Исследовательский проект "Биогеохимические провинции"
проект по биологии (11 класс) по теме

Учитель МКОУ СОШ №1 с.п. Нартан

Чегемского района Бариева З.А.

Оглавление.

• Введение                                                                                             стр.
• В.И. Вернадский.
• Основная часть. Биогеохимические провинции                    стр.
• Данные исследований содержания йода  и молибдена

в воде и почве на территории НГМЗ                                         стр.

•  Связь эндемичных заболеваний с особенностями

биогеохимических провинций                                                     стр.

• Заключение. Выводы                                                                      стр.
• Список использованной литературы                                          стр.
• Приложения                                                                                       стр.

• Введение.

Актуальность темы. Всевозрастающее загрязнение окружающей среды приводит к тому, что существующие биологические виды, в том числе и сам человек, вольно или невольно подвергаются воздействию факторов различной физико-химической и биологической природы, многие из которых обладают мутагенными и канцерогенными свойствами .Особую остроту эта проблема приобрела в последние годы, когда традиционное понятие нормы постепенно утрачивает свой смысл, ибо сегодня оно отражает реальные условия существования организмов в окружающей среде при воздействии факторов, свойственных тем или иным регионам. В этой ситуации, когда существенно возрастает риск возникновения и распространения генетической, эколого-физиологической и другой врожденной патологии, а также преобразований природных популяций животных, перед учеными самых различных специальностей выдвигается целый ряд сложных первоочередных задач. К числу наиболее важных задач относится оценка текущих и отдаленных эколого-физиологических, генетических последствий контакта отдельных популяций животных, в том числе и человека, с загрязнителями среды в естественных и техногенных условиях, а также прогноз влияния остатков тяжелых металлов различных концентраций на эколого-гистофизиологические параметры животных, в том числе самого человека.

 В последние годы имеют место повсеместные уменьшения содержания в почве и растениях биоэлементов, в том числе и йода. Одним из наиболее распространенных нарушений обмена веществ является йодная недостаточность, основной причиной которой служит дефицит йода.

Йод является одним из наиболее дефицитных микроэлементов, имеет важную биологическую роль в организме, является важнейшим структурным элементом тиреоидных гормонов - трийодтиронина и тироксина, регулирующих основной обмен, расход углеводов, белков и жиров в организме.

Недостаток его в рационе приводит к нарушению общего обмена веществ в организме и заболеванию эндемическим зобом (Замарин Л.Г.,1968; УразаевН.А., 1996).

В последнее время отмечено огромное количество регионов, характеризующихся недостаточностью йода в биосфере. К таким регионам в России по данным Г. А. Алябьева, Н.П. Алексеева (1974), В.Д.Колчина (1977), К.П.Коновалова (1977), В.А.Горшкова (1980), С.П.Шадиной (1987), А.А. Эленшлегера (1998), А. А. Оножеева (2000), О. П. Ильиной (2000), В. П. Вольвачева (2000), А.Х.Пилова (2003), относятся Читинская, Амурская, Иркутская, Ростовская, Ивановская, Ленинградская области, Алтайский край, Республики Тыва, Башкирия, Татарстан, Чувашия, Бурятия, Кабардино-Балкария.

Такие территории с пониженным содержанием йода во всех объектах биосферы и вследствие этого с массовым ярко выраженным нарушением метаболизма у человека и животных, внешне проявляющимся в увеличении щитовидной железы, и наличием среди населения эндемического зоба представляют собой йодные биогеохимические провинции.

Существенное влияние на развивающийся организм оказывают железы внутренней секреции. Среди желез, регулирующих обмен веществ организма, щитовидная железа занимает одно из центральных мест.

Гормоны щитовидной железы влияют на интенсивность процессов обмена веществ, регулируют температуру тела, стимулируют центральную нервную систему, воздействуют на реактивность гипоталамических центров, усиливают функцию кроветворных органов, активируют процессы фагоцитоза и иммуногенеза, повышают использование кислорода в клетках, образование тепла в тканях, повышают окисление жиров и абсорбционную способность клеток, использование глюкозы периферическими тканями в процессах глюконеогенеза (Теппермен Дж., 1989), регулируют реакции приспособления организма адаптацией и компенсацией функций, повышают активность многих окислительно-восстановительных ферментов, оказывают положительное влияние на рост и развитие, молочную, мясную продуктивность, а также на воспроизводительную способность у животных (Семенова А.Н., 2001).

Актуальность исследовательской работы вытекает из необходимости преодоления йодной недостаточности в объектах биосферы.

О морфофункциональных изменениях щитовидной железы у человека накоплен огромный материал. В связи с этим, всестороннее изучение эндокринной системы, в частности, особенности строения и функционирования щитовидной железы, было и остается актуальным, имеет важное теоретическое и практическое значение и требует дальнейших углубленных исследований этой проблемы.

Новизна. На основании проведенных исследований установлено пониженное содержание йода в почве и воде горных районов Кабардино-Балкарии. Выявлена связь между недостатком в них йода и развитием эндемического зоба. Изучена анатомическая и морфометрическая характеристика щитовидной железы, выявлены гистологические изменения щитовидной железы. Установлены изменения физиологического состояния, гормонального статуса, морфологического состава крови, содержания общего кальция, неорганического фосфора в сыворотке крови у людей в зависимости от различного функционального состояния щитовидной железы при экспериментальном гипер- и гипотиреозе.

Теоретическая и практическая значимость работы. Данные проведенных исследований углубляют и дополняют имеющиеся представления о строении щитовидной железы и имеют общебиологическое значение.

Цель работы:  анализ исследований ученых и выяснение уровня  влияния некоторых химических элементов на здоровье человека ( йод, молибден и т.д.),

Задачи исследования.

1. Проанализировать  литературу, содержащую  данные о концентрации йода и молибдена в почве, воде и растениях на территории НГМЗ.  Выявить заболевания и патологии, возникающие у организмов.
2. Определить оптимальные концентрации микродобавок молибдена и йода к рациону для нормального функционирования организма животных  и человека в экспериментальных условиях.
3.  На основании полученных данных дать рекомендации по определению техногенного загрязнения горных экосистем и по использованию физиологической дозы для стимулирования работы эндокринных желез.

При выполнении работы использовался метод теоретического исследования- анализ имеющейся литературы по теме, структурирование данных и соответствующие выводы,  работа носит теоретический характер.

Владимир Иванович ВЕРНАДСКИЙ (12.3.1863 — 6.1.1945), академик — основатель геохимии, с именем которого связано учение о ноосфере

Вернадский относился к числу тех ученых, специальность которых точно определить невозможно. Хотя по образованию он был биологом, основной его вклад в науку касается минералогии, кристаллографии, а также двух новых направлений — геохимии и биогеохимии. Возможно, подобная широта научных исследований была обусловлена тем, что он получил прекрасное домашнее и университетское образование.

Вернадский стал его основоположником науки о биосфере.
Он выделил как особую оболочку биосферу — совокупность организмов, живого вещества. Биосфера располагается на литосфере, в гидросфере и проникает на некоторую глубину в литосферу и на некоторую высоту в атмосферу. Владимир Иванович изучение биосферы называл «самым важным делом своей жизни». Он создал новую науку — биогеохимию. Вернадский поставил интереснейшую проблему: какова роль органического мира в жизни нашей планеты? Он выяснил огромное значение живого вещества во всех геологических процессах на поверхности планеты и в образовании атмосферы, хотя по весу оно составляет ничтожную часть планеты (около 0,1% ее веса). Он установил, что свободный кислород атмосферы — продукт жизнедеятельности растений, что энергия солнечных лучей, преобразуемая земными растениями, играет большую роль в геологических и геохимических процессах в земной коре; показал значение живых организмов в перемещении, концентрации и рассеивании химических элементов. Многие горные породы целиком созданы живыми организмами.

В биосфере ученый особо выделил процессы и их продукты, связанные с жизнедеятельностью человека. В числе факторов, изменяющих земную кору, человек занимает особо важное место. Человек влияет на природу так, что «лик планеты — биосфера — химически резко меняется сознательно и главным образом бессознательно».

Биогеохимия является примером междисциплинарной науки. Биогеохимия имеет общие проблемы с биологией, экологией и науками об окружающей среде, с почвоведением и океанологией. Поскольку природный цикл двуокиси углерода (углекислого газа) тесно связан с жизнедеятельностью организмов, его изучение имеет прямое отношение к проблематике биогеохимии. Следовательно, биогеохимия связана и с вопросами накопления в атмосфере парниковых газов ( к ним относится и двуокись углерода) и проблемами глобального потепления. Роль организмов в формировании газов и всей атмосферы огромна. Ранее ошибочно полагали, что кислород атмосферы образуется при фотосинтезе из углекислого газа. Для поступательного развития науки имело значение открытие того, что кислород атмосферы образуется при фотосинтезе не из углекислого газа, а из воды ( А.П. Виноградов, Р.В. Тейс, 1941).

Поскольку многие элементы (например, тяжёлые металлы и мышьяк) обладают токсичностью, то вопросы накопления этих металлов в организмах важны для экотоксикологии. Таким образом, биогеохимия связана с экотоксикологией и вопросами химического загрязнения среды элементами, проявляющими токсичность.

Одним из достижений биогеохимии было развитие учения о биогеохимических провинциях. В конкретных биогеохимических провинциях может наблюдаться нехватка или избыток тех или иных элементов. Например,в пределах нечерноземной зоны России распространены биогеохимические провинции с нехваткой кобальта. На основе представлений о биогеохимических провинций В.В.Ковальским была создана система биогеохимического районирования территории СССР (1958—1964). При изучении биогеохимических провинций были открыты новые эндемии (эндемические болезни) животных и растений. Так, открыты новые эндемии, вызванные избытком бора (энтериты), молибдена (подагра), свинца (невралгии), никеля (заболевания эктодермальных образований, нехваткой кобальта (гиповитаминоз и авитаминоз В12). Были выяснены причины так называемой уровской эндемии (недостаток кальция при избытке стронция), краевого эндемического зоба (недостаток иода при одновременном недостатке кобальта).

Одним из направлений биогеохимии стало изучение изменчивости обмена веществ у животных под влиянием геохимических факторов среды, поэтому биогеохимия тесно связана и с биохимией.

Исследования биогеохимии стали теоретической основой применения микроэлементов в животноводстве и растениеводстве. Интересное направление исследований — установление роли органических веществ в миграции химических элементов. Установлено, что германий связывается углем, ванадий — нефтью, бром и иод — торфом, медь, кобальт, никель, уран — гумусом.

Исследования глобальных циклов элементов продолжают оставаться важной темой биогеохимических исследований.

Биогеохимия имеет большое значение для развития биологических наук и экономики, для контроля последствий загрязнения среды. Издается журнал "Проблемы биогеохимии и геохимической экологии".

• Основная часть. Биохимические провинции

Биогеохимические провинции- области на поверхности Земли, различающиеся по содержанию (в их почвах, водах и т.п.) химических элементов (или соединений), с которыми связаны определённые биологические реакции со стороны местной флоры и фауны. Состав почв влияет на подбор, распределение растений и на их изменчивость под влиянием тех или иных химических соединений или химических элементов, находящихся в почвах. Границы распространения определённой флоры или фауны в пределах одной почвенной зоны нередко совпадают с областью развития известных горных пород или геологических формаций. Хорошо известна специфическая растительность, распространённая на серпентинитах, известняках, в бессточных засоленных областях, на песках и т.п. Резкая недостаточность или избыточность содержания какого-либо химического элемента в среде вызывает в пределах данной Б. п. биогеохимические эндемии -— заболевания растений, животных и человека. Например, при недостаточности йода в пище — простой зоб у животных и людей, при избыточности селена в почвах — появление ядовитой селеновой флоры и многие другие эндемии.

По генезису выделяются 2 типа биогеохимических  провинций:

1) приуроченные к определенным почвенным зонам в виде отдельных пятен или областей и определяемые недостаточностью того или иного химического элемента в среде. Например, для зон подзолистых и дерново-подзолистых почв Северного полушария, простирающихся почти через всю Евразию, характерны биогеохимические провинции, связанные с недостаточностью иода, кальция, кобальта, меди и др. Подобные биогеохимические провинции связаны с характерными для них эндемиями (зоб, акобальтоз, ломкость костей у животных и т.п.), не встречаются в соседней зоне чернозёмов. Причина лежит в большой подвижности ионов I, Ca, Со, Cu и др., легко вымываемых из подзолистых почв. Подобный процесс имеет место и в аналогичных почвах Южного полушария. Этот тип биогеохимических  провинций носит негативный характер, т.к. возникает в результате недостаточности того или иного химического элемента в среде.

 2) биогеохимические провинции и эндемии, встречающиеся в любой зоне. В этом смысле они имеют интразональный характер и возникают на фоне первичных или вторичных ореолов рассеяния рудного вещества месторождений, солёных отложений, вулканогенных эманаций и т.п. Например, борные биогеохимические провинции и эндемии (среди флоры и фауны) обнаружены в бессточных областях; флюороз человека и животных — в области недавно действующих вулканов, месторождений флюорита и фторапатита; молибденозис животных — в пределах месторождений молибдена и т.п. Этот тип провинций и эндемий имеет преимущественно позитивный характер, поскольку связан с избыточным содержанием химических элементов в среде.

Химические элементы, образующие хорошо растворимые соединения в почвенных условиях, вызывают наиболее сильную биологическую реакцию у местной флоры. Имеет значение и форма нахождения химических элементов в среде. Например, молибден вызывает у животных заболевание только в районах с щелочными почвами (молибденовая кислота даёт растворимые соединения с щелочами); в районах кислых почв избыток молибдена не вызывает заболеваний и т.п. Химические элементы Ti, Zr, Hf, Th, Sn, Pt и многие другие, не образующие в почвенных условиях легкоподвижных растворимых соединений, не вызывают образования биогеохимических провинций и эндемий.

В пределах биогеохимических провинций различают 2 вида концентрации организмами химических элементов: групповой, когда все виды растений в данной провинции в той или иной степени накапливают определённый химический элемент, и селективный, когда имеются определённые организмы-концентраторы того или иного химического элемента вне зависимости от уровня содержания этого элемента в среде. Известны различные виды растений, которые в биогеохимические провинции концентрируют определённые элементы и подвергаются при этом изменчивости. К ним относятся специфическая галмейная флора (концентрирующая Zn), известковая, селеновая, галофитная, серпентинитовая флора и мн. др.

В зависимости от конституционных свойств данного вида организма и особенно при длительном изолированном существовании его в той или иной Б. п. возникает изменчивость организмов — появление физиологических рас (без видимых внешних изменений), морф, вариаций, подвидов и видов. Это сопровождается повышением содержания в организмах соответствующих химических элементов — Cu, Zn, Se, Sr и др. Появляются также химические мутанты с изменением в ядрах клеток числа хромосом и т.п.; изменчивость может приобрести наследственный характер, особенно у микробов.

Многие редкие и рассеянные химические элементы (микроэлементы) играют значительную физиологическую роль, входя в физиологически важные органические соединения у организмов — в дыхательные пигменты, ферменты, витамины, гормоны и другие акцессорные физиологически важные вещества.

Известно более 30 химических элементов (Li, В, Be, С, N, F, Na, Mg, Al, Si, P, S Cl, K, Са, V, Mn, Cu, Zn, As, Se, Br, Mo, I, Ba, Pb, U и др.), с которыми связано образование Б. п., эндемий и появление организмов-концентраторов.

На основе изучения химической экологии биогеохимических провинций в практику борьбы с соответствующей эндемией в них широко вошло использование химических элементов (В, Сu, Mn, Со, I и др.) в качестве удобрения или подкормки животных. На основе изучения содержания химических элементов в почвах и растениях был создан биогеохимический метод поисков полезных ископаемых. В геологическом прошлом Б. п. также играли значительную роль в отборе и изменении флоры и фауны. Реконструкция палеобиогеохимических провинций может многое объяснить в эволюции органического мира.(6)

Диапазон содержания элементов в различных средах, мг/кг-1 

Как считал В. В. Ковальский, эти примеры свидетельствуют о геохимической неоднородности, мозаичности биосферы. При этом живые организмы поглощают из среды все доступные химические элементы, образующие растворимые соединения, или активно превращают все нерастворимые соединения в доступные формы.

В искусственных биогеохимических провинциях отмечается повышение уровня заболеваемости населения, связанное как с отдаленными последствиями их воздействий, так и с непосредственным их воздействием на организм. Отдаленные последствия проявляются в виде врожденных уродств, аномалий развития, нарушений физического и психического развития детей. Непосредственное воздействие встречается в виде случаев острых и хронических отравлений при проведении сельскохозяйственных работ.
Загрязнение почвы фтором за счет промышленных выбросов приводит к накоплению его в растениях, а затем к развитию флюороза у людей, потребляющих культурные растения, выращенные на этой почве. Повышенное содержание фтора неблагоприятно влияет на функцию кроветворения, фосфорно-кальциевый обмен, нарушает функции печени, почек и т. д. Недостаток фтора в воде приводит к нарушению процессов ее самоочищения.
Ртуть, поступая в почву, изменяет ее биологические свойства — снижает аммонифицирующую и нитрифицирующую активность. Увеличение ртути в почве населенных мест учащает заболевания нервной и эндокринной систем, мочеполовых органов.
Накопление в почве свинца и попадание его с продуктами питания в организм приводит к патологическим изменениям иммунной, кроветворной, репродуктивной систем, органов внутренней секреции, аллергическим заболеваниям.
Из микроэлементов, повышенное содержание которых в почве вызывает неблагоприятное воздействие на человека, следует отметить бор, ванадий, таллий, вольфрам и др.
Эндемические заболевания. Среди заболеваний, связанных с естественной биогеохимической обстановкой, можно назвать эндемический зоб, обусловленный недостатком йода; анемии, связанные, как и некоторые другие болезни, с дефицитом железа; эндемическую подагру, связанную с избытком молибдена; уровскую болезнь, вызываемую совокупным дефицитом кальция, калия, натрия при избытке стронция и бария; уролитиаз (мочекаменная болезнь), развитие которого связывают с жесткостью воды, а именно с повышенным содержанием в ней кальция; врожденный вывих бедра, связанный с недостаточностью многих макро- и микроэлементов.
Остановимся подробней на некоторых болезнях человека, связанных с геохимическими особенностями определенной местности.
Эндемический зоб внешне проявляется в увеличении размеров щитовидной железы, что связано с разрастанием ее ткани. Развитие этой болезни связывают с недостатком в воде и пище йода, что обусловливает снижение синтеза гормонов щитовидной железы и приводит к стимуляции тиреотропного гормона в гипофизе. Это и вызывает разрастание ткани щитовидной железы; изменяется обмен веществ, замедляется рост, нарушается психика.
Эндемический зоб — болезнь распространенная. На земном шаре ею болеют более 200 млн. человек. Особенно тяжело она протекает в горных странах, но наблюдается и на равнинах. Она регистрируется во всех климатических поясах, на материках и островах, на побережьях морей и океанов. Практически болезнь не встречается в пустынях, полупустынях, сухих степях, на большей части лесостепей.
Наиболее значительные очаги эндемического зоба расположены в Азии — по отрогам Гималаев в Индии и в Западном Китае; в Европе — в Швейцарии и в прилегающих к ней частях стран Центральной и Западной Европы, в Карпатах; в Северной Америке — в некоторых районах США; в Африке — в Эфиопии. На территории Российской Федерации эндемический зоб более часто наблюдается в лесных районах Сибири, Урала; в последние годы зарегистрировано его распространение в европейской части средней полосы России.
Уровская болезнь определена по названию реки Уров, где она была впервые выявлена, иначе именуется болезнью Кашина — Бека, по именам подробно описавших ее врачей. Это заболевание впервые обнаружено в 50-е годы XIX столетия.
Болезнь проявляется в ограничении подвижности суставов, изъязвлении хрящей, ограничении роста и деформации костей. С возрастом костно-суставные изменения нарастают и приводят к резко выраженной деформации скелета, в первую очередь конечностей. Заболевание ведет к обезображиванию, к потере трудоспособности.
Болезнь встречается в Приангарье, Прибайкалье, в Иркутской области. Отдельные случаи этого заболевания были отмечены в Японии, Китае, Монголии, Швеции. Болезнь распространена отдельными очагами, охватывая общую площадь 180 000 км2.
В Забайкалье ареал заболевания ограничен на севере рекой Шилкой, на юго-востоке — Аргунью, на западе — устьем реки Онона. Это горно-таежный болотистый район с резко континентальным климатом и развитием вечной мерзлоты.
Признаки уровской болезни были обнаружены на костях людей, найденных при раскопках поселений различного возраста: эпохи позднего неолита, эпохи бронзы и в погребениях VIII — X вв.
Относительно происхождения болезни существуют различные точки зрения. Однако большинство исследователей считают, что ее причины — геохимические: недостаток в почвах и водах кальция (может быть, также калия и натрия) и избыток содержания стронция и бария.
В Армении обнаружены биогеохимические провинции с высоким содержанием молибдена и недостатком меди в природных объектах окружающей среды. У населения этих провинций выявляется специфическая патология, связанная с нарушением пуринового обмена, названная молибденовой подагрой.
Врожденный вывих бедра отмечается в Италии (долина реки По), во Франции, Болгарии (близ города Плевен). В нашей стране — на территории Ямало-Ненецкого, частично Ханты-Мансийского автономных округов, в долине реки Таз и в верховьях рек Пура, Турухан и Вах. В этих районах наблюдается выраженная недостаточность многих макро- и микроэлементов.
Анемии большей частью связаны с дефицитом во внешней среде элементов, участвующих в образовании красных кровяных телец. Свыше 10 микроэлементов принимают участие в этом процессе. Но особенно важны железо, кобальт, медь, марганец, никель и цинк. Каждый из этих элементов дополняет другие, действуя на разных этапах кроветворения. Так, марганец влияет на созревание эритроцитов; медь участвует в синтезе гемоглобина; кобальт и никель способствуют утилизации резервного железа и образованию ретикулоцитов (молодых эритроцитов). Очаги анемии распространены в Индии, на Шри-Ланке, Филиппинах, в Малайзии, Финляндии, Ирландии, в южных штатах США среди негров, в Таджикистане.
Злокачественные заболевания. Различия в условиях, способствующих развитию злокачественных опухолей разных локализаций, многообразие возможных причин развития этого патологического процесса требуют применения многоаспектного анализа. Однако имеются факты, свидетельствующие о геохимических причинах. Так, в частности, специалисты обнаружили, что в
области повышение заболеваемости раком желудка совпадает с выходом тектонических структур, к которым приурочены глубинные и поверхностные воды своеобразной минерализации. Анализ показал, что их химический состав включает уран, титан, цирконий, цинк, медь, свинец, хром, бериллий. Специалисты отмечают, что если каждый из этих элементов способствует заболеванию раком желудка, то их совокупность, несомненно, весьма опасна.
Известно, что в среде обитания человека циркулирует свыше 10 тыс. химических соединений и в течение суток они могут попадать в организм человека разными путями в количестве до 3 г. По рисунку 26 можно определить, где в организме человека происходит накопление различных химических соединений.
Факторы, способные вызвать превращение нормальной клетки в опухолевую, получили название бластомогенных, или канцерогенных (blastoma — опухоль, cancer — рак). Это могут быть химические, физические и биологические факторы, имеющие одну общую для всех особенность: они воздействуют на генетический аппарат, нарушая регуляцию клеточного деления и приводя к образованию опухоли.
Из химических канцерогенов наиболее распространены полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Наиболее известные из них — бензопирены. Они широко распространены: находятся в дыме, смоле табака, в пережаренном масле, в выхлопных газах автотранспорта, в копченых продуктах, в продуктах переработки нефти, битуме, асфальте и др.
Физические канцерогены — это ионизирующая радиация, ультрафиолетовые лучи, возможно, инфракрасные лучи. В последнее время обнаружены канцерогены биологического происхождения. Это особые грибы, способные синтезировать афлатоксин — вещество, обладающее резко выраженными канцерогенными свойствами. Гриб паразитирует на земляных орехах, кукурузе, рисе, яйцах, в порошковом молоке.

1. СВИНЕЦ
   (2) ТЕТРАЭТИЛСВИНЕЦ
   (3) РТУТЬ
   (4) МАРГАНЕЦ
   (5) БЕРИЛЛИЙ
   (6) ХЛОР
   (7) СЕРОУГЛЕРОД
   (8) ХРОМ, НИКЕЛЬ И ДР
   АЛЛЕРГЕНЫ
   О) ХРОМ, НИКЕЛЬ,
   БЕНЗИДИН
   (Ю) АРОМАТИЧЕСКИЕ
   УГЛЕВОДОРОДЫ,
   БЕНЗОЛ И ДР.
   (11) ХЛОРИРОВАННЫЕ
   УГЛЕВОДОРОДЫ
   (12) ОКИСЬ УГЛЕРОДА
   (13) АНИЛИН И ДР.
   (14) ТНТ
   (15) КВАРЦ, СИЛИКАТЫ
   (16) ХЛОПОК, ЛЕН,
   ЗЕРНО
   (17) ПЛАСТМАССЫ И
   ПОЛИМЕРЫ
   (18) НЕФТЕПРОДУКТЫ
   (19) ВИБРАЦИЯ
   (20) ШУМ
   (21) ЭЛЕКТРОМАГН.
   ПОЛЕ
   (22) ИОНИЗИРУЮЩЕЕ
   ИЗЛУЧЕНИЕ
   (23) ПЕРЕТРУЖИВАНИЕ

В настоящее время Кабардино-Балкарская республика является одним из наиболее развитых в промышленном и рекреационном отношениях регионов Северного Кавказа.

Заключение

Значение естественной геохимической среды для развития организмов и эволюции жизни определяется использованием организмами многих химических элементов с их специфическими свойствами в процессах обмена веществ и вхождением их в состав ряда биологически активных соединений.

Всевозрастающее загрязнение окружающей среды производственными отходами приводит к накоплению в биосфере большого количества микроэлементов технического генеза, которые включаются в звенья неразрывной единой миграционной цепи. Длительное диспропорциональное поступление в организм микроэлементов является фактором активации, либо ингибирования ферментов. В конечном счете, когда защитно-адаптационные возможности организма исчерпаны, это обуславливает дезорганизацию биохимических процессов. И, даже когда возникающие при этом патохимические процессы не приводят к формированию какого-либо эндемического заболевания, они могут способствовать снижению реактивной способности организма и, таким образом, создавать фон для развития того или иного заболевания (Бабенко, 1974). В таких случаях происходит нарушение функций или срыв их, возникают дисфункции, аномалии развития и обмена веществ. Так, по данным В.В. Ковальского (1957, 1974), Г.Я. Яровой (1962) и В.В. Ковальского, Г.Я. Яровой (1966), повышенное поступление молибдена с водой и пищей у людей, проживающих в Анкованской молибденовой провинции (Армения), обуславливает возникновение эндемической подагры, которая охватывает 38% взрослого населения.

Для выяснения сложных механизмов приспособления организмов к геохимической среде необходимо раскрыть общие закономерности действия на организм различных концентрации микроэлементов. Уровень синтеза ферментов и других биологически активных соединений в организме, обеспечивающий нормальное протекание физиологических процессов, наблюдается только в определенных пределах концентрации и соотношении в среде и в организме. Регупирующие системы организма (депонирование, выделительная, барьерная, синтеза биологически активных веществ) не могут нормально функционировать при концентрации микроэлементов выше или ниже этих пределов (Ковальский, 1963; Mertz, 1982; Frieden, 1984).

Обращает на себя внимание тот факт, что на недостаток молибдена в республике накладывается дефицит йода и обусловленная этим зобная эндемия. В литературе встречаются сведения о том, что дефицит молибдена в пище отягощает течение эндемического зоба (Уразаев, 1956; Москалюк, 1972; Green, Beinert, 1953; Hermodsson, 1965; Black, Webster, 1973). В то же время в республике имеются районы с повышенным содержанием ряда элементов (Mo, W, Си, РЬ), которые представляют собой составляющие отходов производства. Это территории близ ТВМК и НГМЗ.

При исследовании изменений химического состава среды и организма животных под влиянием техногенного загрязнения мы обнаружили значительное превышение количества молибдена в них по сравнению с контролем. В почве молибден содержится в количестве в 100-200 раз превышающем контроль, в воде почти 1000 раз, в растениях в 12-15 раз, в органах животных 2,5 раза. Обращает на себя внимание то, что антропогенное загрязнение почвы приводит к аномальному увеличению содержания Мо в растениях.

В животный организм молибден поступает с пищей и водой. Молибден является составной частью пятнадцати ферментов, три из которых встречаются в животном организме (ксантиноксидаза, сульфитоксидаза и альдегидоксидаза). И активность зависит от обеспеченности организма молибденом.

Молибден влияет не только на молибденсодержащие ферменты, но и на ряд других (Страхов, 1980; Гойнацкий, 1990; Виноградова и др., 1995; Сох, 1960; Capilna, 1963), для которых он является либо активатором, либо ингибитором.

У 57% отловленных лесных мышей с территории НГМЗ при микроскопировании срезов щитовидной железы мы обнаружили структурные изменения различного характера. У одних особей диффузная гиперплазия тиреоидного эпителия с формированием паренхиматозного зоба. При этом часто наблюдается лимфоидная инфильтрация паренхимы железы. У других наблюдаются изменения, характерные для макрофолликулярного зоба. В центральной части таких желез наблюдаются дегенеративные склеротические явления. Встречаются также очаги некроза, где отмечаются характерные изменения (пикноз ядер, ка-риорексис и кариолизис).

В результате гиперплазии тиреоидного эпителия происходит формирование сосочковой структуры фолликула, что говорит о повышении функциональной активности щитовидной железы.

Нередко встречались срезы щитовидной железы лесных мышей с загрязненных территорий, где имеются микро- и макрофолликулы, что напоминает картину смешанного зоба. Со стороны сосудистой системы также наблюдались изменения различного рода. У животных этой группы наблюдалось неравномерное кровенаполнение органа, кровеносные сосуды расширены. Наблюдается разрыхление стенок сосудов.

В плазме крови у лесных мышей с загрязненных территорий повышен уровень гормонов Т3, Т4 и ТТГ по сравнению с контролем. Такое нарушение отрицательной обратной связи объясняется нарушением тиреотропной функции гипофиза, который, очевидно, выходит из под контроля регулирующих факторов. При анализе микропрепаратов гипофиза мышей с территории НГМЗ отмечается увеличение числа базофилов, вырабатывающих ТТГ, наблюдается также снижение числа хромофобных клеток.

В передних ядрах гипоталамуса (РУ, Б О) наблюдаются структурные изменения, указывающие на некоторое повышение его функциональной активности. Большинство клеток РУ ядер находится на стадии активной секреции. Они содержат светлое крупное ядро с хорошо выраженным ядрышком, светлую цитоплазму и незначительный тигроид. В связи с этим повышается выработка тире-олиберина, что говорит о дисбалансе гормонов гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной системы.

Ряд специалистов в области геохимической экологии (Ковальский, 1971 и др.) считают одной из важнейших задач определение границ концентраций химических элементов в почвах, кормовых растениях, пищевых рационах, в пределах которых обеспечивается возможность нормального развития и жизни живых организмов, а также определение пороговых концентраций, при которых нарушается течение жизненных процессов.

В связи с тем, что в биосфере Кабардино-Балкарии наблюдается дефицит молибдена, а в районах добычи и переработки молибденовых руд - его избыток, определение пороговых концентраций молибдена в различных средах в условиях КБР весьма актуально. В наших экспериментах белые лабораторные крысы в составе суточного рациона получали молибдена 0,0128 мг/кг живого веса, что ниже нормы. Потребность крыс в молибдене в сутки по данным Хен-ниг (1976) равна 0,02 мг/кг. Микродобавки молибдена в количестве 0,0125 мг/кг в сутки оказывают стимулирующее действие на организм. Со стороны щитовидной железы отмечается небольшое повышение функциональной активности. Увеличивается высота тиреоцитов, коллоид бледно окрашен, много резорбционных вакуолей. Количество нуклеиновых кислот в тиреоцитах повышается по сравнению с контролем и составляет 0,130±0,003 у.е., что указывает на повышение биосинтеза тиреоглобулина. В плазме крови наблюдается увеличение количества Тз и Т4 в пределах нормы. Содержание молибдена в органе составляет 9,0 мкг%.

Аденогипофиз находится в состоянии нормы. В ядрах переднего гипоталамуса обнаруживается увеличение количества гипертрофированных «светлых» клеток, находящихся на стадии секреции.

Видимо, концентрация микродобавки молибдена в количестве 0,0125 мг/кг возмещает дефицит молибдена в рационе, состоящем из продуктов местного происхождения, доводит его содержание в организме до плато и стимулирует нейроэндокринную систему и обмен веществ.

У животных, получавших 0,250 мг/кг молибдена в сутки, отмечаются изменения поведения, возбужденность, агрессивность, усиленная двигательная активность.

Гистологическое изучение срезов щитовидной железы крыс этой группы показало, что орган находится в состоянии функционального напряжения. Использование 0,250 мг/кг молибдена в качестве микродобавки приводит к изменениям в щитовидной железе, схожими с изменениями при токсическом зобе (по микрофолликулярному и смешанному типу). Содержание гормонов в плазме крови составляет Т3 -. 11,4±0,03 нг/мл, Т4 - 1546,4±53,3 мМЕ/л, ТТГ -11,8±0,07 мМЕ/л. Соотношение гормонов говорит о нарушении принципа обратной связи.

В аденогипофизе наблюдается увеличение базофильных тиреотрофов.

В гипоталамусе крыс под действием дозы 0,250 мг/кг наблюдается доминирование нейросекреторных клеток на стадии синтеза и секреции. В органах гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной системы происходит накопление молибдена: в щитовидной железе - 12,0 мкг%; в гипофизе - 4,7 мкг%; в гипоталамусе - 1,3 мкг%.

По мере повышения содержания молибдена в организме экспериментальных животных меняется внешний вид животных и поведенческие реакции, наблюдаются нарушение опорно-двигательного аппарата, заторможенность, значительное уменьшение массы и диарея, его повреждающее действие на нейроэндокринную систему усиливается. Наблюдаются очаги некроза, кровоизлияния, десквамация тиреоцитов. Снижаются и физиологические показатели щитовидной железы.

В гипофизе отмечаются дегенеративные и некротические изменения, нарушение кровообращения в микроциркуляторном русле.

В ядрах переднего гипоталамуса размеры нейросекреторных клеток уменьшаются. Наблюдается депонирование нейросекрета, много дегенерирующих клеток и значительные изменения нейроглии.

Итак, низкие дозы молибдена, дополняя его дефицит в основном рационе, благоприятно действуют на организм животных, повышая функциональную активность нейроэндокринной системы. Высокие дозы вызывают системы различной степени в прямой зависимости от содержания молибдена в пище. нарушения структуры и функции гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной  структуры.

Список литературы 

• Березов Т.Т. , Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. Под ред. Дебова С.С. / М., «Медицина», 1990.
• Николаев А.Я. Биохимия. / М., «Высшая школа», 1989.
• Строев Е.А. Биологическая химия. / М., «Высшая школа», 1986.
• Бышевский А.Ш.. Терсенев О.А. Биохимия для врача. /Екатеринбург, 1994.
• Кушманова О.Д., Ивченко Г.М. Руководство к лабораторным занятиям по биологической химии. / М., «Медицина», 1983.
• Ситуационные задачи по биохимии. Под ред. Удинцева Н.А. / Томск, 1985.
• Канская Н.В. Жаворонок Т.В., Рязанцева Н.В. и др. Интерпритация результатов основных лабораторных методов исследования в клинической практике. - Томск, 2006. - 136 с.
• Болдырев А.А. Биологические мембраны и транспорт ионов. - М., 1985.
• Иванов Н.Р., Рубин В.И. Обмен веществ у детей и способы его биологической оценки. - Саратов, 1984.
• Климов А.Н., Никульчева Н.Г. Липопротеиды, дислипопротеидемии и атеросклероз. - С.–Петербург, «Питер», 1995.
• Колб В.Г., Камышников В.С. Справочник по клинической биохимии. -Минск, 1982.
• Комаров Ф.И., Коровкин Б.Ф., Меньшиков В.В. Биохимические исследования в клинике. - М., 1981.
• Лакин К.М. , Крылов Ю.Ф. Биотрансформация лекарственных веществ. - М., 1981.
• Ленинджер А. Основы биохимии. - В 3–х т. - М., «Мир», 1985.
• Мецлер Д. Биохимия. - В 3–х т. - М., «Мир», 1985.
• Спирин А.С. Молекулярная биология. Структура рибосом и биосинтез белка. - М., 1986.
• Страйер Л. Биохимия. - В 3–х т. - М., «Мир», 1985.
• Теппермен Дж., Теппермен Х. Физиология обмена веществ и эндокринной системы. - М., «Мир», 1989.
• Ткачук В.А. Введение в молекулярную эндокринологию. - М., 1983.
• Уайт А., Хендлер Ф., Смит Э и др. Основы биохимии. / В 3–х томах. М., «Мир», 1981.
• Хашен Р., Шейх Д. Очерки по патологической биохимии. / М., 1982.
• Хорст А. Молекулярные основы патогенеза болезней. / М., 1982.
• Биохимия / Жеребцов Н.А., Артюхов В.Г., Попова Т.Н. Изд.: ДеЛи, 2002.
• Шведова В.Н., Комов В.П., Биохимия. Изд.: ДРОФА, 2004.
• Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Биохимия и молекулярная биология. Словарь терминов. Изд.: ДРОФА, 2008 г.,.
• Марри Р. и др. Биохимия человека. - М., 1993.
• Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. 3-е изд. Николаев А.Я., Северин Е.С., Северин Е.С. Николаев А.Я. Изд.: ГЭОТАР-МЕДИА, 2005.
• Биохимия: задачи и упражнения. Коничев А.С., Севастьянова Г.А., Егорова Т.А., Севостьянова Г.А. Изд.: Колос, 2007.