Температура среды обитания человека

Окружающая среда оказывает влияние на организмы, обитающие на Земле. Температура, свет, влажность – это экологические факторы среды. Их изменения приводят к смене биологических свойств живых организмов. Меняется география обитания, размножение, питание.

Факторы среды

К экологическим факторам относят условия вокруг, оказывающие воздействие на организмы. Различают абиотические факторы неживой природы и биотические. Биотические факторы – взаимодействие живых организмов, которые влияют на их вид. Также на живые организмы влияют антропогенные факторы – последствия человеческой деятельности.

Живые организмы умеют приспосабливаться к изменениям – это называется адаптацией. Внешний вид организма, отражающий его взаимодействие с окружающей средой, является жизненной формой.

К биотическим экологическим факторам относится температура при условии возникновения особого микроклимата или среды обитания. Физические и химические изменения окружающей среды относятся к абиотическим.

Температура как экологический фактор

Относительное постоянство температуры является основным условием существования живых организмов. Основной источник тепла – солнечное излучение. Физиологические процессы происходят только при определенной температуре.

Воздействие температуры зависит от географического расположения конкретного вида. Климат определяет растения и животных, которые обитают в данной местности. Во Вселенной диапазон температур достаточно большой. Жизнь может существовать только от -200 до + 100 оС. Но большинство видов обитают в гораздо более узком температурном режиме.

Для строения белков требуется температура от 0 до +50 оС. Некоторые организмы могут существовать за этими пределами. Температура как экологический фактор характеризуется сезонными и суточными колебаниями. Изменения температуры, выходящие за диапазон, при котором живые организмы могут существовать, приводит к их массовой гибели. Менее значимое изменение влияет на рост, развитие и поведение многих животных.

Терморегуляции организмов

Свет и температура как экологические факторы влияют на приспосабливаемость живых организмов. Это происходит благодаря биохимическим и физиологическим перестройкам организма и поддержания ими постоянной температуры тела. Различают два вида организмов:

• пойкилотермные;
• гомойотермные.

  

Пойкилотермные организмы меняют температуру тела в зависимости от окружающей среды. К ним относятся растения, грибы, рыбы, земноводные, пресмыкающиеся и беспозвоночные. Они впадают в оцепенение при низких или слишком высоких температурах.

Гомойотермные умеют поддерживать относительно постоянную температуру тела при изменении условий окружающей среды. Некоторые теплокровные умеют при снижении температуры впадать в оцепенение, при этом их температура тела тоже становится близкой к нулю. Это наблюдается у некоторых птиц и мелких грызунов. Сезонная спячка характерна для медведей, ежей, сусликов и летучих мышей.

Биохимическая адаптация растений

Температура – важнейший экологический фактор для растений. При изменении окружающей среды растения не могут уйти в другую местность, поэтому они приспосабливаются другим образом.

Большинство растений для адаптации к слишком низким или высоким температурам повышают концентрацию сока, накапливают сахара в клетках, снижают теплоотдачу, повышают уровень антоцианов.

При воздействии высококритичных температур в цитоплазме растений увеличивается количество защитных веществ, концентрация органических кислот, солей и слизи. Благодаря этому снижается риск свертывания цитоплазмы и происходит нейтрализация токсичных веществ.

У растений, приспособленных к снижению температуры, накапливаются углеводы, чаще всего глюкоза, в клетках, уменьшается количество воды. Это способствует снижению точки замерзания.

Физиологическая адаптация растений

Изменения температуры, экологического фактора среды, заставляют живые организмы приспосабливаться следующим образом:

• снижение собственных размеров, увеличение репродуктивных органов;
• формирование укороченных побегов;
• сохранение отмерших листьев на кронах;
• опушение побегов;
• покрытие листьев воском;
• оплетение корнями теплых камней;
• погружение части растения в почву.

  

Также физиологической защитой от изменения температуры является усиленное испарение воды. Такую форму защиты растения используют в жарких влажных районах. В пустынях и степях короткий цикл развития защищает от воздействия высоких температур. Весь цикл происходит весной, а лето растения переживают в состоянии покоя луковиц или корневищ. Мхи и лишайники при высоких температурах впадают в состояние анабиоза.

Морфологическая адаптация растений к температуре

Температура как экологический фактор заставляет растения приспосабливаться к высоким и низким температурам окружающей среды.

В субтропическом и тропическом поясе растения усиливают отражение солнечных лучей. Этому способствует светлая блестящая окраска. Таким образом растения снижают воздействие высокой температуры. Отдельные особи способны уменьшать поверхность, поглощающую свет, за счет колючек, рассеченных или свернутых листьев. Вертикальные листья снижают перегрев растения. Лист может поворачиваться в течение суток, чтобы избежать прямых солнечных лучей.

В холодном климате для сохранения тепла формируются карликовые формы растений. Деревья могут достигать в высоту 50 см. Кусты принимают стелющуюся форму. Высокогорные и арктические растения имеют форму подушки. Они менее чувствительны к ветру, хорошо укрываются под снегом зимой и максимально используют тепло почвы летом.

Биохимические адаптации животных

Такие экологические факторы, как свет, температура, влажность, оказывают влияние на адаптационные механизмы животных. Разнообразие адаптационных факторов появилось благодаря пойкилотермным и гомойотермным организмам.

У хладнокровных животных для исключения замерзания в крови накапливаются так называемые биологические антифризы. Их формирование позволяет понизить точку замерзания и не погибнуть в критических условиях. У рыб вещества называются гликопротеиды, у насекомых накапливается глицерин или высокая концентрация глюкозы.

Теплокровные животные избегают переохлаждения за счет увеличения обмена веществ. Жировые запасы способствуют появлению дополнительной энергии, которая тратится на обогрев организма. У некоторых млекопитающих, например, у бурого медведя, есть особая жировая ткань – бурый жир. Он богат митохондриями и кровеносными сосудами.

Физиологическая адаптация животных к температуре

На процесс адаптации к новым условиям влияет температура как экологический фактор. Кратко процесс можно описать следующими словами: у хладнокровных животных процессы жизнедеятельности зависят от окружающей среды, у теплокровных регулируются внутри организма.

Теплообмен у хладнокровных животных происходит благодаря особенностям кровеносной системы. Сосуды, мышцы и кожа тесно соприкасаются между собой, кровь кожи нагревается и уходит к мышцам, согревая их. Если температура окружающей среды увеличивается, то ускоряется кровоток.

У всех животных перегрев снимается за счет испарения влаги с поверхности тела. У некоторых испарение интенсивнее происходит через слизистые и верхние дыхательные пути. Такой способ присущ теплокровным животным с шерстью.

При снижении температуры окружающей среды животные, в том числе и человек, ощущают мышечную дрожь. Отдельные виды их впадают в спячку. Если животное обладает редкой и короткой шерстью, то терморегуляция происходит посредством расширения и сужения сосудов кожи.

Морфологическая адаптация животных

Температура как экологический фактор оказывает влияние на животных и морфологическую адаптацию. Замечено, что хладнокровные животные тем крупнее, чем ближе к экватору. Теплокровные же – наоборот. Их размер увеличивается по мере приближения к арктическому полюсу.

Чем больше поверхность тела, тем интенсивнее отдача тепла в окружающее пространство. По этой причине южные животные обладают длинными ушами, длинным хвостом и конечностями. Это особенно видно при рассмотрении близких видов грызунов.

Уменьшению потерь тепла способствуют различные покровы тела: у пресмыкающихся – роговый покров, у птиц – перья, у млекопитающих – мех. Сохранению тепла при понижении экологического фактора – температуры воды – у животных севера, обитающих в воде, способствует подкожный жир. Важную роль играет цвет кожного покрова. Светлая окраска тропических животных позволяет избегать перегревания.

Поведенческие адаптации животных

Поведенческие адаптации зависят от температуры как экологического фактора. У хладнокровных животных выделяют следующие типы поведенческих реакции:

• выбор мест с наилучшей температурой;
• смена позы.

Хладнокровные животные отыскивают места, где достаточно солнечного света. После нагрева тела они перемещаются в тень или прячутся в норах. Температуру тела они поддерживают за счет мышечных сокращений.

Теплокровные животные выбирают места для защиты от холода или жары. Характерны массовые скопления животных для поддержания тепла, сезонные миграции, умение создавать норы и зарываться в снег. В норе, вырытой под снегом, температура может быть выше на 15-18 оС, чем вокруг. Для многих животных северных широт характерны запасание корма, спячка и миграция.

Отклонение температуры от нормативных показателей приводит к необратимым последствиям для организма. Поведенческая адаптация характерна только для животных. Растения этот фактор не используют.

Разнообразие температурных условий на Земле

Вегетационный период растений зависит от того, в каком поясе они обитают. В тропическом поясе он длится круглый год, в умеренном – от весны до осени, в полярном поясе Северного полушария – до 2 месяцев.

На полюсе Северного полушария зимняя температура – 71,2 оС. В Южном полушарии наименьшая зафиксированная температура -89,2 оС. Самые жаркие места находятся в Африке, в районе экватора. Температура в тени достигает 58 оС, а почва прогревается до 70-80 оС. В пределах одного пояса проявляются различия температурных условий. Более темные почвы лучше прогреваются. Летом в лесу прохладнее, чем на открытой местности.

Каждый вид живых существ выбирает приемлемый температурный режим. Для одного и того же растения в разный период жизни требуется разное количество тепла.

Человеческий организм неразрывно связан с той средой, в которой он существует. Используя ее природные ресурсы, он удовлетворяет свои насущные потребности и, сам того не замечая, изменяет окружающую местность, формирует совершенно новые ландшафты. В результате активной человеческой деятельности формируется особая система: «человек – среда обитания». Именно этой системе и будет посвящена наша статья.

Итак, среда обитания человека – это что такое? Из каких компонентов она состоит? Как эта среда влияет на человека? И как сам человек воздействует на окружающую его среду? Ответы на все эти вопросы вы найдете далее.

Среда обитания человека – это… Определение понятия

Ежедневно человек удовлетворяет целый ряд своих потребностей – биологических, социальных, трудовых, экономических и т. д. Причем у жителя крупного мегаполиса круг этих потребностей намного шире, нежели у обитателя глухой деревни. Ресурсы для их удовлетворения он, разумеется, берет из окружающей среды.

Итак, что же такое среда обитания человека? Это, в самом широком понимании, совокупность биотических (естественных) и абиотических (искусственных) условий и факторов, в которых проживает конкретный вид. Более простыми словами, это та действительность, которая окружает человека и воздействует на него (прямо или опосредованно). В биологии это понятие нередко пересекается с термином «ареал».

Среда обитания человека – это достаточно сложная система, состоящая из нескольких подкомпонентов. О ее структурной организации пойдет речь далее в нашей статье.

«Человек – среда обитания»: общие черты системы

В своем жизненном цикле человеческий организм тесно и непрерывно взаимодействует с окружающей средой, образуя тем самым упомянутую в подзаголовке систему. В XXI веке взаимодействие человека и среды обитания можно условно выразить в следующей схеме:

Как видно из этой схемы, человек взаимодействует с биосферой через так называемую техносферу, им же созданную. Техносфера начала формироваться в тот момент, когда Homo Sapiens впервые взял в свои руки примитивные орудия труда и начал преобразовывать окружающий ландшафт.

Со временем человек совершенствовался, численность общемирового населения увеличивалась, изменялся общественный уклад жизни. Вместе с этим изменялась и окружающая среда: в ней появлялись города, промышленные предприятия, транспорт, активно осваивались подземные недра и глубины Океана. Прошло еще немного времени – и человек впервые вышел в открытый Космос.

Деятельность человека на современном этапе его развития направлена, прежде всего, на решение трех основополагающих задач:

1. Удовлетворение элементарных биологических потребностей в пище, воде и чистом воздухе.
2. Создание максимальных комфортных условий для проживания.
3. Разработка методов защиты от негативных воздействий окружающей среды (например, землетрясений, наводнений, экстремальных перепадов температуры и т. п.).

В системе «человек – среда обитания» происходит постоянный обмен потоками вещества, энергии, а также информации, в соответствии с фундаментальными Законами сохранения жизни. Однако этот обмен должен осуществляться в определенных допустимых пределах. Любое превышение уровней этих потоков обязательно сопровождается негативными последствиями, причем как для самого человека, так и для окружающей его среды обитания.

Естественная и искусственная среда

В экологической науке принято различать естественную (природную) и искусственную (техногенную) среду обитания. Первая включает в себя компоненты исключительно природного происхождения: воздух, воду, горные породы, почвенный покров, растительный и животный мир. Выглядит естественная среда обитания человека примерно так, как показано на следующем снимке. На фото – джунгли реки Амазонки, крупнейший в мире тропический лес.

Разумеется, в наше время на Земле практически не осталось естественных ландшафтов, не затронутых какой-либо деятельностью человека. Какая среда обитания называется искусственной? Техногенная среда насыщена, а иногда перенасыщена, веществами и объектами антропогенного происхождения. Это жилые здания, промышленные сооружения, дороги, трубопроводы, линии электропередач и т. п. Природные компоненты и комплексы в техногенных ландшафтах присутствуют, но в сильно видоизмененном виде.

Основные факторы среды обитания

Среда обитания человека имеет очень сложную, многоуровневую и многокомпонентную структуру. Она включает в себя ряд более мелких подсистем:

• природную (литосфера, атмосфера, гидросфера);
• социальную;
• производственную;
• бытовую;
• космическую и пр.

Отдельные элементы окружающей среды, которые в той или иной степени воздействуют на живые организмы, принято называть экологическими факторами. Их можно разделить на три большие группы:

1. Биотические (или органические).
2. Абиотические (или неорганические).
3. Антропогенные (или техногенные).

Важно отметить, что действие всех вышеперечисленных факторов всегда взаимообусловленное. Так, например, чрезмерная и неконтролируемая вырубка леса в горном регионе может спровоцировать речные паводки и наводнения. И от этого в первую очередь пострадают сами жители данного региона, начавшие активно видоизменять окружающий природный ландшафт.

Далее мы более конкретно остановимся на каждой из групп экологических факторов среды.

Биотические факторы

К биотическим факторам среды ученые относят разнообразные воздействия одних живых организмов на другие в пределах одного биогеоценоза. Вот лишь несколько примеров подобных влияний:

• Сокращение популяции полевых мышей в неурожайные годы.
• Разрушение почвенного покрова кротами.
• Уничтожение древесной растительности колонией бобров.
• Сбор насекомыми нектара и транспортировка пыльцы растений.

Ключевым биотическим фактором является количество, а также качество поглощенной пищи. Он влияет как на продолжительность жизни, так и на плодовитость особей конкретного вида. Причем биологи пришли к одному интересному выводу: более мелким животным требуется гораздо больше еды для поддержания нормальной жизнедеятельности, нежели крупным (в расчете на единицу массы тела, разумеется). Так, синица при весе в 10-12 г ежедневно съедает около 30% от собственной массы тела, дрозд (80-90 г) – не более 10%, а сова (900 г) – всего 4-5%.

Абиотические факторы

К абиотическим факторам относятся условия среды неорганического характера, влияющие на живые организмы. Это – солнечный свет, температура и влажность воздуха, ветер, атмосферное давление, химический состав почвы, радиационный фон и так далее. Многие абиотические факторы оказывают решающее воздействие на скорость протекания всех биологических процессов в живых организмах.

Для любого абиотического фактора существует три зоны его воздействия:

• оптимальная;
• зона угнетения;
• гибельная.

Разберем это зонирование на конкретном примере. Дерево береза прекрасно себя чувствует в таежной природной зоне умеренного климатического пояса. Это – оптимальная зона воздействия климатического абиотического фактора для конкретного рода растений. С продвижением на север, в лесотундре, березовые рощи заметно мельчают и чахнут (зона угнетения). Еще севернее, в тундровой зоне встречаются лишь некоторые карликовые виды березы. Здесь проходит зона гибели для данного дерева.

Среди абиотических факторов среды наиболее значимым является солнечный свет. Ведь это основной источник энергии для большей части организмов на планете Земля. В частности, для растений. С помощью фотосинтеза они превращают энергию солнечного света в энергию химических связей, участвующих впоследствии в синтезе органических соединений.

Антропогенные факторы

Антропогенные факторы возникли сразу же после появления на Земле человека разумного. К ним относятся все формы человеческой деятельности, направленные на видоизменение окружающей среды и влияющие на жизнь других живых организмов (растительных и животных). Примеры антропогенных факторов среды: охота, рыбалка, вырубка леса, загрязнение воздуха промышленными выбросами, селекция и т. д.

Выделение антропогенных факторов в отдельную группу обусловлено лишь одним аспектом. Дело в том, что в наши дни судьба планетарной флоры и фауны, по сути, находится в руках человека.

Ограничивающие факторы среды

Понятие ограничивающих факторов среды ввел в обиход немецкий ученый Ю. Либих еще в середине позапрошлого века. Он изучал влияние химических веществ, содержащихся в почве, на рост растений. По итогам своих исследований он сформулировал следующий принцип: «величина и устойчивость урожая определяется критически малым количеством того или иного вещества».

Разберем этот принцип на конкретном примере. Речная форель хорошо себя чувствует в воде с концентрацией кислорода не менее 2 мг/литр. Если же эта величина опускается ниже 1,6 мг/литр, то форель в такой среде погибает. Таким образом, дефицит кислорода является ограничивающим фактором для речной форели.

Для человека одним из важнейших ограничивающих факторов природной среды выступает климат. Изучая карты расселения Земли, можно прийти к выводу, что подавляющее большинство жителей нашей планеты проживают в умеренном и субтропическом климатическом поясе. А некоторые части земного шара, как, например, Антарктида и Гренландия, и вовсе практически не заселены.

Классификация условий среды для человека

Каково воздействие среды обитания на человека? Прежде всего, стоит отметить, что человеческий организм, наряду с другими живыми организмами, получает все необходимое для своей жизнедеятельности из окружающей среды. Речь идет о природных ресурсах и условиях.

Факторы и условия среды обитания принято делить на четыре типа, в зависимости от того, насколько они комфортны или некомфортны для человека:

1. Оптимальные – гарантируют человеческому организму сохранение жизни и здоровья, а также высокую работоспособность.
2. Допустимые – приводят к некоторому дискомфорту и снижению продуктивности труда, не оказывая при этом негативного воздействия на здоровье человека.
3. Опасные – оказывают негативное воздействие на здоровье человеческого организма, способствуют постепенной деградации социальной среды.
4. Очень опасные – наносят значительный урон здоровью и могут привести к смерти человека.

Влияние человека на окружающую среду

Влияние человека на среду обитания может быть как положительным, так и негативным. Стремительное увеличение численности населения, рост потребления энергии, возникновение крупных мегаполисов – все это привело к частичной или же полной деградации многих природных комплексов и ландшафтов. Целые регионы нашей планеты в XIX-XX веках изменились до неузнаваемости.

Кризис во взаимоотношениях в системе «человек – среда обитания» привел к возникновению целого ряда глобальных экологических проблем. Решение каждой из них требует колоссальных усилий международных организаций, правительств различных государств и общественности. К самым острым экологическим проблемам современности можно отнести следующие:

• Изменение климата Земли (глобальное потепление).
• Истощение запасов пресной воды.
• Разрушение озонового шара.
• Загрязнение атмосферы.
• Загрязнение внутренних вод и океана.
• Загрязнение и деградация почв.
• Радиоактивное загрязнение.
• Уничтожение биологического разнообразия планеты.

Пагубное влияние человека на среду обитания имеет и зеркальный эффект. Так, учеными уже доказано, что люди, живущие в загрязненных районах, более склонны к различным заболеваниям (в частности, сердечнососудистым недугам). Несколько веков индустриализации и тотальной урбанизации привели к тому, что обновленная окружающая среда стала слишком «агрессивной» к человеку.

Заключение

Среда обитания (окружающая среда) – это сложная, многоуровневая система, определяющая качество жизни человеческого организма. И в ней происходит постоянный и непрерывный процесс взаимодействия между человеком, с одной стороны, и всеми компонентами среды, с другой. Нередко это взаимодействие наносит значительный ущерб природным комплексам и ландшафтам нашей планеты.