Водный баланс животных орг-ов.

Ж-ые получают воду тремя основными путями: через питьё, вместе с сочной пищей и в результате метаболизма, т.е. за счёт окисления и расщепления жиров, белков и углеводо в.

Потери воды у ж-ых происходят ч-з испарение покровами или со слизистых оболочек дыхательных путей, путём выведения из тела мочи и непереваренных остатков пищи.

Влажность воздуха также очень важна для ж-ых, так как от неё зависит величина испарения с поверхности тела.

Способы регуляции водного баланса у ж-ых разнообразнее, чем у р-ий. Их м-о разделить на поведенческие, морф-ие и физиол-ие.

К числу поведенческих приспособлений относятся поиски водопоев, выбор мест обитания, рытьё нор и т.д. В норах влажность воздуха приближается к 100%, даже когда на поверхности очень сухо. Это снижает необходимость испарения через покровы, экономит влагу в организме.

К морф-им способам поддержания нормального водного баланса относятся образования, способствующие задержанию воды в теле: раковины наземных улиток, ороговевшие покровы рептилий и т.д.

Физиол-ие приспособления к регуляции водного обмена – это способность к образованию метаболической влаги, экономии воды при выделении мочи и кала, развитие выносливости к обезвоживанию организма, величина потоотделения и отдачи воды со слизистых.

Выносливость к обезвоживанию, как правило, выше у ж-ых, подвергающихся тепловым перегрузкам. Для ч-ка потеря воды, превышающая 10% массы тела, смертельна. Верблюды переносят потери воды до 27%, овцы – до 23, собаки – до 17%.

43. Свет как эк-ий ф-р. Эк-ие группы животных по отношению к свету. Фотоперидизм, фототаксис, биолюминесценция. Свет как условие ориентации ж-ыхв пространстве.

Одним из важнейших эк-их ф-ров, явл-ся свет. При этом на видимые лучи приходится примерно половина всей поступающей на Землю лучистой Е. Остальные 50% составляют невидимые инфракрасные лучи, около 1% - ультрафиолетовые. Ультрафиолетовые лучи с длиной волны 0,25 – 0,30 мкм стимулируют у ж-ых образование витамина D, с длиной волны 0,20 – 0,30мкм губительно действуют на микроорганизмы.

Особое значение в жизни всех организмов имеет видимый свет.

Видимый свет оказывает смешанное действие на орг-мы: красные лучи преимущественно тепловое, синие и фиолетовые изменяют скорость и направление биохим-их реакций. В целом свет влияет на скорость роста, на активность ж-ых, вызывает изменение влажности и тем-ры среды, является важным сигнальным ф-ром, обеспечивающим суточные и сезонные биоциклы.

Для ж-ых свет имеет следующее значение:

- ориентация в пространстве;

- получение информации о окр-ем мире.

По отношению к световому ф-ру выделяют ж-ых: ночных, дневных, сумеречных. Имеются также виды, живущие в постоянной темноте и не выносящие яркого солнечного света (почвенные ж-ые, обитатели пещер и больших глубин, внутренние паразиты ж-ых и р-ий).

У ж-ых в процессе эволюции выработались следующие органы позволяющие реагировать на свет (органы зрения). Так, эвглена зелёная с помощью светочувствительного «глазка» реагирует на степень освещённости среды. Начиная с кишечнополостных, практически у всех ж-ых развиваются сложные светочувствительные органы – глаза.

У ж-ых ориентация на свет осуществляется в результате фототаксисов: положительного (перемещение в сторону наибольшей освещённости) и отрицательного (перемещение в сторону наименьшей освещённости).

Определённое сигнальное значение в жизни ж-ых имеет биолюминесценция т.е. способность живых орг-ов светиться. У многих люминесцирующих ж-ых формируются специализированные, часто сложного строения органы свечения. Световые сигналы, испускаемые, н-р, рыбами, головоногими моллюсками и др служат для привлечения особей противоположного пола, для приманивания добычи или отпугивания хищников. В наземно-воздушной среде люминесценция встречается значительно реже, чем в водной. Наиболее широко распространены светящиеся насекомые (жуки-светляки).

Реакции орг-ов на чередование и продолжительность светлых и тёмных периодов суток называются фотопериодизмом. Фотопериодизм свойствен животным во всех природных зонах земного шара. Под фотопериодическим контролем находятся все метаболические процессы, связанные с развитием и размножением.

Ж-ые, особенно насекомые, также чутко реагируют на продолжительность дня. Благодаря фотопериодизму у ж-ых выработались св-ва, обеспечивающие им существование в условиях определённого светового режима. Продолжительность дня регулирует процессы жизнедеят-ти, связанные прежде всего с размножением и эмбриональным развитием, приспособительными реакциями – диапаузой, линькой, спячкой, миграциями.

Также световой режим оказывает влияние и на географическое распространение ж-ых. Так, определённые птицы и млекопит-ие поселяются в высоких широтах с длинным полярным днём, и осенью, когда день сокращается, они мигрируют на юг.

Таким образом, для ж-ых свет имеет в основном информационное значение.

 

44. t-ра как эк-ий ф-р. Эк-ие группы ж-ых по отношению к t-ре . Гомойотермные и пойкилотермные ж-ые. Приспособления ж-ых к действию низких и высоких t-ур.

Т-ра определяет развитие, существование и распределение живых орг-ов по земному шару. Эк-ки значимыми явл-ся: доза воздействия ф-ра, тепловой режим. Тепловой режим влияет на продолжительность жизни орг-ов, определяет активность живых орг-ов в течение суток, сезонов и т.д.

Значение т-ры, как ф-ра состоит в том, что т-ра оказывает влияние на жизненные процессы (правило Вант-Гоффа). Согласно этому правилу, скорость хим-ой реакции возрастает в 2-3 раза при повышении т-ры на каждые 10 градусов.

Все виды ж-ых орг-ов делятся на 3 группы по отношению к тем-му ф-ру: термофильные (высокий оптимум т-ур), креофильные (оптимум низких т-ур), мезотермные (обитают в умеренной зоне).

У ж-ых наблюдаются два основных типа теплообмена. Один характерен для ж-ых с неустойчивым уровнем обмена в-в, непостоянной т-рой тела и почти полным отсутствием механизмов терморегуляции. Ж-ых с таким типом теплообмена называют пойкилотермнымиили холоднокровными. К ним относится абсолютное большинство ж-ых, кроме птиц и млекопит-их. Второй тип свойствен ж-ым с более высоким и устойчивым уровнем обмена в-в, в процессе к-го осуществляется терморегуляция и обеспечивается относительно постоянная т-ра тела. Такие ж-ые называются гомойотермными или теплокровными. Т-ра тела у пойкилотермных ж-ых незначительно или вообще не отличается от т-ры окр. среды и изменяется вместе с ней. У гомойотермных она поддерживается на сравнительно постоянном уровне и практически не изменяется. Среди пойкилотермных выделяются эвритермные ж-ые, ведущие активный образ жизни в сравнительно широком т-турном диапазоне, и стенотермные, не переносящие значительных колебаний т-ур.

У ж-ых влияние теплового режима на строение прослеживается очень чётко. По мере удаления от полюсов к экватору размеры ж-ых с непостоянной т-рой тела увеличиваются, а с постоянной уменьшаются (правило Бергмана).

Т-ра среды оказывает существенное формообразующее влияние на ж-ых. Под действием теплового ф-ра у них формируются такие морф-ие признаки, как отражательная поверхность тела, пуховой, перьевой и шерстяной покровы у птиц и млекопит-их, жировые отложения. В Арктике и высоко в горах большинство насекомых, как правило, имеет тёмную окраску. Это способствует усиленному поглощению солнечных лучей. Насекомые, подвергающиеся длительному воздействию яркого солнечного света, часто вырабатывают светлую окраску тела, которая, как известно отражает лучи солнца. У ж-ых с постоянной т-рой тела в холодных клим-их зонах наблюдается тенденция к уменьшению площади выступающих частей тела (правило Алена), поскольку они отдают в окр. среду наибольшее кол-ва тепла. У млекоп-их при низких т-рах относительно сокращаются размеры хвоста, конечностей, ушей, лучше развивается волосяной покров.

У многих мелких млекоп-их тёплых стран вес ряда органов часто оказывается меньше, чем у особей того же вида, но живущих в более холодных климатических зонах.

Низкие т-ры отрицательно влияют на размеры ж-ых. Однако часто в условиях холодного климата ж-ые из-за медленного развития растут дольше обычного и бывают более крупными.

 

45. Воздух как эк-ий ф-р. Состав атм-ого воздуха и его значение для ж-ых. Влияние ветра, атм-ого давления и плотности воздуха на живые орг-мы.

Среди ф-ров окр. среды, оказывающих постоянное и непосредственное воздействие на живые орг-мы, воздух играет наиболее важную роль. Значение атм-го воздуха чрезвычайно многогранно. Прежде всего, воздух нужен как постоянный источник кислорода, необходимый для окислительных процессов и сохранения жизни.

Воздух как эк-ий ф-р характер-ся постоянством состава – кислорода в нём обычно около 21%, углекислого газа 0,03%. Без воздуха не могут существовать ни зелёные р-ия, ни аэробные м/о, ни ж-ые. Кислород необходим для дыхания большинства орг-ов, а углекислый газ используется при фотосинтезе.

По хим-му составу чистый атм-ый воздух представляет собой смесь газов: кислорода, углекислого газа, азота, а также целого ряда инертных газов (аргон, гелий, криптон и др).

У поверхности Земли в атм-ом воздухе содержится, %: кислорода – 20,93; азота – 78,1; углекислого газа – 0,03 – 0,04, а также встречаются различные примеси газообразных, капельно-жидких и твёрдых (пылевых) частиц, попадающих в атмосферу из локальных источников, которые могут иметь существенное эк-ое значение.

Кислород–самая важная для жизни часть воздуха. Он необходим для окислительных процессов и находится в крови, в основном, в связанном состоянии – в виде оксигемоглобина. Высокое содержание кислорода способствовало повышению обмена веществ у наземных орг-ов по сравнению с первичноводными. Именно в наземной обстановке, на базе высокой эффективности окислительных процессов в орг-ме, возникла гомойотермия ж-ых.

Углекислый газ, или диоксид углерода, в природе находится в свободном и связанном состоянии. В природе происходят непрерывные процессы выделения и поглощения диоксида углерода В атмосферу он выделяется в результате дыхания ч-ка и ж-ых, а также процессов горения, гниения, брожения. Наряду с процессами образования в природе идут процессы ассимиляции диоксида углерода – активное поглощение р-ями в процессе фотосинтеза. В современных условиях мощным источником поступления дополнительных кол-в угл-ого газа в атм-ру стала деят-ть ч-ка по сжиганию ископаемых запасов топлива. В высоких концентрациях углекислый газ токсичен. В природе такие концентрации встречаются редко.

Азот воздуха для большинства обитателей наземной среды представляет инертный газ, но ряд м/о (клубеньковые бактерии, азотобактер, клостридии, сине-зелёные водоросли и др) обладают способностью связывать его и вовлекать в биол-ий кр-рот.

Местные примеси, поступающие в воздух, также могут существенно влиять на живые орг-мы. Это особенно относится к ядовитым газообразным веществам – метану, оксиду серы, оксиду углерода, оксиду азота, сероводороду, соединениям хлора, а также к частицам пыли, сажи и т.п. Например SO₂ раздражает слизистую оболочку дыхательных путей животных, CO взаимодействует с гемоглобином крови животных, образуя нерастворимые соединения и в результате этого нарушается тканевое дыхание и наступает удушье.

Воздух, как и другие ф-ры среды, оказывает на орг-мы прямое и косвенное действие. При прямом воздействии он имеет небольшое эк-ое значение. Косвенное влияние воздуха осуществляется через ветры.

В регионах, где постоянно дует сильный ветер, обычно беден видовой состав мелких летающих ж-ых, поскольку они не могут противостоять ему при полёте. У ж-ых, обитающих в таких местах, развиваются плотные покровы, предохраняющие тело от охлаждения и потерь влаги. Так, на океанических островах с постоянными сильными ветрами многие птицы и особенно насекомые утрачивают крылья и способность к полёту. Воздушные потоки выполняют определённую роль и в расселении р-ий и ж-ых. На большие расстояния переносятся ветром споры м/о, цисты простейших. Даже более крупные ж-ые используют потоки воздуха для расселения. Пауки разносятся ветром на паутине.

Малая плотность воздуха обуславливает низкую сопротивляемость передвижению. Поэтому многие наземные ж-ые использовали в ходе эволюции эк-ие выгоды этого св-ва воздушной среды, приобретя способность к полёту.

Малая плотность воздуха обусловливает сравнительно низкое давление на суше. В норме оно равно 760 мм рт. ст. С увеличением высоты над уровнем моря давление уменьшается. На высоте 5800 м оно равняется лишь половине нормального. Низкое давление может ограничивать распространение видов в горах. Для большинства позвоночных верхняя граница жизни около 6000 м. Снижение давления влечёт за собой уменьшение обеспеченности кислородом и обезвоживание ж-ых за счёт увеличения частоты дыхания.

 

46. Биосоц-ая природа ч-ка. История взаимоотношения общества и природы. Эволюционные аспекты экологии ч-ка.

Экологизация антропологии началась в 50-60-х годах (экология чел-ка) и связана с анализом фак-ов обуславливающих высокий полиморфизм homo sapiens. Особая актуальность в связи с нтр и возраст. влиянием антропог-о фак-ра на живую природу и как следствие на самого чел-ка. Экология чел-ка оценивает и обобщает положение чел-ка в меняющихся ус-ях окр. среды, хар-р и направленность испытывающих им изменений. Большую роль в нём сыграл и труды Вернадского и его концепция ноосферы-новое состояние биосферы при котором разумная деят. чел-ка становится определяющим фак-ом её развития. Освоение чел-ом Земли происходило неравномерно и в течении длит-ого времени. сначало гоминиды были связаны в своём обит-ии с лесом и лесосаванной тропиков(как и совр-ые человекообр-е обезьяны). «выход» в зоны умер-го климата произошел не позднее 1млн.лет назад. Природа чел-ка воплощав себе единство биол-ой, соц-ой и дух-ой сторон различия м/у чел-ом и человекообр-ыми обезьян-на уровне сем-ва. Предлагается выделять ч-ка вместе с гориллами и шимпанзе в сем-во гоминин-человечьи. Противоположная концепция- выделение чел-ка в отдельное царство Psychozoa. Своеобразие чел-ка – в социализации, обеспечивающие эк-ое превосходство его над др.видами и способность преобразовывать саму бисферу. Ч-к уник-е биосоц-е явление. Расселение ч-ка и возрастающее влияние его на природу нарушает эк-ое равновесие и делает его вид полиморфным. Это повысило его жизнестойкость. Ч-к отличается от других видов - возникновением сознания соответсвенно возникли особые черты биол-ой организации: церебрализация с преобразованием новой коры. На этой основе развились концептуальное мышление, членораздельная речь, трудовая деятельность, возросла способность к обучению. Возникли общественные отношения, что повысило жизнестойкость поп-ции и проникновение в новые эк-ие ниши. Т.о. в процессе антропогенеза биол-ого и соц-ого выступали в диалектическом единстве, эволюция чел-ка не завершилась. Основные этапы взаимодействия ч-ка с природой.1)палентропы занимали высшие звенья пищ-ых цепей из-за своей хитростей, изготовлению орудий жилищ, исп-ю огня. 2)возникла социальность на основе альтруизиа. 3)возникновение искусства 40-50тыс.лет назад. 4)неолитическая революция – приручение ж-ых, окультуривание растений 10тыс.лет назад т.е. чел-к овладевает окр. средой. 5)НТР осбенно в последние 3-4 столетия. Возросло могущество ч-ка над природой и развитие чел-ка в отдельности. Последние 3 этапа не связаны с изменением физ-ого облика ч-ка. Эволюция ч-ка направляется воздействием соц-ых, а не биол-их сил, но как индивид ч-к подчиняется биол-им законам.

 

47. Адаптация ч-ка к условиям окр-ей среды. Расы и народности.

Адаптация – совокупность морфофункцион-х, поведенчес-х и др. особенностей вида, обеспечивающих возможность определённого образа жизни в конкретных ус-х среды. Это продукт эволюции, проявляющийся в пределах нормы реакции. Его назаначение: сохранение биол-ого гомеостаза, к-ое обеспечивается мех-ом саморегуляции - нейроэндокринной с-ой. Специфика адаптации ч-ка выражается в сохранении биол-их ф-ций адаптация ч-ка к природ-м ус-ям опосредована ч/з труд и об-во и активно. Ч-к меняет среду в ходе адаптации – это новая форма адаптации. Он создаёт искусств-ю среду обитания со своими благоприятными и неблагоприятными ф-рами. Вместе с тем есть морфофункц. адапатация ч-ка, к-ая прослежив-я в региональных адапатив-х типах: 1)арктический тип: высокая плотность сложения, крупная грудная клетка, массивный скелет, чаще встреч-я мускульный тип, основной обмен повышен, повышено содерж-е холестерина, давление понижено. (низкая t-ра длит. время, пониженная радиация, пища ж-ого просх-я) 2)тропический тип – юмидная зона(высокая t-ра и повышенная влаж-ть) разнообразный состав населения (лонгилинейность, уплощенная груд-я клетка, кол-во холестерина и основной обмен понижены, мускульный тип редок, низкий рост – условный признак адаптации к экон-ки неблагор-м усл-ям) 3)аридный тип – пустыня (линейные и астеноидные типы с уплощенной груд-й клеткой, понижена мускулистость и жировые отлож-я, холестерин и основ-й обмен, растит. пища) 4)высокогорный тип (низкое атм. давление, t-ра понижена, недостаток кислорода) повышено содер-е эритроцитов и гемоглобина, больший объём груд-й клетки, снижена актив-ть щитовид-й железы и основ-й обмен, крупные размеры длинных костей – эритропоэз 5)умеренный тип – промежуточный м/у тропич.и арктич. 6)урбанизированный тип (акселирация, преобладают крайние типы телосложения). Расы – это поп-онные отлич-я от других поп-ций того же вида чистотами генов и хромосомными перестройками и фенотипом. Народность историч. сложив-я на опред терр-и совокуп-ть людей со стаб-ми особенностями культуры и психики, самосознанием и самоназванием. Большие расы: 1)европеоидная – кожа от свет-х до смуг-х оттенков, цвет глаз и волос – тёмные преобладают, на севере – светлые волосы и глаза. Волосы мягкие, прямые или волнистые, нос со средним или высоким переносьем, узкий прямой или с выпуклой спинкой, разрез глаз горизонт-й, обволошенность сильная, длина тела от высоких до ниже сред-х. 2)австрало-негроидная цвет кожи от тёмного до желто – бурого оттенка. Цвет волос и глаз тёмный. Волосы от курчавых до волонистых, нос среднее или низкое переносье, широкий маловыступающий, губы с большой слизистой частью, скелет тяжёлый, рост сильно варьирует. 3)монголоидная цвет кожи от смуглого до светлого, цвет волос и глаз тёмный до очень чёрного, волосы прямые и жесткие, нос узкий с малой или средней высотой, развита складка верхнего века, наружный угол глаза поднят, обволошенность слабая или отсутсвует. Есть переходные расы.

 

48. Социальные аспекты эк-ии ч-ка.

С точки зрения эволюции единственный эволюционный ф-р в чел-ом обществе – 1)мутационный процесс. В последние десятилетия возрос темп спонтанного мутирования из-за загряз-я. 2) изоляционные барьеры отсутствуют. 3)волн численности нет, несмотря на эпидемии и войны. С точки зрения развития хоз. деят-ти: 1)на стадии охот-ов и собирателей был медленный прирост населения. 2)при переходе к производящему хоз-ву (неолит) прирост населения возрос, началось активное изменение среды (выжигание лесов, деградация почвы). 3) НТР снизилась детская смертность, увеличился срок жизни – рост населения Земли перевалил за 1% в год. По подсчётам учёных при достижении 10 млрд. ч-к уровень жизни станет снижаться. На эволюцию ч-ка нач-ют действовать соц-е ф-ры увеличив-я индивид-я изменч-ть уменьшается политипия чел-ва. Генетич-ая адаптиров-ть сменилась к способ-ти к быстрой акклиматизации.

Соц-ый ф-р действующий на здоровье ч-ка.1)законод-во по здравоох-ю. 2)медицина. 3)общественная жизнь (труд, быт, отдых, питание, миграции, уровень образованности и культуры) сократилась смертность – улучшение уровня жизни, санитарные меропр., мед-ое обслужив-е, негатив-е соц. ф-ры действующие на здоровье чел-ка: 1)сокращение рождаемости – аборт, контрацепция, заболевания. 2)старение населения и феминизация (повышенная мужская смерт. 3)дезадаптация к обществу (стресс) ведёт к приёму стимуляторов – алкоголизм, наркомания, табакокурение, повышается риск сердечно-сосуд-х заболеваний. 4)соц. катаклизмы-воины. 5)урбанизация ведет к скученности населения повышает риск инфекц-х заболев-й. 6) выживают болезненные младенцы из-за медицины, и повышается ген-ий груз поп-ции.

Семья-микросоц. среда которя опред-ет много фак-ов здоровья – уровень жизни (жильё, доход), состав семьи, влияние брачного состояния на здоровье.

Кроме соц-экономич-х ф-ров важен идиологич. ф-р к-ый обуславливает поведение ч-ка, его жизненные установки.

 

49. Радиоактивность. Основные виды радиоактивного распада, единицы измерения радиоактивности. Источники.

Ионизирующим излучением называют потоки частиц и ЭМ квантов, в результате воздействии к-ых на окр. среду образуются разнозаряженные ионы. Ионизирующее излучение, проникая в разные среды, взаимодействует с их атомами и молекулами. Это взаимодействие приводит к возбуждению последних и вырыванию электронов из электронных оболочек нейтрального атома. В результате атом, лишённый одного или нескольких электронов, превращается а положительный ион, т.е. происходит первичная ионизация. Выбитые первичной ионизацией эл-ны, обладающие определённой Е, сами взаимодействуют со встречными атомами и также создают новые ионы – происходит вторичная ионизация. Эл-ны, потерявшие в результате многократных столкновений свою Е, становятся свободными или прилипают к какому-либо нейтральному атому, образуя отрицательно заряженные ионы. К ионизирующему относится излучение альфа, бетта-частиц, гамма-квантов, нейтронов, протонов и т.д.

а) альфа-излучение представляет собой поток ядер атома гелия, состоящих из 2 протонов и 2 нейтронов и обладающих высокой скоростью (20000км/с). Длина их пробега (наибольшее расстояние от источника излучения, при к-ом ещё м-о обнаружить частицу до её поглощения в-вом) в воздухе менее 10см, в воде и мягких тканях чел-кого тела–несколько десятков микрометров. Альфа-частица полностью задерживается листом обычной бумаги.

б) масса этих частиц в несколько десятков тысяч раз меньше массы альфа-частиц. В зависимости от природы источника скорость этих частиц может лежать в пределах 0,3-0,99 скорости света. Длина пробега в воздухе составляет примерно 1800см, а в мягких тканях человека-2,5см.

в) гамма-излучение представляет собой ЭМ излучение с высокой Е и с малой длиной волны, что объясняет большую проникающую способность. Длина пробега: в газах-сотни метров тело ч-ка пронизывается насквозь. Распространяются со скоростью света, не отклоняются в магнитных и электрических полях.

Для кол-венной оценки действия ионизирующего излучения на облучаемый объект в радиационной дозиметрии введено понятие доза. Различают поглощенную, экспозиционную, эквивалентную дозы. Изменения, происходящие в обучаемом объекте под действием излучения, зависят от величины поглощенной энергии, поэтому наиболее удобной характеристикой излучения, определяющей степень его воздействия на организм, является поглощённая Е излучения. Поглощенная доза представляет собой количество Е ионизирующего излучения, поглощённой единицей массы облучаемого в-ва (1Грей-система СИ, внесистемная ед-ца-1рад, 1рад=0,01Гр). Для кол-венной оценки ионизирующего действия поля введено понятие экспозиционной дозы-отношение суммарного заряда всех ионов одного знака, созданного в сухом атм. воздухе, к массе воздуха в указанном объёме (1Кулон/кг-СИ, внесистемная-1Рентген). Дэксп=Кэксп*Дп, где К=34Кл/Дж или 0,876Р/рад.При одной и той же поглощённой дозе радиобиол-кий разрушительный эффект тем выше, чем плотнее ионизация. Чтобы учесть этот эффект, введено понятие эквивалентной дозы. Она определяется соотношением: Дэкв+Кобэ*Дп, где Кобэ-коэффициент относительной биол-ой эффективности (1Зиверт–СИ, внесистемная единица-1бэр). Одни органы и ткани более чувствительны к действию радиации, чем другие, поэтому необходимо учитывать коэффициент радиационного риска. Умножив эквивалентную дозу на соответствующий коэффициент и просуммировав по всем органам и тканям, получим эффективную эквивалентную дозу, отражающую суммарный эффект облучения (Зиверты).

Радиация сопутствовала людям всегда. Существует радиация искусственного и ест-го происхождения. Все радиоактивные в-ва достаточно равномерно распределены в окр. среде. Ест-ый радиоактивный фон Земли образуют космические лучи, падающие на Землю из космоса, и радиоактивные Эл-ты, содержащиеся в земных породах. Каждую минуту через границу земной атм-ры в направлении земной поверхности влетают из космоса более 10000 заряженных частиц, движущихся со скоростью света. Именно они называются космическими лучами. Их происхождение связано с грандиозными взрывами звёзд в нашей Галактике. Ест-ые радиоактивные в-ва широко распространены в земной коре. Источником большинства радионуклидов явл-ся верхние слои литосферы (граниты). К антропогенным (обусловленным чел-ой деятельностью) источникам относятся военное и мирное использование атомной Е, добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание органического топлива, использование удобрений, производство строительных материалов. К собственно антропогенным эк-ки новейшим излучателям относятся радионуклиды ядерно-энергетического происхождения. Основными источниками фонового включения искусственной радиоактивности в состав среды явились испытания ядерного оружия в период с 1945 по 1991г. Общее число ядерных взрывов на нашей планете составило 2059, в том числе 508 в атм-ре. Второе место по значимости занимают ядерные реакторы энергетического назначения (АЭС). Вклад в суммарную дозу лучевых нагрузок на совр-го жителя вносит облучение в медицинских диагностических и лечебных целях. Дозы облучения среднего жителя России достигают 0,17-0,13мрад. Мощными излучателями являются экраны телевизоров, дисплеи компьютеров. В целом вся совокупность радиационных воздействий удваивает величину среднего естественного радиационного фона.

 

50. Природный радиоактивный фон Земли, его значение для живых орг-ов.

Ест-ый радиационный фон Земли образуют космические лучи, падающие на Землю из космоса, и радиоактивные элементы, содержащиеся в земных породах. Каждую минуту через границу атм-ры в направлении земной поверхности влетают из космоса более 10000заряженных частиц, движущихся со скоростью света. Именно они и называются космическими лучами. Происхождение большей части их связано с грандиозными взрывами звёзд в нашей Галактике. Частицы самых высоких Е приходят к нам из других, более активных Галактик. Больше всего в составе космических лучей протонов, т.е. ядер водорода(90%). Примерно в 10 раз меньше ядер гелия, на долю всех остальных приходится около 1%. Мощность космических лучей, достигающих Земной поверхности, колеблется в зависимости от геог-ой широты, высоты над уровнем моря. Изменение мощности косм. лучей в зависимости от геор. широты обусловлено тем, что Земля похожа на гигантский магнит. Поэтому косм. лучи, будучи заряженными частицами, отклоняются в районе над экватором и собираются вместе в виде своеобразных воронок в области полюсов Земли. Области в близи экватора, находящиеся на уровне моря, получают наименьшую дозу космического излучения, исчисляемую приблизительно как 0,35мЗв/год. В геог-их областях, расположенных на уровне моря, но на значительном удалении от экватора, н-р, на широте около 50⁰, доза космического излучения составляет примерно 0,5мЗв/год. Эту дозу испытывают жители расположенных вблизи данной широты городов, таких как Лондон, Москва. Это обусловлено тем, что толстый слой атм-ры, содержащий воздух и пары воды, окутывает Землю как одеяло, разрушая, замедляя и останавливая движение многих быстрых заряженных частиц, мчащихся из космоса. Наиболее поднятые над уровнем моря и обитаемые области Земли расположены на высоте, близкой к 4500м. Здесь доза облучения составляет 3мЗв/год. Интенсивность первичного космического излучения периодически меняется вследствие 11-летнего цикла солнечной активности, возрастая в период всплеска солнечной активности в 2-3 раза. Ест-ые радиоактивные в-ва широко распространены в земной коре. Первичным геол-им источником большинства радионуклидов являются верхние геол-ие слои литосферы (граниты). Радиоактивность известняковых и песчаных пород ниже, однако, нек-ые сланцы очень радиоактивны, особенно те, к-ые содержат орг-ое в-во.

Исследования по изучению необходимости природного радиоактивного фона (ПРФ) начались с работ Планеля, к-ый показал, что экранирование свинцом ПРФ существенно снижало размножение клеток парамеция. Культуры клеток помещали в свинцовые камеры с толщиной стенок 5 и 10см, что снижало ПРФ в 10-20раз. Восстановление величины ПРФ за счёт внесения в камеры тория 232полностью снимало задержку развития. Всё это позволило сделать вывод о том, что ПРФ стимулирует репродукцию одноклеточных орг-ов. Влияние ПРФ на р-ия было изучено Кузминым на семенах риса, к-ые проращивали в условиях искусственно сниженного ПРФ. Результаты показали снижение на 21% роста корня и на 17% надземной части. Ещё в 1920г было описано благотворное влияние на р-ия родона, а в 1961-1962гг были описаны результаты эксперимента по его влиянию на мышей. Эти эксперименты показали, что 20минутное воздействие родона в дозах превышающих ПРФ в 100раз увеличивает фагоцитарную активность, повышает эритропоэз, активно воздействует на иммунную с-му, повышая неспецифический иммунитет. На мышах было продемонстрировано благотворное действие повышенного поступления с пищей стронция90 и цезия137, увеличивающих облучение в 2раза по сравнению с ПРФ. При хроническом облучении собак рентгеновскими лучами с мощностью превышающей ПРФ в 100раз продолжительность жизни увелся на 72 дня.

 

51. Радиоактивное загр-ие окр. среды. Особенности действия ионизир. излучения на живые орг-мы. Сравнительная радиочувствительность живых орг-ов. Эк-ие последствия радиоактивных загр-ий.

Ионизирующим излучением называют потоки частиц и ЭМ квантов, в результате воздействии к-ых на окр. среду образуются разнозаряженные ионы. Ионизирующее излучение, проникая в разные среды, взаимодействует с их атомами и молекулами. Ионизирующее излучение действует на орг-зм, как из внешних, так и из внутренних источников. В последнем случае радиоактивные в-ва поступают в орг-зм с пищей, водой и через кожные покровы. Возможно комбинированное действие внешнего и внутреннего облучения. Выделяют два взаимодополняющих друг друга мех-зма действия излучения на живой орг-зм-прямого и косвенного действия радиация. Суть мех-зма прямого действия сводится к тому, что все виды радиации вызывают ионизацию и возбуждение атомов клеток живого орг-ма. Причём, эти процессы являются лишь первым этапом в дальнейшей цепи физиол-их изменений. При косвенном действии радиации молекула биол-ой ткани непосредственно не поглощает Е ионизирующего излучения, а получает её путём передачи от другой молекулы. Известно, что в биол-ой ткани 60-70% составляет по массе вода. Она под воздействием радиации расщепляется на водород и гидроксильную группу, которые либо непосредственно, либо через цепь вторичных превращений образуют продукты с высокой хим-ой активностью: гидратный оксид и перекись водорода. Эти соединения взаимодействуют с молекулами орг-го в-ва ткани, окисляя и разрушая её. В ходе детального изучения действия излучения на живые орг-мы были установлены следующие особенности: 1. Действие радиации на орг-зм не ощутимо ч-ком. У людей отсутствует орган чувств, к-ый воспринимал бы излучение. 2. Высокая эффективность поглощённой Е излучения. Малые кол-ва поглощённой Е м-т вызвать глубокие биол-ие изменения в орг-ме. 3. Наличие скрытого, или инкубационного, периода действия радиации. 4.Действие малых доз облучения может суммироваться или накапливаться. 5. Излучение действует не только на данный орг-зм, но и на его потомство. 6. Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к действию радиации. Н-р, красный костный мозг и другие элементы кровеносной с-мы наиболее уязвимы при облучении и теряют способность нормально функционировать уже при дозах облучения 0,5-1,0ГР. Глаза также отличаются повышенной чувствительностью к облучению. Наиболее уязвимой для радиации частью глаза является хрусталик. Погибшие из-за облучения клетки становятся непрозрачными. Существенные изменения в лёгких начинается уже при относительно небольших дозах, почки выдерживают суммарную дозу в 23Гр, полученную за 5 недель, печень-40Гр за месяц, мочевой пузырь-55Гр за 4 недели. 7. Не каждый орг-зм в целом одинаково реагирует на облучение. Дети очень чувствительны к действию радиации. Даже небольшие дозы приводят к задержке роста. 8. Степень поражения орг-ма зависит от размера облучённой поверхности. 9. Биол-ое действие радиации зависит от частоты облучения. Одноразовое облучение в большой дозе вызывает более глубокие последствия. Разрушительные радиационные эффекты облучения на живой орг-зм условно делятся на соматические и ген-ие. К первым относятся непосредственные ранние эффекты облучения (хроническая или острая лучевая болезнь, локальные лучевые поражения). Ген-ие эффекты проявляются вследствие мутаций-изменений наследственных свойств орг-ма, возникающих при облучении. Ген-ие последствия обычно проявляются не у самого пострадавшего, а обнаруживаются у его потомства. Они проявляются в повышении в потомстве облучённых родителей числа новорожденных с пороками развития, в увеличении детской смертности, числа выкидышей и мертворожденных.

Чувствительность биол-их объектов к действию иониз. излучения – радиочувствительность (Р). Чем проще организован организм, тем ниже его Р. Р у р-ий ниже, чем у ж-ых, но и среди них есть наиболее чувствительные виды (сосна – 380-1200рентген). Наибольшей чувствительностью отличаются пыльца, генеративные органы, почки, верхушечные клетки побега и корней, по сравнению с р-ем в целом. Степень чувствительности у ж-ых определяется величиной дозы ионизирующей радиации, вызывающей гибель половины облучённых ж-ых - полулетальная доза. Для млекопит-их Р лежит между 200 и 1500рад. Очень устойчивы к иониз. радиации насекомые (30-50тыс.рад). Амфибии (ЛД_50/30 = 700-1400рентген), рептилии (1000-1500рентген), птицы (400-2000рентген) более устойчивы к действию радиации, чем млекоп-ие. ПД_50/30 большинства видов колеблется от 0,2 до 0,3кРентген, для человека – 0,8кРентген, для свиней – 0,6кР, для кроликов – 1,1кР. Некоторые виды млекоп-их, живущие в суровых пустынях более устойчивы к иониз. излучению, по сравнению с млекопитающими других л-фтных зон. Более устойчивы и ж-ые, обитающие на территории с повышенным содержанием в почве ест-ых радиоактивных элементов (уран, радий, торий). Более высокой Р отличаются некоторые виды высокогорных р-ий и ж-ых, т.к. в процессе эволюции им пришлось обитать в условиях значительно более высокого фона космич. излучения. Иониз. излучение поражает сильнее всего, интенсивно размножающиеся клетки или же клетки с крупными ядрами и хромосомами. Более высокоорганизованные с точки зрения устройства НС ж-ые явл-ся более чувствительными к радиации.

 

52. Эпидемиологический процесс. Ф-ры, способствующие его возникновению и распространению.

Возникновение и распространение инфекционной болезни среди людей называют эпидемиологическим процессом (ЭП). Инфекция – внедрение и размножение м/о в макроорганизме с последующим развитием носителя возбудителя или выраженной болезни. Продолжительность инфекции различная: при острой – недели, редко месяцы, при хронической – годы, иногда пожизненно. ЭП возникает и поддерживается только при взаимодействии 3 ф-ров: источника инфекции, мех-ма передачи, восприимчивого к данному заболеванию населения.

Источником инфекции может быть заражённый человек (ж-ное), орг-м к-го явл-ся ест-ой средой обитания патогенных м/о, откуда они выделяются и могут заразить восприимчивого ч-ка. В зависимости от того, кто явл-ся источником инфекции инф. болезни делятся на: антропонозы (источник - заражённый человек), зоонозы (источник – ж-ное), антропозоонозы (источник – ч-ек и ж-ое). Мех-м передачи инфекции – это перемещение возбудителя инфекции от источника в орг-м ч-ка или ж-го. Варианты передачи инфекции: 1. контактный. Возбудитель локализуется на коже, слизистой рта, глаз, половых органов, попадает на различные предметы и при контакте с ними восприимчивого организма внедряются в него. 2. воздушно-капельный. Возбудитель локализуется в слизистой оболочке дых-ых путей, попадая в воздух и сохраняясь в нём в виде аэрозоля, внедряется в организм при вдыхании заражённого воздуха. 3. фекально-оральный. Возбудитель локализуется в кишечнике и с испражнениями поступает в окр. среду и посредством разл. ф-ров попадает в пищевар-ый тракт восприимчивых людей. 4. трансмиссивный. Возбудитель локализуется в крови и лимфе, поступает в организм кровососущих членистоногих, к-ые в дальнейшем заражают восприимчивых людей. Восприимчивость – это способность ч-ка или ж-го реагировать на внедрение в орг-зм возбудителя инфекции развитием болезни.

Выделяют 2 группы ф-ров, которые обеспечивают невосприимчивость макроорганизма к инфекциям: 1. группа имеет не специфичный хар-ер. К ним относятся наружные покровы (кожа, слизистые оболочки), желудочный сок. 2. группа ф-ров специфической направленности – иммунитет. Он может быть: видовым (наследственный, врождённый) – люди не болеют болезнями ж-ых; материнским (плацентарный) – обусловлен наличием у новорождённых антител, предаваемых ч-з плаценту или с молоком от матери. Исчезает к 6 месяцам; постинфекционный – возникает после перенесения инфекции, причём возбудитель, вызвавший заболевание в орг-ме отсутствует; нестерильный иммунитет - появляется при инфекциях имеющих тенденцию к затяжному хроническому течению. Эта устойчивость сохраняется только при наличии в орг-ме живого возбудителя и утрачивается при его удалении.

Кроме первичных ф-ров на ход ЭП влияют вторичные, действующие опосредованно, к-ые по своей природе представляют собой соц-ые условия и природно-климатические условия. Распространение заболеваний зависит от санитарной культуры, личной гигиены, миграционных процессов. Не редко наблюдается сочетание природных и соц. условий. Н-р, различные природные катастрофы. Геог-ий ф-р имеет важное значение при распространении зоонозов, т.к. распространение этих заболеваний будет зависеть от ареалов обитания ж-ых. Этот ф-р оказывает влияние и на распространение антропонозов с орально-фекальным и воздушно-капельным мех-мами передачи. Многие инфекции дыхательных путей имеют особенности распространения на островных территориях – на островах болезни возникают периодически при заносах из вне, т.к. при небольшой числ-ти населения нет условий для постоянной циркуляции возбудителя. Смена сезонов года – причина сезонности нек-ых заболеваний.

 

53. Эндемичные заболевания. Причины их существования и меры борьбы с ними.

Эндимичными называют заболевания, к-ые более или менее постоянно циркулируют среди населения определенной территории, но не имеют тенденции к распространению за её пределы. Эндемической болезнь называют в том случае, если она постоянно присутствует в данном геог-ом районе или в данной группе населения и характеризуется довольно высоким уровнем заболеваемости по сравнению с другими районами или популяциями. Если меняются существенные условия связанные либо с хозяином, либо с окр. средой, эндемичная болезнь м-т превратиться в эпидемию. Причиной эндемий м.б. как социальные, так и природные ф-ры. К эндемичным заболеваниям относят также заболевания, возникающие в условиях, как избытка, так и недостатка определённых хим-их элементов в окр. среде. Как и при других эндемичных заболеваниях поголовной заболеваемости населения в районах геохим-их эндемий не наблюдается. Это объясняется большой гетерогенностью популяции в отношении чувствительности к хим-им ф-рам среды. Для больше части изученных заболеваний человека, возникновение которых связано с геохим-ми условиями среды, установлены корреляции с каким-то 1 хим-им эл-ом. Для ч-ка известны лишь два микроэлементоза ест-го происхождения, являющиеся причиной эндемических расстройств. Это – фтор, избыточное поступление к-го в орг-м ведет к флюорозу, а недостаток – кариесу, и йод, недостаток к-го способствует возникновению и распространению эндемического зоба. Особенно много исследований посвящено заболеванию эндемичный зоб (заболевание, вызванное нарушением деятельности щитовидной железы и регуляции её гормональной функции). Основной причиной данного заболевания является недостаток йода. По дефициту в природной среде йода выделяют следующие территории: территории лесной зоны в пределах нечернозёмной полосы с лёгкими подзолистыми почвами; пустынные зоны с серозёмами и бурыми почвами; поймы рек с наиболее обеднёнными йодом почвами. Экстремальные по природным условиям территории могут быть обширными по площади или занимать весьма ограниченные пространства – локусы. Виноградов выделил по генезу 2 основных типа биогеох-их провинций: 1. Зональный (негативный). Для него хар-на значительная протяжённость в пределах почвенно-клим-их зон и недостаток в среде ряда хим-их элементов: йод, фтор, кобальт, кальций. 2. Интразональный (позитивный). Для него характерен азональный хар-ер и избыток некоторых хим-их эл-ов: фтор, молибден, стронций. Чаще всего возникают над рудными телами, в бессточных впадинах, в районах вулканизма.

Биогеохим-ие эндемии повторяют эту закономерность. Ф-рами пространственно локализующими эндемию зоба ч-з режим питания м.б.-специализация с/х и с-ма снабжения населения продуктами питания. Чем больше степень населения зобогенных районов потребляющих раст-ые продукты местного происхождения, тем более оно оказывается подверженным заболеванию.

Меры профилактики: 1) использование фторсодержащих зубных паст в районах с недостатком фтора, 2) использование в пищу овощей и продуктов питания, выращиваемых в тех регионах, где нет недостатка йода и фтора; 3) употребление в пищу продуктов, обогащенных фтором и йодом.

 

54. Продно-очаговые болезни. Примеры и характеристика.

Природная очаговость – это особенность некоторых болезней, заключающаяся в том, что их возбудители, специфические переносчики, ж-ые-резервуары возбудителя, неограниченно долгое время существуют в природных условиях в пределах, так называемых природных очагов, вне связи с людьми или домашними ж-ми. Такие болезни принято называть природно–очаговыми, а территории, где встречаются их возбудители в природе – природными очагами. Природные очаги бывают узко ограниченными в своих пределах и одиночными (н-р, нора грызуна или др. диких животных). На определённом участке территории их может быть большое количество. Ареал того или иного л-фтного типа очага или его более мелких подразделений м.б. сплошным или разорванным. Так, пойменные очаги имеют типично разорванный ареал, прерываемый междуречьями, а иногда неразработанными участками речной долины. Существование возбудителей природно-очаговых болезней обусловлено их непрерывной циркуляцией среди ж-ых – чаще грызунов и птиц, Передача возбудителей от ж-го к ж-му и от ж-го к ч-ку происходит преимущественно ч-з насекомых и клещей, т.е. трансмиссивным путём. Однако возможны и другие пути передачи – ч/з воду, пищу. Люди или ж-ные могут заражаться природно-очаговыми болезными, постоянно проживая на территории очага, либо временно попадая на его территорию. Ж-ные, восприимчивые к болезни, возбудители болезней, переносчики или промежуточные хозяева являются сочленами БЦЗа, связанные с определенным биотопом. Поэтому природно-очаговые болезни характер-ся строго выраженной сезонностью заболеваний, а также территориальным распространением и чётко выраженной приуроченностью к тому или иному типу л-фта (н-р, для тайги Сибири характерны очаги клещевых риккетсиозов, для пустынь Средней Азии – кожный лейшманиоз и клещевой спирохетоз). Природная очаговость характерна и для многих бактериальных (лептоспироз, рожа свиней) и вирусных (бешенство, гельминтозы) болезней. Природный очаг болезни существует всё то время, пока непрерывно продолжается циркуляция возбудителей болезни, но такие очаги могут возникать и заново на новых для них территориях вследствие различных ф-ров деят-ти чел-ка (н-р, завоз скота, среди к-ых есть особи-носители) или по причине каких-либо естественных причин (занос возбудителя перелётными птицами). Природно-очаговые болезни существуют в 2-х фазах, взаимоотношения к-ых варьирует во времени и пространстве: 1) циркуляция возбудителя в составе биотических компонентов природного очага; 2) переход из природы к ч-ку и возможное распространение болезни в восприимчивом чел-ком коллективе. При этом мех-зм передачи возбудителя, лежащий в основе 1 фазы, может отличаться от мех-ма, определяющего пути заражения человека. Н-р, в основе природной очаговости лихорадки Ку лежит трансмиссивный механизм передачи возбудителя, тогда как заражение ч-ка происходит без участия кровососущих членистоногих.

Клещевой риккетсиоз – это заболевание вызываемое Rikettsia sibirica. Риккетсиозы – группа трансмиссивных инфекционных болезней ч-ка, имеющих ряд общих клинических черт. Это зоонозы, при которых источником возбудителя являются мелкие млекопит-ие, переносчиком – кровососущие членистоногие (клещи). Все риккетсиозы – острые, циклические болезни.

Лептоспироз – это инфекционное заболевание, характеризующееся лихорадкой, поражением почек печени, нервной с-мы. Возбудитель – Leptospirosis interrogans. Лептоспиры – это тонкие подвижные спирали, размножаются, и длительное время сохраняются в воде, погибаю при кипячении и воздействии дезинфицирующих средств. В приделах очага источником возбудителя инфекции явл-ся грызуны, насекомоядные, парнокопытные, хищные животные, в меньшей степени птицы. Ч-к заражается ч/з воду стоячих водоёмов при купании, а также при использовании её для питья и хоз-ых нужд без предварительного кипячения. Заражение возможно во время покоса на заболоченных участках почвы, при уборке риса, овощей, уходе за больными ж-ми. В виде эпидемических вспышек лептоспироз встречается в летнее и осеннее время.

Клещевой энцефалит- воспалительное заболевание головного мозга инфекционной природы. Наряду с поражением головного мозга возможно поражение спинного мозга и мозговых оболочек. Возбудителями клещевого энцефалита могут быть вирусы, бактерии, риккетсии, простейшие, гельминты. Клещевой энцефалит относят к первичным самостоятельным заболеваниям, к-ые обычно вызываются нейротропными вирусами, предающимися ч-ку при укусе заражёнными кровососущими членистоногими.

Описторхоз – это гельминтоз из группы трематозов, характеризующийся преимущественным поражением печени и поджелудочной железы. Возбудитель – двууска сибирская. Промежуточными хозяевами гельминта являются моллюски, дополнительными хозяевами могут быть карповые (лещ, плотва, чебан, линь). Человек и ж-ые заражаются описторхозом при употреблении в пищу сырой, мороженной и слабо прожаренной рыбы с личинками гельминта. Заболевание начинается остро с подъёмом температуры, появляются боли в мышцах суставах, различные высыпания на коже.

Альвеолярный эхинококкоз – гельминтоз из группы теннидозов, характеризующийся поражением печени с образованием паразитарных узлов. Возбудитель – альвеококк в половозрелой стадии, паразитирующий в тонкой кишке песца, лисицы, собаки, кошки, а в стада личинки встречается у диких мышевидных грызунов. У ч-ка паразитирует личиночная стадия возбудителя. Ч-к м-т заразиться ч/з продукты питания, при контакте с собаками, при обработке шкур пушных зверей, питье сырой воды, из природных источников, при употреблении в ищу дикорастущих трав и ягод.

Лихорадка Ку – заболевание, вызываемое коксикеллами бернета. Распространенно в Австралии, США, очаги на всех континентах. Коксикеллы – облигатнй внутриклеточный паразит. Источники – грызуны, мелкий и крупный рогатый скот, птицы. Ч-к заражается ч/з сырьё ж-го происхождении ч/з слизистые оболочки.

 

55. Влияние тяжёлых металлов и их соединений на живые орг-мы.

Термин “тяжёлые металлы”, характеризующий широкую группу загрязняющих в-в, получил в последнее время значительное распространение. Кол-во элементов, относимых к группе тяжёлых металлов, варьирует в широких пределах. Тяжелыми называют металлы с атомной массой более 40 атомных единиц и относительной плотностью превышающей 5 г/см³: железо, медь, серебро, ртуть, свинец, цинк, кобальт и др. По степени участия металлов в биохим-их процессах жизнедеятельности живых орг-ов их условно можно разделить на три группы: 1. Играющие важную роль в процессах жизнедеятельности, удаление к-ых из орг-ма или их истощение м-т привести к неблагоприятным биол-им аномалиям (н-р, железо и магний). 2. Участвующие в процессах роста, развития и репродукции, однако при высоких концентрациях оказывающие неблагоприятное токсикологическое воздействие на орг-м. К ним относятся молибден, висмут, марганец, кобальт, медь и цинк. Первые две группы называют типичными микроэлементами. 3. Обладающие высокотоксичными св-ми при относительно низких концентрациях, способные аккумулироваться в орг-ме при длительном воздействии и не играющие существенной роли в процессах жизнедеят-ти. Яркими представителями таких металлов являются кадмий, свинец и ртуть. Эти металлы получили название ультрамикроэлементы.

Тяжелые металлы явл-ся главными составляющими многих металлоферментов, участвующих в природной селекции аэробных клеток, в окислительно-восстановительных процессах тканей, иммунной реакции, стабилизации рибосом и мембран клеток. Они участвуют в процессах синтеза орг-их соединений и как все катализаторы, удовлетворяют потребности орг-ма, поступая в него в малых количествах. Так, н-р, медь входит в состав ряда ферментов, белков, участвует в кроветворении, в частности в синтезе гемоглобина, необходима для нормального течения таких физиол-их процессов как пигментации, кератинизации, остеогенеза, воспроизводительной ф-ции. Марганец необходим для активизации нек-ых ферментов (пролидазы), участвует в эритропоэзе, гемоглобинообразовании, в синтезе инсулина и использовании глюкозы. Цинк входит в состав отдельных ферментов (карбоксипептидазы, карбоангидразы), участвует в синтезе белков и РНК. Железо входит в состав гемоглобина (норма в крови 36.5 мкг %). Кобальт стимулирует эритропоэз, повышает активность нек-ых ферментов, способствует синтезу мышечных белков. Главным природным источником тяжёлых металлов явл-ся магматические и осадочные породы и минералы. Значительные кол-ва ионов тяжёлых металлов, находятся в атмосфере в составе аэрозолей. Океанический аэрозоль, поступающийна поверхность суши существенно обогащён тяжёлыми металлами. Частицы вулканического аэрозоля содержат атомы тяжёлых металлов в составе мин-ых соединений, из к-ых они с трудом извлекаются водой. Нек-ые эл-ты проникают в биосферу с космической и метеоритной пылью, с вулканическими газами, горячими источниками, газовыми струями. Важное значение из пр-ых источников имеют лесные пожары, выделение раст-тью, морская пена и морская пыль. Все крупные природные источники отступают на второй план по сравнению с привнесением металлов в биосферу в результате деятельности ч-ка. Естественно, что, добывая, обрабатывая и очищая металлы от примесей, ч-ек не только дает им новую жизнь, но и способствует их интенсивному рассеиванию в окр. среде. Развитие промышленности, с/х, энергетики и транспорта, интенсивная добыча полезных ископаемых – всё это привело к поступлению в воздух, воду, почву, р-ия сотен высокотоксичных хим-их в-в, в том числе «металлических» загрязнителей. За этим следует их проникновение в орг-зм ч-ка и ж-ых, что является «достижением» последних десятилетий. В последнее время накоплению т.м. в орг-зме ч-ка сильно способствовало повсеместное применение бытовых хим-их средств – растворителей, моющих и чистящих составов, пищевых красителей, ароматизаторов и консервантов. Особую опасность представляют так называемые распределённые в пространстве источники тяжёлых металлов, поскольку именно они загрязняют сравнительно большие территории. К этой группе относятся автомобильный транспорт, с/х угодья (после обработки смешанными синтетическими удобрениями или содержащими металлы пестицидами), домашние печи, использующие уголь, дрова, содержащие т.м. Таким образом, можно сказать, что микроэл-ты распределяются в окр-ей среде в результате первичного рассеивания (вулканическая деятельность) и вторичного рассеивания (воздействие атм-ых ф-ров). Третий процесс (третичное рассеивание) возник в результате человеческой деят-ти, что привело к перераспределению микроэл-ов и возникновению загрязнений.

С одной стороны, многие соединения тяж. мет. оказывают на живые орг-м положительное воздействие, входя в состав ферментов, витаминов, гормонов, участвуя во многих жизненно важных процессах и реакциях, то есть, выполняя роль микроэл-ов. С другой стороны индивидуальная потребность орг-ов в тяжелых металлах очень мала, а поступление из внешней среды избыточных кол-в этих веществ приводит к различного рода токсическим эффектам. Особенно опасными оказываются эл-ты, не входящие в состав биомолекул и образующие прочные соединения с концевыми тиоловыми группами белков. При высоких концентрациях большинство металлов становятся токсичными, причиняют вред орг-му, иногда необратимый, что ведёт к функциональным нарушениям, деформациям и нередко к смерти. Важно, что переход от недостатка определённого металла к его токсичности происходит в сравнительно узком интервале. Большая часть характеристик, с к-ми коррелирует токсичность, связана со структурой атомов или ионов, их электронных оболочек. Значение последних можно показать на примере сравнительной токсичности переходных и непереходных металлов. Переходные эл-ты отличаются от непереходных тем, что в них происходит заполнение не наружных слоев, а более внутренних, расположенных ближе к ядру. В своих соединениях они сохраняют только частично заполненные d-электронные орбиты, что отражается на их хим-ой, а также биологической активности. Т.о., особенностью электронных оболочек наиболее ядовитых элементов является наличие незаполненной наружной орбиты. Тяжёлые металлы являются протоплазматическими ядами, токсичность к-ых возрастает по мере увеличения атомной массы. Причём эта токсичность проявляется по-разному. Многие металлы при высоких уровнях концентрации ингибируют деятельность ферментов (медь, ртуть). Нек-ые т.м. образуют хелатоподобные комплексы с обычными метаболитами, нарушая нормальный обмен веществ (железо). Такие металлы, как кадмий, медь, железо, взаимодействуют с клеточными мембранами, изменяя их проницаемость и другие свойства (например, разрыв клеточных мембран). Так, в связи со способностью ртути проникать через плаценту известны многочисленные случаи эмбриотоксического эффекта. Некоторые т.м. конкурируют с необходимыми живым организмам элементами, нарушая их функциональные роли. Например, кадмий замещает цинк, что приводит к цинковой недостаточности, вызывая нарушение физиологических функций и даже гибель. Токсичность, ртути зависит от вида её химических соединений. Наиболее токсичны органические соединения метил-, диметил- и этилртуть. Высокие содержания свинца могут, например, подавлять рост растений, вызывать хлороз, обусловленный нарушением поступления железа. Тяжелым металлам свойственно вступать в связь с белками посредством карбоксильных, амино- и SH- групп, имидазольной группировки гистидина. Они вступают в связь со свободными аминокислотами, органическими и нуклеиновыми кислотами, фосфатами и другими соединениями, могут подвергаться метилированнию, ацетилированию и другим превращениям. Электрохимические свойства тяжелых металлов (величина заряда, степень валентности, характер кристаллической решетки) определяют их реакционную способность, участие в окислительных превращениях соединений металлов в биосредах и с биохимическими компонентами этих сред. В данном случае соединения металлов могут переходить из состояния низкой валентности в высокую и наоборот, изменяя свои свойства, что сказывается на их возможности к накоплению, перераспределению в организме. Живой организм обладает несколькими механизмами детоксикации, которые служат для ограничения или даже полного устранения токсиканта: наличие специфичных белков, связывающих металлы; барьеры, мешающие войти во внутреннюю среду организма и защищающие особо важные органы (мозг, половые и другие железы внутренней секреции); транспортные механизмы для выведения металлического токсиканта из организма; ферментные системы, которые превращают любой токсикант в соединения менее токсичные и легче удаляемые из организма; тканевые депо, где как бы под «арестом» могут накапливаться некоторые токсичные металлы. В первую очередь в ответ на действие токсичных ионов кадмия, ртути, свинца на печень и почки человека увеличивается связывание их в металлотионеины – это низкомолекулярные (около 10000 тыс. Дальтон) белки, включающие примерно 20 аминокислотных остатков и принимающие участие в регулировании внутриклеточного содержания металлов. Они обнаружены у животных всех типов, включая прокариот. Высокое сродство данных белков к ионам металлов обусловлено значительным содержанием в их составе цистеина. Таким образом, поступление металлов в организм живых организмов, их распределение и выделение – процессы не пассивные, а в значительной степени регулируемые механизмами гомеостаза, которые позволяют поддерживать относительное постоянство элементного состава органов и тканей.

56. Диоксины. Общая хар-ка, механизм воздействия и токсический эффект.

Диоксины (ДО) – суперэкотоксиканты, суперкуммулянты. В на настоящее время доказано, что ДО имеют исключительно технологическое происхождение, хотя не являются целью ни одной из существующих технологий. Появление их связано с производством ХОС и утилизацией их отходов. Ксенобиотики диоксинового ряда образуются при производственных процессах, целью которых является получение ароматических и ациклических хлор- и броморганических соединений, а также неорганических галогенидов. Мощный источник – промышленность, занятая переработкой галогенфенолов и галогенанилинов. Помимо названных источниками могут быть лесные пожары, выхлопы автомобилей, работа домашних печей, использующих техногенную древесину, обработка полей диоксинсодержащими пестицидами. Многие свойства ДО и в первую очередь их токсикологические особенности связывают с высокой липофильностью и исключительной стабильностью в живых организмах и объектах окружающей среды. Липофильная природа ДО способствует кумуляции их в органической фазе биосферы и биоконцентрированию в живых организмах. В представителях фауны диоксины эффективно накапливаются главным образом в жировых тканях. В больших количествах они накапливаются также в печени, коже, тимусе, кроветворных органах. В жировой ткани и в крови их уровень коррелирует с содержанием липидов. Биоконцентрирование осуществляется главным образом по пищевым цепям. Оно происходит также путем межфазных переходов из любых сред, в том числе из воздуха, воды и почв. Другими словами, большинство ПХДД и ПХДФ легко поглощается живыми орг-ми и через желудочно-кишечный тракт, и через кожные покровы. Мех-м их проникновения в клетки пока не очень ясен. Диоксины чрезвычайно стабильны в живых орг-мах, следствием чего является их длительное сохранение в биосфере. ДО очень медленно выводятся из живых орг-ов, а из орг-ма ч-ка практически не выводятся. В частности, период полувыведения высокотоксичного диоксина 2,3,7,8-ТХДД из живых орг-ов составляет (в днях): мышь, хомячок - 15; крыса – 30; морская свинка – от 30 до 94; обезьяна – 455; человек – 2120 (5-7 лет). Высокохлорированные ПХДД имеют сопоставимое время полувыведения из орг-ма ч-ка - порядка 3-6 лет. Для высокотоксичных ПХДФ период полувыведения из орг-ма ч-ка несколько меньше - от 1 до 3 лет. При оральном поступлении ПХДД в орг-м ч-ка более 87% его всасывается в желудочно-кишечный тракт. Накапливается он преимущественно в жировой ткани, коже и печени. Проявлению высокой токсичности диоксинов, наряду с гидрофобностью и высокой стабильностью, способствует также их высокое сродство к специфичному биол-му рецептору. Такой рецептор был установлен. Это цитозольный белок клеток органов-мишеней - так называемый Ah-рецептор. Его часто называют диоксиновым рецептором. ПХДД и родственные соединения обладают исключительно высоким сродством с Ah-рецептором. Это взаимодействие имеет большую длительность и, обеспечивает высокую вероятность проявления токсических эффектов. Благодаря высокой стабильности диоксина в клетке и прочности его комплекса с биорецептором каждая его молекула многократно участвует в индукции синтеза окислительных ферментов. Т.о., под действием диоксинов в пораженных орг-ах происходят несколько параллельных процессов - не только разрушение низкомолекулярных гормонов, витаминов, лекарств, метаболитов, но и биоактивация предшественников мутагенов, канцерогенов, нейротоксических ядов. Параллельно природные и синтетические соединения м-т из сравнительно неопасных превращаться в высокотоксичные. Как следствие эти изменения приводят к резкому снижению концентрации природных в-в - антимутагенных и антиканцерогенных агентов (витаминов А, В, Б, С и т.д.), простагландинов, нек-ых гормонов и т.д Многообразны и объекты, а также хар-р возникающих поражений: наблюдаются поражения печени, кожи и центральной нервной, развиваются истощение орг-ма и угнетение клеточного иммунитета, нарушается репродуктивная ф-ция, в той или иной форме проявляются эмбрио- и фетотоксическое, терато- и канцерогенное действие. От направления и скорости метаболизма диоксинов зависят продолжительность их токсического действия и направление изменений при биотрансформации. Токсичность диоксинов существенно зависит от видовых особенностей подопытных ж-ых, что связывают с различиями в скорости ею выведения из организма. Средне смертельная доза для ч-ка, полученная расчетным путем, составляет при однократном оральном поступлении 0,05-0,07 мг/кг. Токсичность ПХДД, 1,2,3,7,8-С15-ДД на много порядков выше таковой ДДТ, а также токсичности цианидов, стрихнина, кураре. Данные последних лет показали основная опасность ТХДД и вообще диоксинов заключается не столько в их острой токсичности, сколько в кумулятивном действии и отдаленных последствиях хронического отравления крайне малыми дозами. Наиболее серьезный ф-р воздействия диоксинов на здоровье людей - их влияние на иммунную систему. Даже при ничтожных концентрациях они вызывают подавление иммунной системы и нарушают способность орг-ма к адаптации в изменяющихся условиях среды. Это приводит к резкому подавлению умственной и физ-ой работоспособности. В несколько более высоких концентрациях диоксины вызывают мутагенный, тератогенный (рождение детей-уродцев от пораженных родителей) и эмбриотоксические эффекты, нарушение жизнедеятельности НС, поражение печени, пищевого тракта и др. Степень выраженности и преобладание в клинической картине поражения тех или иных симптомов зависят от многих ф-ров - дозы диоксина, длительности его воздействия, индивидуальных особенностей орг-ма и т.д. Клинические признаки поражения диоксинами проявляются с задержкой, выражены не явно и не всегда адекватны степени отравления. Первым признаком и легкого и тяжелого отравления ХОС-ми часто явл-ся заболевание хлоракне - тяжелая форма профессиональных угрей (в случае поражения броморганическими соединениями - бромакне). Помимо поражения кожи, в клинической картине наблюдаются поражения печени, желудочно-кишечного тракта и нервной системы.

 

57. ХОС и их влияние на живые орг-мы.

В результате хоз-ой деят-ти ч-ка в биосферу поступают в-ва антропогенного происхождения, не свойственные живой природе – ксенобиотики, последствия, воздействия к-ых на э/с трудно предсказать. История применения стойких ХОП представляет собой классический пример того, насколько осторожным должно быть вмешательство человека в природные процессы. Отличительной особенностью ХОС является присутствие в структурах их молекул бензольных колец, которые придают этим в-вам высокую стабильность. И эта устойчивость повышается по мере увеличения числа атомов хлора в бифенильной группировке. Из ХОС наибольшее внимание привлекают 2 группы веществ – это ХОП и ПХБ – весьма устойчивые в природных условиях и опасные для живых орг-ов соединения. ХОП и ПХБ поступают в окр. среду исключительно в результате хоз-ой деят-ти ч-ка. ХОП, как наиболее эффективные ядохимикаты, широко испо