Связь экотоксикологии с другими науками

Предметом экологической токсикологии являются организмы и биологические системы надорганизменного уровня, подверженные техногенному загрязнению. Поэтому теоретической основой экотоксикологии служат фундаментальные закономерности функционирования и структуры природных систем популяционного и биоценотического ранга, активно разрабатываемые современной теоретической экологией. Важнейшее значение имеет общая концепция устойчивости и стабильности экологических систем.

По аналогии с экологией, действие присутствующих в окружающей среде химических веществ на живые организмы в рамках экотоксикологии можно рассматривать на трех уровнях (в трех разделах):аутэкотоксикология, демэкотоксикология, синэкотоксикология (Рис.1).

10. Родственные экотоксикологии междисциплинарные научные направления. Расширение и углубление понятия «экология» привело к появлению новых самостоятельных научных направлений. Эти направления соприкасаются друг с другом: имеют общую методологию, понятийный аппарат, объекты исследований, используют одни и те же научные результаты для решения собственных конкретных задач.

Экологическая химия изучает изменения химических веществ под воздействием факторов окружающей среды. Центральной задачей является изучение поведения антропогенных веществ: концентрация в окружающей среде, процессы разложения, превращения и накопления в организмах и окружающей среде. В сферу интересов попадают химические процессы в окружающей среде в связи с изменениями, вносимыми в них деятельностью человека (хозяйственной, военной и др.). Тесная связь экологической химии с экотоксикологией выражается в том, что экотоксикология пользуется достижениями экологической химии при рассмотрении поведения экотоксикантов в окружающей среде.

Предметом исследования химической экологии являются химические связи, организующие живые организмы в экосистемы. В отличие от экологической химии объектами исследования химической экологии являются не антропогенные, а природные вещества, посредством которых осуществляется взаимодействие между организмами. Эти вещества называются экомоны и аллелохимикалии.

Экологическую химию и химическую экологию объединяют термином — химия окружающей среды. Химия окружающей среды не ограничивается проблемами антропогенного воздействия на биосферу, а охватывает сведения о Земле как о реакционном пространстве, ее энергетическом балансе и эволюции, о структуре, свойствах и составе атмосферы, гидросферы и литосферы.

11. терминологии и методологии экологии.

Общая черта токсикологии и экотоксикологии - экотоксикология пользуется методологией, понятийным аппаратом токсикологи и ее основными закономерностями.

Токсикология - область медицины, изучающая физические, химические свойства ядов (вредных и отравляющих веществ), механизмы их действия на организм человека и разрабатывающая методы диагностики, лечения и профилактики отравлений (Энциклопедический словарь медицинских терминов, 1982),

Токсикология - это учение о токсичности и токсическом процессе. Токсичность и токсический процесс - это два основных понятия современной токсикологии.

Токсичность - свойство (способность) химических веществ, действуя на биологические системы немеханическим путем, вызывать их повреждение (нарушение функций) или гибель. Применительно к организму человека, токсичность - способность вызывать нарушение работоспособности, заболевание или гибель. Химические вещества, способные при определенных условиях, проявлять это свойство называют токсикантами (токсичными веществами).

Действие вещества, приводящее к нарушению функций биологических систем, называется токсическим действием. В основе токсического действия лежит взаимодействие вещества с биологическим объектом на молекулярном уровне. Химизм взаимодействия токсиканта и биологического объекта (на молекулярном уровне) называется механизмом токсического действия.

Токсикант = яд=отравляющее, вредное или опасное вещесто.

Токсическое действие = опасное, вредное или поражающее действие.

12. токсическое действие, токсический процесс, токсический эффект.

Следствием токсического действия веществ на биологические системы является развитие токсического процесса. Реакция биосистемы на действие токсиканта, приводящее к её повреждению (т.е. нарушению её функций, жизнеспособности) или гибели, называется токсическим процессом.

Внешние, регистрируемые признаки токсического процесса (токсического действия) называются его проявлением (токсическим эффектом). Форма проявления токсического процесса определяется уровнем организации биологического объекта, на котором токсичность вещества изучается:

- клеточном;

- органном;

- организменном;

- популяционном;

- биоценотическом.

Токсический процесс на клеточном уровне проявляется:

v структурно-функциональными изменениями,

v преждевременной гибелью,

v мутациями клетки (генотоксичность).

Мутации – (от латинского изменение, перемена) – возникающие естественно или вызванные искусственным путем (под действием химических и физических факторов) изменение наследственных свойств организма в результате перестроек и нарушений в генетическом материале организма (хромосомах и генах).

13. Формы проявления токсического процесса на разном уровне организации живой материи.

Если в процессе изучения токсических свойств веществ исследуют их повреждающее действие на отдельные органы и системы органов, выносят суждение об органной токсичности соединений: нейротоксичности (влияние на нервную систему), гепатотоксичности (влияние на печень), гематотоксичности (влияние на кровеносную систему), нефротоксичности (влияние на почки) и т.д.

Токсический процесс со стороны органа или системы органов проявляется:

v функциональными реакциями (спазм гортани, кратковременное падение артериального давления, учащение дыхания, и т.д.),

v заболеваниями органа,

v неопластическими процессами.

14. Токсический процесс на уровне целостного организма проявляться:

- болезнями химической этиологии (интоксикация =отравление);

(Болезнь – это нарушение нормальной жизнедеятельности организма в результате функциональных и морфологических изменений. Развивается под действием ряда внешних факторов (химических, физических, социальных) и генетических дефектов организма. Интоксикация (отравление) – болезнь, развивающаяся под влиянием химических факторов).

- транзиторными токсическими реакциями - быстро и самопроизвольно проходящими состояниями, сопровождающимися кратковременной утратой дееспособности (явление раздражения глаз, дыхательных путей; седативно-гипнотические состояния; психодислептические состояния и т.д.);

- аллобиозом - стойкими изменениями реакции организма на воздействие физических, химических, биологических факторов окружающей среды, а также психические и физические нагрузки (нарушение иммунного статуса, аллергия, повышенная утомляемость и т.д.);

- специальными токсическими процессами - развивающимися лишь у части популяции, как правило, в особых условиях (действие химических веществ; в определенный период жизнедеятельности организма и т.д.) и характеризующимися продолжительным скрытым периодом (тератогенез, канцерогенез, мутагенез);

-замедление роста и развития.

15.

Токсический процесс на уровне популяции (экотоксический процесс) проявляется:

v гибелью популяции,

v ростом заболеваемости, смертности, числа врожденных дефектов развития;

v уменьшением численности, рождаемости,

v нарушением структурных характеристик (половая, возрастная, пространственная, размерная, массовая структура и т.д.);

v падением средней продолжительности жизни членов популяции, их культурной деградацией.

Токсический процесс на уровне биоценоза (экотоксический процесс) проявляется:

v изменением популяционного спектра ценоза, вплоть до исчезновения отдельных видов и появления новых, не свойственных данному биоценозу (при этом возможна смена доминантного вида и, как правило, уменьшение биоразнообразия);

v нарушением межвидовых взаимоотношений, снижение продуктивности биоценоза в целом.

v Возможна деградация и исчезновение данной экосистемы.

16. Токсикология (как область медицины) рассматривает формы проявления токсического эффекта, главным образом, на уровне клетки, органа и организма. При этом в центре ее внимания, как правило, находится человек.

Токсическое действие веществ, регистрируемое на популяционном и биоценотическом уровне, может быть названо как экотоксическое и является предметом рассмотрения экотоксикологии.

Логически экотоксикологию может рассматриваться как специальный раздел токсикологии (по уровню организации изучаемой биологической системы). Поэтому по аналогии с токсикологией об экотоксикологии можно сказать, что ее содержанием является учение об экотоксичности, экотоксическом процессе и экотоксических эффектах.

17. Основные фундаментальные и прикладные задачи токсикология решает в рамках трех разделов:

1) токсикокинетика - выяснение механизмов проникновения токсикантов в организм, закономерностей их распределения, метаболизма и выведения;

2) токсикодинамика - изучение механизмов, лежащих в основе токсического действия различных химических веществ, закономерностей формирования токсического процесса, форм его проявлений;

3) токсикометрия - установление количественных характеристик причинно-следственных связей между воздействием химических веществ и развитием токсического процесса в организме; оценка токсичности веществ. Результаты токсикометрических исследований в медицинской практике используют для разработки системы нормативных и правовых актов, обеспечивающих химическую безопасность населения.

18. По аналогии с токсикологией экотоксикологию также можно рассматривать в рамках трех разделов:

- экотоксикокинетика рассматривает судьбу экотоксикантов в окружающей среде (закономерности поступления, распределения в абиотических и биотических элементах окружающей среды, превращения и удаления из окружающей среды);

экотоксикодинамика рассматривает конкретные механизмы развития и формы проявления токсического процесса, вызванного действием экотоксикантов на биоценоз и/или популяции, его составляющие;

экотоксикометрия рассматривает методические приемы позволяющие оценить экотоксичность поллютантов.

19. Общие черты и различия экотоксикологии и токсикологии.

Вывод. Экотоксикология и токсикология при рассмотрении токсичности и токсического процесса используют общий понятийный аппарат, закономерности и методологию. В этом их общие черты.

Однако эти науки изучают токсичность веществ и проявление токсического процесса на разном уровне организации биологического объекта. Экотоксикология рассматривает токсикант, как компонент экосистемы (т.е. как экотоксикант) и участника протекающих в ней экологических процессов. В этом принципиальное отличие экотоксикологии от токсикологии. В токсикологии поступление, метаболизм и выведение токсиканта из биологического объекта и токсический процесс изучаются без экологической перспективы или экологического контекста (без учета поведения в экосистеме и воздействия на популяции и сообщества). При изучении токсических эффектов систем надорганизменного уровня возрастает значение окружающей среды как активного фактора, влияющего на поведение экотоксиканта и на проявление токсических процессов. Специфическая особенность экотоксикологии – оценка экологических последствий совмесного действия антропогенных и природных факторов на биологические системы.