Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

РЕАКЦИЯ МУТАЦИИ НАСЕЛЕНИЯ ЭКОСИСТЕМЫ НА СТРЕССОВЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ КАК ПРОЦЕСС «САМООЧИЩЕНИЯ»

Артеменко М.В., Протасова В.В.

Экологическую систему можно условно разделить на две взаимодействующие подсистемы: «ЧЕЛОВЕК» и «НЕЧЕЛОВЕК». Под стрессовым воздействие будем понимать любое такое воздействие, которое приводит или может привести к изменению состояния экосистемы. Такими воздействиями выступают как естественные катаклизмы, эпидемии и т.п., так и антропогенные воздействия, выраженные, во вредных (с точки зрения освоения «ЧЕЛОВЕКОМ» «ЖИЗНЕННОГО ПРОСТРАНСТВА» в экосистеме) выбросах экологически небезопасных для системы в целом органических и неорганических веществ.

Согласно теории самоорганизации [1,2], экосистема в этом случае стремится либо сохранить свое состояние, либо, перейдя в новое, укрепить свою устойчивость в нем. Для этого, в результате работы акцептора действия включаются положительные и отрицательные связи самоорганизации и саморегулирования. С позиции внешнего наблюдателя это выглядит как процесс «самоочищения», «изнутри» системы - как эволюционная (и/или генетически закрепленная) адаптация к конкретно-возникшим условиям.

Поскольку мы выделили две подсистемы, то имеем проблемы их оптимального взаимососуществования: природную и антропогенную. Первой посвящено достаточно много исследований, например [3]. Вторая заключается в проведении ЧЕЛОВЕКОМ мероприятий направленных на очистку окружающей среды, профилактику воздействий загрязнений, введение в эксплуатацию новых очистных сооружений, проведение оздоровительных мероприятий, повышающих устойчивость человеческого организма к неблагоприятным воздействиям, приводящим к заболеваниям - повышение «экоиммунитета» физиологического и психологического характеров. В ряде работ показано, что человек как целостная система [4] реагирует на воздействие окружающей среды изменениями в соединительной ткани, из которой на 85% состоит организм, а на 95% мозг. Поэтому, можно предположить, что одной из первых реакций населения региона (подсистема «ЧЕЛОВЕК») на изменения состояния подсистемы «НЕЧЕЛОВЕК» с целью сохранения стабильно-удовлетворительного функционирования системы в целом будут психические, аллергические заболевания, болезни крови и легочные заболевания (в том числе инфекционные), поскольку в физиологических системах, «отвечающих» за эти заболевания доминирует присутствие соединительной ткани. С точки зрения человеческой популяции следует ожидать в этом случае изменений в динамиках смертности населения, детской смертности, рождаемости, врожденных пороков развития, что и отмечается,
например, в [5].

В связи с вышеизложенным, выдвигается рабочая гипотеза: экоподсистема «ЧЕЛОВЕК» при экологическом стрессе стремиться стабилизировать свое «новое» или вернуться в «старое» устойчивые состояния путем ускорения мутационных процессов, отраженных в изменениях динамики уровней врожденных пороков развития и путем проведения антропогенной «защиты» цивилизованного характера.

Для проверки гипотезы была проведена исследовательская работа регионального характера (Курская область). Изучена климатико-географическая характеристика области, ее производственный потенциал на определенной территории, собран материал по частоте ВПР в различных регионах области, сопоставлены уровни ВПР и степень загрязнения, оценены ускорения уровней ВПР.

Курская область отличается высоким уровнем территориальной концентрации промышленного производства. Она специализируется на производстве машиностроительной продукции, химического волокна и резинотехнических изделий, добыче и обогащении железных руд, переработке сельскохозяйственного сырья, производства электроэнергии. Доля экологически опасных производств составляет более 60%. В области в процессе ее промышленного и «экологического» развития, сложилось четыре внутриобластных экономических района: Центральный, Северо-западный, Юго-западный и Восточный. Они различаются по степени хозяйства, природным условиям и ресурсам, располагают своими организационными производственными центрами и транспортно-экономическими связями. Общее количество выбросов в атмосферу по районам области в переходный экономический период страны окончания 20-го века представлено в
Таблице 1.

Хорошо видно, что наиболее загрязненным районом является Центральный, далее - Северо-западный, включающий такие мощные техногенные зоны как Железногорскую зону (где осуществляется открытая добыча железной руды), далее - Юго-западный район (где находятся АЭС и перерабатывающие продукцию сельского хозяйства промышленные предприятия). Относительно «благополучным» районом является Восточный с преобладанием преимущественно сельской территории и плодовосадоводческих хозяйств.

Таблица 1. Суммарное количество (в т.ч. на единицу площади) выбросов от стационарных источников и автомобильного транспорта в районах Курской области (тонн и т/км2)

Годы

Юго-западный

Северо-западный

Восточный

Центральный

1987

85557

0,0725

80679

0,105

56664

0,073

69100

0,283

1988

86713

0,074

79475

0,103

56614

0,073

68000

0,28

1989

85290

0,072

89366

0,116

53646

0,069

58600

0,024

1990

88786

0,075

77366

0,105

55197

0,071

64300

0,026

1991

93116

0,079

63134

0,082

55293

0,071

57500

0,024

1992

94411

0,08

65202

0,084

54045

0,071

61300

0,025

1993

100013

0,085

69242

0,09

59208

0,069

48000

0,02

1994

95870

0,081

67821

0,088

57495

0,076

42000

0,017

1995

91633

0,078

71658

0,093

52797

0,068

71100

0,029

1996

91633

0,078

71196

0,093

51835

0,066

70400

0,029

1997

94900

0,0805

64840

0,088

55425

0,071

58903

0,241

1998

94850

0,0805

68525

0,089

55420

0,071

58900

0,241

1999

94850

0,0805

68620

0,089

55420

0,071

58821

0,241

Таблица 2. ВПР на 1000 населения по экономическим районам Курской области

Годы

Центральный

Юго-западный

Северо-западный

Восточный

1987

3,37

2,48

1,44

0,53

1988

3,35

1,96

1,4

0,93

1989

4,34

2,04

1,63

0,77

1990

2,71

2,4

1,5

0,74

1991

3,33

1,97

1,71

0,74

1992

5,41

2,23

1,83

0,86

1993

4,29

2,05

1,95

0,59

1994

3,42

1,8

1,04

0,8

1995

4,02

2,45

1,94

0,74

1996

5,43

1,5

1,75

1,47

1997

4,4

2

1,62

0,95

1998

4,4

1,9

1,71

0,99

1999

4,2

2

1,7

1

Рассмотрим динамику врожденных пороков развития (ВПР) по Курской области за 13 лет (период Солнечной активности) после аварии на Чернобыльской АЭС [6] - Таблица 2.

Частота ВПР составила по Курской области в среднем за 13 лет 2,7%. Наблюдается статистически значимая корреляция между частотой ВПР с техногенной нагрузкой региона. Например, частота ВПР в Центральном «неблагополучном» районе, включающем все промышленные предприятия города Курска в 3,3 раза превосходит частоту в Восточном, обозначенным ранее как относительно «благополучный» регион.

Наблюдается явная связь между частотой ВПР с техногенной нагрузкой региона. Так частота ВПР в Центральном «неблагополучном» районе, включающем все промышленные предприятия города Курска в 3,3 раза превосходит частоту в Восточном, относительно «благополучным» регионом. Наблюдается явное преобладание частоты ВПР в техногенных регионах Курской области над относительно «благополучным» - Восточным. Частота ВПР в Северо-западном регионе, в который входит мощная промышленная зона - Курская магнитная аномалия - в 1,4 раза превосходит частоту ВПР в «благополучном» регионе, в Юго-западном регионе - в 1,68.

Таким образом, по частоте ВПР можно судить о неблагополучии определенной климато-антропогенной области и применять уровни ВПР в биоэкологической диагностике территорий.

Для выявления характера соорганизованности рассматриваемых экосистем были вычислены значения скорости и ускорения динамики ВПР по регионам: под первой понималось относительное изменение значения показателя по годам, под вторым - относительное изменение скорости по годам.

Сравнивая полученные результаты с экологическими ситуациями в районах Курской области можно сделать следующие выводы:

  1. В наиболее загрязненном Центральном регионе ускорения в среднем (если исключить явный «выброс» -50.8) по модулю в 2,5 раза меньше, чем в Северо-западном т.е. процесс восстановления более замедленный, - из-за постоянной техногенной нагрузки и увеличения выбросов автотранспорта в последние годы в областном центре;
  2. В загрязненном «на втором месте» (в том числе, - «Чернобыльским следом») и техногенно нагруженным (открытая добыча железной руды) Северо-западном регионе наблюдаются колебания скоростей (в основном - положительных) и ускорений (отрицательных) - т.е. количество ВПР год от года, как правило, растет, но этот процесс - замедляется во времени. Т.о., экосистема после сильного стресса, вызванного аварией на ЧАЭС, среагировав увеличением мутаций (примерно, через 2-4 года), возвращается в нормальное состояние;
  3. В «третьем» по загрязненности Юго-западном регионе отрицательные ускорения (и скорости) в основном большие чем в Северо-западном - можно предположить, что процесс в данном регионе стабилизируется быстрее (заметим, что «Чернобыльский след» здесь меньше, а лесов больше);
  4. В самом «чистом» Восточном регионе преобладают небольшие по модулю отрицательные скорости и отрицательные ускорения примерно того же порядка, что и в наиболее пораженном «Чернобылем» Северо-западном районе. Это казалось бы несколько противоречит нашей гипотезе, но именно в Восточном регионе в 80-х годах усиленно применялись минеральные удобрения в сельском хозяйстве и проживает в основном сельское население, потребляющее не качественные продукты питания. Кроме того, в данном регионе самый низкий уровень ВПР - т.е. на этом фоне «высокие» ускорения говорят о быстром «оздоровлении» населения в экосистеме.

Рассмотрим, как в Курской области осуществлялось восстановление экосистемы со стороны подсистемы «ЧЕЛОВЕК» средствами цивилизации. Темпы (скорость) освоение денежных средств опережало темпы валового выброса загрязнений на территории Курской области. Однако, скорость темпов освоения снижалась (отрицательное ускорение). Таким образом, можно сделать вывод, что в этом плане цивилизованное (человеческое) самоочищение окружающей среды осуществлялось (что, возможно, послужило одной из причин роста рождаемости в области в начале 21-го века).

Таким образом, по итогам проведенных исследований можно сделать основной вывод: в качестве численной оценки мощности стрессового воздействия на экосистему можно использовать скорость и ускорение мутационных процессов.

Однако, регистрация ВПР осуществляется в течение года, а стрессовое воздействие на экосистему может быть более коротким. Поэтому, теоретически, для вычисления предлагаемых «скорости» и «ускорения» возможно воспользоваться регистрацией мутаций любых животных в экосистеме: одноклеточных, растений, мух, диких пчел и т.п. Ускорение и скорость мутаций можно фиксировать и следующим образом: в лабораторных условиях в условно идеальных условиях содержаться, например, быстроразмножающиеся бактерии, скорость мутации которых в «идеале» известна. Затем, осуществляется их «высев» в экосистеме и регистрирация мутации, по скорости и ускорении которой принимается решение о мощности экологического стресса и скорости восстановительного процесса.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Моисеев Н.Н. Человек и ноосфера. - М.: Молодая гвардия, 1990. -351с.
  2. Капица С.П., Курдюмов С.П., Малиневский Г.Г. Синергетика и прогнозы будущего . -М.:Едтнориал, УРСС, 2003. - 288 с.
  3. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. - М.: ЮНИТИ, 1998г.- 455 с.
  4. Шебшаевич Л.Г., Алексеев А.А. Жизнь - кибернетическая медико-биологическая системность ... М., Триада Плюс, 2001 - 608 с.
  5. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России - М.: Финансы и статистика, 2001. - 672 с.
  6. Котов И.Ж. Устойчивое развитие и концепция экологической репродуктологии - Курск, 2002.-135 с.

Библиографическая ссылка

Артеменко М.В., Протасова В.В. РЕАКЦИЯ МУТАЦИИ НАСЕЛЕНИЯ ЭКОСИСТЕМЫ НА СТРЕССОВЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ КАК ПРОЦЕСС «САМООЧИЩЕНИЯ» // Фундаментальные исследования. – 2008. – № 6. – С. 91-94;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3247 (дата обращения: 23.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074