Усі уроки до курсу «Екологія». 11 клас

УРОК 42. ОСНОВНІ АБІОТИЧНІ ФАКТОРИ. ВПЛИВ АБІОТИЧНИХ ФАКТОРІВ НА ЗДОРОВ’Я ЛЮДИНИ

Цілі уроку: ознайомити учнів з основними абіотичними факторами та їх впливом на здоров’я людини; розвивати логічне мислення; виховувати розуміння відповідальності за наслідки своєї діяльності.

Обладнання й матеріали: таблиці або слайди презентації із зображенням впливу абіотичних факторів середовища на організм людини.

ХІД УРОКУ

I. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

  • 1. Що таке здоров’я?
  • 2. Які основні критерії здоров’я вам відомі?
  • 3. Як організм людини реагує на вплив факторів середовища?
  • 4. Яким чином можна вберегти організм від надмірної дії факторів середовища?

III. Вивчення нового матеріалу

Провідна роль серед абіотичних факторів, які впливають на людину, належить освітленості, температурі, вологості, газовому складу атмосфери.

Температура навколишнього середовища може протягом кількох годин змінюватися на 10-20 °С, впливаючи на температуру тіла. Людина належить до гомойотермних організмів, що здатні за рахунок складних механізмів терморегуляції підтримувати сталу температуру свого тіла. Температура довкілля визначає швидкість обміну речовин: низькі температури їх гальмують, але надто високі можуть призвести до порушення структури й денатурації білків. Тому для більшості організмів оптимальні значення температури знаходяться у вузьких межах +10...+30 °С.

Освітленість визначається дією сонячних променів і може суттєво змінюватись як протягом доби, так і протягом року. Ці зміни пов’язані з особливостями руху Землі як планети і є ритмічними. У зв’язку з цим у всіх наземних організмів у процесі еволюції з’явилася реакція фотоперіодизму, яка проявляється через зміну інтенсивності фізіологічних процесів, а також поведінки протягом доби або року.

Вологість повітря — відображає вміст водяної пари на одиницю об’єму (абсолютна вологість). Вологість повітря визначає потрапляння води через покриви, а також умови втрати води через цей шлях і з поверхні дихальних шляхів. Значні коливання умов забезпечення вологою в різних географічних регіонах викликало в процесі еволюції становлення у тварин і людини широкого кола спеціальних адаптацій. На вологість повітря впливають також опади, які регулюють режим водойм і ґрунтову вологу. Розподіл опадів дуже нерівномірний по кліматичних зонах, а також по сезонах.

Газовий склад повітря — головними складовими нижніх шарів атмосфери є кисень (близько 21 %), азот (майже 78 %), аргон (0,093 %). На всі інші гази, серед яких основна частка — у вуглекислого газу, припадає близько 0,03 %. Вміст вуглекислого газу в повітрі змінюється залежно від широти, місцевості, часу доби та пори року, місцевих умов. Локальні концентрації вуглекислого газу в повітрі можуть досягати 0,07 %. Кисень потрібен організмам для забезпечення енергією, яка вивільняється в результаті реакцій окиснення. Підвищення концентрації вуглекислого газу в атмосфері гальмує ці процеси. Завдяки постійності газового складу атмосферного повітря організми наземного середовища не лімітовані за кількістю повітря. Лише в деяких специфічних умовах газообмін може бути обмежений деякою нестачею кисню і зниженням парціального тиску цього газу (наприклад, в умовах високогір’я).

Підтримання сталої температури тіла в людини досягається, як і в усіх гомойотермних тварин, завдяки активним регуляторним механізмам підтримання теплового гомеостазу внутрішнього середовища тіла. Завдяки цьому біохімічні та фізіологічні процеси завжди відбуваються в оптимальних температурних умовах.

Фізіологічні механізми, що забезпечують підтримання сталої температури, поділяються на дві функціональні групи: механізми хімічної і фізичної терморегуляції. Хімічна терморегуляція регулює теплопродукцію організму за рахунок зміни інтенсивності метаболізму. Теплообмін організму із середовищем збалансовано, і зміни температури довкілля понад межі комфортних температур викликають рефлекторне підвищення або зменшення рівня обміну речовин. Фізична терморегуляція пов’язана з формуванням захисного теплоізоляційного прошарку жирової клітковини шкіри, а також із судинними реакціями і збільшенням або зменшенням потовиділення. Наприклад, природне схуднення на 1-1,5 кг за підвищення середньодобових температур у весняно-літній період, і навпаки, збільшення ваги за рахунок більш інтенсивного відкладання жиру під час переходу до зимового періоду спостерігається в популяціях людей зони помірного клімату.

Висока температура в поєднанні з високою вологістю повітря в тропіках ставить організм людини в дуже несприятливі умови теплообміну. Висока вологість зводить до мінімуму можливість позбутися зайвого тепла потовиділенням, оскільки піт не випаровується, а стікає по шкірі. Усе це створює умови для перегрівання організму за відносно невеликої температури повітря. У джунглях під час фізичних навантажень значні втрати солей разом з потом призводять до порушення водно-сольового балансу й дегідратації організму.

Як правило, райони з нестачею вологи пов’язані з високими температурами — це пустелі, напівпустелі та прилеглі до них районів. Для пустель характерна велика інтенсивність сонячної радіації (температура в затінку досягає +50 °С), невелика кількість опадів, сухість повітря. В умовах, коли організм отримує велику кількість тепла, основне фізіологічне завдання — підвищення тепловіддачі для збереження гомеостазу, що супроводжується розширенням судин шкіри і, відповідно, збільшенням потовиділення. Внаслідок збільшення потовиділення відбувається дегідратація, з організму вимиваються не тільки солі, а й водорозчинні вітаміни. У результаті порушується водно-сольовий баланс організму, змінюється осмотичний тиск крові. При цьому компенсація втрат води супроводжується збільшенням добових потреб у ній. В умовах пустель змінюється і раціон людей, який містить невелику кількість білків, жирів, і, відповідно, більше енергетичноємних вуглеводів. Для людей, які працюють в умовах аридної зони, збільшується добова потреба у вітамінах і мікроелементах.

Адаптивний тип людей з помірних широт характеризується середніми значеннями інтенсивності метаболізму та морфологічними особливостями й займає проміжне значення між людьми півночі та півдня.

Один з найбільш складних в екологічному відношенні районів існування людини є високогір’я. У цих умовах людина повинна пристосуватися до знижених температур, зменшеного барометричного тиску, гіпоксії внаслідок зниженого парціального тиску кисню.

Місцеві популяції людей мають завдяки адаптації організму; підвищений уміст гемоглобіну; вміст еритроцитів у крові збільшується до 8 млн в 1 мл крові. Для горців характерні добрий розвиток дихальної системи, збільшення життєвої ємності легень, підсилення легеневої вентиляції. Адаптація до гіпоксії здійснюється й на молекулярному рівні: підвищена активність окисних ферментів, гемоглобін швидше зв’язується з киснем і легше віддає його тканинам, у м’язах збільшений уміст міоглобіну. У популяціях киргизів — жителів Паміру — спостерігається пригнічення активності щитовидної залози. Така помірна гіпофункція має пристосувальне значення, оскільки гальмує основний обмін, більш економно витрачаючи кисень. Існує думка, що добір у місцевих популяціях відбувався на стадії пренатального розвитку, коли ембріон найбільш чутливий до нестачі кисню. У європейців, які недавно живуть у гірських умовах Перу, відмічається велика кількість мертвонароджених порівняно з аборигенами. Це свідчить про те, що в умовах високогір’я має місце не просто акліматизація, а генетична адаптація.

Багато природних явищ у неживій природі мають певну періодичність, яка пов’язана з космічним походженням Землі. Ритмічність дії факторів зовнішнього середовища, що підпорядкована суровій періодичності, стала фізіологічно і спадково обумовлена для багатьох організмів, у тому числі й для людини. Реакції організмів на періодичні зміни навколишнього середовища отримали назву біоритмів.

За сучасними уявленнями, в основі біоритмів лежить внутрішня генетична програма, на яку впливає складний комплекс зовнішніх факторів. Освітленість являє собою первинно-періодичний фактор і зумовлює спадково закріплені стереотипи активності протягом доби. Циклічні зміни загальної активності протягом доби пов’язані з відповідними ритмами фізіологічних процесів. Генетично закріплені ендогенні цикли фізіологічних процесів з періодом, близьким до 24 год, називаються циркадіанними (циркадними). Характер активності фізіологічних реакцій організму людини в різний час доби різний і залежить, в основному, від факторів зовнішнього середовища. Так, більшість людей протягом доби мають два піки активності (підвищеної працездатності): перший спостерігається ранком з 8 до 12-ї години, другий — увечері, між 17-19-ма годинами. Найслабша активність спостерігається о 2-5-й годинах ранку і в 13-15 годин. З урахуванням фізіологічних ритмів нашого організму побудована також тривалість навчальних занять у школах та інших навчальних закладах.

Біологічні ритми людини відображають не тільки добові природні ритми, але й можуть бути тривалішими. Рух Землі навколо Сонця призводить до річних біоритмів, що пов’язані із сезонними змінами, а отже, зі змінами всіх фізико-хімічних параметрів наземно-повітряного середовища. Зміна тривалості світового дня викликає в багатьох людей відчуття осінньо-зимової депресії, пригнічення емоційного стану. Доведено, що пік інфаркту міокарда спостерігається в період з пізньої осені до зими, а мінімум — у серпні-вересні. Сезонні зміни проявляються також у підвищенні в організмі людини інтенсивності метаболізму навесні й у зниженні його взимку; у збільшенні вмісту гемоглобіну крові й зміні збудливості дихального центру у весняно-літній період року. Як приклад сезонних впливів можна навести зміну кількості еритроцитів, частоту серцевих скорочень, швидкість осідання еритроцитів залежно від пори року.

IV. Узагальнення, систематизація й контроль знань і вмінь учнів

  • 1. Які фактори середовища можна назвати абіотичними?
  • 2. Яким чином абіотичні фактори впливають на організм людини?
  • 3. До яких наслідків для організму може призвести надмірна дія абіотичних факторів?
  • 4. Як можна попередити згубну дію абіотичних факторів на організм людини?

V. Домашнє завдання

Опрацювати теоретичний матеріал за відповідною темою.