11. Характеристика вредного влияния ксенобиотиков на экосистемы: критерии вредного влияния, последствия и формы, зависимость от времени.

В связи с неспособностью экосистем к полной биодеградации (точнее, к детоксикаци) ксенобиотиков создается экологическая опасность, обусловленная наличием в биосфере как устойчивых или вообще неразлагающихся в среде ксенобиотиков, так и подвергающихся биодеградации. Возникает несколько возможных ситуаций:

- нарушение функционирования экосистем, обусловл. наличием устойчивых, неразлагающихся или разлаг. медленно ксенобиотиков. Постоянно накапливаясь, они будут негативно влиять на экосистемы.

- нарушение нормального функционирования экосистем, связанное с наличием биоразрушаемых ксенобиотиков, обусловленное: природой превращений и аккумуляцией ксенобиотиков; опасностью воздействия больших доз; воздействием малых (сублетальных) концентраций.

Природа превращений и аккумуляция ксен-ов:

Знание скорости разрушения веществ биологическими системами необходимо, чтобы представлять, как долго вещество может сохраняться в природных условиях. Важно знание типов веществ, которые образуются в процессе разрушения, т.к. промежуточные вещества могут быть более токсичными, чем исходные. типы веществ образуются в процессе разру­шения:

- органическое вещество разрушается полностью с образо­ванием углерода и воды, как это происходит во многих микробных системах.

Например, ДДТ очень устойчив, но всё же может метаболизироваться: при удалении атома хлора образуется ДДД, при удалении HCl образ-ся ДДЭ. ДДЭ – крайне опасен для окр. среды, он разрушается медленно, в отличие от ДДД, который разрушается быстро. ДДЭ – основная экологическая проблема при разложении ДДТ.

Почти любой органич. ксенобиотик метаболизируестся в каком-либо организме в ходе последовательности реакций, которые протекают с различной скоростью. Скорость накопления метаболитов зависит от скоростей их образования, последующего метаболизирования и вывода из организма. Метаболит накапливается, если он вырабатывается с относительно высокой скоростью, последующие реакции идут с меньшей скоростью или скрость его выведения из организма мала по сравнению со скоростью его образования.

Экологическая опасность больших доз биоразрушаемых ксенобио­тиков и остатков неразложившихся ксенобиотиков связана с воз­можностью нарушения структуры и функ­ционирования экосистем, включая разнообразие видов, структуру по­пуляций, стабильность и продуктивность экосистем.

во-первых, большие дозы могут не­сти экологическую опасность, т.к.отравляют организмы раньше, чем эти организмы успевают их метаболизировать; во-вторых, опасность, связанная с накоплением ксенобиотиков орга­низмами. В результате биоконцентрации может усиливаться токсиче­ское воздействие, ухудшаться качество кормовой базы для организмов вышестоящих трофических уровней.

Опасность сублетальных концентраций.

А) Хроническое отравление организмов малыми концентрациями (дозами), ведущее к падению репродуктивной способности – вымирание популяции из-за снижения рождаемости.

Б) сублетальные концентрации ксенобиотиков могут нарушать регуляции межвидовых и внутривидовых взаимодействий, которая опосредована хемомедиаторами и хеморегуляторами.

в)сублетальные концентрации, оказывая неодинаковое влияние на конкурентные друг с другом виды одного трофического уровня, могут нарушать естественный экологический баланс в экосистемах;

г )малые дозы ряда пестицидов, могут стимулировать воспроизводство популяций нежелательных ви- дов, наносящих экономический ущерб в агроэкосистемах.

экологиче­ская опасность ксенобиотиков-поллютантов определяется их токсичностью, но и токсичностью и персистентностью продуктов их биотрансформации, способностью ксено­биотиков и продуктов их биотрансформации влиять на биохимические и физико-химические процессы в экосистемах.

Один из путей снижения нежелательных последствий загрязнения биосферы - разработка, производство и применение биодеградабель­ных соединений, т. е. материалов и веществ, быстро раз­лагаемых в экосистемах без образования токсичных или персистентных продуктов распада.

Еще важный путь - природных веществ для регуляции различных физиологических процессов и создания интегри­рованной системы защиты растений.

поведения ксенобиотиков в эко­системах и возможные взаимодействия, основные положения:

• ксенобиотики включают многие классы веществ, они способны мигрировать по всей биосфере и переходить из одной среды в другую: из атмосферы в океан, с суши в водоемы и т. д.;

• биологическое действие многих ксенобиотиков, действующих со­вместно, усиливается, т. е. в функциональном смысле мы наблюдаем эффект, больший суммы отдельных веществ, многие ксе­нобиотики или продукты их метаболизма оказываются более токсич­ными и канцерогенными, чем исходные;

-действию ксенобиотиков подвергаются структурно-функциональные системы клетки, как генетический аппарат, биомем­браны, белки и их обмен;

• трансформация ксенобиотиков в объектах окружающей среды может приводить к появлению персистентных и остатков неразложившихся соединений;

• многие ксенобиотики (например, гидрофобные пестициды, неко­торые металлы и их соединения) способны аккумулироваться в живых организмах в более высоких концентрациях, чем в окружающей среде;

Вредные вещества, с которыми контактирует человек, 4 класса опасности

1. - чрезвычайно опасные (токсичные),

2. - высокоопасные (токсичные),

3. - умеренно опасные (токсичные),

4. - малоопасные (токсичные)

Устойчивость живых систем к вредным воздействиям КС определяется не только интенсивностью влияния химического фак­тора (доза или концентрация длительность воздействия), но способно­стью токсикантов к разрушению в окружающей среде и возможностью превращений в живых организмах (биотрансформация),

Всякое влияние КС на объект можно охарактеризовать некоторыми элементами проявления его биологического действия, на основании которых возможно создать систему классификации наблюдаемых яв­лений, используя различные критерии:

1. По типу биологического действия на мишень (мембранотропные ве­щества, разобщители дыхания, ингибиторы биосинтеза ДНК, РНК и др.),

2. Принцип LD₅₀ или LC₅₀ может быть распространен на любую клас-ю и не обязательно связан с гибелью организма. Можно говорить в этой связи о дозе (концентрации) КСа, вдвое сни­жающей любую тест-реакцию (скорость биосинтеза белка, мембран­ный потенциал и т. д.).

3. По видам токсичности и опасности (эмбриональная, мутагенная, канцерогенная); и в том и другом случае можно установить определен­ные классы. При классификации по видам опасного действия необхо­димо учитывать период действия и срок проявления эффекта (кратко­временные, длительные).

4. По избирательности действия КС в-ва могут быть токсичными по отношению к разным организмам Научные основы этой классификации были заложены в начале XX в, в трудах Эрлиха

5. По концентрационным пределам (пороговым значениям) токси­ческого и/или опасного дей-я

6. По характеру фармакол-го действия (снотворные, нейро­лептики, гормональные и т. д.).