоценозах, где представители различных видов оказывают значительное влияние друг на друга. Возникающие при этом положительные или отрицательные взаимоотношения называют биологическими факторами.
В процессе эволюции каждая группа организмов вынуждена была адаптироваться к окружающим ее особям. Лишь немногие из них приобрели способность развиваться в химико-физических нишах, т.е. там, где не могут существовать другие.
Между живыми существами вырабатывались отношения зависимости адаптации к существованию с другой формой жизни. После того как прокариоты и эукариоты поднялись на современным уровень развития, появились более совершенные формы жизни животные и растения, представляющие собой возможные места обитания для микробов. Таким образом, создалось множество взаимных или односторонних отношений между организмами.
При одновременном попадании в субстрат двух или нескольких микроорганизмов, принадлежащих к разным видам, между ними устанавливаются следующие типы взаимоотношений:
1. Индифферентные отношения -
независимое развитие
двух видов. В этом случае микроорганизмы не оказывают влияния друг на друга, но имея сходные потребности в питательных
веществах, со временем они становятся конкурентами за субстрат, что неизбежно приводит к преобразованию одного организма над другим.
2. Симбиоз -
(от греч. symbiosis - сожительство) тесное совместное существование разных видов, оказывающих друг на
друга благоприятное воздействие (мутуалистический симбиоз).
Симбиотическое отношения широко варьируют по степени их взаимной близости. Их можно условно разделить на две категории в зависимости от пространственных отношений: эктосимбиоз (внешнее положение микроорганизма по отношению к хозяину) и эндосимбиоз (микроорганизм развивается внутри клеток хозяина). Особый случай симбиоза - синантропные организмы: животные, растения, грибы и микроорганизмы, которые приспособились к существованию рядом с человеком. Синантропизация микроорганизмов привела к возникновению микробов - возбудителей различных болезней, характерных лишь для человека, а также бактерий, которые приспособились к новой среде обитания, связанной с индустриализацией. Например, появились бактерии, способные усваивать искусственные полимеры.
Различают следующие виды симбиоза.
Метабиоз - форма взаимоотношений, когда продукты обмена одного вида микроорганизма служат питательным материалом для другого. Например, дрожжи, развиваясь в сахаристых субстратах, образуют спирт. После этого в культуральной среде, содержащей спирт, могут развиваться уксуснокислые бактерии, окисляющие спирт в уксусную кислоту, а последняя используется микроскопическими грибами, которые утилизуют ее до диоксида углерода и воды. Гнилостные бактерии разлагают органические субстраты до аммиака, который впоследствии окисляется бактериям нитрофикаторами. Таким образом, при метабиозе один вид микроорганизмов создаёт в процессе жизнедеятельности благоприятные условия для развития другого вида, обусловливая тем самым этапность процессов и смену одних форм микроорганизмов другими. Следовательно, метабиоз основа круговорота веществ в природе.
Комменсализм неярко выраженная форма мутуалистического (взаимовыгодного) симбиоза, когда пользу из совместного существования извлекает только один партнер. Примером может служить ассоциация аэробных и анаэробных бактерий: аэробы быстро восстанавливают кислород и делают среду, благоприятной для анаэробов. К комменсализму следует отнести и симбиотические отношения между представителями нормальной микрофлоры кишечника человека и животных с организмом хозяина. В частности, целлюлозные компоненты кормов (до 90%) подвергаются в рубце жвачных разложению бактериями до жирных кислот и спиртов, которые всасываются здесь же в рубце. Сами бактерии при переходе содержимого рубца в кишечник перевариваются так, что вещество их клеток тоже подвергается разложению и усваивается животным. Таким образом, благодаря бактериям-комменсалам жвачные животные усваивают целлюлозу. Кроме того, симбиотическая микрофлора рубца обеспечивает синтез белка. Это объясняется тем, что мочевина, образующаяся в печени в процессе обезвреживания аммиака, частично выводится с мочой, а основная ее масса поступает через слюнные железы и стенку рубца жвачных в первые отделы желудка, где может использоваться микроорганизмами рубца для синтеза белка.
Синергизм - форма симбиотических отношений, при которых разные особи микробной ассоциации имеют одинаковые физиологические процессы, в результате, чего увеличивается выход конечных продуктов. Так, при совместном культивировании Azotobacter и Bacillus mycoides увеличивается выход стимулятора роста гетероауксина.
Сателлизм - это стимуляция роста одного микроба продуктами жизнедеятельности другого, который затем становится его спутником. Например, дрожжи Saccharomyces cerevisiae продуцируют витамины группы В, которые благоприятно влияют на других микробов.
Антагонизм - это форма конкурентных взаимоотношений, когда один микроорганизм угнетает или вызывает гибель другого. Открытие его принадлежит Л.Пастеру (1877), который наблюдал подавление роста сибиреязвенной палочки под влиянием синегнойной бактерии, случайно попавшей в среду.
Активный антагонизм (антибиоз) связан с образованием продуктов обмена, вызывающих подавление развития и полное отмирание микроорганизмов под влиянием веществ, вырабатываемых конкурентами. Например, молочнокислые бактерии вырабатывают молочную кислоту, исключающую развитие гнилостной микрофлоры; дрожжи продуцируют спирт, микромицеты - лимонную кислоту, уробактерии аммиак и т.д., метаболиты, останавливающие развитие других микроорганизмов. В большой мере антибиоз обусловлен образованием антибиотиков.
Антибиотики продукты обмена микроорганизмов, способные в незначительных количествах избирательно задерживать рост или убивать микробы. В отличие от дезинфицирующих антисептикой действуют избирательно, подавляя только определенные виды микроорганизмов. Антибиотики оказывают бактериостатическое, бактерицидное и бактериолитическое действие.
К антибиотикам микробного происхождения следует отнести стрептомицин (продуцент - Streptomyces griseus), тетрациклин (продуцент Actinomyces aureofaciens), эритромицин (продуцент - Actinomyces erythreus), нистатин (продуцент Streptomyces noursei), субтилин (продуцент - Bacillus subtilis), грамицидин (продуцент - Bacillus brevis). полимиксин (продуцент - Bacillus polymyxa), низин (продуцент - Lactotococcus lactis), пенициллин (продуцент - Penicillium notatum).
Антибиотические вещества нашли широкое применение в консервной промышленности: при сохранении свежего мяса, рыбы, птицы; при хранении сыров и молочных продуктов, фруктов, овощей. Применение их при консервировании продуктов питания позволяет значительно снижать длительность термообработки, что сохраняет витамины, вкусовые качества, консистенцию продукта и обеспечивает гибель клостридиальных и термофильных бактерий, устойчивых к температуре.
Антибиотики животного происхождения обнаружены в слезах, носовой слизи, слюне, яичном белке. Лизоцим подавляет в силу своей неспецифичности как Г+, так и Г- микрофлору. Однако первые более чувствительны. Экмолин действует на возбудителей дизентерии, тифа, стафилококки, вирусы гриппа. Эритрин обнаружен в эритроцитах крови. Антибиотики животного происхождения способствуют созданию иммунитета различного рода заболеваниям, являясь естественным барьером для проникающей инфекции.
Метаболизм (обмен веществ) микроорганизмов
1. Понятие метаболизма, катаболизма, анаболизма и их взаимосвязь.
2. Дыхание, как одна из форм катаболизма.
3. Спиртовое брожение. Химизм, характеристика возбудителей, значение в пищевой биотехнологии.
4. Молочнокислое брожение. Химизм, характеристика возбудителей, значение в пищевой биотехнологии.
5. Брожение смешенного типа. Химизм, характеристика возбудителей.
6. Маслянокислое брожение. Химизм, характеристика возбудителей.
1. Совокупность химических реакций, в результате которых из сравнительно простых веществ внешней среды, образуется новое клеточное вещество и энергия, а так же все другие химические проявления жизнедеятельности называется метаболизмом.
Метаболизм состоит из двух противоположных, взаимоисключающих и одновременно взаимодополняющих друг друга процессов: катаболизма (энергетический обмен) и анаболизма (конструктивный обмен).
Катаболизм – процесс расщепления органических веществ, который происходит в основном за счет реакций окисления, в результате чего выделяется энергия. Может протекать с участие кислорода и без него.
У микроорганизмов известны две формы катаболизма:
Дыхание
Брожение
Дыхание – это сложный процесс биологического окисления с участием кислорода, связанный с образованием большого количества энергии в форме АТФ. Различают:
Аэробное дыхание – полное окисление субстратов с участием молекулярного кислорода до углекислого газа и воды.
Анаэробное дыхание – с участием «связанного» кислорода.
Неполное окисление – с участием кислорода и накоплением неполно окисленных продуктов.
Брожение – это жизнь без кислорода. Осуществляется неполный распад органических веществ с образованием незначительного количества энергии и продуктов, богатых энергией.
Отщепляемый от органического вещества водород передается не на кислород, а на органическое соединение, образующееся в ходе самого брожения, т.е. это процесс окисления без кислорода.
В зависимости от основного вещества, образующегося в ходе брожения различают:
Спиртовое
Молочнокислое
Маслянокислое и другие.
Катаболизм – это процесс распада веществ, т.е. диссимиляция с образованием энергии.
Установлено, что микробная клетка запасается энергией в форме соединений, обладающих макроэ. ргической связью (АТФ, АДФ, УТФ). При гидролитическом расщеплении этой связи, от нуклеотида отщепляется один остаток фосфорной кислоты и освобождается энергия, которая используется в процессе биосинтеза. Основной носитель энергии - АТФ, который образуется путем субстратного фосфорилирования и транспорта электронов по дыхательной цепи. Энергия используется в процессах анаболизма.
Анаболизм включает процессы синтеза макромолекул клетки из более простых соединений, присутствующих в окружающей среде, связан с потреблением энергии и синтезом веществ, участвующих в процессах катаболизма (ферментов). Т.о. анаболизм и катаболизм протекают в клетке одновременно, многие реакции и промежуточные продукты являются для них общими. Их невозможно разделить, как невозможно разделить процессы дыхания и питания.
Основная роль в обмене веществ принадлежит ферментам.
Экзоферменты – не связаны со структурой цитоплазмы, легко выделяются из клетки при ее жизни, связаны с процессами питания (гидролазы).
Эндоферметы – прочно связаны со структурами цитоплазмы, действуют только внутри клетки, синтезируются независимо от присутствия в среде индуктора, осуществляют дальнейшее разложение поступивших в клетку веществ (оксидоредуктазы, трансферазы, изомеразы и т.д.).
Ферменты – это биологические катализаторы белковой природы, которые повышают скорость химических реакций в живых организмах, не входят в состав конечных продуктов этой реакции.
По своим свойствам они близки к белкам.
Свойства ферментов
Высокомолекулярные
Гидрофильные
Денатурируют под действием высоких температур, крепких кислот, щелочей
Высаливаются из растворов.
По химическому составу выделяют:
Однокомпонентные – только белковой природы
Двухкомпонентные – белковая часть – ферон, небелковая – агон.
Агон выполняет активную роль. В состав его могут входить витамины, мононуклеотиды, ионы металлов или другие активные группы (никотинамидаденидинуклеотид,НАД→агон анаэробной дегидрогеназы; флавинадениндинуклеотид, ФАД –агон аэробной дегидрогеназы)
Механизм действия ферментов:
Каталитические функции ферментов проявляются в снижении энергии активации, необходимой молекуле, чтобы вступить в реакцию. Это происходит за счет образования фермент-субстратного комплекса, где субстрат – это вещество, на которое действует фермент.
Допустим, что у нас вещество АВ, должно расщепиться на А и В.
В присутствии фермента образуется фермент-субстратный комплекс: (АВЕ), где АВ – субстрат, Е – фермент.
АВ+Е→А В Е, при этом W активации снижается.
АВЕ→А+ВЕ
При этом происходит глубокая деформация разрываемой связи в веществе АВ.
При изучении каталитической активности ферментов используют количественную оценку скоростей катализируемых реакций.
Кинетика – это наука, изучающая закономерности изменения скорости реакции.
Основные закономерности:
1. Скорость ферментной реакции зависит от концентрации фермента.
V=k х Е, где Е – концентрация фермента.
k=tgα
Уравнение справедливо, если [Е]« [S], то есть концентрация фермента значително меньше концентрации субстрата
Для различных ферментов К различно.
2. Скорость ферментативной реакции зависит от концентрации субстрата и описывается основным уравнением Михаэлиса – Ментен
V=V max [S]/K m +[S]
где V – скорость реакции
V max – максимальная скорость реакции
К m – константа Михаэлиса: физический смысл которой состоит в том, что она соответствует концентрации субстрата, при которой V=½V max .
Графически зависимость выглядит так:
n- порядок реакции
Особенности ферментативного катализа
1. Обратимость – способны ускорять реакции синтеза и расщепления.
2. Специфичность - каждый фермент действует только на свой конкретный субстрат и даже на конкретную связь в нем. Например: амилазы действуют на крахмал. Причем α-амилаза действует на эндо- 1,4-гликозидную связь, а β-амилаза – на экзо- α-1,4- гликозидную связь. Эстеразы действуют на жиры. Протеиназы – на белки и т. д.
3. Лабильность (чувствительность) – активность ферментов или скорость ферментной реакции зависит от условий, в которых она протекает. Основные факторы – рН и температура. Кривая зависимости имеет колоколообразный вид.
4. Ферменты имеют высокую активность, где активность - количество молей субстрата, которые превращаются в продукты реакции одним молем фермента за одну минуту. Есть вещества - активаторы, повышающие активность действия ферментов, и есть вещества – ингибиторы, снижающие активность ферментов.
Классификация ферментов
Строится с учетом природы катализируемой реакции.
Различают 6 классов:
1. Окислительно-восстановительные – ферменты (оксидоредуктазы) – это дегидрогеназы, электроназы, каталазы.
2. Трансферазы – катализируют перенос радикалов частей молекул от одних соединений к другим (фосфоферазы катализируют перенос остатков фосфорной кислоты).
3. Гидролазы – катализируют реакции гидролиза – расщепление субстратов в присутствии воды.
4. Лиазы – катализируют реакции отщепления от субстрата определенных групп с образованием двойных связей.
5. Изомеразы (изомеризуют молекулы) – гексоизомераза катализирует превращение глюкозо-6-фосфата в фруктозо-6-фосфат.
6. Лигазы (синтетазы) катализируют синтез органических соединений, связанный с расщеплением пирофосфатной связи в АТФ
По расположению клетки, по месту действия все ферменты делятся на экзоферменты и эндоферменты. Экзоферменты связаны с внеклеточным питанием. Эндоферменты действуют внутри клетки.
Катаболические реакции, общие для дыхания и брожения.
И брожение, и дыхание на первом этапе имеют общую анаэробную стадию: глюкоза превращается в пировиноградную кислоту. У разных микроорганизмов используются различные пути этого превращения:
1. Эмбдена – Мейергофа – Парнаса (ЭМП, или фруктозодифосфатный путь, или гликолиз).
2. Энтнера – Дудорова (КДФГ – 2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконатный путь).
3. Пентозофосфатный путь (ПФ).
Биологические факторы - это все возможные влияния, которые испытывает живой организм со стороны окружающих его живых существ.[ ...]
Биологические факторы. В естественных условиях обитания микроорганизмы растут совместно с другими микроорганизмами, с растениями и животными. Между всеми этими группами организмов устанавливаются определенные взаимоотношения. Враждебные отношения называются антагонистическими, а обоюдополезные - симбиотическими. Могут быть и нейтральные отношения.[ ...]
Биологическому фактору и биохимическим процессам принадлежит важная роль в соленакоплении, особенно в степных и пустынных условиях.[ ...]
Биологические факторы. Различные виды организмов образуют сложные сообщества - биоценозы, представляющие собой не случайное скопление организмов, а организованную систему с многообразными типами взаимоотношений между представителями отдельных видов. Основными типами взаимоотношений между микроорганизмами являются симбиоз, Метабиоз и антагонизм.[ ...]
Биологические факторы связаны в основном с воздействием микроорганизмов (бактерий и вирусов), которые попадают в природную среду вблизи предприятий по производству кормовых и пищевых добавок, дрожжей, аминокислот, антибиотиков. В результате прямого воздействия загрязненного микроорганизмами воздуха могут возникать аллергические заболевания, изменения иммунобиологической реактивности организма. В атмосферном воздухе может также находиться большое количество веществ природного происхождения, представленных частицами плесени, растительными волокнами, цветочной пыльцой и способных вызывать аллергические реакции у людей с повышенной чувствительностью.[ ...]
Биологические факторы - это воздействия различных микроорганизмов, а также растений и животных.[ ...]
Биологические факторы являются самыми обычными и быстродействующими факторами. Можно указать, например, на роль бизонов, численность которых ранее составляла десятки миллионов голов, в развитии биоценозов американских прерий. Огромную роль в этом процессе играет и такой экологический фактор, как межвидовая конкуренция.[ ...]
К биологическим факторам риска относятся генетические и приобретенные в онтогенезе особенности организма человека. Известно, что некоторые болезни чаще встречаются в определенных национальных и этнических группах. Существует наследственная предрасположенность к заболеванию гипертонической болезнью, язвенной болезнью, сахарным диабетом и другими болезнями. Для возникновения и течения многих болезней, в том числе сахарного диабета, ишемической болезни сердца, серьезным фактором риска является ожирение. Существование в организме очагов хронической инфекции (например, хронического тонзиллита) может способствовать заболеванию ревматизмом.[ ...]
К биологическим факторам самоочищения водоема относятся водоросли, плесневые и дрожжевые грибки. Однако фитопланктон не всегда положительно воздействует на процессы самоочищения: в отдельных случаях массовое развитие сине-зеленых водорослей в искусственных водоемах можно рассматривать как процесс самозагрязнения.[ ...]
Из биологических факторов, влияющих на развитие азотобактера, следует прежде всего отметить почвенные микроорганизмы. Они могут оказывать влияние на жизнедеятельность азотобактера в почве косвенно, изменяя, например, pH или окислительно-восстановительные условия, и непосредственно, вырабатывая питательные и биологически активные вещества. Так, активирующее влияние целлюлозоразрушающих и маслянокислых микроорганизмов на развитие азотобактера и его антагонистические отпошения с представителями почвенной микрофлоры отмечали многие советские и зарубежные исследователи. Биоценоз микроорганизмов, формирующийся в условиях той или иной почвы, меняется в значительной степени под влиянием растительного покрова. И азотобактер как член биоценоза также зависит от этого фактора. С помощью метода радиоавтографии установлено, что при нанесении меченных по фосфору клеток азотобактера на семена зерновых культур клетки обычно концентрируются вокруг растущей корневой системы проростков.[ ...]
Одними из биологических факторов, определяющих выживаемость лептоспир в воде, являются плотность и состав сопутствующей микрофлоры. В аналогичных опытах со стерильной водопроводной водой при pH 7,0 и температуре воды 25-27°С лептоспиры выживали в течение 30-33 дней. Добавление к водопроводной воде посторонней микрофлоры сокращало время выживания L. icterohaemorrhagiae почти вдвое . В опытах по сохранению жизнеспособности L. icterohaemorrhagiae в длительно хранимой в лабораторных условиях озерной воде, зараженной воздушной микрофлорой в концентрации 1 млн. микробных тел в 1 мл, лептоспиры выживали 55 дней при 25-32°С . В почве, загрязненной мочой инфицированных животных, лептоспиры обнаруживались в течение 15 дней .[ ...]
Бесспорно, что биологические факторы играют большую роль в изменении солевого состава воды. К числу этих факторов относится яроцеос зарастания водоемов высшей водной растительностью. Площади природных водоемов, занятые водной растительностью, огромны - они исчисляются сотнями тысяч гектаров. .Продуктивность зарселей для многих водоемов выражается сотнями тысяч тонн. Однако в литературе имеется чрезвычайно мало материалов, которые позволили бы подойти к объективной оценке значения водной растительности в формировании химического состава воды в водоемах.[ ...]
С воздействием биологических факторов связана и определенная сезонная возобновляемость структуры в почвах.[ ...]
Садовский А. А. О влиянии биологических факторов на сохранность бетона в море. Труды конференции по коррозии бетона. АН СССР, 1937, 1.[ ...]
Как видно из характеристики факторов структурообра-зования, их разделение в определенной мере условно, так как отдельные факторы могут выполнять различную роль по характеру вызываемых ими явлений. Например, корни растений выступают и как биологический фактор (источник гумуса), и как физико-механический (уплотнение и рыхление). Промораживание и оттаивание, изменяя давление, выступают как физико-механический фактор, а коагулируя коллоиды, в определенной мере влияют и на действие физико-химических факторов. Совокупное действие факторов структурообразования неразрывно связано с природными условиями почвообразования.[ ...]
Коэффициенты влияния медико-биологических факторов также отличались значительной вариабильностью. Реализация методики комплексной оценки состояния здоровья трудовых коллективов позволила разработать для каждого из них модель влияния совокупности факторов производственной и внепроизводственной среды на здоровье и провести ранжирование по степени этого влияния основных производственных подразделений ПШ и разработать на этой основе обоснование профилактических рекомендаций.[ ...]
Многие физические, химические и биологические факторы способны вызывать злокачественные новообразования у человека и животных, выступая в качестве канцерогенных факторов.[ ...]
Отношение микроорганизмов к различным факторам внешней среды. Жизнедеятельность микроорганизмов полностью зависит от условий внешней среды, к которой они приспосабливаются. Изменяя условия существования, можно изменять свойства и признаки микроорганизмов в желательном для нас направлении. Все факторы внешней среды, влияющие на природу и развитие микроорганизмов, делятся на три основные группы: физические, химические и биологические факторы.[ ...]
Огромную работу по обоснованию значения биологических факторов в жизни почвы провел акад. В. Р. Вильямс.[ ...]
Главными группами живых организмов этого биологического фактора почвообразования являются древесная и травянистая растительность, мхи, лишайники и водоросли, микроорганизмы (бактерии, грибы, актиномицеты), простейшие, насекомые, беспозвоночные и позвоночные животные.[ ...]
Цветность (окраску) естественных вод (зависящую от биологических факторов и наличия различных загрязняющих веществ органического и минерального происхождения) для питьевой воды допускают не более 20° и в исключительных случаях не выше 35° (по платино-кобальтовой шкале).[ ...]
В современном мире экономические, технологические и биологические факторы тесно связаны между собой. Поэтому возникла объективная необходимость рассматривать современное производство как функционирование сложной эколого-экономической системы.[ ...]
Имшенецкий А., Трофимов А., Русаков Г. и Броцкая С. Влияние биологического фактора на бетон.[ ...]
В результате взаимодействия геологических, климатических, биологических факторов верхний тонкий слой литосферы превратился в особую среду - почву, где происходит значительная часть обменных процессов между живой и неживой природой. Важнейшим свойством почвы является плодородие - способность обеспечивать рост и развитие растений.[ ...]
Основная роль в образовании агрономически ценной структуры принадлежит биологическим факторам - растительности и почвенным организмам. При высоком содержании гуматов натрия образуются неводопрочные очень плотные агрегаты.[ ...]
Схемой предусматривается выявление значения тех физических, химических и биологических факторов естественных водоемов, которые встречаются в природе и которые способны определить степень стабильности химических загрязнений (взвешенные и органические растворенные вещества; жесткость, температура и движение воды; бактериальная флора и т. д.).[ ...]
В контексте познания основ поведения человека часто прибегают к рассмотрению биологических основ преступности. В конце прошлого века итальянский психиатр Чезаре Ломброзо (1835-1909) сформулировал биологическую теорию преступности, суть которой заключается в том, что основу преступности составляют биологические факторы, т. е. преступники являются «прирожденными» преступниками. Эта теория, в которой биологическим фактором преступности позднее стали признавать наследственность, оказалась очень живучей до нашего времени. Точно так же известны утверждения о генетических основах проституции и других пороков людей. Между тем еще никто не идентифицировал ни гены преступности, ни гены проституции. Современные представления основаны на том, что наследуются не гены преступности или проституции, а реакции, т. е. способность индивидов реагировать тем или иным образом в тех или иных условиях жизни.[ ...]
Загрязнение среды обитания человека многочисленными физическими, химическими, биологическими и другими ингредиентами прежде всего влияет на регуляторные системы организма, защитный механизм клетки, угнетая или усиливая ее восстановительную функцию. Предполагается (Н.П.Бочков, 1981) возможность активации факторами внешней среды так называемых молчащих или нейтральных генов, которые в свою очередь могут вызвать повышение порога чувствительности к физическим, химическим и биологическим факторам внешней или внутренней среды организма (рис.9).[ ...]
Существует тенденция свести основные явления эпидемиологии только к социальным факторам. Несмотря на могущество последних, что доказано с абсолютной точностью, нельзя пренебрегать изучением и других факторов, которые в какой-то мере могут оказывать свое влияние на ход и развитие эпидемического заболевания. Нужно полагать, что дальнейшие исследования покажут, какое место в ряду социально-экономических и биологических факторов надлежит занимать влияниям физико-химической среды вообще, радиациям солярным и космическим и атмосферному электричеству и земному магнетизму в частности. И каково бы это место ни было, ему в общем динамическом комплексе факторов, обусловливающих эпидемии, наукой должно быть уделено свое внимание.[ ...]
Биохимический распад того или иного вещества зависит от ряда химических и физических факторов, как, например, наличия различных функциональных групп в молекуле, величины молекулы и ее структуры, растворимости вещества, изомеризации, полимеризации, образования промежуточных продуктов и их взаимодействия и др. Этот распад обусловливается также биологическими факторами - сложностью обмена у микроорганизмов, вариабельностью штаммов бактерий, влиянием среды и длительностью адаптации микробов и пр. Механизм адаптации пока неизвестен. Сроки и пределы адаптации микроорганизмов различны - от нескольких часов до 200 дней и более .[ ...]
Как уже неоднократно подчеркивалось, в своем широком варианте концепция лимитирующих факторов не ограничивается физическими факторами, поскольку биологические взаимоотношения («взаимодействия», или «биологические факторы», среды) не менее важны как регуляторы распределения и численности организмов в природе. Однако биологические факторы удобнее будет рассмотреть в последующих главах, трактующих о популяциях и сообществах; здесь же мы рассмотрим физические и химические аспекты среды. Чтобы изложить все известное по этому вопросу, потребовалась бы целая книга, а это не входит в задачу нашего обзора экологических принципов. Кроме того, рассмотрение подробностей отвлекло бы нас от основной цели - получить общую картину предмета экологии. Поэтому мы лишь кратко перечислим основные моменты, заслуживающие изучения с точки зрения экологов.[ ...]
Процесс самоочищения водоемов представляет собой сложный комплекс явлений физического, химического и биологического характера. Биологические факторы очистки воды в процессе самоочищения освещены в литературе далеко неполно. Особенно это относится к области донных отложений и организмам населяющих их, хотя известно, что роль последних в этом процессе огромна. Как водоем, сильно загрязненный органическими веществами, так и биологическая установка для очистки сточных вод всегда пронизаны живыми организмами: бактериями, грибами, инфузориями, червями, личинками насекомых и т. д. Все они являются живыми агентами очистки воды. Изучение роли и значения отдельных групп организмов, производящих очистку воды, является актуальной задачей современной санитарно-технической гидробиологии.[ ...]
Концентрация пестицидов в почве не является величиной постоянной. Под влиянием физических, химических и биологических факторов количество их снижается, соответственно меняется характер и степень воздействия на микроорганизмы, что необходимо учитывать при агроэкологической оценке токсичности пестицидов.[ ...]
Качество атмосферы - совокупность свойств атмосферы, определяющая степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материапы, конструкции и окружающую среду в целом.[ ...]
Под качеством атмосферы понимают совокупность ее свойств, определяющих степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом. Качество атмосферы зависит от ее загрязненности, причем сами загрязнения могут попадать в нее от природных и антропогенных источников. С развитием цивилизации в загрязнении атмосферы все больше и больше превалируют антропогенные источники.[ ...]
В результате даже краткого рассмотрения влияния растительных и животных организмов на процесс образования почвы можно сделать вывод о том, что биологический фактор является ведущим в почвообразовании. На это уже обращалось внимание при рассмотрении общей схемы почвообразовательного процесса. Ведущим он является потому, что играет главную роль в обмене веществ и энергией между почвой, растениями и животными организмами. Без этого обмена почва образоваться не может. Но результат такого обмена, который привел к формированию в природной среде разных по составу и свойствам почв, зависел от комплекса конкретных условий почвообразования (или факторов почвообразования), сложившихся на той или иной территории.[ ...]
Однако этими этапами развитие биосферы не заканчивается. В настоящее время «на наших глазах совершается... переход от эволюции, управляемой стихийными биологическими факторами (период биогенеза), к эволюции, управляемой человеческим сознанием, к периоду ноо-генеза» (Камшилов). Другими словами, речь идет о постепенном переходе биосферы в качественно новое состояние - ноосферу (гр. noos - разум и sphaira - шар).[ ...]
О максимальной допустимой нагрузке на человека. В реальных условиях человек подвергается комбинированному, комплексному и сочетанному действию химических, физических и биологических факторов окружающей среды. Под комбинированным действием понимают одновременное действие ряда химических или биологических факторов внешней среды. Однако человек может подвергаться неблагоприятному влиянию не только различных комбинаций химических веществ, одновременно поступающих из какого-либо одного объекта среды, но и воздействию одного вещества, проникающего из различных объектов (воды, воздуха, пищевых продуктов). Действие вещества, поступающего в организм одновременно разными путями, принято называть комплексным. Под сочетанным действием понимают одновременное влияние на организм человека химических, физических и биологических факторов.[ ...]
Общепринятое у нас в стране понимание плодородия почгы, по акад. В. Р. Вильямсу, отнюдь не укладывается в резко суженную формулу П. С. Погребняка «химического» плодородия. Физические и биологические факторы играют не меньшую роль. Но и самое «химическое плодородие», если допустить этот неудачный термин, никакими методами в сетке П. С. Погребняка не уточняется. Состав и характер растительности являются результатом действия всех многочисленных факторов плодородия, включая влияние человека, а не одного только валового химического состава почвы или химического состава почвенных растворов.[ ...]
Во всех остальных случаях требования к качеству сточных вод, сбрасываемых или планируемых к сбросу в водоем (водоток) устанавливаются с учетом роли разбавления, а также физических, химических, биологических факторов самоочищения водоема, если этот процесс выражен и поддается оценке. При определении условий спуска стоков должны учитываться качество воды водотока (водоема) выше экспертируемого сброса и перспективы развития объекта.[ ...]
Обсуждая проблему расогенеза, следует остановиться на расизме. Как в прошлом, так и в настоящее время основу расизма составляют извращенные представления о природе человека в результате преувеличения роли биологических факторов в его индивидуальном и историческом развитии.[ ...]
Климат определяет поступление лучистой энергии солнца, тепла и влаги на земную поверхность, в результате создается определенный гидротермический режим почв. Следовательно, от климата зависят условия жизни биологического фактора почвообразования, а также направление и скорость биологических и абиотических процессов.[ ...]
Организм человека - открытая для окружающей среды биосистема, важнейшей стратегической задачей которой является сохранение гомеостаза, что связано с нормальным функциональным состоянием его распознающих систем. В отношении биологических факторов такой системой служит система иммунитета. Снижение иммунологической реактивности организма вследствие воздействия деформированной среды обитания, а также общей реактивности способствует возникновению гнойно-воспалительных процессов, вызываемых условно-патогенными микробами, возможности сенсибилизации организма, формирования банка плазмид, мутагенного воздействия и др.[ ...]
Вода - слабый амфолит, и поэтому в ней всегда содержатся в небольших количествах ионы Н+ и ОН-. Активная концентрация водородных ионов в природных и сточных водах обычно характеризуется величиной pH (см. п. 4.6.1). Результат измерения pH воды очень важен для характеристики ионных равновесий в растворе и биологических факторов среды.[ ...]
В XIX в. роль философии стала еще большей. Ч. Дарвин анало-гизировал нравственность с «общим благом», под которым он понимал развитие возможно большего числа здоровых и сильных особей, со всеми способностями, в наиболее совершенной степени развития. Однако из-за нерешенности проблема природы человека перешла и в наше время, превратившись в проблему взаимоотношений социальных и биологических факторов в развитии человека (см. ниже).[ ...]
Гигиена окружающей среды - это раздел гигиенической науки, всесторонне изучающий общие закономерности взаимоотношений организма человека с окружающей природной средой, адаптационно-приспособительные процессы, механизмы взаимодействия человеческого организма на молекулярном, субклеточном, клеточном, органном и популяционном уровнях с комплексом благоприятных и неблагоприятных химических, физических и биологических факторов окружающей среды антропогенного и естественного происхождения.[ ...]
Швейцарский почвовед-химик Г. Вигнер в 1926 г. издал книгу «Почва и почвообразование», в которой глубоко рассмотрены такие вопросы: закономерности поведения почвенных коллоидов, явления физико-химического поглощения не только катионов, но и анионов; процесс почвообразования трактуется как комбинация различных видов выветривания и в связи с этим довольно многосторонне оценивается значение климата. Химии гумуса отведено много места, но роли биологических факторов в процессе почвообразования по существу уделяется очень небольшое внимание. Литература на русском языке не цитируется, по переводам упоминаются Гедройц и Глинка; Докучаева и Си-бирцева Вигнер не называет ни разу (е§пег, 1926).[ ...]
Почва служит фундаментом растительное покрова суши земного шара и определяет пло дородие. Образование почвы и развитие рас тительного покрова неразрывно связаны межд; собой и взаимно обусловлены.[ ...]
Изменчивость микроорганизмов. Изменчивость является одной из наиболее важных сторон жизни и развития микроорганизмов. Наследственность, обеспечивающая постоянство видовых признаков, и изменчивость представляют собой взаимосвязанные диалектические противоположности процесса развития организма. Именно изменением и наследованием приобретаемых признаков в процессе эволюции произошло выделение паратрофов из группы гетеротрофов. Микроорганизмы быстро адаптируются к изменившимся условиям среды обитания, изменяя соответствующим образом обмен веществ. Классическим примером адаптации микроорганизмов к воздействию внешних факторов может служить появление форм болезнетворных микроорганизмов, устойчивых к действию лекарственных веществ. На изменчивости микроорганизмов основано выведение микрофлоры, способной осуществлять превращения органических веществ, которые не разлагаются обычной микрофлорой воды или почвы. Изменения формы и функциональных особенностей микроорганизмов могут быть вызваны действием физических, химических или биологических факторов. Приобретаемые микроорганизмами признаки могут быть связаны только с условиями жизни отдельного микроорганизма и не передаваться по наследству.
Эволюционное учение является теоретической основой биологии. Оно изучает причины и механизмы исторического развития всех живых организмов. Эволюция человека имеет свои особенности и факторы.
Что такое антропология
Согласно эволюционному учению, человек как формировался на протяжении длительного промежутка времени. Процессы его исторического развития изучает наука антропология.
Возникновение человека имеет свои характерные особенности. Они заключаются в том, что на процесс становления влияют как социальные, так и биологические К первой группе относятся способность к труду, речь, Биологическим фактором эволюции человека является, в частности, борьба за существование. А также естественный отбор и наследственная изменчивость.
Основные положения эволюционной теории
Согласно теории Чарльза Дарвина, условия внешней среды могут вызывать изменения в строении живых организмов. Если они не наследуются, то их роль в процессе эволюции незначительна. У некоторых особей изменения происходят в половых клетках. В этом случае признак передается по наследству. Если он оказывается полезным в определенных условиях, то у организмов больше шансов на выживание. Они успешно адаптируются и дают плодовитое потомство.
Борьба за существование
Основным биологическим фактором эволюции человека является Ее суть заключается в возникновении конкуренции между организмами. Причиной ее появления является несоответствие между способностью разных видов к пище и размножению. В результате выживает вид, который смог наилучшим образом приспособиться к конкретным условиям.
Несмотря на то что процесс возникновения современного человека подчинялся общим закономерностям, существует и ряд отличий. Естественный отбор происходил не только по силе, ловкости и выносливости. Кроме этих физических признаков, особое значение играл и уровень умственного развития. Больший шанс выжить имели особи, которые научились изготавливать самые примитивные орудия труда и пользоваться ими, общаться с собратьями по племени, действовать сообща.
Естественный отбор
В ходе борьбы за существование происходит естественный отбор - биологический процесс, в ходе которого адаптированные особи выживают и активно размножаются. Те, кто приспособиться не смог, погибают.
Таким образом, биологическим фактором эволюции человека является и естественный отбор. Его особенностью было то, что выживали особи с ярко выраженными социальными чертами. Самыми жизнеспособными оказывались люди, которые изобретали новые орудия труда, приобретали новые навыки и социализировались. С течением времени значение естественного отбора в процессе антропогенеза уменьшалось. Это связано с тем, что древние люди постепенно научились строить, облагораживать и отапливать жилища, изготавливать одежду, выращивать растения, приручать животных. В результате этого значение естественного отбора постепенно уменьшалось.
Наследственная изменчивость
Биологическим фактором эволюции человека является и наследственная изменчивость. Это свойство живых организмов заключается в способности приобретать новые признаки в процессе своего развития и передавать их по наследству. Естественно, эволюционное значение в процессе антропогенеза имели только полезные признаки.
Человека сближает с млекопитающими животными целый ряд сходных биологических черт. Это наличие молочных и потовых желез, волосяного покрова, живорождение. Полость тела разделена мышечной перегородкой диафрагмой на грудную и брюшную части. Сходными признаками являются отсутствие ядер в красных кровяных тельцах эритроцитах, наличие альвеол в легких, общий план строения отделов скелета, дифференцированные зубы. И у человека, и у животных присутствуют рудиментарные (недоразвитые) органы. К ним относятся аппендикс, третье веко, зачатки второго ряда зубов и другие. Ученым известны случаи рождения людей с характерными чертами животных - развитым хвостом, сплошным волосяным покровом, дополнительным количеством сосков. Это является дополнительным доказательством от животных. Но в процессе антропогенеза сохранились только самые полезные признаки.
Специфическими только для человека являются такие биологические черты:
Прямохождение;
Увеличение мозгового и уменьшение лицевого отдела черепа;
Сводчатая стопа с сильно развитым большим пальцем;
Подвижная кисть, противопоставление большого пальца остальным;
Увеличение объема головного мозга, развитие его коры.
Биологическая эволюция человека тесно связана с социальной. Например, умение разводить огонь и готовить пищу привело к уменьшению размера зубов и длины кишечника.
Биологические факторы эволюции человека являются необходимым условием для формирования социальных, которые в совокупности привели к появлению на Земле человека разумного.
