Задание 7

В чем состоит средообразующая функция животных?

Средообразующая функция животных тесно связана со средорегулирующей функцией – биотической регуляцией окружающей среды. При рассмотрении параметров биотического круговорота биота в глобальном масштабе способна с большой точностью и долгое время поддерживать на постоянном уровне важные параметры окружающей среды, несмотря на исключительную сложность и динамичность регулируемой системы.

Способность к саморегулированию, т.е. удерживанию основных параметров системы во времени и пространстве, является важнейшей особенностью естественного биоценоза. Относительная стабильность биоценоза обеспечивает устойчивый круговорот веществ и поток энергии. В развитом биоценозе возникает некоторое равновесие между создаваемой и потребляемой продукцией.

В случае резкого изменения какого-либо параметра окружающей среде в биоценозе немедленно вступают в действие механизмы, регулирующие его.

Таким образом, биота экосферы формирует и контролирует состояние окружающей среды.

Задание 8

Действие радионуклидов на живые организмы.

Радиоактивные вещества естественного и искусственного происхождения, попадая в воздух, почву и воду, включаются в биосферный круговорот и представляют опасность как источники внешнего и особенно внутреннего облучения.

Радионуклиды, тем или иным путем попавшие внутрь живого организма, называются инкорпорированными радионуклидами. Будучи инкорпорированными в течении некоторого времени в органах и тканях, радионуклиды создают внутреннее облучение живого организма. Поглощенная доза при внутреннем облучении может быть сопоставима с биологическими последствиями, и в этом смысле она выступает в качестве меры радиационной опасности тех радиоактивных веществ, которые, находясь во внешней среде, могут попасть внутрь организма. Вполне понятно, что на величину дозы влияют вид и энергия ионизирующего излучения, испускаемого радионуклидами.

Для представителей животного мира существуют три главных пути попадания радионуклидов из внешней среды: пероральный путь (через органы пищеварения), ингаляционный путь (через органы дыхания) и резорбция через кожу. Загрязнения растений радионуклидами происходит в основном через корневую систему.

Органы пищеварения, дыхания и кожа выступают не просто в качестве «ворот» и «путепровода» для радионуклидов. В течение некоторого времени они содержат в себе поступившие радионуклиды, и в этом смысле их можно назвать входным депо. Из входных депо часть радионуклидов попадает в кровь, лимфу и затем разносится по внутренним органам и тканям, не связанным непосредственно с внешней средой. В результате часть радионуклидов оказывается осажденной во внутренних органах и тканях. Их дальнейшая судьба определяется как свойствами самих радионуклидов, так и организменными процессами. В конечном итоге инкорпорированные радионуклиды частично распадаются, частично выводятся из организма в результате биологических обменных процессов, частично надолго фиксируются в нем.

В каждом из перечисленных первичных (входных) депо механизм попадания радионуклидов в кровь имеет свои особенности; важными факторами при этом являются химическая форма радионуклида, его растворимость в жидкой среде входного депо, время нахождения в депо, состояния организма, в частности избыток или недостаток жизненно важного элемента, аналогом которого может служить рассматриваемое радиоактивное вещество, а также функциональное назначение данного депо.

Наиболее интенсивно в биологический круговорот включаются такие радионуклиды, как тритий, С-14, Р-32, S-35, К-40, Са-45, Fe-55, Sr-90, Cs-137, радиоизотопы йода. Активно внедряются в живые организмы и радионуклиды семейств урана и тория. Накапливаясь в растениях, они по пищевым цепям поступают в ткани и органы животных и человека, вызывая внутреннее облучение. Особенно опасны инкорпорированные радионуклиды для растущих и молодых организмов.

В живых организмах представлены все известные химические элементы, при этом соотношения одних химических элементов такие же, как и в земной коре, других – как и в морской воде; целый ряд химических элементов в организме находиться в соотношениях, характерных для состава вдыхаемого воздуха. Особенностью поведения в организме химических веществ является достаточно постоянное и строгое распределение по системам, органам и тканям. Поэтому неудивительно, что многие радионуклиды обладают свойством избирательного накопления в различных органах и тканях в силу совпадения или близости их химических свойств свойствам тех элементов, которые естественным образом входят в живые организмы. Например, Sr-90, который сходен по своим химическим свойствам с кальцием, переходит из растений в организмы коровы, затем с молоком или молочными продуктами поступает в организм человека и накапливается в костной ткани и костном мозге, вызывая опухоли костей и лейкозы; перенос стронция из почвы в костную систему человека осуществляется с коэффициентом «полезного» действия, равным 7,6%. Скелетными радионуклидами являются также уран, радий, свинец. Вместе с растительной пищей в организм человека поступает близкий по химическим свойствам к калию Cs-137, который с «КПД», равным примерно 3%, накапливается в печени и половых железах, что приводит к возникновению наследственных изменений в потомстве. В щитовидной железе (особенно при дефиците в ней йода) интенсивно накапливаются радиоизотопы йода, вызывая ее разрушение или рак; щитовидным радионуклидом является и технеций. Тритий, радиоуглерод, калий и многие другие радионуклиды равномерно распределяются в организме (распределение считается равномерным, если более половины обнаруженного в организме радионуклида распределено в нем равномерно).

Большое количество радионуклидов поступает в организм человека и животных вместе с пищей не только из наземных, но и водных экосистем, которые загрязняются как глобальными выпадениями радиоактивных изотопов, так и сбросными водами предприятий ЯТЦ. Кроме того, некоторые радионуклиды в их числе Sr-90 и Cs-137, сравнительно легко выщелачиваются из почв, загрязняя при этом подземные воды, которые могут использоваться для питьевого водоснабжения. В водных системах преимущественную роль играет не простой перенос радиоактивных веществ по пищевым цепям, а процесс биоаккумуляции, который может быть весьма интенсивным. Так, исследование рыбы реки Колумбия показало, что концентрация радиоактивного фосфора-32 (T_1/2 = 14,3 суток) в тканях рыб в 5000 раз выше, чем в самой реке. Установлено также, что морской фитопланктон аккумулирует радиоактивные вещества с коэффициентом накопления, равным 10⁴.

Таким образом, результаты прохождения радиоактивных веществ по пищевым цепям водных экосистем говорят о том, что необходимо вводить коэффициент безопасности равный примерно 10⁴ по отношению к допустимым нормам, установленным на основе представления о пассивном разбавлении сбросов. Необходимо также помнить, что радиация губительно воздействует не только на наземных обитателей, но и на гидробионтов в неменьшей степени.

До последнего времени аварии типа взрывов на реакторных казались невозможными, но Чернобыльская авария заставила ужесточить меры контроля при эксплуатации реакторов всех типов.

Авария в Чернобыли по глобальным последствиям представляет собой крупнейшую в истории человечества экологическую катастрофу: загрязнена радионуклидами территория суммарной площадью в сотни тысяч км², на которой проживают миллионы человек. В связи с небольшой высотой радиоактивных выбросов радиоактивное загрязнение произошло главным образом дождевыми и локальными радиоактивными осадками. Это обусловило пятнистый характер загрязнения в той или иной территории радиусом более 2000 км. Сотни тысяч гектаров сельскохозяйственных и лесных угодий, обширная сеть водных источников практически навсегда выведены из строя. Только в России на территории 14 областей и Республики Мордовия образовались зоны загрязнения местности цезием-137 с уровнем выше 1 Ки/км² общей площадью почти 55,1 тыс. км², среди которых 310 км² с уровнем загрязнения выше 40 Ки/ км². За время, прошедшее после катастрофы, уже резко увеличилось количество детей с врожденными пороками развития, особенно в зонах с высокой плотностью радиоактивного загрязнения (генетические последствия), возросла патология пищеварительной, мочевыделительной и эндокринной систем. Заболеваемость раком щитовидной железы у детей в Гомельской области Беларуси увеличилась с 0,25 на 100 тыс. человек в 1986 г. до 12,0 в 1992 г. По прогнозу Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) к 2000 г. каждый 4-й житель Беларуси будет иметь злокачественную опухоль.

Уже сегодня каждому человеку на Земле есть над чем задуматься.