Ekologicheskaja_medicina-2011

МАГНИТНЫЕ БУРИ

являются результатом проникновения в атмосферу летящих от солнца со скоростью света заряженных частиц – «солнечного ветра», интенсивность которого обусловлена солнечной активностью (солнечными вспышками);

солнечные вспышки сопровождаются глобальным усилением микропульсаций.

Геомагнитные бури – экологический фактор риска, так как:  оказывают десинхронизирующее влияние на биоритмы,  изменяют функциональное состояние головного мозга,  способствуют возрастанию числа клинически тяжелых ме-

дицинских патологий (инфарктов миокарда и инсультов),  способствуют увеличению частоты дорожно-

транспортных происшествий и аварий, в том числе, – авиационных.

Неблагоприятное влияние на организм может оказывать длительное пребывание человека в условиях ослабленных естественных ЭМП:

•работа в экранированных помещениях и сооружениях;

•в подземных сооружениях метрополитена;

•в зданиях, выполненных из железобетонных конструкций;

•в кабинах скоростных лифтов;

•в кабинах буровых установок и экскаваторов;

•в салонах легковых автомашин и др.

Работающие в таких условиях часто предъявляют жалобы на плохое самочувствие и ухудшение состояния здоровья.

Ослабленные естественные ЭМП оказывают неблагоприятное влияние:

•На функциональное состояние ЦНС (дистония мозговых сосудов, удлинение времени реакций).

•На вегетативную нервную систему (лабильность пульса и артериального давления, нейроциркуляторная дистония, нарушение процесса реполяризации миокарда).

•На иммунную систему (снижение общего числа Т- лимфоцитов).

Международная классификация электромагнитных волн по частотам

31

На биологическую реакцию организма влияют следующие параметры ЭМП:

интенсивность; частота;

продолжительность облучения; модуляция сигнала; сочетание частот ЭМП; периодичность действия.

Выделяют три механизма действия ЭМП:

•мелатониновый;

•туннелирующий;

•резонансный.

Наиболее чувствительные системы организма человека (критические): нервная, иммунная, эндокринная и половая.

Механизмы неблагоприятного действия ЭМП:

•Мелатониновый  связан с функционированием эпифиза. Электромагнитное и особенно магнитное поле способно подавлять выработку эпифизом мелатонина.

•Туннелирующий эффект связан с образованием в мембранах клетки каналов, через которые может происходить движение ионов. Туннелирующий эффект на клетки головного мозга открывает доступ для поступления через мембраны в мозг различных токсинов, приводит к изменению ионного гомеостаза и функции клетки. В этом отношении особенно активно микроволновое излучение.

•Резонансный. Тело человека в целом, а также его отдельные части представляют собой резонаторы, т.е. антенны. При росте человека 1,7 м все тело является резонатором для ЭМ волн с частотами 180, 45 и 11 МГц. Голова взрослого и особенно ребенка является антенной для частот 450 и 900 МГц, применяемых в технологиях сотовой связи.

Постоянные магнитные поля

Источниками постоянных магнитных полей (ПМП) на рабо- чих местах являются:

постоянные магниты, электромагниты, линии передачи постоянного тока,

32

электролитные ванны.

Постоянные магниты и электромагниты используются: в приборостроении, в конструкции подъемных кранов,

в магнитных сепараторах, в устройствах для магнитной обработки воды,

в установках ядерного магнитного резонанса (ЯМР).

ПДУ ПМП, рекомендованные Международным комитетом по неионизирующим излучениям:

Для профессионалов:

0,2 Тл – при воздействии полный рабочий день (8 часов); 2 Тл – при кратковременном воздействии на тело; 5 Тл – при кратковременном воздействии на руки.

Для населения уровень непрерывного воздействия ПМП не должен превышать 0,01 Тл.

ЭМИ радиочастотного диапазона применяются:

для передачи информации на расстоянии (радиовещание, радио-телефонная связь, телевидение, радиолокация);

в промышленности – для индукционного и диэлектрического нагрева материалов (закалка, плавка, сварка, напыление металлов;

для сушки древесины, нагрева пластмасс, склейки пластикатов, термообработки пищевых продуктов;

в научных исследованиях (радиоспектроскопия, астроно-

мия);

в медицине (физиотерапия, хирургия, онкология).

ЭМИ возникают как побочный фактор вблизи воздушных линий электропередачи (ВЛ), трансформаторных подстанций, электроприборов, в том числе бытового назначения.

Основными источниками излучения ЭМП РЧ в окружающую среду служат антенные системы радиолокационных станций (РЛС), радио- и телерадиостанций, в том числе систем мобильной радиосвязи и воздушные линии электропередачи.

В клинической картине выделяют три ведущих синдрома: астенический (головная боль, повышенная утомляемость, раздражительность, периодически возникающие боли в области

сердца); астено-вегетативный (гипотония, брадикардия, нейро-

циркуляторная дистония гипертонического типа)

33

гипоталамический (приступы пароксизмальной мерцательной аритмии, желудочковой экстрасистолии с последующим развитием раннего атеросклероза, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни).

ПДУ ПМП, рекомендованные Международным комитетом по неионизирующим излучениям:

для профессионалов:

0,2 Тл – при воздействии полный рабочий день (8 часов); 2 Тл – при кратковременном воздействии на тело; 5 Тл – при кратковременном воздействии на руки.

Для населения уровень непрерывного воздействия ПМП не должен превышать 0,01 Тл.

Предельно допустимые уровни ЭМИ радиочастотного диапазона для населения

Диапазон час-		0,03-0,3	0,3-3	3-30	30-300	300-300 000
тот, МГц
ПДУ	напря-	25	15	10	3	10
женности
электрического
поля, В/м

Гигиеническое нормирование ЭМП ПЧ на рабочих местах осуществляется раздельно для электрического (ЭП) и магнитного (МП) полей:

•Допустимые уровни напряженности ЭП устанавливаются в 5 кВ/м для полного рабочего дня.

•Максимальный ПДУ для воздействия не более 10 минут может составлять 25 кВ/м.

•В интервале интенсивностей 5—20 кВ/м допустимое время пребывания определяется по формуле:

Т= 50/Е-2

где Т – допустимое время пребывания в часах;

ПДУ ЭП ПЧ для населения

От высоковольтных линий (ВЛ) сверхвысокого напряжения

(СВН):

34

не более 0,5 кВ/м внутри зданий и сооружений; 1 кВ/м на территории зоны жилой застройки; 5 кВ/м – в населенной местности вне жилой зоны;

10 кВ/м – на участках пересечения ВЛ с автомобильными дорогами;

до 15 кВ/м в незаселенной местности; до 20 кВ/м в труднодоступной местности.

Профилактика неблагоприятного влияния неионизирующих излучений:

защита временем, защита расстоянием,

защита с помощью коллективных или индивидуальных средств защиты.

Средства защиты от ЛИ подразделяются на:

средства коллективной защиты (СКЗ) и средства индивидуальной защиты (СИЗ).

К СКЗ относятся:

•ограждения, защитные экраны, кожухи

•блокировки и автоматические затворы, и др.

К СИЗ относятся: защитные очки, щитки, маски, спецодежда, перчатки и др. Все средства защиты применяются с учетом длины волны, класса и типа оборудования, режима работы установки, характера выполняемой работы.

5.3 ЛЕКЦИЯ №3. Экологические аспекты стресса и адаптации. Механизмы формирования адаптации на разных уровнях организации биологических систем

Определение стресса

Стресс (англ. стресс – напряжение) реакция напряжения живого организма в ответ на любое сильное воздействие.

Определение стресса, принятое в ФИЗИОЛОГИИ: стресс – это состояние критической нагрузки, которое проявляется в виде специфического синдрома, слагающегося из неспецифических изменений внутри биологического объекта.

35

В биологии и экологии под стрессом понимают реакцию биологической системы на экстремальные факторы среды.

Различают: положительный и отрицательный стресс (дистресс).

Наиболее тяжелая форма дистресса – шок.

Например, на действие холода все формы жизни умеренных и холодных климатических районов включают защитные механизмы:

наработки специфических криопротекторов,

неспецифические реакции снижения содержания влаги в тканях,

изменение обмена веществ, физиологические реакции. Концепция стресса и адаптационного синдрома, разработан-

ная канадским ученым Гансом Селье в 1936 году для человека, справедлива и для других организмов.

Специфические и неспецифические реакции, развивающиеся в организме при стрессе, имеют значение для жизнедеятельности не только отдельных организмов, но и популяций в целом, а также для сбалансированности процессов в био-, экосистемах, биосфере.

Классификация стрессовых факторов:

Практически любой фактор среды может принимать экстремальный характер. Уровень проявления стрессовых факторов:

I.Меняющие состав биосистемы за счёт:

абиотических компонентов (химический, радионуклидный состав, физические характеристики и т.д.);

биотических компонентов (появление или исчезновение видов, популяций, сокращение численности, видового состава и т.

д.).

II. Нарушающие структуру биосистем: внутриорганизменные связи – (обмен веществ, проницае-

мость мембран, биоритмы и т.д.); внутрипопуляционные связи – конкуренция, каннибализм и

т.д.);

межвидовые отношения – (инфекция, паразитизм и т.д.). III. Влияющие на функционирование биосистем: периодически (сезонность и т.д.);

36

эпизодически (пожары, наводнения и т.д.).

IV. По степени вмешательства в энергетику биосистемы: оказывающие прямое влияние – перегревание, переохлажде-

ние и т.д.); оказывающие косвенное влияние – фотопериодизм, биорит-

мы и т.д.

V. Проявляющиеся на: суборганизменном, I уровне; организменном, II уровне; популяционном, III уровне; экосистемном, IV уровне; биосферном, V уровне.

Критерии стресс-реакции на I уровне проявлений

Для I уровня проявления стресса характерны повреждения, не воспринимаемые невооруженным глазом, а также повреждения, выявляемые только при сравнении с контролем.

Реакции I уровня сопровождаются увеличением или снижением ферментной активности, изменением обмена веществ и функционирования биомембран, количества и состояния пигментов, фитогормонов, изменением энергетического баланса.

Изменения, характерные для II уровня проявлений стресса

Для проявлений II уровня характерны изменения размеров и формы, характер роста, некрозы, преждевременное старение и увядание, сокращение продолжительности репродуктивного возраста, изменение плодовитости.

II уровню проявления стресса соответствуют поведенческие реакции: пространственное или временное избегание (перемещение организмов в виде миграции и расселения), использование конституционных особенностей тела, что проявляется изменением конфигурации и защитной окраской в виде индустриального механизма. Сюда же относятся различные варианты биоритмологических реакций.

Защитные поведенческие реакции возможны также в виде компенсации экологических факторов

37

Антропогенный стресс в природных биосистемах:

с одной стороны, это новые параметры среды обитания, обусловленные деятельностью человека (появление ксенобиотиков);

с другой – антропогенная модификация уже имеющихся природных факторов (искусственная радиоактивность).

Различают четыре направления антропогенного влияния на биогеоценозы:

1)вынос биогенных веществ;

2)поступление или накопление соединений (минеральных, органических и микроорганизмов);

3)загрязнение (отравление) – поступление веществ, нетипичных для биогеоценоза (ксенобиотиков);

4)изменение спектра видов.

Специфика антропогенного стресса (АС) в зависимости от иерархического уровня организации биосистем

На организменном уровне АС заключается во вмешательстве в генотип растений и животных, при получении новых сортов растений или лекарств, в том числе – путём генной инженерии.

На популяционном уровне человек стремится контролировать численность основных видов растительного и животного мира, одним из них создавая условия для распространения путем интродукции, сокращая до минимума численность других, например, популяции так называемой сорной растительности или сельскохозяйственных вредителей, практически вступая в межвидовую конкуренцию за ресурс.

На межвидовом, экосистемном уровне, благодаря вмеша-

тельству человека, уничтожаются устойчивые биоценозы и на их месте создаются искусственные агроценозы с неустойчивой структурой и дестабилизирующим влиянием не только в пределах собственной территории, но и в прилежащих биогеоценозах, например, сброс ядохимикатов и минеральных удобрений в водоемы с полей, загрязнение территорий, прилежащих к населенным пунктам и т.д.

Степень антропогенного влияния на ландшафты и биосферу или степень их гемеробности оценивается по 10-ступенчатой

38

шкале гемеробности с учетом доли террофитов и неофитов, или по картам растительности (гемеробности).

Острый и хронический стресс, упругие и пластические стрессовые нагрузки

Стресс классифицируется по характеру начальных проявлений, скорости развития и продолжительности.

Острый стресс характеризуется: внезапным началом, острым (быстрым) развитием,

небольшой продолжительностью.

Хронический стресс, при котором неблагоприятный фактор невысокой интенсивности воздействует длительно или часто повторяется, имеет:

незаметное начало, постепенное развитие, длительное течение.

Острый стресс является для биосистемы упругой нагрузкой, вызывающей обратимые изменения, хронический стресс – пластической нагрузкой, приводящей к необратимым изменениям.

Варианты устойчивости к стрессу

В процессе эволюции в биосистемах, особенно на уровне организмов, выработались различные способы устойчивости к стрессовым нагрузкам.

Все многообразие данных реакций осуществляется на основе 2-х вариантов повышения устойчивости:

избегания стресса: бегство, биоритмы, особые жизненные циклы;

толерантности к стрессу.

Толерантность бывает врожденной и приобретенной. Благодаря более высокой врожденной толерантности отдельных особей формируется основа для появления новых популяций и дальнейшего видообразования, так как механизмы устойчивости к стрессу закрепляются в виде наследуемых признаков. Приобретенная толерантность является результатом адаптации особи, популяции или сообщества к стрессовым воздействиям.

Адаптация (итал. адаптацио – приспособление) – комплекс морфофизиологических и поведенческих особенностей особи,

39

популяции или вида, обеспечивающий им успех в конкуренции с другими видами, популяциями и особями и устойчивость к воздействию экофакторов.

Возможны два варианта поддержания стабильности гомеостаза биосистемы:

резистентная устойчивость  способность оставаться в устойчивом, стабильном состоянии под нагрузкой с поддержанием неизменных состава, структуры и функции;

упругая устойчивость  способность быстро восстанавливаться на новом стабилизированном функциональном уровне после того, как состав, структура или функция были нарушены.

Виды адаптации биосистем к стрессу

Изменения биологической системы при стрессовой нагрузке во времени разворачиваются в виде 5 последовательный стадий:

1 стадия – состояние устойчивого гомеостаза;

2 стадия – исходное состояние после стресса;

3стадия – избыточной реакции;

4стадия – стабилизированного состояния;

5стадия – состояние нового устойчивого гомеостаза.

Характеристика биосистем на 1-й стадии стресса

На первой стадии биосистемы всех уровней организации находятся в состоянии динамического равновесия:

на организменном уровне – это здоровые, жизнеспособные организмы;

на популяционном – многочисленная, со сложившейся структурой, растущая или стабилизированная популяция;

на межвидовом – сложившаяся экосистема на этапе сукцессии с высоким видовым разнообразием и многочисленными формами жизни на всех трофических уровнях и другими соответствующими характеристиками.

Характеристика биосистем на 2-й стадии стресса

На второй стадии, именуемой "исходное состояние" непо-

средственно после действия острого или хронического стресса

чаще всего регистрируются резко выраженные изменения в составе, структуре и функции биосистемы. Иногда структурно-

40