Современная техногенно измененная среда обитания и процессы индивидуального развития. (Лекция 5)

1. Экологическая эмбриология (спецкурс для магистров кафедры эмбриологии МГУ)

О.П. Мелехова,
д.б.н., вед.н.с.,
+79153501293;
[email protected]

2. 2

Лекция 5.
Современная техногенно измененная
среда обитания и процессы
индивидуального развития.

3. 3

Содержание лекции:
1. Черты современного экологического кризиса.
2. Виды антропогенного воздействия.
3. Особенности реакции живых систем на
техногенные воздействия.
4. Мишени и эффекты действия агрессивной среды.
5. Мутагены и тератогены в окружающей среде.
6. Механизмы и результаты хронических
техногенных воздействий в слабых дозах.

4. 4

Понятие о кризисах и катастрофах.
Нелинейная динамика биосферных процессов.
Антропогенный характер современных кризисных
явлений.
Синергетические модели роста народонаселения и
технологического развития. Техногенные
экосистемы.
Условия устойчивости экосистем.

5. 5

Проявления (следствия) современного экологического
кризиса:
- Глобальное потепление;
- Сдвиг климатических зон;
- Дефекты озонового слоя;
- Загрязнение окружающей среды: необратимое и частично
обратимое;
- Неуничтожимые радиоактивные отходы;
- Эрозия и сокращение площадей плодородных почв;
- Истощение невозобновимых минеральных ресурсов;
- Рост генетического груза человечества;
- Недостаток продуктов питания (количество и качество);
- Истощение ресурсов и загрязнение Мирового океана.

6. 6

Критические процессы в биосфере:
- Разрушение природных экосистем и исчезновение
многих биологических видов, некомпенсируемое
видообразованием;
- Нарушение энергобаланса биосферы: превышение
природного энергетического лимита хозяйственной
деятельности.
Основные причины:
- Рост численности человечества и кризис сознания
(идеология эгоцентризма и потребительских идеалов);
- Развитие производства без учета пределов емкости
природных экосистем.

7. 7

Нарушения биотической регуляции почвенной, наземной,
водной и воздушной сред.
Условие устойчивости биосферы – сохранение природных
биогеохимических циклов (круговорот биогенов);
Закономерности гомеостаза экосистем:
Безотходный круговорот биогенов
Осуществление полного круговорота за счет солнечной
энергии
Правила экологических пирамид (численности, биомассы,
энергии)
Экологическое дублирование видов в экосистемах
Рост численности каждого вида в пределах емкости
экосистемы.

8. 8

Виды антропогенного воздействия:
преднамеренное
непреднамеренное.
Физические, химические, энергетические и пр.
Уничтожение видов в результате: промысла,
вытеснения, изменения биотопов.

9. 9

Особенности реакции живых систем:
Интегральность, кумулятивность, синергичность,
нелинейность (парадоксальные реакции на слабые и
сверхслабые дозы воздействия).
Принятая система нормирования качества
окружающей среды
по ПДК и ПДУ воздействий. Не учитывает особенности
реакции живых организмов.
Универсальный показатель изменения гомеостаза живых
организмов вследствие воздействия – состояние стресса.
Ограничения возможностей адаптации.

10. 10

Действие агрессивной среды:
Мишени
Эффекты
Генетическая система
Мутации, генотипическая
изменчивость;
Репродуктивная система
Гормональные нарушения
Процессы индивидуального
развития
Тератогенез, эмбриональная
гибель
Нервная система
Стрессы, неврозы,
нарушения рецепции
Барьерные системы
Заболевания печени,
нарушения иммунитета,
кровеносной,
пищеварительной,
дыхательной систем,
покровов – соответственно
виду воздействия.

11. 11

Мутагены и тератогены
Мутагены
Тератогены
Ионизирующие излучения
Жесткие УФ-лучи
Некоторые вирусы и простейшие
Некоторые вирусы
Многие физические и химические
воздействия,
Пестициды, гербициды
Метаболические яды и др.
биологически активные вещества–
при действии в критические фазы
развития.
Отравляющие вещества (газы,
фосфор-органические соединения)
Некоторые психотропные вещества
и пр

12. 12

Рост ЭМ-фона Земли в результате техногенных
воздействий.
Фоновое излучение имеет локальный характер, но в
среднем глобальный ЭМ-фон с конца XIX по начало
XXI века вырос от 10-24 – 10-12 Вт/м2 до ~10-1 – 10 Вт/м2
Источники ЭМИ: природные, техногенные.
Биологическая мишень ЭМИ: разность потенциалов
на мембране клетки. Даже незначительные изменения
потенциалов ведут к физиологическому ответу
(нарушение целостности мембраны и потенциала – к
патологии и смерти клетки).

13. 13

Биологические ЭМИ несут информацию о
процессах внутри организма.

14. 14

Естественный радиоактивный фон Земли (по
Кудряшову):
10 – 15 мкР/час, 1мЗв/год.
Абсолютная летальная доза для человека 5 – 7 Гр
(общее однократное равномерное облучение).

15. 15

Радиоактивный фон на Земле в течение XX
увеличился в 1,5 - 1,7 раза. Источники:
промышленность, использование радионуклидов
(радон) в строительстве, медицине (медицинская
радиология), добыча полезных ископаемых,
научные исследования.
Радиоактивные осадки после ядерных взрывов,
продукты функционирования и аварий АЭС
(тритий, стронций, цезий).

16. 16

Химические экотоксиканты:
Широко распространенные – тысячи
химических продуктов, всего известно более
10 млн наименований, число их растет.
Наиболее опасны ксенобиотики.
Неорганические, органические и
металлорганические экотоксиканты.

17. 17

Сверхмалые дозы (СМД) биологически
активных веществ – дозы, эффективность которых
необъяснима с общепринятых позиций (сродства
лигандов к рецепторам) – т.е. около 10−11 М.
В лаборатории д.б.н. Е.Б. Бурлаковой (ИБХФ РАН)
доказан рост эффективност БАВ в концентрации
10−15 М.

18. 18

Характеристики биологического эффекта СМД:
• Полимодальная зависимость доза – эффект;
• Наличие эффекта даже в случаях, когда в клетках
имеется то же БАВ в достаточно высокой
концентрации;
• Отсутствие побочных эффектов фарм-препаратов
в СМД;
• Сенсибилизация объекта к действию иных
факторов после воздействия СМД (в т.ч. при
сочетанных воздействиях химических и
физических объектов).

19. 19

Низкоинтенсивное облучение повышает
чувствительность животных к любым
дополнительным нагрузкам физической и
химической природы.
Практическое применение: предварительное
облучение в СМД приводит к заметному снижению
необходимой терапевтической дозы.
Пример: инфранизкочастотное магнитное поле
модифицирует ритмику и чувствительность
нервных клеток.

20. 20

Заключение.
Реакции эмбриональных объектов на малые дозы
электромагнитного излучения развиваются по
мембранному механизму:
1. Первичный ответ: развитие цепных СР-реакций,
перекисное окисление липидов (ПОЛ), образование
токсичных продуктов.

21. 21

Заключение
2. Характерный клеточный ответ: нарушение
восприятия информационных межклеточных
сигналов, инициирующих экспрессию генов,
цитодифференцировку и морфогенез. Клеточные
популяции в течение долгого срока сохраняют
метаболические аномалии.

22. 22

Заключение.
3. Отсроченный эффект: тератогенез (характерные
стадиеспецифичные уродства) и гибель эмбрионов.
4. Экологические последствия:
• Рост показателей изменчивости в популяциях,
повышенная чувствительность к изменениям
факторов среды;
• Снижение численности популяций;
• Нарушение экологического равновесия.

23. 23