Цель. Изучить основные задачи медицинской экологии. Показать значение экологических факторов для сохранения здоровья, работоспособности и активности человека, роль экофакторов в развитии болезней человека и разобрать основные виды экологических заболеваний. Рассмотреть виды загрязнений окружающей среды и их влияние на организм человека, а также человеческие популяции.
Задание для студентов
Работа 1. Экологические факторы среды обитания и здоровье человека
В среде обитания на организм человека воздействуют все экологические факторы природной, техногенной и социальной среды. Для большинства современных популяций людей главными факторами, определяющими уровень здоровья населения, являются антропические.
Изучите и разберите схему 1.
Схема 1. Экологические факторы среды обитания и здоровье человека
Работа 2. Воздействие абиотических факторов среды на организм человека и их медицинское значение
Разберите и изучите таблицу.
|
Абиотический фактор |
Значение для организма |
Медицинское значение |
|
|
Отрицательное действие |
Применение в медицинской практике |
||
|
Температура |
Определяет уровень обмена веществ и гомеостаза, работу ферментов, потребление пищи, двигательную активность |
Отморожения, тепловой удар, снижение сопротивляемости при температурном дискомфорте. Рост опухолей при повышенной температуре |
Использование гипотермии при операциях, для остановки кровотечения. Тепловые физиотерапевтические процедуры |
|
Влажность воздуха |
Определяет сохранение воды в организме, газообмен, усиливает действие температуры |
Повышение или снижение влажности среды увеличивает отрицательное действие температуры. Низкая температура на Севере повышает выделение воды с выдыхаемым воздухом и развивается «одышка Севера» |
Климатотерапия. Ингаляции, паровые ванны, парная влажная и сухая |
|
Вода |
Основная составная часть организма (64\%). Растворитель веществ, обеспечивает их транспорт, участвует в терморегуляции |
При потере воды более 12\% наступает смерть. Задержка воды в организме приводит к отекам. Очень большая доза, введенная быстро, может привести к смерти вследствие гемолиза. Длительное пребывание в воде: гибель от охлаждения, артриты, эндартериит |
Физиотерапия: лечебные ванны, души, гидромассаж, лечение ожоговых больных (специальные ванны), создание искусственной системы невесомости |
Продолжение табл.
|
Абиотический фактор |
Значение для организма |
Медицинское значение |
|
|
Отрицательное действие |
Применение в медицинской практике |
||
|
Свет |
Влияет на биоритмы, функции нервной системы, стимулирует потребление пищи, ускоряет процессы развития, стимулирует половое созревание, размножение |
Нарушение светового режима приводит к нарушению биоритма, обмена веществ. При освоении территорий с длительной ночью — снижение плодовитости, бесплодие, замедляется развитие |
Физиотерапия: синий свет, искусственное освещение в северных районах |
|
Ультрафиолетовое излучение |
Способствует образованию витамина D и меланина (защита от УФ-излучения) |
Избыточное облучение: раздражение, ожоги и опухоли кожи; способствует возникновению злокачественных опухолей, усиливает рост любых опухолей, вызывает нарушение обмена веществ и энергии. Уменьшение — гиповитаминоз витамина D, рахит |
УФ-облучение используется в физиотерапии, лечении кожных заболеваний, для стерилизации инструментов, посуды и др. Профилактика силикоза (профессиональной болезни шахтеров) |
|
Ионизирующее излучение (фоновое излучение: космические лучи и естественные радиоактивные элементы) |
Организм приспособлен к фону. Возможно определяет поток генов |
Повышение уровня излучения: снижение роста, жизнеспособности, размножения; увеличение мутаций, рост наследственных болезней у потомства. Небольшое повышение излучения: стимуляция защитновосстановительных функций и иммунобиологической реактивности |
Радоновые ванны, ингаляции, питье радоновых вод. Горные курорты |
Продолжение табл.
|
Абиотический фактор |
Значение для организма |
Медицинское значение |
|
|
Отрицательное действие |
Применение в медицинской практике |
||
|
Атмосферное давление |
Влияет на газообмен, гемодинамику, потоотделение, повышает восприимчивость к инсоляции |
Изменение давления ухудшает газообмен, гемодинамику, может способствовать возникновению приступов бронхиальной астмы, гипертонии, стенокардии, инфарктов миокарда |
Гипербатмия (лечение язвенной болезни, кессонной болезни, операции на сердце) |
|
Гелиогео- физический фактор (комплексный фактор: УФ, инфракрасные лучи, магнитное поле и др.) |
Влияет на реактивность и обменные процессы. |
Усиление солнечной активности приводит к росту многих заболеваний. Снижение: рахит, понижение сопротивляемости организма, процессов заживления и восстановления |
Гелиотерапия, гелиокурорты |
|
Магнитное поле Земли |
Влияет на развитие, рост и ориентацию организма, на нервную, эндокринную, сердечно-сосудистую системы, кровь и другие системы. Изменяет проницаемость биологических мембран, ориентацию макромолекул, состояние органоидов клетки |
Резкое изменение, усиление напряжения, увеличение неоднородности может привести к обострению хронических заболеваний, возникновению болезней нервной, сердечнососудистой систем; вызывает увеличение мутаций, рост опухолей, пороков развития |
Магнитодиагностика, магнитотерапия, медицинские магниты |
Окончание табл.
|
Абиотический фактор |
Значение для организма |
Медицинское значение |
|
|
Отрицательное действие |
Применение в медицинской практике |
||
|
Эдафические (почвенные) факторы. Совокупность физических и химических свойств почвы и микроорганизмы почвы |
Обеспечивает организм минеральными элементами |
Болезни, обусловленные недостатком и избытком элементов (отравление металлами, кариес, флюороз, пороки развития зубо-челюстной системы и т.д.). При загрязнении почвой ран и продуктов питания в организм могут попасть возбудители столбняка, газовой гангрены, ботулизма и др. |
Лечение минеральными водами, комплексом солей (бишафит), лечебные грязи, минеральные лечебные зубные пасты |
Работа 3. Виды антропогенного загрязнения среды
Разберите и перепишите схему 2.
Схема 2. Виды антропогенного загрязнения среды
Работа 4. Химическое загрязнение среды. Биоконцентрирование. Биоаккумуляция
Разберите схему и рисунки приложения 1, 2, 3. Обратите внимание, что некоторые организмы могут избирательно извлекать из среды и накапливать отдельные виды элементов или соединений в таких концентрациях, что эти организмы могут стать ядовитыми для человека (например, грибы накапливают химические яды).
Коэффициенты накопления часто бывают больше в бедных биогенными элементами почве и воде, чем в богатых. В природных зонах со скудной растительностью биоконцентрирование также более интенсивное. Биоконцентрирование снижается там, где почвы хорошо дренируются.
Химически стойкие (неразлагающиеся) загрязнители разрушаются в среде очень медленно. Они могут аккумулироваться организмами в пищевых цепях (ртуть, стронций-90, диоксины, ДДТ
и др.). Употребление в пищу таких продуктов может вызвать тяжелое отравление человека. Перепишите схему 3.
Схема 3. Виды химического загрязнения среды
Работа 5. Радиационная экология. Действие радиации на организм человека
Разберите таблицу и рисунки приложения 4, 5, 6. Перепишите таблицу.
|
Форма облучения, доза |
Немедленные реакции организма |
Отдаленные последствия |
|
I. Острое облучение |
||
|
1) Очень большие дозы 1-10 кЗв 2) Большие дозы 4-6 Зв |
Смерть от поражения ЦНС |
|
|
1. Смерть 2. Тяжелая лучевая болезнь (50\% смерть) |
Сокращение сроков жизни, снижение иммунитета, роста, поражение ЦНС. Радиационный канцерогенез (лейкемия, рак легких, молочной железы). Бесплодие. Наследственные пороки развития, эмбриональная гибель, наследственные болезни |
|
|
3) Средние дозы 2-4 Зв |
Лучевая болезнь средней тяжести |
|
|
4) Небольшие дозы 1 Зв |
Легкое недомогание |
|
|
II. Хроническое облучение |
Смерть от тяжелой лучевой болезни Лучевая болезнь. Отдаленные последствия (см. выше) |
|
|
Доза накапливается. Действие зависит от дозы и промежутков между облучениями |
Работа 6. Пути поступления загрязнителей в организм человека
Разберите и перепишите схему 4.
Приведите примеры поступления в организм человека различных загрязнителей и объясните, почему при одинаковой концентрации веществ в пище, воде и воздухе через органы дыхания поступает больше загрязнителей.
Схема 4. Пути поступления загрязнителей в организм человека
Работа 7. Превращение и выведение ксенобиотиков
Ксенобиотик — это чужеродное для организма или сообщества химическое соединение, которое может вызывать нарушение биохимических и физиологических процессов и структурных компонентов на молекулярно-генетическом, клеточном и организменном уровнях. Воздействие ксенобиотиков может привести к снижению жизнеспособности, плодовитости и вызвать гибель живых организмов, популяций или сообществ.
Разберите и перепишите схему 5.
Схема 5. Превращения ксенобиотиков в организме человека (а) и пути их выведения (б)
Приложение 1
Биоаккумуляция ядохимиката ДДТ в экологической пирамиде водной экосистемы (по Б. Небел, 1993)
Приложение 2
Биоаккумуляция стронция-90 в разных частях пищевых цепей (по Ophel, 1963 из Ю. Одума, 1986)
Содержание стронция в почве и воде принято за единицу. Цифры указывают средние коэффициенты накопления относительно почвы и воды.
Приложение 3
Загрязнение среды нитратами и опасность заболевания человека
(из Н.Ф. Реймерса, 1990, переработано)
Приложение 4
Единицы измерения ионизирующего излучения
1. Экспозиционная доза для оценки гамма- и рентгеновского облучения.
1 рентген — единица экспозиционной дозы и R-излучения.
2. Поглощенная доза — это количество энергии ионизирующего излучения, поглощенной единицей массы организма или какого-либо физического тела, зависит от вида облучения.
1 грей (Гр) — единица поглощенной дозы в системе СИ, 1 Гр = 1 Дж/кг.
1 рад (рад) — внесистемная единица поглощенной дозы, 1 рад = 0,01 Гр.
3. Эквивалентная доза учитывает неодинаковую радиационную опасность для организма разных видов ионизирующего излучения. Эквивалентная доза равна поглощенной дозе, умноженной на коэффициент для каждого вида облучения.
1 зиверт (Зв) — единица эквивалентной дозы в системе СИ. 1 Зв соответствует поглощенной дозе в 1 Дж/кг для рентгеновского, бета- и гамма-излучений. 1 бэр — биологический эквивалент рентгена, 1 бэр = 0,01 Зв.
4. Эффективная эквивалентная доза отражает суммарный эффект облучения для организма. Определяют путем умножения эквивалентных доз на соответствующие виду ионизирующего облучения коэффициенты и суммирования по всем органам и тканям. Измеряется в зивертах.
Приложение 5
Модель переноса и накопления радиоактивных изотопов стронция-90 и цезия-137
(из П. Фабр, 1976, переработано)
Радиоактивные изотопы попадают сначала в почву, оттуда — в растения, а затем — в домашний скот, при этом их концентрация возрастает. Стронций-90 — химический аналог кальция, поступает с растительной пищей (особенно злаки), молоком, сыром, творогом, накапливается в костной ткани человека и фиксируется в ней, это может привести к лейкозу или опухоли кости. Цезий-137 попадает в организм человека с мясом и растительной пищей. Как аналог калия равномерно распределяется в тканях, но концентрируется в мышцах, печени, половых железах, что может привести к опухолям, наследственной патологии. Цезий-137 относительно легко выводится из организма (период полувыведения 65-100 суток), поэтому он менее опасен, чем стронций-90.
Приложение 6
Схема накопления радиоактивных элементов в организме человека (по В.С. Савенко, 1997)
Вопросы для самоподготовки
1. Какие виды воздействия на организм человека оказывают экологические факторы?
2. Какие болезни называют экологическими? Какие виды средовых болезней выделяют?
3. Какое медицинское значение имеют абиотические факторы?
4. Какое значение для здоровья человека имеют межвидовые и внутривидовые связи?
5. Что называют антропическим загрязнением среды?
6. Какова классификация антропогенных загрязнений?
7. Какого рода воздействия оказывают антропогенные факторы на организм человека?
8. Какие существуют пути поступления загрязнителей в организм человека?
9. Что происходит с загрязнителями в организме?
10. Какие пути выведения ксенобиотиков?
11. Какие загрязнители и почему могут накапливаться в среде?
12. Какого рода воздействия оказывает на организм человека радиация?
13. В чем опасность мутагенного действия радионуклидов?
14. Почему опасно хроническое облучение?
15.Какие основные формы воздействия загрязнителей окружающей среды на организм человека?
Тестовые задания
Выберите один правильный ответ.
1. ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ К ИОНИЗИРУЮЩЕМУ ОБЛУЧЕНИЮ ВЫШЕ У:
1. Новорожденных и детей раннего возраста
2. Подростков
3. Людей зрелого возраста
4. Стариков
2. ХИМИЧЕСКИЙ ЗАГРЯЗНИТЕЛЬ ПРИ ОДИНАКОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ЕГО В РАЗНЫХ СРЕДАХ БОЛЕЕ ОПАСЕН
ПРИ ПОСТУПЛЕНИИ:
1. С пищей
2. С водой
3. Через кожу
4. Через дыхательную систему
5. Через конъюнктиву глаза
3. К ЭНДЕМИЧЕСКИМ ЗАБОЛЕВАНИЯМ ОТНОСЯТСЯ:
1. Флюороз
2. Корь
3. Базедова болезнь
4. Аскаридоз
5. Кариес
Выберите несколько правильных ответов.
4. ФИЗИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ СРЕДЫ ВЫЗЫВАЮТ:
1. Сброс в реку отходов кондитерской фабрики
2. Сливание в водоем навоза со свинофермы
3. Выбросы ТЭЦ
4. Канализационные сточные воды
5. Электромагнитные поля электроприборов
5. ХИМИЧЕСКИЙ ЗАГРЯЗНИТЕЛЬ В КОНЦЕНТРАЦИИ,
БЕЗОПАСНОЙ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА, МОЖЕТ ПРИВЕСТИ
К ОТРАВЛЕНИЮ, ЕСЛИ ОН:
1. Включается в пищевые цепи и накапливается в его звеньях
2. Циркулирует в косном и биокосном веществе биосферы не изменяясь
3. Накапливается в определенных растениях и грибах
4. В круговорот веществ не включается
6. К ОТДАЛЕННЫМ ПОСЛЕДСТВИЯМ РАДИАЦИОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ ОТНОСЯТСЯ:
1. Бесплодие
2. Пороки развития
3. Злокачественные опухоли
4. Флюороз
5. Разрушение эмали из-за недостатка кальция
7. КСЕНОБИОТИК — ЭТО ХИМИЧЕСКОЕ СОЕДИНЕНИЕ:
1. Чужеродное для организма
2. Чужеродное для сообщества
3. Чужеродное для биотопа
4. Необходимое для существования экосистемы
8. В ПОПУЛЯЦИИ ЛЮДЕЙ ПОВЫШАЕТСЯ ЧИСЛО ДЕТЕЙ С ПОРОКАМИ РАЗВИТИЯ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ СРЕДЫ:
1. Мутагенами
2. Аллергенами
3. Тератогенами
4. Антимутагенами
9. РАК СЛИЗИСТОЙ РОТОВОЙ ПОЛОСТИ ВЫЗЫВАЮТ:
1. Ультрафиолетовое излучение
2. Курение
3. Магнитное поле Земли
4. Высокая температура пищи и питья
5. Жевание табака.
10. В УРБАНОЦЕНОЗЕ ЦИРКУЛЯЦИЮ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ПАРАЗИТАРНЫХ БОЛЕЗНЕЙ ЧЕЛОВЕКА УВЕЛИЧИВАЮТ:
1. Скученность населения
2. Преобладание консументов
3. Большое число синантропных видов
4. Ускоренный темп жизни.
Литература
Основная
Биология / Под ред. В.Н. Ярыгина. — М.: Высшая школа, 2001. —
Кн. 2. — С. 170-183, 305-318.
Пехов А.П. Биология и общая генетика. — М.: Изд-во РУДН, 1993. —
С. 417-430.
Агаджанян Н.А., Торшин В.Н. Экология человека. — М.: Крук, 1994. Гора Е.П. Экология человека. — М.: Дрофа, 2007.
Дополнительная
Казначеев В.П. Очерки теории и практики экологии человека. — М.:
Наука, 1983.
Нёбел Б. Наука об окружающей среде. — М.: Мир, 1993.
Алексеев С.В., Пивоваров Ю.Т. Экология человека. — М.: ГОУ
ВУНМЦ МЗ РФ, 2001.
Степановских А.С. Экология. — М.: ЮНИТИ, 2001. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. — М.: АСАБЕМТЛ, 2002.