Методика проведения занятия

         I. Вводное слово преподавателяоэкологически обусловленных заболеваниях человека.

         II. Тестовый контроль знаний. Устное собеседование проводится в виде конференцииследующим образом. Предварительно преподавателем подготавливаются карточки, на которых пишутся названия элементов, входящие в биогеохимические провинции, рассмотренные в базовом тексте (медь, цинк, марганец, кобальт, молибден, йод, фтор). Карточки располагаются на столе преподавателя «рубашкой» (чистой стороной) кверху. Преподаватель вызывает 7 студентов (или другое произвольное количество). Один из них берет карточку, но не объявляет, какой элемент на ней записан. Остальные студенты задают по одному вопросу (например: это газ?, это металл? и др.). Последний (седьмой) студент должен определить, о каком элементе и провинции идет речь. Остальные студенты дополняют информацию (какое значение имеет данный элемент, какое вызывает заболевание и т.д.). Преподаватель корректирует ответы, задает наводящие вопросы, для дискуссии активизирует группу.

    III. Заслушивание и обсуждение представленных рефератов.

IV. Заключительное слово преподавателя.

                                           ИНФОРМАЦИОННЫЙ БЛОК

В почве химические элементы располагаются неравномерно. Химические элементы, находящийся в недостаточном количестве для нормального развития растения, называется дефицитными. К ним относятся чаще всего азот, фосфор, калий, фтор, бор, йод, медь и другие. Избыток элементов в геохимической среде также может сдерживать развитие растений и снижать их урожайность. Элементы, удаление которых из среды увеличивает продукцию живого вещества, называются избыточными. Чаще всего это хлор, сера, натрий, медь, никель, железо, фтор, алюминий и др.

Резкий дефицит или избыток элементов в среде может приводить к серьезным заболеваниям растений, животных и человека. Такие болезни А.П. Виноградов назвал биогеохимическими эндемиями, а районы их распространения-биогеохимическими провинциями. Термин «биогеохимиическая провинция» был введен в науку в 1938 году.

Многие тяжелые металлы (марганец, медь, цинк, кобальт, никель, молибден и другие) являются токсичными, однако в малых концентрациях - необходимы растениям. Известно, что диапазон содержаний тяжелых металлов в природе очень велик. Например, по данным В.В. Ковальского, в почвоообазующих породах содержание меди может различаться в 30-60 раз, цинка в 25-170 раз, кобальта – в 2000 раз, марганца – в 20 раз, стронция – в 200 раз, молибдена в 5 раз. При среднем содержании меди в почвах, равном 2,5х10-3%, ее количество в различных почвах может отличаться в 1500 раз. Если же принять во внимание и почвы, подверженные техногенному загрязнению, - то даже в несколько тысяч раз. Содержание цинка может меняться в почвах в 1000 раз.

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

Отсюда вытекает необходимость биогеохимического районирования биосферы. Биогеохимическая провинция – это область на поверхности Земли, отличающаяся содержанием химических элементов в почвах, водах и других средах. Содержание химических элементов в пределах каждой биогеохимической провинции может быть как выше, так и ниже биологического оптимума.

В настоящее время, когда природные и техногенные миграционные потоки веществ образуют единый техно-биогеохимичекий поток, многие ученые объединяют биогеохимические, техногенные и геохимические аномалии в техно-биогеохимические провинции.

На территории РФ существуют биогеохимические провинции с дефицитом йода в почвах и кормах; дефицитом и избытком фтора в питьевой воде; избытком и дефицитом меди в почвах; дефицитом кобальта, бора, избытком стронция и т.д.

Таким образом, биогеохимические провинции с пониженным содержанием отдельных элементов связаны с особенностями состава почвообразующих пород. Биогеохимические провинции с повышенным содержанием элементов обычно формируются в районах рудных месторождений. Кроме того, повышенные концентрации некоторых элементов могут быть обусловлены выбросами промышленных предприятий и автотранспорта.

Рассмотрим влияние концентраций некоторых элементов на живые организмы.

Медь. В концентрациях свыше 60х10-4% - токсична для живых организмов. Но есть культуры, нуждающиеся в повышенных количествах этого элемента. Например, чай, который может накапливать меди до 15 мг/кг сухого вещества.

При резком недостатке или избытке меди (менее 6-15х10-4%) нарушаются процессы метаболизма растений, они засыхают, задерживается развитие корневой системы, у злаков не формируются колосья, у фруктовых деревьев – желтеют листья. У животных наблюдаются анемии, заболевания костной ткани.

Цинк. В больших количествах (более 7х10-3%) - токсичен для растений, так как угнетает процессы окисления. Недостаток цинка (3х10-3%) приводит к задержке или прекращению роста большинства растений, животные (свиньи) заболевают паракератозом.

Марганец. У растений при недостатке марганца (менее 4х10-2%) снижается усвояемость йода, железа. У животных и человека развиваются заболевания опорно-двигательной системы, щитовидной железы. Избыток марганца, особенно в кислых почвах, (более 30х10-2%) приводит к уменьшению содержаний железа в растениях и вызывает у них хлороз, проявляющийся в пятнистости листьев.

Бор. Недостаток бора оказывает влияние только на растения. При содержании бора в почвах менее 6х10-4% растения, как правило, погибают. Заболевание начинается с гибели точки роста, отмирания корней, у свеклы недостаток бора вызывает загнивание сердцевины. Избыток бора (более 30х10-4%) вызывает заболевания животных и человека - борные энтериты.

Кобальт. Снижение концентрации кобальта в почве (менее 7х10-4%) приводит к развитию у растений заболевания – безлепестковая анемона. Систематический недостаток кобальта в пище животных и человека также приводит к тяжелым нарушениям и даже вызывает тяжелые заболевания, обусловленные недостатком витамина В₁₂. Эти заболевания выражаются в разрушении волосяного покрова, нарушении функции печени, приводящем к развитию анемии и малокровия.

Молибден. Остро реагирует на недостаток молибдена (до 1,5х10-4%) клевер. Животные, питающиеся растениями, выросшими на почвах с недостатком молибдена, болеют анемией. Наоборот, избыток молибдена в кормах приводит к развитию молибденоза у животных. При недостатке кальция в пище животных и высоком содержании молибдена развиваются заболевания – эндемическая атаксия (поражение желудочно-кишечного тракта) и эндемической подагрой (заболевания суставов).

Свинец. Содержится в почвах в небольших количествах - 1,6х10-3%. Повышенное количество свинца обнаруживается в почвах промышленных зон, особенно вдоль автомагистралей, что приводит к накоплению его в растениях. Повышение концентрации свинца в пищевых продуктах свыше 10-4% токсично. Поражаются все органы, но наиболее сильно – нервная система. Для человека токсичной считается суточная доза более 0,35 мг. Нейтрализовать свинец в организме человека можно высокими дозами аскорбиновой кислоты, а предотвратить поступление свинца в растения – внесением меди в почву.

Йод. Недостаток этого элемента в пище вызывает заболевание эндемичным зобом. Обусловлено это тем, что йод необходим для синтеза гормонов щитовидной железы. Поэтому необходимо один раз в 30-50 дней пополнение организма новыми порциями йода в количестве 10-15 мг на каждые 70 кг массы тела. Если йод поступает в организм в меньших количествах, щитовидная железа начинает увеличиваться в размерах и образуется зоб. Это заболевание может сопровождаться резким ухудшением умственных способностей. Причем болезнь может поразить человека в любом возрасте. Если же йода не хватает в пище грудного ребенка, то это может вызвать развитие слабоумия, причем кретинизм сопровождается ухудшением деятельности сердца, снижаются слух, зрение, слабеют мышцы, наступает стадия идиотии. В настоящее время многие территории Земли относятся к эндемическим по йоду. В России дефицит йода проявляется в Центрально-европейском регионе, Восточной Сибири, на Урале, Северном Кавказе и Крайнем Севере. Для предотвращения этих заболеваний в районах с недостатком йода в почвах необходимо вводить в пищу небольшие порции этого элемента. Однако, избыток йода также может привести к заболеванию – базедовой болезни (увеличение щитовидки, пучеглазие, сердцебиение). Следует иметь в виду, что во время хранения йодированной соли потери йода составляют 15-20% в месяц.

Фтор. Приводит к развитию кариеса недостаток фтора, т.к. постепенно разрушается эмаль, в которую входит 0,02% фтора. У некоторых организмов наблюдается деформация костей, их повышенная хрупкость и переломы. Повышение содержаний фтора может привести к нарушению функций щитовидной железы. При избытке фтора в пище и воде также возникают заболевания зубов – флюороз (разрушение эмали). У животных наблюдаются явления, усиливающие выделение из организма йода, при этом тормозится активность некоторых ферментов. Установлено, что оптимальной суточной дозой для взрослых людей является 0,6-1,5 мг фтора. Сверх этих норм фтор и его соединения токсичны.