Министерство образования Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Российский профессионально-педагогический университет
Кафедра безопасности жизнедеятельности
Контрольная работа

По предмету: «Концепция современного естествознания»

Вариант 18
Студент, группа ЗИД 115

Рыбалов К.А.
Екатеринбург 2008

Содержание
Глава 1. Наследственная изменчивость человека.     .        .        .        .3
1.1.  Механизм генных мутаций.

Болезни обмена веществ и молекулярные

болезни человека. Наследование генных аномалий.  .        .        .        .6

1.2. Хромосомные мутации, их разнообразие

и проявление в форме синдромов. .        .        .        .        .        .        .10

1.3. Геномные мутации и их последствия         .        .        .        .        .        .11
Глава 2. Человечество и биосфера земли          .        .        .        .        .        .12

2.1. Характеристика и состав биосферы  .        .        .        .        .        .12

2.2. Влияние деятельности человека на биосферу.

Охрана природы и перспективы рационального

Природопользования   .        .        .        .        .        .        .        .        .14
Список литературы      .        .        .        .        .        .        .        .        .19
Глава 1. Наследственная изменчивость человека
Изменчивость – это одно из свойств живых организмов, проявляющееся в способности представителей каждого вида отличатся друг от друга. Она обусловливает разнообразие организмов в пределах вида. Различают две основные формы изменчивости:

·        фенотипическую (ненаследственную);

·        генотипическую (наследственную).
Генотипическая изменчивость – это изменчивость, связанная с изменением самого генотипа. Понятно, что генотипическая изменчивость передаётся по наследству. Она подразделяется на комбинативную и мутационную.

Комбинативная изменчивость связана с получением новых комбинаций имеющихся в генотипе генов. Она обусловлена независимым расхождением хромосом и хроматид при мейозе, случайным их сочетанием при оплодотворении, перекомбинацией генов при кроссинговере. Сами гены при этом не изменяются, но возникают их новые сочетания, что приводит к появлению организмов с другими генотипом и фенотипом. Примером комбинативной изменчивости может служить появление зелёной окраски семян гороха при скрещивании гетерозиготных растений с жёлтыми семенами. В опытах Моргана на дрозофиле (серый цвет тела и короткие крылья, и чёрное тело с длинными крыльями). Наконец, благодаря рекомбинации наследственного материала родителей в генотипе потомка и возникновению новых взаимоотношений между отдельными генами возможны появления новых или исчезновение некоторых родительских признаков, а так же изменение интенсивности проявления отдельных признаков родителей. Так же примером проявления комбинативной изменчивости может быть рождение у родителей, гетерозиготных по  II и III                                 группам крови (АО II и ВО II), детей с любой из четырёх групп крови по системе АВО.

Эффективность комбинативной изменчивости настолько высока, что у видов, размножающихся половым путём, вероятность появления двух одинаковых в генетическом отношении потомков практически равно нулю (исключение составляют однояйцевые близнецы). Возможность комбинативной изменчивости зависит от наличия разнообразного исходного материала, поставляемого мутационным процессом.

Мутационная изменчивость – это форма наследственной изменчивости заключается в изменении строения или количества единиц наследственности – генов или их носителей хромосом. Такие изменения называются мутациями. Мутации – это качественные, внезапно появляющиеся изменения, передаваемые из поколения в поколение. В отличии от фенотипической (модификационной) они не образуют непрерывного ряда изменений , группирующихся вокруг некоторых средних значений, а носят ненаправленный характер.  Мутационная изменчивость принципиально отличается от комбинативной.

Мутации обладают следующими свойствами:

·        возникают внезапно, скачкообразно;

·        передаются из поколения в поколение (наследуются);

·        ненаправленны, т. е. под действием одного фактора может мутировать любой участок хромосомы;

·        одни и те же мутации могут возникать повторно.

Изменения признака, возникающие в результате мутаций, случайны и не предсказуемы. Они не соответствуют фактору, который их вызывает, и не имеют заведомо приспособительного значения. Ненаправленность мутаций приводит к появлению различных аллелей гена, что лежит в основе явления множественного аллелизма. Один и тот же ген может мутировать неоднократно в разных направлениях, а иногда в одном и том же направлении, но при этом частота изменений, затрагивающих каждый отдельный ген в разных клетках, невелика. В среднем мутация отдельного гена появляется один раз на 100000 – 1000000 организмов одного поколения данного вида. Ещё меньше вероятность обратного мутирования гена.

Факторы, способные вызывать мутации, называются мутагенными. Их подразделяют на физические, химические и биологические.

Мутации классифицируют по причинам, их вызвавшим, по характеру мутировавших клеток, по исходу для организма и по изменениям генетического материала.

По причинам, вызвавшим мутации, они подразделяются на спонтанные и индуцированные. Спонтанные мутации возникают в естественных условиях под действием мутагенных факторов внешней среды без вмешательства человека. Они происходят относительно редко. Индуцированные мутации возникают при направленном воздействии на организм мутагенными факторами. Впервые индуцированные мутации были получены Г. А. Надсоном и Г. С. Филипповым (1925) при облучении грибов радием и Г. Меллером (1927) при облучении мух дрозофил рентгеновскими лучами. Спонтанные мутации служат исходным материалом для естественного отбора, а индуцированные – для искусственного отбора.

По характеру мутировавших клеток мутации подразделяют на соматические и генеративные. Соматические мутации происходят в соматических клетках и проявляются у самой особи. Они передаются по наследству при вегетативном размножении и не наследуются при половом. Примеры соматических мутаций: на кусте чёрной смородины может появится ветка с белыми ягодами; у человека могут быть глаза разного цвета. Генеративные мутации происходят в половых клетках. Они передаются по наследству при половом размножении и выявляются фенотипически у потомков. Генеративные мутации являются материалом для естественного отбора.

По исходу для организма все мутации подразделяются на отрицательные - летальные

(несовместимые с жизнью), полулетальные (снижающие жизнеспособность организма),

нейтральные и положительные (повышающие приспособленность и жизнестойкость организма). Последние встречаются относительно редко, однако именно они являются элементарным материалом, лежащим в основе прогрессивной эволюции.

По изменению генетического материала мутации подразделяют на геномные, хромосомные и генные. Геном – это содержание наследственного материала в гаплоидном наборе хромосом.

1.     Геномные мутации обусловлены изменениями количества хромосом в кариотипе особи. Это может быть полиплоидия – кратное гаплоилному увеличение количества хромосом. Эти мутации связаны с нерасхождением хромосом при метозе или мейозе. Полиплоидия распространена главным образом у растений. Полиплоидные формы растений имеют более крупные листья, цветки, плоды и семена. Многие культурные растения являются полиплоидами (пшеница, рожь, сахарная свекла и др.). Для большинства животных и человека полиплоидия оказывается летальной мутацией. Гетероплоидия – вид геномной мутации, при которой происходит некратное гаплоидному увеличение или уменьшение количества хромосом. Гетероплоидия приводит к нарушению хода нормального развития организмов. Например, у человека лишняя хромосома в 21 – й паре приводит к развитию болезни Дауна, а отсутствие второй половой хромосомы вызывает синдром Шерешевского – Тернера (полулетальные мутации).

2.     Хромосомные мутации связаны с изменением структуры хромосом. Это может быть  потеря участка или удвоение фрагмента хромосомы, поворот части хромосомы на 180о, перенос части одной хромосомы на другую негомологичную (полосковидные глаза у мухи дрозофилы). Многие хромосомные мутации снижают жизнеспособность организма (полулетальные).

3.     Генные мутации связаны с изменением структуры молекулы ДНК. Это могут быть нарушения порядка нуклеотидов вследствие добавления, выпадения или перестановки их.

При это изменяется кодируемый геном белок, что может проявляться фенотипически. 
1.1. Механизм генных мутаций.

Болезни обмена веществ и молекулярные болезни человека. Наследование генных аномалий.
Многие мутации являются причиной наследственных заболеваний, которых насчитывается около 2000. Изучение и возможное предотвращение последствий генетических дефектов человека – предмет медицинской генетики. Это так называемый «генетический груз» популяций людей.

Рассмотрим роль генных мутаций в формировании наследственных заболеваний.

Генные мутации называют ещё точковыми мутациями. Они обусловлены изменением молекулярной структуры ДНК. В соответствующем участке ДНК эти изменения касаются нуклеотидов, входящих в состав гена. Такие изменения нуклеотидного состава гена могут быть 4-х типов:

1.     Вставка нового нуклеотида

2.     Выпадение нуклеотида

3.     Перестановка положения нуклеотидов

4.     Замена нуклеотидов.

Любое из перечисленных изменений приводит к изменению триплета (триплетов) в И-РНК, а это влечёт за собой изменение состава аминокислот в полипептиде, т.е. приводит к нарушению синтеза нормальной молекулы белка. Например:

Много сведений об изменении гена дало исследование гемоглобина. Было установлено, что при тяжёлом заболевании – серповидноклеточной анемии – эритроциты содержат аномальный гемоглобин (HbS) и имеют необычную, отличающуюся от нормальной форму. Нормальный гемоглобин (HbA)содержит четыре полипептидные цепи (две так называемые α- и две β-цепи, а α-цепи HbS не отличаются от α-цепей HbA) Различие HbA и S заключается лишь в замене одного аминокислотного остатка, а именно глютаминовой кислоты, на валин в шестом положении β-цепи.

Последовательность аминокислот в начальном участке β-цепи нормального (HbA) изменённого (HbS) гемоглобина следующая:

	1	2	3	4	5	6	7	8
HbA	Вал...	Гис…	Лей...	Тре…	Про...	Глю...	Глю...	Лиз...
HbS	Вал...	Гис…	Лей...	Тре…	Про...	Вал...	Вал...	Лиз...

Глютамированную кислоту кодирует в мРНК триплет ГАГ. Изменения в мРНК, ответственное за включение валина вместо глютаминовой кислоты, состоит в замене одного нуклеотида, а именно А на У, вследствие чего получается триплет ГУГ, кодирующий валин. На этом основании можно заключить, что в структурном гене ДНК, кодирующем β-цепь гемоглобина, семнадцатый нуклеотид, в норме представленный Т, заменён на А.

Наследственных болезней, вызванных генными мутациями, насчитывается около 1500. Их условно подразделяют на: болезни обмена веществ и молекулярные болезни.

Болезней обмена веществ насчитывается около 600, они затрагивают изменения аминокислотного, углеводного и липидного состава клетки. Некоторые мутации вызывают возникновение даже злокачественных образований.

Признак	Характер	наследования
	Доминантный	рецессивный
Обмен веществ: аминокислотный углеводный липидный Злокачественные заболевания	Нейрофиброматоз	Альбинизм Фенилкетонурия Галактоземия Мукополисахаридозы (гаргонтилизм) Амавротическая семейная идиотия (болезнь Тея-Сакса) Глиома сетчатки глаза Врождённый ихтиоз

Из этой таблицы явствует, что генные заболевания могут наследоваться как по аутосомно-доминантному, так и по аутосомно-рецессивному типу.

 По доминантному типу передаётся нейрофиброматоз, – хроническое заболевание, характеризующееся множественным образованием опухолей нервных стволов. Такие опухоли могут локализоваться в любых органах и тканях ( в том числе и в ЦНС), но чаще всего они встречаются на коже, где имеют вид пигментированных бородавок с избыточным ростом волос. К симптомам заболевания относится даже отставание физического и умственного развития.

По рецессивному признаку передаётся фенилкетонурия (болезнь Феллинга) – резкое повышение содержания в крови  и ликворе аминокислоты фенилатина и превращение её в ряд продуктов, например в фенилпировиноградную и фенилмолочную кислоты. В отличие от гомогентезиновой кислоты, которая не оказывает явного неблагоприятного влияния на ткани мозга, продукты, образующиеся при фенилкетонурии, оказываются крайне токсичными. Поэтому у детей при этой патологии наблюдается резко выраженная умственная отсталость. Заболевание выражается также в снижении количества пигмента меланина, поэтому больные всегда выглядят, как голубоглазые блондины со светлой кожей. В настоящее время диагноз можно поставить при рождении ребёнка экспресс-методом: на смоченную мочой плёнку наносят 5 капель 10% раствора FeCl3 или добавляют в 1мл подкислённой мочи (при заболевании наблюдается быстро проходящее потемнение).

Галактоземия – нарушение углеводного обмена. Она обусловлена нарушением деятельности печени, накоплением в тканях (в том числе и крови) галактозы. Без лечения развивается цирроз печени; в патологический процесс вовлекаются и другие жизненно важные органы. В конечном итоге болезнь приводит к слабоумию и ранней смерти. В начале жизни, как только новорождённый начинает получать молоко, наблюдается желтуха, рвота, диспепсические расстройства, падение массы тела. При ранней диагностике детей до трёхлетнего возраста переводят на безмолочное вскармливание, т. е. исключают продукты, содержащие галактозу. Такие дети развиваются нормально и отклонений в психике у них не наблюдается. Носительство гена, вызывающего заболевание, т. е. число гетерозигот, составляет в среднем 1:70 000.

Аномалии, связанные с нарушениями распада некоторых углеводосодержащих соединений, вызывают развитие мукополисахаридозов (гаргоилизмы). При этих заболеваниях поражена соединительная ткань, а следовательно, страдают опорно-трофические функции и моторика. Доя больных мукополисахаридозом характерно уродливое телосложение (дети напоминают уродцев – гаргоидов), наличие множественных пороков внутренних органов ( печени органов , сердца, аорты, нервной системы) и глаз.

Нарушение липидного обмена – амавротическая идиотия (болезнь Тея-Сакса), связанная с отсутствием фермента гексосаминдазы А – тяжёлое расстройство нервной системы. Эту болезнь можно обнаружить лишь во второй половине первого года жизни ребёнка, когда наблюдается прогрессирующее отставание физического развития, нарушение зрения и интеллекта. В дальнейшем больной слепнет, развивается слабоумие и полная беспомощность. Тяжёлые симптомы нарастают, что приводит к смерти ребёнка до 4 – 5 лет.

Молекулярные болезни лучше всего изучены на элементах крови. Известно около 50 наследственных болезней крови. Некоторые из них наследуются по типу неполного доминирования. Например два вида гемоглобингопатий: серповидноклеточная анемия и талассимия (болезнь Кули). Гемоглобинопатии выражаются в гемолизе – в распаде аномальных эритроцитов. При этом наблюдается кислородное голодание, приступы лихорадки колики типа желчнокаменных и др. симптомы, которые могут закончиться смертью. Особенно тяжело эти заболевания протекают у гомозигот по данному признаку.

Ген серповидноклеточной анемии S, ответственный за синтез аномального гемоглобина HbS, приводит к образованию ненормальной серповидной формы эритроцитов. Этот ген очень часто встречается в Средиземноморье (в Греции), Центральной Африке, несколько реже в других частях африканского континента, В Юго-Восточной Азии - в Индии). Распространение этого гемоглобиноза совпадает с распространением тяжёлой формы тропической малярии и её возбудителя – кровяного споровика Plasmodium falciparum. Малярийные плазмодии способны развиваться лишь в нормальных эритроцитах. В серповидноклеточных эритроцитах гомозиготы они не развиваются совсем, поэтому и гетерозиготы , имеющие частично нормальные, частично серповидноклеточные эритроциты, либо не болеют, либо болеют в более лёгкой форме.

Другой ген – Т, также влияющий на свойства крови, в гомозиготном состоянии (ТТ)  приводят к развитию иного, несколько легче протекающего гемоглобиноза – талассемии (микроцитарная форма анемии). Особенно распространена талассемия на побережье Средиземного моря ( Италия, Греция, Кипр), в Бирме, Бенгалии, а в России – в Средней Азии (обычно в кишлаках благодаря близкородственным бракам), в Азербайджане; отдельные очаги описаны в Узбекистане, у бухарских евреев.

Больные талассемией имеют характерный башенный череп, кости его деформированы и имеют вид «иголок ежа». Такие больные (ТТ) обычно не доживают до десятилетнего возраста, гетерозиготы же (Тт) практически мало чем отличаются от здоровых людей (тт).

Некоторые генные заболевания сцеплены с полом. Примером такого рода наследования является гемофилия, агаммаглобулинемия, несахарный диабет, дальтонизм и облысение.

В крови людей, страдающих гемофилией, нет компонента фибриногена, необходимого для её быстрого свёртывания. У таких людей происходит потеря большого количества крови даже при легких ранениях и незначительных операциях. Рассматривая историю рода, в котором есть ген, вызывающий гемофилию, учёные установили, что это заболевание передаётся потомству здоровыми женщинами, но не передаётся мужчинами. А подвержены ему только они. Когда поражённый мужчина женится на нормальной женщине, его дети и внуки от сыновей оказываются здоровыми. Среди его внуков от дочерей часть мальчиков страдает гемофилией, в то время как все девочки здоровы. Но некоторые из них имеют больных сыновей. Наследование гемофилии подчинено закономерности передачи рецессивного признака, сцеплённого с полом.

Другой широко распространённый у человека ген, сцеплённый с полом, вызывает цветовую слепоту. Этот ген рецессивен по отношению к нормальному. Мужчины, имеющие один ген дальтонизма, оказываются дальтониками, а женщины – потенциальными носителями. Это объясняет гораздо большую частоту дальтоников среди мужчин. Только в браке больных мужчин с женщинами, имеющими соответствующий ген, могут рождаться девочки-дальтоники.
1.2. Хромосомные мутации, их разнообразие и проявление в форме синдромов.
Хромосомные болезни. Известно около 300 хромосомных синдромов, которые могут быть обусловлены изменением числа хромосом – аутосом (синдром Дауна) или половых хромосом (синдромы: Шерешевского – Тернера, Кляйнфельтера). Если обнаруживается одна лишняя хромосома (46+1), то это трисомия. Например синдром Дауна возникает при трисомии по 21 хромосоме (обозначают 21+).

Впервые открытие того, что синдромы врождённых пороков развития могут быть обусловлены отклонениями в составе хромосом, произошло в 1959 г. на болезни Дауна, клиническое описание которой было сделано ещё в прошлом веке. Открытие последовало за разработкой к концу 50-х годов эффективных методов определения числа и морфологии хромосом в клетках человека и млекопитающих.

Синдром Клайнфельтера – это группа клинически сходных отклонений в половом, соматическом и психическом развитии, которые развиваются у индивидуумов мужского пола при полных или частичных Х- или Y- полисомиях. Его суммарная частота 2,5 на 1000 живорожденных мальчиков.

Если одной хромосомы не хватает (46-1=45) – это моносомия. Если моносомия у женщин по половым хромосомам, то обозначают ХО.

Часты синдромы Шерешевского - Тернера (частота 0,7 на 1000 новорожденных девочек) и трипло-Х (1,4 на 1000 девочек). Клинические проявления синдрома в виде отставания в росте, отклонений в строении лица, шеи и др. проявляются в ранние годы, но основная симптоматика, выражающаяся в отсутствии развития или недоразвития вторичных половых признаков, в первичной аменорее, развивается в годы полового созревания. Взрослые пациенты бесплодны.

 Наиболее частой из них и достаточно известной среди врачей и населения является трисомия по хромосоме 21, или болезнь Дауна.

На втором месте по частоте находится трисомия по                  хромосоме 18, или синдром Эдвардса. Она встречается в 10 раз реже болезни Дауна, пороки развития тяжелее; такие младенцы погибают                                                 в основном на первом году жизни.

 Ещё реже, с частотой 7:100 000, рождаются живые дети с трисомией по хромосоме 13 (синдром Патау). Очень редки также трисомии по аутосомам 8 и 9.

Изменение числа половых хромосом оказывают менее вредное влияние на организм, чем аномалии аутосом. Большинство аутосомных хромосомных мутаций  летально, в связи с чем эмбрион погибает на ранних сроках беременности.

Не только изменение числа хромосом, но и аномалии их структуры (делеции) вызывают хромосомные заболевания.

Синдромы, обусловленные делециями: 4р- (синдром Вольфа – Хиршхорна), 5р- (синдром кошачьего крика),  9p-, 13q-, 18q-, 18r, 21q-, 22q-.

В качестве примера хромосомных мутаций приведём 5p
– утрата короткого плеча (p) 5-й хромосомы, или синдром «кошачьего крика» (название обусловлено сходством плача ребёнка с мяуканьем кошки). Такой крик объясняется не аномалией голосового аппарата, а нарушениями центральной нервной системы. Для синдрома 5p
характерны микрогнаитя (от греческого гнатос – челюсть) и  синдактилия, которые дополняют фенотипическую картину синдрома. У больных отмечается понижение сопротивляемости к инфекциям, поэтому относительно часто они умирают рано. Отягощающим фактором являются различные нарушения внутренних органов (аномалии сердца, почек, грыжи и др.).

Делеция – утеря участка хромосомы. Условное обозначение: 5р- (пятая хромосома, утрата в плече р).
1.3. Геномные мутации и их последствия.
 Геномные мутации – это полиплодия – у человека редкое явление. Описаны редкие триплоиды и тетраплоиды в основном среди спонтанно абортированных эмбрионов или плодов и среди мертворождений. Новорождённые с такими нарушениями живут несколько дней.
Глава 2. Человечество и биосфера земли

2.1. Характеристика и состав биосферы

В буквальном переводе термин “биосфера” обозначает сферу жизни, и в таком смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 – 1914). Однако задолго до этого под другими названиями, в частности "пространство жизни", "картина природы", "живая оболочка Земли" и т.п., его содержание рассматривалось многими другими естествоиспытателями.

         Первоначально под всеми этими терминами подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической природы.

Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых организмов в образовании земной коры, был Ж.Б. Ламарк (1744 – 1829). Он подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов.

Биосфера (в современном понимании) – своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

         Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Ø     Атмосфера – наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии с космосом.

Атмосфера имеет несколько слоев:

*       тропосфера – нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота 9–17 км);

*       стратосфера;

*       ноносфера – там “живое вещество” отсутствует.

Ø     Гидросфера – водная оболочка Земли.       

Ø     Литосфера – внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.
Постепенно идея о тесной взаимосвязи между живой и неживой природой, об обратном воздействии живых организмов и их систем на окружающие их физические, химические и геологические факторы все настойчивее проникала в сознание ученых и находила реализацию в их конкретных исследованиях.

Перед естествоиспытателями возникает задача – конкретно исследовать, каким образом и в какой мере живое вещество влияет на физико-химические и геологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в земной коре. Только подобный подход может дать ясное и глубокое представление о концепции биосферы. Огромный вклад в построение данной концепции внес выдающийся российский ученый Владимир Иванович Вернадский (1863 – 1945).

Центральным в этой концепции является понятие о живом веществе, которое В.И. Вернадский определяет как совокупность живых организмов. Кроме растений и животных, В.И. Вернадский включает сюда и человечество, влияние которого на геохимические процессы отличается от воздействия остальных живых существ, во-первых, своей интенсивностью, увеличивающейся с ходом геологического времени; во-вторых, тем воздействием, какое деятельность людей оказывает на остальное живое вещество.

         Это воздействие сказывается, прежде всего, в создании многочисленных новых видов культурных растений и домашних животных. Такие виды не существовали раньше и без помощи человека либо погибают, либо превращаются в дикие породы. Поэтому Вернадский рассматривает геохимическую работу живого вещества в неразрывной связи животного, растительного царства и культурного человечества как работу единого целого.

         Помимо живого вещества в структуре биосферы Вернадский также выделял косное (атмосфера, минералы, горные породы и так далее) и биокосное вещество, образованное из разнородных живых и косных тел (почвы, поверхностные воды). Однако главенствующая роль во всех процессах, протекающих на поверхности Земли и в земной коре, принадлежит живому веществу.

Поскольку живое вещество является определяющим компонентом биосферы, постольку можно утверждать, что оно может существовать и развиваться только в рамках целостной системы биосферы. Не случайно, поэтому В.И. Вернадский считает, что живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей.

 Учитывая, что человечество есть составляющая часть “живого вещества”, то учение Вернадского о биосфере представляет собой новый крупный шаг в понимании не только живой природы, но и ее неразрывной связи с исторической деятельностью человечества.
2.2. Влияние деятельности человека на биосферу. Охрана природы и перспективы рационального природопользования
Не только природа оказывает влияние на человека, существует и обратная связь: человечество с его социальными законами развития и мощной техникой вполне способно влиять на вековой ход биосферных процессов.

В предыдущей главе мы рассмотрели, как жизнь на Земле сама стабилизирует условия своего существования, что дает ей возможность развиваться бесконечно долго. Однако нельзя не остановится более подробно на воздействии человека на биосферу, поскольку данное воздействие, в большинстве своем, носит негативный характер и провоцирует действие ультимативных факторов среды в более жесткой форме. 

Возобновление источников существования и развития присуще именно жизни на Земле. На 1-й Межправительственной конференции по рациональному использованию ресурсов биосферы в 1968 году в Париже впервые понятие "биосфера" вошло в международный лексикон и было признано, что человечество существует в рамках биосферы как ее важная составная часть и использует ее ресурсы.

         Современное представление о биосфере как о глобальной саморегулирующейся системе было заложено академиком В. Вернадским. Саморегуляция биосферы - результат способности живого вещества (организмов) создавать и использовать в процессе переработки различные вещества, способности его к воспроизведению. Развитие сферы жизни обеспечивается процессами миграции и преобразования вещества и энергии в грандиозном планетарном круговороте - биогеохимических циклах важнейших элементов и соединений. Так, биосфера накапливает и перераспределяет огромные ресурсы энергии, преобразуя земную поверхность, прилегающую  к ней атмосферу, гидросферу.

         Безусловно, биосфера располагает огромными ресурсами для собственного развития, позволяющими в широких пределах сохранение балансов вещества и энергии, экологического равновесия. Собственно, это обстоятельство и позволило экономике человека не "считаться" с ресурсами биосферы, поскольку сама она еще пока справляется с возмущающими воздействиями.

Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX веке в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост. В.И. Вернадский писал: "Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли".  

Представление о природе как о бездонной кладовой, откуда можно безмерно и безвозмездно черпать ресурсы для развития производства, не соответствует действительности. Изменения компонентов биосферы. Ее балансов, не должны выходить за определенные границы, иначе под угрозой окажутся сложившиеся эволюционно взаимосвязи, присущие биосфере как системе. Саморегуляция ее не беспредельная, а необратимые изменения чреваты опасностью для будущего существования человечества.

         Последствия антропогенной (предпринимаемой человеком) деятельности проявляется в истощении природных ресурсов, загрязнении биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата. В соответствии с изменением плотности населения меняется и степень воздействия человека на окружающую среду. При современном уровне развития производительных сил деятельность человеческого общества сказывается на биосфере в целом. Так, можно привести конкретные примеры воздействия человека на окружающую среду, имеющие необратимые последствия.

§        Сегодня по данным ученых ежегодно в мире в результате деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд. т. оксидов углерода, 190 млн. т. оксидов серы, 65 млн. т оксидов азота, 1,4 млн. т фреонов, органические соединения свинца, углеводороды, в том числе канцерогенные, большое количество твердых частиц (пыль, копоть, сажа).

     Глобальное загрязнение атмосферного воздуха сказывается на состоянии природных экосистем, особенно зеленого покрова нашей планеты.

Кислотные дожди, вызываемые главным образом диоксидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лесным биоценозам. Основная причина загрязнения атмосферы - сжигание природного топлива и металлургическое производство. Если в XIX и начале ХХ века поступающие в окружающую среду продукты сгорания угля и жидкого топлива почти полностью ассимилировались растительностью Земли, то в настоящее время содержание продуктов сгорания неуклонно возрастает.

Содержание углекислого газа в атмосфере за последние 100 лет увеличилось более чем на 10%. Углекислый газ препятствует тепловому излучению в космическое пространство, создавая там так называемый “парниковый эффект”, т.е. увеличение средней температуры атмосферы на несколько градусов, что способно вызвать таяние ледников полярных областей, повышение уровня Мирового океана, изменение его солености, температуры и другие неблагоприятные последствия.

§        Вода - самое распространенное неорганическое соединение на планете; вода - основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном  движущем процессе на Земле - фотосинтезе.

Масштабы использования водных ресурсов быстро увеличиваются. Это связано с ростом населения и улучшением санитарно-гигиенических условий жизни человека, развития промышленности и орошаемого земледелия. Суточное потребление воды на хозяйственно-бытовые нужды в сельской местности составляет 50 л на 1 человека, в городах - 150 л. Промышленность поглощает 85% всей воды, расходуемой в городах,  оставляя на хозяйственно-бытовые цели около 15% .

Еще больше воды необходимо для орошения. При сохранении таких темпов потребления и с учетом прироста населения и объемов производства к 2100 году человечество может исчерпать все запасы пресной воды.

Кроме высокого уровня расхода, нехватки воды растет ее загрязнение вследствие сброса в реки отходов промышленности и особенно химического производства и коммуникационных сточных вод.

§        Пострадал также почвенный покров: в результате развития хозяйственной деятельности человека происходит загрязнение, изменение состава почвы и даже ее уничтожение (эрозия).

§        В своем стремлении создать более благоприятные условия своего существования человечество нанесло непоправимый ущерб животному и растительному миру: с лица Земли исчезли целые виды.

         Необходимо помнить, что каждый вид занимает определенное место в биоценозе, в цепи питания, и заменить его не может никто. Исчезновения того или иного вида ведет к уменьшению устойчивости биоценозов и биосферы в целом.

         Таким образом, стремясь к улучшению условий своей жизни человечество постоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о последствиях, которые чреваты угрозой существования как биосферы, так и самого человека.

         В этом отношении, как писал академик Е. Федоров, вопрос состоит в том, "...будем ли мы способны так менять природную среду, чтобы сочетать естественные процессы с теми процессами, которые привносятся в природу, чтобы эти изменения не вредили человечеству...". Привносимые процессы - хозяйственная деятельность человека, и она нуждается в ресурсах для своего развития. Но какова взаимосвязь ресурсов природы и хозяйства человека?

         Экономическая сторона этого вопроса выглядит следующим образом.  При хозяйственном развитии, пока не достигнут "порог",  за которым уже нарушается нормальное развитие экологических систем, сохранение экологических взаимосвязей, нам часто представляется, что экономика развивается эффективно. Потому что мерило здесь - затраты производства. (А если мы не утруждаем себя тем, чтобы, например, создавать сложные и дорогостоящие очистные сооружения, сбрасываем сточные воды просто в реки и водоемы - не имеется дополнительных затрат.) Но если и дальше пытаться расти экономически, не сберегая, не восполняя ресурсы биосферы, то, как показывают расчеты, с неизбежностью наступит разрушение экономики, поскольку экономический ущерб только от загрязнения природы превысит все экономические эффекты, полученные в процессе производства. Вот почему человечество вступает сейчас в такую стадию экономического развития, когда часть наших хозяйственных ресурсов должна быть обращена на то, чтобы в известном смысле помогать природе в деле восполнения ее ресурсов.

         Таким образом, говоря о ресурсах биосферы как невосполнимых богатствах человечества, хотелось бы подчеркнуть, что со хранение их возможно только на пути экономного, эффективного и комплексного использования природных ресурсов в процессе воспроизводства в экономике человека.

Охрана окружающей среды и задачи восстановления природных ресурсов должны предусматривать:

n     cовершенствование технологии и добычи природных ресурсов;

n     максимально полное и комплексное извлечение из месторождения всех полезных компонентов;

n     рекультивацию земель после использования месторождений;

n     экономичное и безотходное использование сырья в производстве;

n     глубокую очистку и технологии использования отходов производства;

n     вторичное использование материалов после выхода изделий из употребления;

n     использование технологий, позволяющих извлечение рассеянных минеральных веществ;

n     использование природных и ископаемых заменителей дефицитных минеральных соединений;

n     замкнутые циклы производства (разработку и применение);

n     применение энергосберегающих технологий;

n     рациональную стратегию борьбы с вредителями, знание и соблюдение агротехнических приемов, дозировку минеральных удобрений, хорошее знание экологических агроценозов и процессов, происходящих в них, а также на их границах с природными системами;

n     разработку и использование новых экологически чистых источников энергии.

В целом задачи охраны окружающей среды должны предусматривать:

n     локальный и глобальный логический мониторинг, т.е. измерение и контроль состояния важнейших характеристик состояния окружающей среды, концентрации вредных веществ в атмосфере, воде, почве;

n     восстановление и сохранение лесов от пожаров, вредителей, болезней;

n     расширение и увеличение числа заповедников, зон эталонных экосистем, уникальных природных комплексов;

n     охрану и разведение редких видов растений и животных;

n     широкое просвещение и экологическое образование населения;

n     международное сотрудничество в деле охраны окружающей среды.

Такая активная работа во всех областях человеческой деятельности по формированию бережного отношения к природе, разработка рационального природоиспользования смогут решать экологические проблемы сегодняшнего дня и перейти к гармоничному сотрудничеству с Природой.
Список литературы
1.     Ауэрбах Ш. Наследственность. – М., 1969.

2.     Бадалян Л.О.  Наследственные болезни у детей. - М., 1971.

3.     Бочков Н.П. Генетика и медицина. – М., 1979.

4.     Бочков Н.П. Генетика человека (Наследственность и  

      патология). – М., 1978

5.     Дубинин Н.П. Генетика и человек. – М., 1978.

6.     Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции. – М., 1989.

7.     Карузина И.П. Учебное пособие по основам генетики. – М.,                                                                    1980.

8.     Киселёва З.С. Генетика. – М., 1983.

9.      Козлова С.И. наследственные синдромы и медико-генетическое консультирование. – М., 1996.

10. Мюнтцинг А. Генетика. – М., 1967.

11. Полканов Ф.М. Мы и её величество ДНК. – М., 1968.

12. Фролов И.Т. Мендель, менделизм и диалектика. – М., 1972.

13. Шевцов И.А. Популярно о генетике. – Киев, 1989.

14. Encarta ’95. Компакт диск.

15. Encyclopaedia Britannica CD ’99 Компакт диск.

16. Биосфера и человек // Материалы первого Всесоюзного симпозиума «Человек и биосфера». – М.: Наука, 1975.

17. Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Курс лекций. – М.: Центр, 1997.

18. Вернадский В.И. Начало и вечность жизни. – М.: Республика, 1989.

19. Дольник В.Р. Непослушное дитя биосферы. Беседы о человеке в компании птиц и зверей. – М.: Педагогика-Пресс, 1994.

20. Общая биология. Справочные материалы / Cоставитель В.В. Захаров. – М.: Дрофа, 1995.

21. Чернова Н.М., Былова А.М. Экология: Учебное пособие для педагогических вузов. – М.: Просвещение, 1988.