Контрольная работа по "Биологии"

Степи (прерии, пампы) располагаются в более высоких широтах, занимая области умеренного пояса с континентальным климатом. Годовая первичная продукция достигает 15 т/га. В ХХ веке нерациональная распашка степей и прерий привела к деградации степных экосистем в Северной Америке и Евразии.

Леса умеренного пояса (листопадные широколиственные и хвойно-широколиственные леса) расположены на тех же широтах, что и степи, но в районах с более влажным (гумидным) климатом. Экосистемы лесов умеренного пояса характеризуются высокой устойчивостью. Продуктивность достигает 25 т/га.

Хвойные, или бореальные леса расположены в более высоких широтах умеренного пояса с холодным континентальным климатом (в основном, в северном полушарии и, частично, на юге Южной Америки). Продуктивность достигает 20 т/га. Видовое разнообразие резко снижается.

Тундра располагается в самых высоких широтах материков. Годовая продуктивность – менее 4 т/га, но весной и летом наблюдаются вспышки жизни при круглосуточной вегетации растений-эфемероидов.

В состав биосферы входят и другие группы экосистем: области высотной поясности, поймы, болота и агробиоценозы. Эти экосистемы настолько разнородны, что их единой классификации не существует [3].

 

 

 

 

 

 

Вопрос №5

 

В настоящее время одной из актуальных и заслуживающих внимания проблем, в связи с продолжающимся загрязнением окружающей среды различными мутагенными факторами, является изучение генетических последствий и оценка потенциального риска для наследственности нынешнего и будущих поколений людей.

За последние 50 лет в результате открытой и подземной добычи урановой руды, скопилось много радиоактивных отходов. Наличие урановых аномалий определяет повышенные дозы облучения не только рабочих, занятых добычей и переработкой руд, но и населения проживающего вблизи уранодобывающих предприятий. В местах урановых аномалий определяется повышенное содержание естественных радионуклидов в питьевой воде, повышенная эманация радона из грунта и вывод его в атмосферу.

Одним из главных направлений развития в урановой промышленности на сегодняшний день становится разработка модернизированных, эффективных и безопасных технологий, направленных на защиту природной среды от негативного воздействия в ходе эксплуатационных работ при добыче и переработке урановых руд. Данные источники загрязнения при неконтролируемом выбросе в окружающую среду, становятся постоянным факторами радиационного облучения населения, проживающего вблизи урановых предприятий. В связи с этим изучение последствий воздействия источников радиационного облучения при промышленной добыче и переработке урановых руд является одним из приоритетных направлений в радиоэкологии и радиобиологии.

В настоящее время при измерении индивидуальных доз облучения людей, применяются методы биологической дозиметрии и индикации. Данные методы позволяют приблизительно оценить дозы облучения организма человека [6].

Известно, что с помощью микроядерного теста, который в последние годы получил широкое распространение, «учитываются опосредованные, а не первичные хромосомные аберрации, т. е. элиминировавшие из ядра в цитоплазму». Микроядра формируются теми хромосомами или хромосомными фрагментами, которые оказались не связанными с митотическим аппаратом и не принимают участия в митозе как остальные хромосомы. Это сопровождается преждевременной конденсацией таких хромосом и их фрагментов. В метафазе микроядерные хромосомы конденсированы по типу профазных, поэтому их легко обнаружить под микроскопом. Иногда для этого даже не требуются специальные методы окраски. Количество микроядер изучают в различных системах: в клетках костного мозга лабораторных животных, в лимфоцитах и эритроцитах человека, в клетках эпителия.

Микроядра могут быть результатом как структурных, так и численных хромосомных аберраций. Используются в качестве индикатора этих нарушений, возникающих под воздействием антропогенных загрязнителей.

Присутствие микроядер в клетках может свидетельствовать о недостаточной эффективности защитных свойств организма, так как в норме большинство таких цитогенетически аберрантных клеток элиминируется посредством иммунной системы. Также достаточно точным биологическим индикатором радиационного облучения является частота аберраций хромосомного и хроматидного типа.

Исследования показали, что в лимфоцитах периферической крови рабочих урановой промышленности частота хромосомных нарушений напрямую зависит от влияния мутагенных факторов. Высокий уровень аберраций хромосомного и хроматидного типа в опытных, при сравнении с контрольной группой, показывает взаимно усиливающий характер воздействия радиационных и химических факторов мутагенеза.

Одной из главных задач на сегодняшний день, является эколого-генетическая оценка последствия загрязнения окружающей среды радиоактивными и химическими элементами. Применение микроядерного теста и анализ хромосом аберраций, позволит среди населения выявить популяцию с наиболее отягощенной наследственностью и высоким уровнем нестабильности генома [7].

 

 

 

Литература

 

 

 

1. Кацнельсон З. С., Клеточная  теория в её историческом развитии, Л., 1963;

2. Вермель Е. М., История  учения о клетке, М., 1970

3. Википедия. // ru.wikipedia.org.

4. Филипченко Ю. А. Изменчивость и методы ее изучения. М.: Наука, 1978.

5. ЭПИГЕНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ЭВОЛЮЦИИ КАК ВОЗМОЖНАЯ ОСНОВА НОВОГО ЭВОЛЮЦИОННОГО СИНТЕЗА. ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ БИОЛОГИИ , 2001.

6. Бочков Н. П. Генетический  мониторинг популяций человека  в связи с загрязнением среды // Цитология и генетика. - 1977. - Т. ХГ, -№ 3. - С. 195 - 206.

7. Ильинских Н. Н., Новицкий В. В., Кудрявцев Д. П. Микроядерный анализ и цитогенетическая нестабильность. - Томск: Изд-во ТГУ, -1992. - 272 с.

 

 

 

 

 

 Воздействие радиации  на человека

 

    Эффекты воздействия  радиации на человека обычно делятся на две категории (рис. 10):

    1) Соматические (телесные) - возникающие в организме человека, который подвергался облучению.

    2) Генетические - связанные  с повреждением генетического  аппарата и проявляющиеся в  следующем или последующих поколениях: это дети, внуки и более отдаленные потомки человека, подвергшегося облучению.

Радиационные эффекты облучения человека

 

Соматические эффекты   Генетические эффекты

 

 

Лучевая болезнь     Генные мутации

Локальные лучевые поражения  Хромосомные аберрации

Лейкозы 

Опухоли разных органов

 

 

Рис. 10. Радиационные эффекты облучения человека.

 

    Различают пороговые (детерминированные) и стохастические эффекты. Первые  возникают когда число клеток, погибших в результате облучения, потерявших способность воспроизводства или нормального функционирования, достигает критического значения, при котором заметно нарушаются функции пораженных органов. Зависимость тяжести нарушения от величины дозы облучения показана в таблице 30.

Таблица 30.

Воздействие различных доз облучения на человеческий организм

 

Доза, Гр  Причина и результат воздействия

(0.7 - 2) 10-3 Доза от естественных источников в год

0.05   Предельно допустимая доза профессионального облучения в год

0.1   Уровень удвоения вероятности генных мутаций

0.25   Однократная доза оправданного риска в чрезвычайных обстоятельствах 

1.0   Доза возникновения острой лучевой болезни

3- 5   Без лечения 50% облученных умирает в течение 1-2 месяцев вследствие нарушения деятельности клеток костного мозга

10 - 50  Смерть наступает через 1-2 недели вследствие поражений главным образом желудочно кишечного тракта

100   Смерть наступает через несколько часов или дней вследствие повреждения центральной нервной системы

    Хроническое облучение  слабее действует на живой организм по сравнению с однократным облучением в той же дозе, что связано с постоянно идущими процессами восстановления радиационных повреждений. Считается, что примерно 90% радиационных повреждений восстанавливается.

    Стохастические (вероятностные) эффекты, такие как злокачественные новообразования, генетические нарушения, могут возникать при любых дозах облучения. С увеличением дозы повышается не тяжесть этих эффектов, а вероятность (риск) их появления. Для количественной оценки частоты возможных стохастических эффектов принята консервативная гипотеза о линейной беспороговой зависимости вероятности отдаленных последствий от дозы облучения с коэффициентом риска около 7 *10-2 /Зв. (Таблица 31).

 

Таблица 31.Число случаев на 100 000 человек при индивидуальной дозе облучения 10 мЗв.

Категории облучаемых	Смертельные случаи рака	Несмертельные случаи рака	Тяжелые наследуемые эффекты	Суммарный эффект:
Работающий персонал	4.0	0.8	0.8	5.6
Все население *	5.0	1.0	1.3	7.3

 

   * Все население включает  не только как правило здоровый работающий персонал, но и критические группы (дети, пожилые люди и т.д.)

 

    Радионуклиды накапливаются  в органах неравномерно. В процессе  обмена веществ в организме  человека они замещают атомы  стабильных элементов в различных структурах клеток, биологически активных соединениях, что приводит к высоким локальным дозам. При распаде радионуклида образуются изотопы химических элементов, принадлежащие соседним группам периодической системы, что может привести к разрыву химических связей и перестройке молекул. Эффект радиационного воздействия может проявиться совсем не в том месте, которое подвергалось облучению. Превышение дозы радиации может привести к угнетению иммунной системы организма и сделать его восприимчивым к различным заболеваниям. При облучении повышается также вероятность появления злокачественных опухолей.

    В таблице 32 приведены  сведения о накоплении некоторых  радиоактивных элементов в организме  человека.

    Организм при поступлении  продуктов ядерного деления подвергается длительному, убывающему по интенсивности, облучению.

    Наиболее интенсивно  облучаются органы, через которые  поступили радионуклиды в организм (органы дыхания и пищеварения), а также щитовидная железа  и печень. Дозы, поглощенные в  них, на 1-3 порядка выше, чем в других органах и тканях. По способности концентрировать всосавшиеся продукты деления основные органы можно расположить в следующий ряд:

 

щитовидная железа > печень > скелет > мышцы.

 

    Так, в щитовидной железе  накапливается до 30% всосавшихся продуктов деления, преимущественно радиоизотопов йода.

    По концентрации радионуклидов  на втором месте после щитовидной  железы находится печень. Доза  облучения, полученная этим органом, преимущественно обусловлена радионуклидами 99Мо, 132Te,131I, 132I, 140Bа, 140Lа.

 

Таблица 32.

Органы максимального накопления радионуклидов.

Элемент Наиболее чувствительный

орган или ткань. Масса органа или ткани, кг Доля полной дозы *

Водород H Все тело 70    1.0

Углерод C Все тело 70    1.0

Натрий Nа Все тело 70    1.0

Калий К Мышечная ткань 30   0.92

Стронций Sr Кость  7    0.7

Йод I Щитовидная железа 0.2   0.2

Цезий Сs Мышечная ткань 30   0.45

Барий Ва Кость  7    0.96

Радий Rа Кость  7    0.99

Торий Тh Кость  7    0.82

Уран U Почки  0.3    0.065

Плутоний Рu Кость  7    0.75

 

 

   * Относящаяся к данному  органу доля полной дозы, полученной  всем телом человека.

 

    Среди техногенных радионуклидов  особого внимания заслуживают  изотопы йода. Они обладают высокой  химической активностью, способны  интенсивно включаться в биологический круговорот и мигрировать по биологическим цепям, одним из звеньев которых может быть человек (рис. 11).

    Основным начальным звеном  многих пищевых цепей является  загрязнение поверхности почвы  и растений. Продукты питания  животного происхождения - один из основных источников попадания радионуклидов к человеку.

    Исследования, охватившие  примерно 100000 человек, переживших атомные  бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, показывают, что рак - наиболее серьезное  последствие облучения человека  при малых дозах. Первыми среди раковых заболеваний, поражающих население, стоят лейкозы (рис. 12).

 

Рис.11. Пути воздействия радиоактивных отходов АЗС на человека.

 

Рис. 12. Относительная среднестатистическая вероятность заболевания раком после получения однократной дозы в 1 рад (0.01 Гр) при равномерном облучении всего тела.

 

 

    Распространенными видами  рака под действием радиации  являются рак молочной железы  и рак щитовидной железы. Обе  эти разновидности рака излечимы  и оценки ООН показывают, что  в случае рака щитовидной железы летальный исход наблюдается у одного человека из тысячи, облученных при индивидуальной поглощенной дозе один Грей.

    Данные по генетическим  последствиям облучения весьма  неопределенны. Ионизирующее излучение  может порождать жизнеспособные клетки, которые будут передавать то или иное изменение из поколения в поколение. Однако анализ этот затруднен, так как примерно 10% всех новорожденных имеют те или иные генетические дефекты и трудно выделить случаи, обусловленные действием радиации. Экспертные оценки показывают, что хроническое облучение при дозе 1 Грей, полученной в течение 30 лет, приводит к появлению около 2000 случаев генетических заболеваний на каждый миллион новорожденных среди детей тех, кто подвергался облучению.