WYKúAD 3 monitoring biologiczny, Materiały dla studentów, ochrona srodowiska


WYKŁAD 3

BIOMONITORING TYPU 2 c.d.

KSENOBIOTYK- substancja chemiczna nie będąca naturalnym składnikiem żywego organizmu, który jest na nią nawożony; substancja obca, egzogenna lub materiał antropogeny. Definicja ta obejmuje substancje obce dla organizmu docelowego; określa się nią większość trucizn i leków. Ważną grupę ksenobiotyków stanowi aż związki chemiczne otrzymane przez człowieka, a struktury chemiczne nie występowały w przyrodzie, do których organizmy nie przystosowały się na drodze wcześniejszej ewolucji.

DAWKA WCHŁONIĘTA- ilość substancji chemicznej przenikającej przez różne fazy wymiany organizmów ze środowiskiem zewnętrznym. Stanowi iloczyn dawki pobranej (podanej) i współdziała wchłanianie tej substancji. Zazwyczaj wyrażana w jednostkach masy substancji wchłoniętej na jednostkę masy organicznej w określonym czasie.

PRZEWIDYWANE STĘŻENIE W ŚRODOWISKU- stężenie substancji w środowisku, obliczone na podstawie dostępnych danych o jej właściwościach (w tym fizykochemicznych), ilościach przenikających do środowiska oraz drogach przenikania.

POZIOM NATĘŻENIA ŚRODOWISKA (EEL)- stężenie lub ilość substancji w określonym przedziale czasowym, na jakie organizmy żywe lub inne składniki środowiska są narażone w swoim naturalnym otoczeniu.

GŁÓWNE DROGI POBIERANIA ZANIECZYSZCZEŃ ORGANICZNYCH PRZEZ ORGANIZMY

GRUPA ORGANIZMÓW

DROGA POBIERANIA

ŹRÓDŁA SUBSTANCJI ZANIECZYSZCZONEJ

Kręgowce lądowe

Przewód pokarmowy

Skóra

Płuca

Pobierane pożywienie i woda

Zanieczyszczone powierzchnie

Kropelki i pyły w powietrzu, opary

Bezkręgowce lądowe

Przewód pokarmowy

Oskórek (owady)

Ściana ciała (ślimaki)

Tchawki

Pobierane pożywienie i woda

Zanieczyszczona powierzchnia

Zanieczyszczone środowisko np. gleba

Ryby

Skrzela

Przewód pokarmowy

Zanieczyszczenia z zaniecz. wody, rozcieńczone lub zawieszone

pożywienie

Wodne ssaki i ptaki

Przewód pokarmowy

Pożywienie, niewielkie ilości z wody otaczającej lub wypitej

Wodne płazy

Skóra

Przewód pokarmowy

Zanieczyszczenia w otaczającej wodzie rozpuszczone lub zawieszone

Pożywienie, niewielkie ilości z otaczającej wody

Wodne bezkręgowce

Przewód pokarmowy

Powierzchnie oddechowe

Pożywienie

Niewielkie ilości z otaczającej wody

Rośliny

Liście

Korzenie

Zanieczyszczenia w kropelkach lub w postaci pyłu, opadu

Zanieczyszczenia rozpuszczone w wodzie glebowej

Są to ważne drogi pobierania herbicydów, insektycydów i fungicydów.

ROZMIESZCZENIA ZANIECZYSZCZEŃ

Gleba skażona metalami ciężkimi- zrekultywowanie przez naniesienie nieskażonej górnej warstwy gleby. Rośliny których korzenie są krótkimi nie powodują problemów, ale te z dłuższymi np. drzewa pobierają metale ciężkie z niższej, zanieczyszczonej gleby, a opadające liście (zanieczyszczone metalami) tworzą skażoną ściółkę. Droga migracji jest mniejsza.

Zanieczyszczone powietrze- zanieczyszczenia opadają na liście, które są skażone i przechodzą zanieczyszczenia do korzeni- dotyczy to roślin o krótkim systemie korzeniowym, natomiast drzewa (długi system korzeniowy) pobierają witaminy z gleby. GORSZA SYTUACJA- skażone są liście, gleba i korzenie roślin słabiej ukorzenionych.

0x08 graphic

BIOAKUMULACJA I BIOMAGNIFIKACJA

Zwierzęta znajdujące się na szczycie łańcucha pokarmowego są szczególnie wrażliwe na zatrucie chlorowanymi węglowodorami. Przyczyną jest łączny efekt BIOAKUMULACJI (odkładanie się w tkankach w coraz większych ilościach substancji pochodzącej ze środowiska fizycznego), oraz BIOMAGNIFAKACJI (zwiększenie się stężenia substancji o tkankach kolejnych organizmów łańcucha pokarmowego w skutek jej asymilacji i przekazywania wzdłuż tego łańcucha).

0x08 graphic
TRANSFER ZANIECZYSZCZEŃ W ŁAŃCUCHACH POKARMOWYCH

0x08 graphic
Szczytowi drapieżnicy- mało wydajny system oksydacji detoksykacji (brak enzymów detoksykacyjnych) kumulacja w tkankach związków polichlorkowych

0x08 graphic
Konsumenci niższych rzędów- wydajne systemy oksydacji detoksykacji metabolizm ksenobiotyków i wydalanie z ustroju

BIOMAGNIFIKACJA

WSPÓŁCZYNNIK BIOMAGNIFIKACJI-

BMF= stężenie na wyższym poziomie troficznym/stężenie na dolnym poziomie troficznym

Najbardziej narażeni są szczytowi drapieżcy

PCB- polichlorowane bifenyle. Po 50 latach użytkowania odkryto, że jest toksyczna i zanieczyszcza środowisko.

WPŁYW BIOAKUMULACJI I BIOMAGNIFIKACJI NA CZŁOWIEKA

NAJGROŹNIEJSZE KSENOBIOTYKI

Zanieczyszczenie lipofilowe o długim biologicznie okresie półtrwania: polichlorowane insektycydy: dieldryna i DDT, związki z grupy PCB, dioksyny (TCDD), metylortęć, tributylocyna.

CECHY DDT (dichlorodifenylotrichloroetan):

  1. Chemiczna stabilność, która sprawia, że mogą przez długi okres pozostawać w środowisku (t1/2=10-15lat)

  2. Wysoka rozpuszczalność w lipidach (łączenie się z kwasami tłuszczowymi)

  3. Toksyczność i aktywność biologiczna oraz możliwość przemieszczania się w środowisku

PTAKI NAJCZĘŚCIEJ WYKORZYSTYWANE W TESTACH TOKSYCZNOŚCI IN VIVO

Przepiórki, bażanty, kurczęta- prawie całkowicie nie wrażliwe DDT

Kaczki- w niewielkim stopniu wrażliwe na DDT

0x08 graphic
Ptaki drapieżne- bardzo wrażliwe na DDT; ściemnienie skorup jaj co prowadzi do minimalizacji lęgu, DDT kumuluje się w wątrobie, mózgu, mięśniach co prowadzi do utraty orientacji i problemów z łowami.

Krogulec, sokół wędrowny- najbardziej drastyczne skutki po spożyciu DDT

Najdrastyczniejszy przykład to ściemnienie skorupy jaja, które stwierdzono u wybrzeży Kalifornii w 1969 r. (z 750 gniazd ptaki wyprowadziły 4 pisklaki).

OPÓŹNIONA TOKSYCZNOŚĆ

Edredon- w czasie sezonu rozrodczego samice giną z powodu zatruci dieldryną, a samce nie. Ponieważ z początkiem sezonu wegetacyjnego samice gromadzą znaczne ilości tłuszczu. Wraz z mobilizacją rezerw tłuszczowych w czasie składania jaj stężenie dieldryny we krwi gwałtownie wzrasta i samice ulegają zatruciu.

KRYTYCZNE DROGI KUMULACJI I TRANSPORTU ZANIECZYSZCZEŃ W ŁAŃCUCHACH POKARMOWYCH

Po katastrofie w Czarnobylu (1986) monitoring biologiczny wykazał w wielu krajach europejskich (od Włoch po Norwegię) wzrastający poziom radioaktywnego cezu w strzępkach podstawczaków. Grzyby kumulowały izotop z gleby, lecz dopiero kiedy wytworzyły się nadziemne owocniki, cez stał się dostępny dla zwierząt żywiących się grzybami. Owocniki podstawczaków wykazywały poziom promieniotwórczości nawet 100 razy większy niż u roślin.

Niektóre grupy bezkręgowców (np. stonogi, ślimaki, dżdżownice) kumulują znaczne ilości metali ciężkich z pożywienia podczas gdy większość owadów utrzymuje ich stężenie na stosunkowo niskim poziomie.

OCENA EKSPOZYCJI NA PESTYCYDY CHLOROORGANICZNE

Do oceny stosuje się:

MEWA SREBŻYSTA jako kluczowy gatunek wskaźnikowy Wielkich Jezior:

0x08 graphic
SKUTKI ODDZIAŁYWANIA ZANIECZYSZCZEŃ

BIOMONITORING TYPU 3

Podstawą badań tego biomonitoringu jest możliwość wykorzystania parametrów biochemicznych, komórkowych, fizjologicznych i morfologicznych jako narzędzi przesiewowych lub „biomarkerów”. Umożliwia ocenę skutków oddziaływania zanieczyszczeń na organizmy i powiązanie ich ze stężeniem zanieczyszczeń w tych organizmach oraz innymi wskaźnikami biotycznymi i abiotycznymi.

0x08 graphic
0x08 graphic
EKSPOZYCJA (dostępność subst. w jakiejś ilości) DAWKA STAN ZDROWOTNY

Jednym z najprostszych wskaźników in situ zanieczyszczeń powietrza jest tytoń. W odpowiedzi na zanieczyszczenie ozonem atmosferycznych na liściach tytoniu pojawiają się plamki. To jest łatwy w użyciu i często wykorzystywany w wielu pomiarach, nawet z udziałem młodzieży szkolnej.

KLASYFIKACJA BIOMARKERÓW (jako reakcja organizmu na ksenobiotyk)

Biomarkery ekspozycji (dawki)- dają możliwość zaobserwowania zależności między dawką zewnętrzną substancji chemicznej a wchłoniętą. U kręgowców najczęściej oznaczane są w krwi, moczu, ślinie i w wydychanym powietrzu.

Biomarkery efektu (odpowiedzi)- są wskaźnikiem zmian wywołanych w wyniku działania substancji toksycznej. Stosuje się je w celu bezpośredniej identyfikacji zagrożenia lub do oszacowania zagrożenia zdrowia na podstawie reakcji dawka-odpowiedź.

0x08 graphic
Biomarkery wrażliwości (podatności)- służą do wyodrębniania grupy ryzyka, identyfikują osobniki w populacji mające nabytą bądź genetyczną odmienność wrażliwości na skutki wywołana czynnikiem toksycznym.

0x08 graphic
Ekspozycja zewnętrzna

0x08 graphic
0x08 graphic
Dawka wewnętrzna Dawka biologicznie skuteczna =BIOMARKERY EKSPOZYCJI

0x08 graphic
BIOMARKERY EFEKTU= Wczesne skutki biologiczne

BIOMARKERY WRAŻLIWOŚCI= Choroba

OCENA WRAŻLIWOŚCI ORGANIZMÓW NA CZYNNIKI STRESOGENNE

BEZPOŚREDNI I POŚREDNI EFEKT DZIAŁANIA CZYNNIKÓW STRESOGENNYCH I ŚRODOWISKOWA OCENA ZAGROŻEŃ

[RYSUNKI]

BIOMONITORING TYPU 3 W EKOSYSTEMACH LĄDOWYCH

Emisja fluorków z zakładów aluminiowych może oddziaływać bezpośrednio na małe ssaki. Krety i ryjówki zebrane w odległości poniżej 1km od zakładów miały w swoich zębach i kościach niezwykle wysoli poziom fluorków. Niektóre z nich wykazywały objawy zatrucia fluorkami, włącznie z wyszczerbionymi i złamanymi zębami oraz kruchymi kośćmi.

W Finlandii zanieczyszczenie powietrza pochodzące z huty miedzi spowodowało zamieranie populacji gąsienic. Sikory bogatki uzyskują karotenoidy dzięki którym mają żółte ubarwienie, właśnie poprzez żerowanie na tych gąsienicach. Mniej jaskrawe osobniki mają mniejsze dostosowanie w kategorii doboru partnera i przeżycia.

Podobne rezultaty uzyskano dla skażonych promieniotwórczo jaskółek dymówek z okolic Czarnobyla, u których musi dojść do kompromisu między zwiększonym zużyciem karotenoidów w celu redukcji wolnych rodników a ich rolą w sygnalizacji seksualnej.

Program oprysku lasów w wschodniej Kanadzie zmierzający do zredukowania zwójki świerkowej jest najdłuższym i największym tego rodzaju programem na świecie. Łącznie w latach 1952-1996 rozpylono ok. 17mln. kg pestycydów na 67ha lasów.

Początkowo do oprysków stosowano DDT, co przyczyniło się do szeroko rozpowszechnionej śmiertelności amerykańskiego rudzika. Pierwszym pestycydem zastępującym DDT był fosfamidon. Związek ten okazał się najbardziej efektywnym owicydem- przyczynił się do śmiertelności milionów ptaków spierających.

0x08 graphic
OSTANIE WAŻNE INFORMACJE

KRYTRIA DOBOTU ORGANIZMÓW:

Igły sosny wyróżniają się wysokim stopniem kumulacji przy większej jednorodności materiału i mają najwyższy stopień korelacji z odpadem radioaktywnym.

Odporność na zanieczyszczenia o podłożu genetycznym

Biomonitoring typu 4

Odmiany roślin, które charakteryzują się genetyczną odpornością na duże stężenia metali w glebach, są znane od wielu lat (Baker i Walker, 1989). Także u owadów odporność taka jest dobrze udokumentowana. Jest ona dziedziczna i powinno się ją odróżniać od tolerancji fenotypowej, którą mogą mieć wszystkie osobniki danego gatunku („preadaptacja").

Ta ostatnia może obejmować strategie unikania, duże możliwości wydalania lub obecność enzymów, które rozkładają zanieczyszczenia organiczne. Tolerancja fenotypowa może być indukowana (np. zwiększona synteza białek wiążących metale). Genetycznie odrębne odmiany oporne na zanieczyszczenia będą ewoluowały jednak tylko wtedy, gdy nacisk selekcyjny utrzyma się przez wiele pokoleń.

Do bezkręgowców lądowych, u których wykazano w doświadczeniach hodowlanych rozwój odporności genetycznej na duże stężenia metali, należą dżdżownice (Spurgeon i Hopkin, 2000), Collembola, lądowe równonogi (stonogi) i Drosophila (Posthuma i Van Straalen, 1993). Jednak selekcyjna korzyść, jaką niesie taka odporność, jest raczej niewielka. W porównaniu z kontrolą odporne zwierzęta zazwyczaj przeżywają stężenia metali tylko o jakieś 30-50% większe.

Melanizm przemysłowy - forma melanizmu wywołana przez emisje gazowe lub pyłowe przemysłu, będąca przykładem działania doboru kierunkowego. Związany jest z industrializacją i postępującym zanieczyszczeniem środowiska. Melanizm przemysłowy został zaobserwowany i opisany na przykładzie krępaka brzozowego żyjącego w okolicach Manchesteru.

Melanizm przemysłowy polega na liczniejszym występowaniu w regionach przemysłowych form ciemniej ubarwionych. Jest to uwarunkowane działaniem doboru naturalnego, który w środowisku zanieczyszczonym eliminuje osobniki o jasnej pigmentacji (jako lepiej widoczne - są zjadane przez ptaki), a preferuje formy melaniczne i ciemniej ubarwione, dla których jest to cecha adaptacyjna (zlewają się z tłem). Klasycznym przykładem melanizmu przemysłowego są zmiany w populacjach krępaka brzozowego (Biston betularia) obserwowane w Anglii od połowy XIX w.

Rodzaje siedlisk przyrodniczych oraz gatunki będące przedmiotami ochrony są wymienione w odpowiednich załącznikach Dyrektywy 92/43/EWG w sprawie ochrony siedlisk naturalnych oraz dzikiej fauny i flory (tzw. Dyrektywy Siedliskowej) - zał. 1 siedliska, zał. 2 gatunki i Dyrektywy 79/409/EWG w sprawie ochrony dzikich ptaków (tzw. Dyrektywy Ptasiej) - zał. 1 gatunki.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Test z Monitoringu Biologicznego, Materiały dla studentów, ochrona srodowiska
WYKúAD 1 monitoring biologiczny, Materiały dla studentów, ochrona srodowiska
WYKúAD 2 monitoring biologiczny, Materiały dla studentów, ochrona srodowiska
Test z Monitoringu Biologicznego, Materiały dla studentów, ochrona srodowiska
ściąna na monitoring- wykłady, Materiały dla studentów, ochrona srodowiska
Monitoring wykłady i pytania, Materiały dla studentów, ochrona srodowiska
Egzamin- pyania Monitoring, Materiały dla studentów, ochrona srodowiska
Monitoring od honorka, Materiały dla studentów, ochrona srodowiska
Monitoring wykłady i pytania niby ściąga, Materiały dla studentów, ochrona srodowiska
monitoring egz pyt, Materiały dla studentów, ochrona srodowiska
Hydrologia sciągaaaaaaaaa, Materiały dla studentów, ochrona srodowiska
Budowa pnia, Materiały dla studentów, ochrona srodowiska
Hydrologia, Materiały dla studentów, ochrona srodowiska
Tematy egzaminacyjne - zagrożenia cywilizacyjne- 2008, Materiały dla studentów, ochrona srodowiska
RDW terminy, Materiały dla studentów, ochrona srodowiska
BEZKRĘGOWCE, Materiały dla studentów, ochrona srodowiska
Bezkręgowce systematyka- sciaga, Materiały dla studentów, ochrona srodowiska
Hydrościaga, Materiały dla studentów, ochrona srodowiska

więcej podobnych podstron