Тема:«Биологические факторы окружающей среды и здоровье. Биологические факторы на рабочих местах медицинских работников

План лекции:

1. Неинфекционные биологические факторы окружающей среды.

Продукты биологического синтеза.

Отходы сельскохозяйственного производства.

Основные направления оздоровительных мероприятий.

2. Инфекционные (эпидемиологические) факторы окружающей среды.

Формы и характеристика эпидемического процесса.

Влияние факторов окружающей среды на течение эпидемического процесса.

Мероприятия по борьбе с инфекциями.

Под биологическими факторами окружающей среды понимают совокупность биологических объектов, воздействие которых на человека или окружающую среду связано с их способностью размножаться в естественных или искусственных условиях или продуцировать биологически активные вещества (БАВ).

Основными компонентами биологического фактора являются:

– макроорганизмы (животные, птицы, рыбы);

– микроорганизмы (патогенные, условно-патогенные, непатогенные, живые и убитые вакцины и пр.);

– продукты жизнедеятельности микроорганизмов и микробиологического синтеза (ферменты, антибиотики, токсины, аминокислоты, белково-ви-таминные концентраты и пр.).

По структуре биологические факторы делятся на 2 группы:

природная группа – возбудители инфекционных заболеваний людей, животных, птиц, естественные отходы животного мира, продукты цветения растений, водоёмов и пр.;

индустриальная группа – факторы животноводческих комплексов, продукция микробиологической промышленности.

В целом все биологические факторы делят на неинфекционные (витамины, ферменты, гормоны и пр.) и инфекционные (микроорганизмы).

Неинфекционные биологические факторы окружающей среды

Возникновение проблемы биологического загрязнения окружающей среды неинфекционного характера связано с развитием микробиологической промышленности в 40-е годы ХХ века (с открытием пенициллина), основанной на микробиологическом синтезе, т.е. способности микроорганизмов к синтезу новых структурных элементов (веществ) или к избыточному накоплению продуктов обмена веществ за счёт присущих микробной клетке ферментных систем. К числу таких производств относится производство антибиотиков, аминокислот, белков, ферментов и др. Эти органические соединения, обладая высокой специфичностью действия на какие-либо органы, системы организма, получили общее название – БИО-ЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА.

Создание микробиологической промышленности позволило, во первых, создать базу микробиологической фармации (выпуск антибиотиков, ферментов, аминокислот, антитоксинов, вакцин, сывороток и пр.) и, во вторых, обеспечить сельское хозяйство дополнительными источниками кормового белка, микробными удобрениями, микробиологическими средствами защиты растений от вредителей, препаратами, стимулирующими откорм сельскохозяйственных животных и птиц. Одни из этих препаратов представляют собой продукты жизнедеятельности микро-организмов-продуцентов, другие содержат жизнеспособные микробные клетки или жизнеспособные споры микроорганизмов.

В связи с бурным развитием микробиологической промышленности увеличилась опасность неблагоприятного влияния биологического загрязнения производственной и внешней среды на здоровье населения как путём прямого воздействия (изменение иммунобиологической реактивности, возникновение аллергических заболеваний), так и опосредованно, через окружающую среду (угнетение процессов самоочищения, формирование антибиотикоустойчивых форм микроорганизмов и др.). Опасность биологического загрязнения может усугубляться сочетанным действием биологических и химических факторов среды на организм.

Заводы по производству кормовых дрожжей могут служить источником распространения на значительные расстояния через газовоздушные выбросы не только жизнеспособных микроорганизмов , но и белкового продукта , состоящего из убитых клеток-продуцентов. Белок в концентрациях, превышающих фоновые, удавалось обнаружить на расстоянии до 700-1000 м от предприятия, а, как известно, малые дозы белка, в частности микробного происхождения, обладают выраженным сенсибилизирующим действием на организм.

Сенсибилизирующее действие кормовых белков зависит от вида используемого сырья. Так, установлено, что микробный кормовой белок, выращенный на парафинах нефти, обладает более сильным сенсибилизирующим действием, чем выращенный на непищевом растительном сырье.

Значительными аллергенами являются грибы . Они присутствуют в атмосферном воздухе, воздухе жилых и общественных зданий, являясь причиной таких аллергических заболеваний, как бронхиальная астма, аллергический аспергиллёз, экзогенный аллергических альвеолит и др. Некоторые из видов грибов встречаются на протяжении всего года, тогда как появление других зависит от температуры и влажности воздуха, направления и силы ветра, сезона года.

Поражения дрожжеподобными грибами на данных производствах могут возникнуть при длительном контакте с антибиотиками, изменяющими микробный фон аутофлоры. Под воздействием биологических загрязнений, особенно антибиотиков, может развиться дисбактериоз, образование резистентных форм микроорганизмов, причём, играет роль не столько количество воздействующих веществ, сколько длительность их воздействия. Появление аллергических реакций быстрее наблюдается при длительном поступлении небольших доз антибиотиков, чем при кратковременном использовании их в больших количествах .

Велика роль конидий (спор) плесневых грибов в возникновении микозов. Для этого необходимы определённые предпосылки, среди которых на первом месте стоит ослабление защитных сил организма, поэтому плесневые грибы относятся к условно патогенным. Различают две большие группы микозов: поверхностные и глубокие. Первые чаще поражают кожные покровы, реже – слизистые оболочки и имеют, как правило, доброкачественное течение, не представляя серьёзной опасности для человека. В противоположность поверхностным, глубокие микозы связаны с поражением внутренних органов, чаще всего, лёгких. Глубокие микозы с трудом поддаются диагностике и лечению.

Многие виды микозов носят профессиональный характер, т.к. развиваются преимущественно у рабочих, имеющих профессиональный контакт с плесневыми грибами (животноводы, полеводы, рабочие микробиологической промышленности).

Доказано, что некоторые виды грибов способны к токсинообразованию. Сегодня известно уже более 120 видов таких грибов и до 100 видов микотоксинов (микотоксины – метаболиты грибов, обладающие высокой токсичностью). Микоинтоксикация чаще развивается у рабочих микробиологической промышленности, занятых в производстве кормового белка, белково-витаминных препаратов, а также у лиц, проживающих в зоне влияния выбросов данного производства.

Наиболее изученными среди микотоксинов являются афлатоксины. Установлено, что продуцентами афлатоксинов являются, главным образом, некоторые штаммы грибов, которые могут развиваться на различных пищевых продуктах в любых климатических поясах, кроме холодного. Афлатоксины являются ядами с выраженным гепатотропным действием. Они вызывают обширные коагуляционные и жировые некрозы печени. Картина отравлений ими сродни и напоминает картину отравления бледной поганкой, а это наиболее серьёзное из грибных пищевых отравлений с большой летальностью.

Охратоксины – токсические метаболиты плесневых грибов из рода Penicillum и Aspergillus. Они способны избирательно поражать почки, подавлять синтез белка и процессы окислительного фосфорилирования. Некоторые учёные считают, что охратоксины могут играть определённую роль в эпидемиологии эндемической нефропатии – тяжёлого хронического заболевания почек, распространённого в ряде стран дальнего зарубежья (Болгарии, Румынии, на территории бывшей Югославии).

К группе микотоксинов, избирательно поражающих почки, относится и цитрин. Токсический эффект цитрина проявляется в патологических изменениях почек, протекающих по типу нефроза, но механизм его действия пока неясен.

Следует отметить, что многие микотоксины (афлатоксины, стеригмацистин, патулин, пеницилловая кислота, лютеоскирин и др.) являются сильнейшими канцерогенами.

На основе культивирования грибов и бактерий микробиологическая промышленность производит различные ферменты, являющиеся биологическими катализаторами многих обменных процессов. Это позволяет получать дополнительное количество сельхозпродукции, ускорять процессы биологической консервации и др. (например, использование пектиназ для выработки фруктовых и ягодных соков). Однако, ферментные препараты для сельскохозяйственных нужд, недостаточно очищенные от микотоксинов и взвеси бактерий или микроскопических грибов, при контакте с пищевыми продуктами могут включаться в пищевые цепи и оказывать неблагоприятное влияние на организм человека.

Бактериальные средства защиты растений вырабатываются на основе вирусов, бактерий, грибов и микроспоридий. Качественной основой этого класса микробиологических препаратов является их живое начало – микроорганизм, находящийся в антагонизме с возбудителем болезни растения, или вызывающий болезнь вредного насекомого. Отличает эти микроорганизмы то, что они являются естественными обитателями почвы, воздуха, воды и обладают избирательной патогенностью для тех или иных видов теплокровных животных и человека. Этим объясняется безопасность микробиологических средств защиты растений для «нецелевых» организмов и биоценозов. Инфекционно-токсикологическая оценка пестицидов, созданных на основе различных микроорганизмов, подтвердила неспособность последних размножаться в организме животных или человека.

Характерной особенностью воздействия биологических факторов в микробиологической промышленности можно считать нарушения иммунитета. Продукты микробиологического синтеза относятся к полным антигенам или гаптенам, которые легко соединяются с белками сыворотки крови и могут менять иммунологический статус, способствуя аллергизации и инфицированию.

Развитие аллергического процесса зависит от свойств аллергена и путей его поступления в организм. Как правило, при ингаляционном поступлении развиваются реакции преимущественно немедленного типа (часто в первые часы и сутки первичного контакта со значительными концентрациями биологических вредностей), протекающие по типу поллиноза (сенной лихорадки) с характерным симптомокомплексом.

При постоянном воздействии малых концентраций аллергена могут отмечаться общая слабость, повышенная раздражительность, утомляемость, частые головные боли, боли в суставах, дерматиты. Развившаяся аллергия может длительно проявляться у человека, даже после прекращения контакта с аллергенами. Как правило, вначале исчезают признаки поражения кожных и слизистых покровов, а затем верхних дыхательных путей.

При контакте с различными аллергенами возможна и поливалентная сенсибилизация.

Отходы сельскохозяйственного производства. Значимым источником загрязнения окружающей среды являются животноводческие комплексы , которые по мощности и масштабам загрязнения вполне сопоставимы с крупнейшими промышленными объектами. Наряду с традиционными вредностями (повышенное содержание аммиака, сероводорода, неблагоприятный микроклимат и т. п.), на современных крупных животноводческих комплексах важное значение приобретают биологические факторы, связанные с использованием кормовых белков, белково-витаминных препаратов, гормонов и пр. Они способны вызывать сенсибилизацию организма работающих, оказывать токсическое действие, увеличивать частоту рецидивов заболевания и пр.

Отходы животноводческого производства, в частности, жидкий навоз, создают выраженную санитарно-эпидемиологическую напряжённость, т.к. содержат большое количество яиц гельминтов, патогенных серотипов кишечной палочки, салмонелл, вирусов и др. микроорганизмов. Сточные воды этих производств, будучи использованными в качестве удобрений, представляют серьёзную опасность при их сбросе с паводковыми и дождевыми водами.

В современных условиях загрязнения водоёмов сточными водами, содержащими поверхностно-активные вещества (ПАВ), создаются условия для перехода под их воздействием микроорганизмов из объёма воды на её поверхность и образования поверхностной плёнки микроскопической величины. Наличие ПАВ ведёт к снижению барьерной функции современных водоочистных систем в отношении бактерий и вирусов. Установлено, что анионактивные ПАВ в определённых концентрациях способны в значительной мере стимулировать размножение в воде сапрофитных бактерий, кишечной палочки и бактерий брюшного тифа. ПАВ снижают бактерицидные свойства активного хлора, снижая, тем самым, и эффективность обеззараживания воды.

Поступление со сточными водами пестицидов также существенным образом нарушает микробный биосинтез в водоёме и изменяет индикаторное значение санитарно-показательных бактерий. Удлинение сроков выживания салмонелл и шигелл под действием пестицидов может привести к возникновению неблагоприятной эпидемиологической ситуации, что усиливает роль водного фактора в заболеваемости населения острыми кишечными инфекциями.

Установлено, что поступление в непроточные или малопроточные пресноводные водоёмы биогенных элементов (фосфора, калия, азота, углерода) с бытовыми и производственными сточными водами, поверхностными стоками с полей, удобряемых фосфорными и азотными удобрениями, приводит к бурному развитию планктона (ЭВТРОФИКАЦИИ), особенно сине-зелёных водорослей, приводящее к «цветению воды» и осадконакоплению. Так, 1 кг фосфора способствует росту 1000 кг, 1 кг азота – 60 кг и 1 кг углерода – 10 кг водорослей. Возникает ряд периодических катастроф, после чего происходит отмирание биомассы в большом масштабе. При её разложении расходуется растворённый в воде кислород, что, в свою очередь, ведёт к гибели всего живого в водоёме. Экосистема «стареет» и «умирает», водоём мелеет и зарастает. Резко ухудшаются органолептические показатели воды – цветность, запах, вкус. Вода становится непригодной не только для питья, но и для промышленных нужд.

Воздействие сине-зелёных водорослей на людей, как непосредственно, так и через обитателей водоёма, приводит к хроническим, трудно диагностируемым расстройствам со стороны ЖКТ, дыхательной системы или по смешанному типу. Наиболее тяжёлые расстройства со стороны ЖКТ связаны с употреблением в пищу свежевыловленной рыбы.

Многочисленный и разнообразный мир животных, растений и микробов, окружающих человека, является источником самых разнообразных болезнетворных влияний.

Болезнетворное действие животных

Болезнетворное влияние животных на человека выражается в следующем:

Механические травмы . Ушибы, укусы, уколы, наносимые животными человеку, вызывают образование укушенных, ушибленных или иных рваных ран. Раны животного происхождения обычно бывают зараженными микробами, или инфицированными. Гноеродные микробы обитают в полости рта, на когтях, рогах и других частях тела животных, с помощью которых они способны наносить человеку повреждение. Опасный вид заражения при укусе представляет собой бешенство. Вирус бешенства выделяется у бешеных животных слюнными железами и попадает в рану при укусе.

Ядовитые выделения . Патогенными для человека выделениями обладают различные виды ядовитых змей, рыб, насекомых и пр. Змеиные яды принадлежат к весьма сильно действующим токсическим веществам. Смертельная доза сухого яда гадюки составляет для морской свинки 0,04 мг, для мышат 0,06-0,065 мг.

Патологическое действие ядов на организм человека различно в зависимости от места укуса, условий всасывания из различных частей тела в кровь, а также воздействия на различные чувствительные нервные окончания.

Нервная система является важнейшим аппаратом, через который осуществляется болезнетворное действие змеиных ядов. Особенно сильным действием на нервную систему обладает яд очковой змеи и родственных ей видов. Под влиянием этого яда у человека возникает слабость, сонливость, угнетение дыхания и сердечной деятельности, слюнотечение, рвота, икота, непроизвольное мочеиспускание и дефекация. Затем наступает потеря сознания и смерть от паралича дыхания через 2-7 часов после укуса. Яд очковой змеи (кобры) парализует окончания двигательных нервов дыхательных мышц, т. е. оказывает курареподобное действие.

Токсическое действие змеиных ядов на нервную систему и другие ткани связано с наличием в них протеолитической и липолитической активности. Этими ферментативными свойствами объясняется, в частности, их действие в месте укуса, а также изменения, вызываемые ими в крови, которые особенно характерны для ядов семейства гадюк. Укус гадюки вызывает воспаление, отек и некроз укушенной области.

Змеиные яды повреждают лейкоциты, эндотелий сосудов, ткани печени, почек, нервной системы. Разрушение эндотелия сосудов влечет за собой кровоизлияния. Нарушается свертывание крови. Разрушение эндотелия и тромбоцитов освобождает тромбопластин и другие факторы коагуляции, и свертывание крови ускоряется. В случаях более сильного действия ядов активируется фибринолиз и свертываемость крови замедляется.

Змеиные яды антигенны. При иммунизации ими животных (лошадей, кроликов) вырабатываются антитела типа антитоксинов. Специальные институты производят лечебные сыворотки против змеиных ядов. Иммунитет к змеиным ядам имеет, однако, не только антитоксический характер. Естественный иммунитет к змеиному яду у ежей, хорьков и других животных объясняется также особенностями реактивности их тканей к этим веществам.

Ядовитые уколы плавниками наносят некоторые морские рыбы, например морской кот, морской еж, морской скорпион и др. Попадая в ранку от укола, яд вызывает воспаление и некроз тканей. Для человека наиболее опасен укол морского скорпиона. Укол вызывает жар, зуд и боль в месте повреждения. Затем развиваются недомогание, одышка, потоотделение, судороги. Описаны смертельные случаи. На сердце лягушки яд рыб и плавников оказывает холиноподобное действие.

Ядовитые свойства мяса или икры рыб (маринки, иглобрюха и др.) зависят от присутствия в них различных токсических соединений, например тетратоксина (С 16 Н 31 О 16). В молоках лосося и других рыб обнаружены токсические протамины и гистоны.

Отравление мясом съедобных рыб объясняется, по-видимому, разложением их белков некоторыми бактериями (кишечная палочка, протей и др.). Под действием этих микробов в мясе образуются продукты гниения - кадаверин, путресцин и др., которые, впрочем, не объясняют полностью механизма тяжелой интоксикации, возникающей у людей под влиянием отравления «рыбным ядом».

Раздражающим, токсическим действием на кожу человека обладают выделения насекомых (слюна платяных вшей, иксодовых клещей, блох и др.). Слюна вшей вызывает некроз эпидермиса, кровоизлияния, инфильтрацию лейкоцитами кожи и подкожной клетчатки. Укус блохи вызывает на коже характерную реакцию, состоящую из центрального пятна кровоизлияний, вокруг которого располагается кольцо гиперемии ярко-красного цвета с бледно-розовой каймой.

Сильно раздражающими, токсическими свойствами обладает гемолимфа нарывниковых жуков. При нанесении на кожу экстракта раздавленных жуков образуется резкое воспаление. Раздражающие свойства гемолимфы нарывниковых жуков зависят от наличия в ней кантаридина.

Яды скорпионов, пчел, ос и других членистоногих являются сильнодействующими веществами. Яд скорпионов вызывает воспаление, отек и некроз пораженных тканей. В дальнейшем развиваются судороги, слабость, рвота, затрудненное дыхание. Кровяное давление все время остается повышенным, так как яд возбуждает периферические симпатические сосудодвигательные нервы. Возбуждающее действие яда скорпиона на железы (слюнные, слезные) говорит о влиянии его на всю вегетативную нервную систему.

Патогенное действие яда пчел заключается в образовании в месте попадания яда воспаления и отека. Особенно резким бывает воспаление при попадании яда в слизистые оболочки (губы, глаза и пр.). Проникновение больших количеств яда вызывает тяжелое отравление всего организма, сопровождающееся нарушениями деятельности центральной и периферической нервной системы. Существенно действие яда на кору головного мозга. У укушенных наблюдаются бредовые явления и последствия в виде усиленной боязни пчел - апифобия. Воздействие яда пчел на стволовую часть мозга вызывает тошноту, рвоту, одышку и даже паралич центра дыхания. Чувствительность людей к действию яда пчел различна. Более чувствительны к нему дети и женщины. При вскрытии умерших от пчелиных укусов (дети) находят характерные множественные кровоизлияния в желудочно-кишечном тракте, а также гиперемию и кровоизлияния в мозговых оболочках. Возможно, что это действие пчелиного яда определяется присутствием в нем гистамина.

Пчелиный яд обладает антигенными свойствами. Повторные ужаления вызывают привыкание человека к действию яда. Известны также случаи повышенной чувствительности (аллергии) к яду пчел.

Болезнетворное действие гельминтов на человека определяется:

Пребывание взрослых гельминтов в кишечнике сопровождается всасыванием продуктов их обмена, а также распавшихся частей их тела в кровь. Из тел многих гельминтов выделены вещества с токсическими и антигенными свойствами, обладающие сравнительно большой биологической активностью. Так, экстракты вооруженного цепня, лентеца широкого, аскариды и других гельминтов вызывают увеличение тонуса и оживление автоматических движений кишечника собак и кроликов вследствие возбуждения нервно-мышечного аппарата кишечной стенки. Экстракты невооруженного цепня оказывают тормозящее действие на желудочную секрецию собак. Давно известно также, что глистная интоксикация вызывает изменения морфологического состава крови (эозинофилия), явления раздражения стволовой части мозга в виде тошноты, слюнотечения, рвоты, головокружения и др.

У зараженного гельминтами человека нередко возникают аллергические явления в виде крапивной лихорадки, повышенной чувствительности кожи к экстрактам гельминтов, сосудистых кризов с падением кровяного давления и обморочным состоянием и пр. В некоторых случаях удается обнаружить в крови антитела против антигенных субстанций, выделяемых из гельминтов (вещества типа полного антигена, белковые антигены гельминтов).

Зоонозы . Возможно заражение человека патогенными микробами через животных. Заразные болезни, передаваемые человеку от больных животных, называются зоонозами. К ним относятся чума, сап, ящур, туляремия, бруцеллез, бешенство и многие другие. Микробы - возбудители этих заболеваний передаются человеку с выделениями (слюна, моча, кал, мокрота, гной и пр.) больных или зараженных животных. В некоторых случаях животные могут передавать человеку заразную болезнь, но сами при этом ею не болеют. В этих случаях животные выполняют роль «резервуара» возбудителя. Так, в организме броненосца могут беспрепятственно размножаться трипаносомы - возбудители особого вида лихорадки (болезни Шагаса). Трипаносомы передаются человеку от броненосца особым видом клопов - так называемым поцелуйным клопом. Резервуаром для спирохет клещевого возвратного тифа являются мыши, ежи, барсуки и т. д.

Передача микроорганизмов может быть и чисто механической. Примером является перенос мухами на хоботке и лапках возбудителей кишечных инфекций. Мухи переносят микробов с фекалий, белья и других зараженных предметов на пищевые вещества, через которые происходит заражение. Более сложной формой передачи заразных болезней через насекомых или пауков человеку является такая форма передачи, при которой возбудитель заразного заболевания развивается и размножается в теле животного - переносчика. Типичным примером этого вида передачи является малярия, плазмодий которой передается посредством укусов малярийного комара рода Anopheles .

Насекомыми или пауками передаются многие другие заразные болезни. Платяные вши передают риккетсии сыпного тифа. Вши, клопы и блохи передают спирохеты возвратного тифа, иксодовые клещи - вирус клещевого энцефалита и пр.

Патогенные грибки . Во многих случаях животные являются источником заражения человека патогенными грибками. Например, собаки, кошки заражают человека грибками - возбудителями стригущего лишая, парши и других дерматомикозов. Заражение происходит путем прямого контакта человека с больным животным, в результате которого грибки попадают на кожу, волосы или ногти человека и вызывают заболевание.

Обширная группа патогенных микроорганизмов включает в себя многочисленных представителей - бактерий, спирохет, патогенных грибков, риккетсий, простейших животных (protozoa ) и вирусов. Подробное изложение их свойств и патогенного действия составляет содержание специальных наук - микробиологии, эпидемиологии и протистологии.

Болезнетворное действие растений

Многообразные болезнетворные действия могут оказывать на человека различные растения. Многие виды растений обладают колющими приспособлениями, повреждающими (царапающими) кожу человека (шиповник, крушина слабительная и др.). У многих видов колющий аппарат снабжен ядовитыми жидкостями, вызывающими на коже и слизистых оболочках человека воспаление и отек (крапива, волчьи ягоды и др.). Наконец, огромное количество различных растительных видов (например, белена, мак, спорынья) содержит сильно ядовитые для человека вещества - алкалоиды, сапонины и др. Рассмотренные действия алкалоидов и других ядовитых веществ растений на человека и животных составляют содержание курса фармакологии. Многие растения вызывают аллергические реакции - кожные сыпи, крапивницу, ринит, астму и пр.

Испытывают на себе совокупное действие различных условий. Абиотические факторы, биотические факторы и антропогенные влияют на особенности их жизнедеятельности и адаптации.

Что такое экологические факторы?

Все условия неживой природы называют абиотическими факторами. Это, к примеру, количество солнечного излучения или влаги. К биотическим факторам относятся все виды взаимодействия живых организмов между собой. В последнее время все большее влияние на живые организмы имеет деятельность человека. Этот фактор является антропогенным.

Абиотические экологические факторы

Действие факторов неживой природы зависит от климатических условий среды обитания. Одним из них является солнечный свет. От его количества зависит интенсивность фотосинтеза, а значит и насыщенность воздуха кислородом. Именно это вещество необходимо живым организмам для дыхания.

К абиотическим факторам относятся также температурный режим и влажность воздуха. От них зависит видовое разнообразие и вегетационный период растений, особенности жизненного цикла животных. Живые организмы по-разному приспосабливаются к данным факторам. К примеру, большинство покрытосеменных деревьев сбрасывают на зиму листву, чтобы избежать излишней потери влаги. Растения пустынь имеют которая достигает значительных глубин. Это обеспечивает их необходимым количеством влаги. Первоцветы успевают за несколько весенних недель вырасти и отцвести. А период засушливого лета и холодной малоснежной зимы они переживают под землей в виде луковицы. В этом подземном видоизменении побега накапливается достаточное количество воды и питательных веществ.

Абиотические экологические факторы предполагают также влияние местных факторов на живые организмы. К ним относятся характер рельефа, химический состав и насыщенность гумусом почв, уровень солености воды, характер океанических течений, направление и скорость ветра, направленность радиационного излучения. Их влияние проявляется как непосредственно, так и косвенно. Так, характер рельефа обусловливает действие ветров, увлажненности и освещенности.

Влияние абиотических факторов

Факторы неживой природы имеют разный характер воздействия на живые организмы. Монодоминантным является воздействие одного преобладающего влияния при незначительном проявлении остальных. К примеру, если в почве недостаточно азота, корневая система развивается на недостаточном уровне и другие элементы не могут влиять на ее развитие.

Усиление действия одновременно нескольких факторов является проявлением синергизма. Так, если в почве достаточно влаги, растения лучше начинают усваивать и азот, и солнечное излучение. Абиотические факторы, биотические факторы и анропогенные могут быть и провокационными. При раннем наступлении оттепели растения наверняка пострадают от заморозков.

Особенности действия биотических факторов

К биотическим факторам относятся различные формы влияния живых организмов друг на друга. Они также могут быть прямыми и косвенными и проявляться достаточно полярно. В определенных случаях организмы не оказывают влияния. Это типичное проявление нейтрализма. Это редкое явление рассматривается только в случае полного отсутствия прямого воздействия организмов друг на друга. Обитая в общем биогеоценозе, белки и лоси никак не взаимодействуют. Однако на них действует общее количественное соотношение в биологической системе.

Примеры биотических факторов

Биотическим фактором является и комменсализм. К примеру, когда олени разносят плоды репейника, они не получают от этого ни пользы, ни вреда. При этом они приносят значительную пользу, расселяя многие виды растений.

Между организмами часто возникают и Их примерами является мутуализм и симбиоз. В первом случае происходит взаимовыгодное сожительство организмов разных видов. Типичным примером мутуализма являются рак-отшельник и актиния. Ее хищный цветок является надежной защитой членистоногого животного. А раковину актиния использует в качестве жилища.

Более тесным взаимовыгодным сожительством является симбиоз. Его классическим примером являются лишайники. Эта группа организмов представляет собой совокупность нитей грибов и клеток сине-зеленых водорослей.

Биотические факторы, примеры которых мы рассмотрели, можно дополнить и хищничеством. При этом типе взаимодействий организмы одного вида являются пищей для других. В одном случае хищники нападают, умерщвляют и поедают свою жертву. В другом - занимаются поиском организмов определенных видов.

Действие антропогенных факторов

Абиотические факторы, биотические факторы долгое время являлись единственными, влияющими на живые организмы. Однако с развитием человеческого общества его влияние на природу возрастало все больше. Известный ученый В. И. Вернадский даже выделил отдельную оболочку, созданную деятельностью человека, которую он назвал Ноосферой. Вырубка лесов, неограниченная распашка земель, истребление многих видов растений и животных, неразумное природопользование являются основными факторами, которые изменяют окружающую среду.

Среда обитания и ее факторы

Биотические факторы, примеры которых были приведены, наряду с другими группами и формами влияний, в разных средах обитания имеют свою значимость. Наземно-воздушная жизнедеятельность организмов в значительной степени зависит от колебания температуры воздуха. А в водной этот же показатель не так важен. Действие антропогенного фактора в данный момент приобретает особое значение во всех средах обитания других живых организмов.

и адаптация организмов

Отдельной группой можно выделить факторы, которые ограничивают жизнедеятельность организмов. Их называют лимитирующими или ограничивающими. Для листопадных растений к абиотическим факторам относятся количество солнечной радиации и влаги. Они и являются ограничивающими. В водной среде лимитирующими являются ее уровень солености и химический состав. Так глобальное потепление приводит к таянию ледников. В свою очередь это влечет за собой увеличение содержания пресной воды и уменьшение уровня ее солености. В результате растительные и животные организмы, которые не могут приспособиться к изменению данного фактора и адаптироваться, неминуемо гибнут. На данный момент это является глобальной экологической проблемой человечества.

Итак, абиотические факторы, биотические факторы и антропогенные в совокупности действуют на разные группы живых организмов в средах обитания, регулируя их численность и процессы жизнедеятельности, меняя видовое богатство планеты.

Любые свойства или компоненты внешней среды, оказывающие влияние на организмы, называют экологическими факторами . Свет, тепло, концентрация солей в воде или почве, ветер, град, враги и возбудители болезней - все это экологические факторы, перечень которых может быть очень большим.

Среди них различают абиотические , относящиеся к неживой природе, и биотические , связанные с влиянием организмов друг на друга.

Экологические факторы чрезвычайно разнообразны, и каждый вид, испытывая их влияние, отвечает на него по-разному. Тем не менее, есть некоторые общие законы, которым подчиняются ответные реакции организмов на любой фактор среды.

Главный из них - закон оптимума . Он отражает то, как переносят живые организмы разную силу действия экологических факторов. Сила воздействия каждого из них постоянно меняется. Мы живем в мире с переменными условиями, и лишь в определенных местах планеты значения некоторых факторов более или менее постоянны (в глубине пещер, на дне океанов).

Закон оптимума выражается в том, что любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы.

При отклонении от этих пределов знак воздействия меняется на противоположный. Например, животные и растения плохо переносят сильную жару и сильные морозы; оптимальными являются средние температуры. Точно так же и засуха, и постоянные проливные дожди одинаково неблагоприятны для урожая. Закон оптимума свидетельствует о мере каждого фактора для жизнеспособности организмов. На графике он выражается симметричной кривой, показывающей, как изменяется жизнедеятельность вида при постепенном увеличении воздействия фактора (рис. 13).

Рисунок 13. Схема действия факторов среды на живые организмы. 1,2 - критические точки
(для увеличения изображения нажмите на рисунок)

В центре под кривой - зона оптимума . При оптимальных значениях фактора организмы активно растут, питаются, размножаются. Чем больше отклоняется значение фактора вправо или влево, т. е. в сторону уменьшения или увеличения силы действия, тем менее благоприятно это для организмов. Кривая, отражающая жизнедеятельность, резко спускается вниз по обе стороны от оптимума. Здесь располагаются две зоны пессимума . При пересечении кривой с горизонтальной осью находятся две критические точки . Это такие значения фактора, которые организмы уже не выдерживают, за их пределами наступает смерть. Расстояние между критическими точками показывает степень выносливости организмов к изменению фактора. Условия, близкие к критическим точкам, особенно тяжелы для выживания. Такие условия называют экстремальными .

Если начертить кривые оптимума какого-либо фактора, например температуры, для разных видов, то они не совпадут. Часто то, что является оптимальным для одного вида, для другого представляет пессимум или даже находится за пределами критических точек. Верблюды и тушканчики не могли бы жить в тундре, а северные олени и лемминги - в жарких южных пустынях.

Экологическое разнообразие видов проявляется и в положении критических точек: у одних они сближены, у других - широко расставлены. Это значит, что ряд видов может жить только в очень стабильных условиях, при незначительном изменении экологических факторов, а другие выдерживают широкие их колебания. Например, растение недотрога вянет, если воздух не насыщен водяными парами, а ковыль хорошо переносит изменения влажности и не погибает даже в засуху.

Таким образом, закон оптимума показывает нам, что для каждого вида есть своя мера влияния каждого фактора. И уменьшение, и усиление воздействия за пределами этой меры ведет к гибели организмов.

Для понимания связи видов со средой не менее важен закон ограничивающего фактора .

В природе на организмы одновременно влияет целый комплекс факторов среды в разных комбинациях и с разной силой. Вычленить роль каждого из них непросто. Какой из них значит больше, чем другие? То, что мы знаем о законе оптимума, позволяет понять, что нет всецело положительных или отрицательных, важных или второстепенных факторов, а все зависит от силы воздействия каждого.

Закон ограничивающего фактора гласит, что наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений.

Именно от него и зависит в данный конкретный период выживание особей. В другие отрезки времени ограничивающими могут стать другие факторы, и в течение жизни организмы встречаются с самыми разными ограничениями своей жизнедеятельности.

С законами оптимума и ограничивающего фактора постоянно сталкивается практика сельского хозяйства. Например, рост и развитие пшеницы, а следовательно, и получение урожая постоянно ограничиваются то критическими температурами, то недостатком или избытком влаги, то нехваткой минеральных удобрений, а иногда и такими катастрофическими воздействиями, как град и бури. Требуется много сил и средств, чтобы поддерживать оптимальные условия для посевов, и при этом в первую очередь компенсировать или смягчать действие именно ограничивающих факторов.

Условия обитания различных видов удивительно разнообразны. Одни из них, например некоторые мелкие клещики или насекомые, всю жизнь проводят внутри листа растения, который для них - целый мир, другие осваивают огромные и разнообразные пространства, как, например, северные олени, киты в океане, перелетные птицы.

В зависимости от того, где живут представители разных видов, на них действуют разные комплексы экологических факторов. На нашей планете можно выделить несколько основных сред жизни , сильно различающихся по условиям существования: водную, наземно-воздушную, почвенную. Средой обитания служат также сами организмы, в которых живут другие.

Водная среда жизни. Все водные обитатели, несмотря на различия в образе жизни, должны быть приспособлены к главным особенностям своей среды. Эти особенности определяются, прежде всего, физическими свойствами воды: ее плотностью, теплопроводностью, способностью растворять соли и газы.

Плотность воды определяет ее значительную выталкивающую силу. Это значит, что в воде облегчается вес организмов и появляется возможность вести постоянную жизнь в водной толще, не опускаясь на дно. Множество видов, преимущественно мелких, неспособных к быстрому активному плаванию, как бы парят в воде, находясь в ней во взвешенном состоянии. Совокупность таких мелких водных обитателей получила название планктон . В состав планктона входят микроскопические водоросли, мелкие рачки, икра и личинки рыб, медузы и многие другие виды. Планктонные организмы переносятся течениями не в силах противостоять им. Наличие в воде планктона делает возможным фильтрационный тип питания, т. е. отцеживание, при помощи разных приспособлений, взвешенных в воде мелких организмов и пищевых частиц. Оно развито и у плавающих, и у сидячих донных животных, таких, как морские лилии, мидии, устрицы и другие. Сидячий образ жизни был бы невозможен у водных обитателей, если бы не было планктона, а он, в свою очередь, возможен только в среде с достаточной плотностью.

Плотность воды затрудняет активное передвижение в ней, поэтому быстро плавающие животные, такие, как рыбы, дельфины, кальмары, должны иметь сильную мускулатуру и обтекаемую форму тела. В связи с высокой плотностью воды давление с глубиной сильно растет. Глубоководные обитатели способны переносить давление, которое в тысячи раз выше, чем на поверхности суши.

Свет проникает в воду лишь на небольшую глубину, поэтому растительные организмы могут существовать только в верхних горизонтах водной толщи. Даже в самых чистых морях фотосинтез возможен лишь до глубин в 100-200 м. На больших глубинах растений нет, а глубоководные животные обитают в полном мраке.

Температурный режим в водоемах более мягок, чем на суше. Из-за высокой теплоемкости воды колебания температуры в ней сглажены, и водные обитатели не сталкиваются с необходимостью приспосабливаться к сильным морозам или сорокаградусной жаре. Только в горячих источниках температура воды может приближаться к точке кипения.

Одна из сложностей жизни водных обитателей - ограниченное количество кислорода . Его растворимость не очень велика и к тому же сильно уменьшается при загрязнении или нагревании воды. Поэтому в водоемах иногда бывают заморы - массовая гибель обитателей из-за нехватки кислорода, которая наступает по разным причинам.

Солевой состав среды также очень важен для водных организмов. Морские виды не могут жить в пресных водах, а пресноводные - в морях из-за нарушения работы клеток.

Наземно-воздушная среда жизни. Эта среда отличается другим набором особенностей. Она в целом более сложна и разнообразна, чем водная. В ней много кислорода, много света, более резкие изменения температуры во времени и в пространстве, значительно слабее перепады давления и часто возникает дефицит влаги. Хотя многие виды могут летать, а мелкие насекомые, пауки, микроорганизмы, семена и споры растений переносятся воздушными течениями, питание и размножение организмов происходит на поверхности земли или растений. В такой малоплотной среде, как воздух, организмам необходима опора. Поэтому у наземных растений развиты механические ткани, а у наземных животных сильнее, чем у водных, выражен внутренний или наружный скелет. Низкая плотность воздуха облегчает передвижение в нем.

М. С. Гиляров (1912-1985) крупный зоолог, эколог, академик, основоположник широких исследований мира почвенных животных пассивный полет освоили около двух третей обитателей суши. Большинство из них - насекомые и птицы.

Воздух - плохой проводник тепла. Этим облегчается возможность сохранения тепла, вырабатываемого внутри организмов, и поддержание постоянной температуры у теплокровных животных. Само развитие теплокровности стало возможным в наземной среде. Предки современных водных млекопитающих - китов, дельфинов, моржей, тюленей - когда-то жили на суше.

У наземных обитателей очень разнообразны приспособления, связанные с обеспечением себя водой, особенно в засушливых условиях. У растений это мощная корневая система, водонепроницаемый слой на поверхности листьев и стеблей, способность к регуляции испарения воды через устьица. У животных это также различные особенности строения тела и покровов, но, кроме того, поддержанию водного баланса способствует и соответствующее поведение. Они могут, например, совершать миграции к водопоям или активно избегать особо иссушающих условий. Некоторые животные могут жить всю жизнь вообще на сухом корме, как, например, тушканчики или всем известная платяная моль. В этом случае вода, необходимая организму, возникает за счет окисления составных частей пищи.

В жизни наземных организмов большую роль играют и многие другие экологические факторы, например состав воздуха, ветры, рельеф земной поверхности. Особо важны погода и климат. Обитатели наземно-воздушной среды должны быть приспособлены к климату той части Земли, где они живут, и переносить изменчивость погодных условий.

Почва как среда жизни. Почва представляет собой тонкий слой поверхности суши, переработанный деятельностью живых существ. Твердые частицы пронизаны в почве порами и полостями, заполненными частично водой, а частично воздухом, поэтому почву способны населять и мелкие водные организмы. Объем мелких полостей в почве - очень важная ее характеристика. В рыхлых почвах он может составлять до 70%, а в плотной - около 20%. В этих порах и полостях или на поверхности твердых частиц обитает огромное множество микроскопических существ: бактерий, грибов, простейших, круглых червей, членистоногих. Более крупные животные прокладывают в почве ходы сами. Вся почва пронизана корнями растений. Глубина почвы определяется глубиной проникновения корней и деятельностью роющих животных. Она составляет не более 1,5-2 м.

Воздух в почвенных полостях всегда насыщен водяными парами, а состав его обогащен углекислым газом и обеднен кислородом. Этим условия жизни в почве напоминают водную среду. С другой стороны, соотношение воды и воздуха в почвах постоянно меняется в зависимости от погодных условий. Температурные колебания очень резки у поверхности, но быстро сглаживаются с глубиной.

Главная особенность почвенной среды - постоянное поступление органического вещества в основном за счет отмирающих корней растений и опадающей листвы. Это ценный источник энергии для бактерий, грибов и многих животных, поэтому почва - самая насыщенная жизнью среда . Ее скрытый от глаз мир очень богат и разнообразен.

По внешнему облику разных видов животных и растений можно понять, не только в какой среде они обитают, но и какой образ жизни в ней ведут.

Если перед нами четвероногое животное с сильно развитой мускулатурой бедер на задних конечностях и гораздо более слабой - на передних, которые к тому же и укорочены, с относительно короткой шеей и длинным хвостом, то мы с уверенностью можем сказать, что это - наземный прыгун, способный к быстрым и маневренным движениям, обитатель открытых пространств. Так выглядят и знаменитые австралийские кенгуру, и пустынные азиатские тушканчики, и африканские прыгунчики, и многие другие прыгающие млекопитающие - представители различных отрядов, живущие на разных континентах. Они обитают в степях, прериях, саваннах - там, где быстрое передвижение по земле - главное средство спасения от хищников. Длинный хвост служит балансиром при быстрых поворотах, иначе животные теряли бы равновесие.

Бедра сильно развиты на задних конечностях и у прыгающих насекомых - саранчи, кузнечиков, блох, жуков-листоблошек.

Компактное тело с коротким хвостом и короткими конечностями, из которых передние очень мощные и выглядят похожими на лопату или грабли, подслеповатые глаза, короткая шея и короткий, как бы подстриженный, мех говорят нам о том, что перед нами подземный зверек, роющий норы и галереи. Это может быть и лесной крот, и степной слепыш, и австралийский сумчатый крот, и многие другие млекопитающие, ведущие сходный образ жизни.

Роющие насекомые - медведки также отличаются компактным, коренастым телом и мощными передними конечностями, похожими на уменьшенный ковш бульдозера. По внешнему виду они напоминают маленького крота.

Все летающие виды имеют развитые широкие плоскости - крылья у птиц, летучих мышей, насекомых или расправляющиеся складки кожи по бокам тела, как у планирующих летяг или ящериц.

Организмы, расселяющиеся путем пассивного полета, с потоками воздуха, характеризуются мелкими размерами и очень разнообразной формой. Однако у всех есть одна общая черта - сильное развитие поверхности по сравнению с весом тела. Это достигается разными путями: за счет длинных волосков, щетинок, разнообразных выростов тела, его удлинения или уплощения, облегчения удельного веса. Так выглядят и мелкие насекомые, и плоды-летучки растений.

Внешнее сходство, возникающее у представителей разных неродственных групп и видов в результате сходного образа жизни, называют конвергенцией.

Она затрагивает преимущественно те органы, которые непосредственно взаимодействуют с внешней средой, и гораздо слабее проявляется в строении внутренних систем - пищеварительной, выделительной, нервной.

Форма растения определяет особенности его отношений с внешней средой, например способ перенесения холодного времени года. У деревьев и высоких кустарников самые высокие ветви.

Форма лианы - со слабым стволом, обвивающим другие растения, может быть как у древесных, так и у травянистых видов. К ним относятся виноград, хмель, луговая повилика, тропические лианы. Обвивая стволы и стебли прямостоячих видов, лиановидные растения выносят свои листья и цветки к свету.

В сходных климатических условиях на разных материках возникает сходный внешний облик растительности, которая состоит из различных, часто совершенно не родственных видов.

Внешнюю форму, отражающую способ взаимодействия со средой обитания, называют жизненной формой вида. Разные виды могут, иметь сходную жизненную форму , если ведут близкий образ жизни.

Жизненная форма вырабатывается в ходе вековой эволюции видов. Те виды, которые развиваются с метаморфозом, в течение жизненного цикла закономерно сменяют свою жизненную форму. Сравните, например, гусеницу и взрослую бабочку или лягушку и ее головастика. Некоторые растения могут принимать разную жизненную форму в зависимости от условий произрастания. Например, липа или черемуха могут быть и прямостоящим деревом, и кустом.

Сообщества растений и животных устойчивее и полноценнее, если они включают представителей разных жизненных форм. Это значит, что такое сообщество полнее использует ресурсы среды и имеет более разнообразные внутренние связи.

Состав жизненных форм организмов в сообществах служит как бы индикатором особенностей окружающей их среды и происходящих в ней изменений.

Инженеры, конструирующие летательные аппараты, внимательно изучают разные жизненные формы летающих насекомых. Созданы модели машин с машущим полетом, по принципу движения в воздухе двукрылых и перепончатокрылых. В современной технике сконструированы шагающие машины, а также роботы с рычажным и гидравлическим способом движения, как у животных разных жизненных форм. Такие машины способны передвигаться по крутым склонам и бездорожью.

Жизнь на Земле развивалась в условиях регулярной смены дня и ночи и чередования времен года из-за вращения планеты вокруг своей оси и вокруг Солнца. Ритмика внешней среды создает периодичность, т. е. повторяемость условий в жизни большинства видов. Регулярно повторяются как критические, трудные для выживания периоды, так и благоприятные.

Приспособленность к периодическим изменениям внешней среды выражается у живых существ не только непосредственной реакцией на изменяющиеся факторы, но и в наследственно закрепленных внутренних ритмах.

Суточные ритмы. Суточные ритмы приспосабливают организмы к смене дня и ночи. У растений интенсивный рост, распускание цветков приурочены к определенному времени суток. Животные в течение суток сильно меняют активность. По этому признаку различают дневные и ночные виды.

Суточный ритм организмов - это не только отражение смены внешних условий. Если поместить человека, или животных, или растения в постоянную, стабильную обстановку без смены дня и ночи, то сохраняется ритмика процессов жизнедеятельности, близкая к суточной. Организм как бы живет по своим внутренним часам, отсчитывая время.

Суточный ритм может захватывать многие процессы в организме. У человека около 100 физиологических характеристик подчиняются суточному циклу: частота сокращения сердца, ритм дыхания, выделение гормонов, секрета пищеварительных желез, кровяное давление, температура тела и многие другие. Поэтому, когда человек бодрствует вместо сна, организм все равно настроен на ночное состояние и бессонные ночи плохо отражаются на здоровье.

Однако суточные ритмы проявляются не у всех видов, а только у тех, в жизни которых смена дня и ночи играет важную экологическую роль. Обитатели пещер или глубоких вод, где такой смены нет, живут по другим ритмам. Да и среди наземных жителей суточная периодичность выявляется не у всех.

В опытах при строго постоянных условиях плодовые мушки-дрозофилы сохраняют суточный ритм в течение десятков поколений. Эта периодичность передается у них по наследству, как и у многих других видов. Так глубоки приспособительные реакции, связанные с суточной цикликой внешней среды.

Нарушения суточной ритмики организма в условиях ночной работы, космических полетов, подводного плавания и т. п. представляют серьезную медицинскую проблему.

Годовые ритмы. Годовые ритмы приспосабливают организмы к сезонной смене условий. В жизни видов периоды роста, размножения, линек, миграций, глубокого покоя закономерно чередуются и повторяются таким образом, что критическое время года организмы встречают в наиболее устойчивом состоянии. Самый же уязвимый процесс - размножение и выращивание молодняка - приходится на наиболее благоприятный сезон. Эта периодичность смены физиологического состояния в течение года во многом врожденная, т. е. проявляется как внутренний годовой ритм. Если, например, австралийских страусов или дикую собаку динго поместить в зоопарк Северного полушария, период размножения у них наступит осенью, когда в Австралии весна. Перестройка внутренних годовых ритмов происходит с большим трудом, через ряд поколений.

Подготовка к размножению или к перезимовке - длительный процесс, который начинается в организмах задолго до наступления критических периодов.

Резкие кратковременные изменения погоды (летние заморозки, зимние оттепели) обычно не нарушают годовых ритмов растений и животных. Главный экологический фактор, на который реагируют организмы в своих годовых циклах, - не случайные изменения погоды, а фотопериод - изменения в соотношении дня и ночи.

Длина светового дня закономерно изменяется в течение года, и именно эти изменения служат точным сигналом приближения весны, лета, осени или зимы.

Способность организмов реагировать на изменение длины дня получила название фотопериодизм .

Если день сокращается, виды начинают готовиться к зиме, если удлиняется - к активному росту и размножению. В этом случае для жизни организмов важен не сам фактор изменения длины дня и ночи, а его сигнальное значение , свидетельствующее о предстоящих глубоких изменениях в природе.

Как известно, длина дня сильно зависит от географической широты. В северном полушарии на юге летний день значительно короче, чем на севере. Поэтому южные и северные виды по-разному реагируют на одну и ту же величину изменения дня: южные приступают к размножению при более коротком дне, чем северные.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Иванова Т.В., Калинова Г.С., Мягкова А.Н. "Общая биология". Москва, "Просвещение", 2000

• Тема 18. "Среда обитания. Экологические факторы." глава 1; стр. 10-58
• Тема 19. "Популяции. Типы взаимоотношений организмов." глава 2 §8-14; стр. 60-99; глава 5 § 30-33
• Тема 20. "Экосистемы." глава 2 §15-22; стр. 106-137
• Тема 21. "Биосфера. Круговороты веществ." глава 6 §34-42; стр. 217-290

Биологические факторы. Характеристика форм взаимоотношений микроорганизмов, их значение в практической деятельности человека?

Общие сведения. Факторы внешней среды постоянно оказывают влияние на жизнедеятельность микроорганизмов. При благоприятных условиях микробы быстро растут и размножаются. В неблагоприятных условиях развитие микробов замедляется, и далее может наступить их гибель.

Факторы внешней среды, оказывающие влияние на микроорганизмы, подразделяются на физические, химические и биологические.

Биологические факторы. В процессе своей жиз­недеятельности микроорганизмы находятся в различных взаимоотношениях между собой и с други­ми организмами. Эти взаимоотношения на протяжении длительной эволюции складывались в соот­ветствии с общебиологическим законом симбиоза (сожительства) живых существ. В природе взаимо­отношения между микробами и другими организ­мами существуют в виде различных форм симбиоза, метабиоза и антагонизма.

Комменсализм - такая форма симбиоза, при которой один организм живет и развивается за счет другого, не причиняя ему вреда. Например, кишеч­ная палочка, некоторые виды стафилококков, стрептококков и других микробов обитают на поверх­ности или в полостях человека и животного.

Мутуализм - сожительство, при котором оба организма получают взаимную выгоду, не причиняя друг другу вреда, например сожительство клу­беньковых бактерий с бобовыми растениями.

Метабиоз - взаимоотношение между микроор­ганизмами, при котором в процессе последовательного развития одних микробов создаются бла­гоприятные условия для жизнедеятельности дру­гих. Так, многие сапрофиты способны превращать в процессе питания белки пищи в пептоны, полипептиды и аминокислоты. Другие микробы, не спо­собные использовать белки, хорошо усваивают эти вещества. Первые создают продукты питания для вторых, продукты жизнедеятельности вторых могут служить пищей для третьих и т. д.

Отношения метабиоза способствуют быстрой порче квашеных и соленых овощей, кисломолоч­ных продуктов, если они хранятся открытыми. Молочнокислые бактерии продуцируют молочную кислоту, ее потребляют плесневые грибы и подго­тавливают, таким образом, субстрат для гнилост­ных бактерий.

Дрожжи, продуцируя спирт при развитии в средах, содержащих сахар, например во фруктовых соках, подготавливают условия для уксуснокислых бактерий, вслед за которыми этот субстрат могут использовать плесневые грибы, превращая уксус­ную кислоту в углекислый газ и воду.

Метабиозом объясняется быстрая минерализа­ция всех органических веществ, попадающих в почву. Принцип метабиоза лежит в основе всего круговорота веществ в природе.

Антагонизм - это такие взаимоотношения, при которых совместно обитающие виды микроорганиз­мов оказывают угнетающее действие друг на друга, т. е. один вид микроба препятствует росту другого, задерживая его развитие, либо вызывает полную гибель. Явление антагонизма впервые описал рус­ский ученый И. И. Мечников в конце XIX в.

Механизм подавления сожительствующих мик­робов бывает различным: быстрое потребление питательных веществ или кислорода из субстрата одним из микробов; выделение в субстрат кислот и других продуктов обмена, затрудняющих развитие прочих микроорганизмов или делающих его совершенно невозможным.

И. И. Мечников предложил использовать мо­лочнокислые бактерии для борьбы с гнилостными бактериями, обитающими в кишечнике человека и постоянно отравляющими его продуктами своей жизнедеятельности.

В природных средах обитания и различных субстратах тот или иной тип взаимоотношений между микроорганизмами устанавливается не изо­лированно от других типов, а во взаимосвязи с ними, образуя сложные системы влияний и зависи­мостей.

Конкурентоспособность в антагонистических взаимоотношениях у некоторых микроорганиз­мов находится в тесной зависимости от их спо­собности продуцировать и выделять в среду обита­ния особые вещества, сильно угнетающие другие виды. Такие вещества называются антибиотиками (анти - против, биос - жизнь). Этих веществ известно довольно много. Те, которые оказались практически безвредными для человека, но очень бактерицидными (убивающими бактерии), широ­ко применяются в медицине, в животноводстве как лечебные и стимулирующие средства. Некото­рые из них обладают не бактерицидным, бактериостатическим действием (останавливают разви­тие бактерий). Характерным свойством антибиотиков является их избирательность, заключающаяся в том, что каждый из них действует только на какую-либо определенную группу микроорганиз­мов. Имеются и такие, спектр действия которых достаточно широк.

У многих микроорганизмов при длительном многократном воздействии на них больших доз антибиотиков вырабатывается устойчивость к пре­паратам. Антибиотики - вещества малостойкие, активность их снижается под действием нагрева­ния, кислот, света и других факторов.

Пенициллин - антибактерийное вещество, вы­деляемое плесневыми грибами из группы пеницилловых. Наиболее чувствительны к пенициллину стрептококки, стафилококки и пневмококки. Па­лочковидные формы более устойчивы. Устойчи­вость к пенициллину некоторых бактерий объясняется тем, что они продуцируют фермент пенициллиназу, разрушающий этот антибиотик.

Стрептомицин вырабатывается актиномицетами. Обладает свойством подавлять рост многих микроорганизмов. Применяется при лечении острой формы бруцеллеза, кишечных заболева­ний и др.

Грамицидин вырабатывается почвенной бацил­лой бревис. Действует на стафилококков, стрептококков, пневмококков, возбудителей газовой ган­грены, дизентерии, брюшного тифа, а также на сибиреязвенную бациллу.

Биомицин продуцируется актиномицетами. По­давляет рост многих бактерий. К числу антибиотиков, вырабатываемых мик­роорганизмами, относятся также тетрациклины (группа близких по свойствам веществ) и другие соединения.

Антибиотические вещества в основном исполь­зуются в лечебных целях. Широкого применения для подавления нежелательных микробиологичес­ких процессов в пищевых продуктах они не полу­чили, так как спектр действия каждого из них сравнительно узок, а микрофлора, обсеменяющая пищевые продукты, очень разнообразна. Кроме того, широкое применение их в практике хранения очень быстро могло бы привести к потере ими лекарственного значения в связи с неизбежным появлением устойчивых к ним разновидностей микробов.

Вещества, близкие по характеру действия к ан­тибиотикам, способны продуцироваться и высши­ми организмами - животными и растительными. Такие вещества, открытые в 1928 г. советским исследователем Б. П. Токиным, были названы фитонцидами.

Фитонциды выделяются растениями, обладают губительным действием на бактерии, грибы. Особенно большой бактерицидностью обладают фи­тонциды лука, чеснока, алоэ, крапивы, листьев черемухи, можжевельника. Фитонциды, получен­ные из лука в виде кристаллического порошка, в разведении 1:40 000 моментально убивают дифте­рийные бактерии. Фитонциды являются вещества­ми летучими и оказывают влияние на микрофлору на расстоянии. Фитонциды характеризуются менее выраженной специфичностью действия по сравне­нию с антибиотиками микробного происхождения.

Из веществ животного происхождения, облада­ющих свойствами антибиотиков, известны лизоцим и эритрин.

Лизоцим - белок со щелочными свойствами. Он обнаружен во многих веществах и продуктах животного происхождения - в молоке, белке курино­го яйца. Находится он также в слюне, слезах, сыворотке крови, рыбьей икре, лейкоцитах. Лизоцим губителен для многих бактерий. Вызывает одновременно и растворение микробных клеток.

Эритрин получен из красных кровяных шари­ков крови животных. Обладает бактериостатическими свойствами по отношению к возбудителю дифтерии, стафилококкам, стрептококкам.

Одним из важных биологических факторов, влияющих на микробы, является бактериофагия, т. е. способность бактериофага лизировать микроб­ную клетку, приводя ее к гибели.

Фаги широко распространены в природе. Их можно обнаружить в загрязненных бактериями водоемах, реках, озерах, сточных водах, а также в других средах. Фаги используют в медицине и ветеринарии для профилактики и лечения желу­дочно-кишечных заболеваний, в лабораториях - для определения вида бактерий. В молочной про­мышленности и на предприятиях, изготавливаю­щих антибиотики, бактериофаг наносит вред: сни­жает активность молочнокислых заквасок и анти­биотиков.