Пішак_Медична біологія_2004. Лауреат и но белівсь ко ї прем І ї мечников І
 Скачать 14.51 Mb.
|
|
Розділ 3. Біогєоценотичний рівень організації життя та місце людини в ньому жки дом. Із загальної кількості випадків нападу отруйних змій на людину в цій країні доля жарараки становить 80 90 %. її отрута обумовлює смерть 10 12 % уражених. Найбільші розміри серед отруй- них змій, яких можна зустріти в Америці, має буш мейстер (Lachesis mutus). Зустрічаються екземп- ляри довжиною дом. Ця змія вводить в організм жертви до 5,6 мл отрути, яка спричиняє загибель 10 12 % постраждалих людей. Особливою групою серед Ямкоголових змій є гримучі змії. їх називають саме так через при- сутність на кінці хвоста шкірястих чохликів, які ство- рюють гучний тріск, коли збуджена змія згортаєть- ся у кільце і, піднявши кінчик хвоста, починає ним вібрувати. Згадані чохлики утворюються під час линянь змії. Гримучі змії об'єднанні в роди Карли- кові гримучники (Sistrus) та Справжні гримучники (Crotalus). Перший включає 3 види, а другий понад 40 видів тварин. В отруті гримучих змій знаходять- ся гемотоксини, а також нейротоксини. Ці компо- ненти отрути в основному і обумовлюють симпто- ми, що спостерігаються в отруєної людини. Укус кар- ликових гримучників для людини не смертельний, а от справжні гримучники, що зустрічаються на амери- канському континенті від Аргентини до Півдня Кана- ди, часто викликають загибель постраждалої людини. Представник справжніх гримучників каскавела (Crotalus durissus) має довжину дом, мешкає в сухих степах, рідколіссях, саванах Південної та Цен- тральної Америки. Біля 70 % укушених цією змією людей гине від паралічу дихального центру. Присутні в отруті каскавели білки викликають порушення кван- тової секреції медіатора з нервових закінчень, обу- мовлюють зменшення чутливості ацетилхолінових постсинаптичних рецепторів до медіатора, спричи- нюють стійку деполяризацію м'язових волокон. Справжні гримучники, як правило, виділяють ве- лику кількість отрути. Від одного екземпляра техась- кого гримучника (Crotalus atrox), що зустрічається в Північній Америці, було отримано більше 1 г отрути. її використовують для приготування препарату, за допомогою якого вивчають функції тромбоцитів. Серед інших ямкоголових змій, отрута яких знайшла застосування при виготовлені медикаментів, звертає на увагу каскавела. Лікарський препарат на основі її отрути використовують при лікуванні тромбозів. У зв'язку з необхідністю стабільного отриман- ня зміїної отрути у великих кількостях для виготов- лення лікарських препаратів та антитоксичних си- роваток (останні якнайшвидше вводять постраж далим при укусах змій) створюють серпентарії. В них у штучних умовах утримують змій, яких певний час використовують як джерело отрути. Найкрупні- шим у світі серпентарієм є Бунтанський, що знахо- диться в Бразилії. Його було організовано у 1899 році. Ссавці Серед представників класу Ссавці (Mammalia) здатність продукувати отруйний секрет мають яй- цекладні ссавці (Prototheria) та окремі представни- ки комахоїдних (Invectivora). Яйцекладні ссавці кач- кодзьоб та єхидни утворюють йогов отруйній стег- новій залозі, яка протоком з'єднується з розташо- ваною на зап'ястку задньої лапи шпорою. Вона є ранячим пристосуванням. Отруйний секрет містить сполуки білкової природи, викликає коагуляцію крові. В ураженої людини порушується діяльність серце- во судинної системи, виникають набряки. Обговорюючи медичне значення тварин, мож- ливості використання їх чи продуктів їх життєдіяль- ності з лікувальною метою, необхідно звернути ок- рему увагу на п'явку медичну (Hirudo medicinalis). Вона відноситься до типу Кільчасті черви (Annelida), кла- су П'явки (Hirudinea). У п'явок є два присоски. На дні передньої присоски знаходиться ротовий отвір. Медичних п'явок використовують для відсмокту- вання крові в пацієнта з метою зменшення в нього тиску крові. П'явка присмоктується передньою присоскою до тієї ділянки тіла хворого, на якій її роз- ташовує лікар. В слинних залозах тварини утво- рюється антикоагулянт гірудин, який унеможливлює згортання крові (рис. 3.200). Рис. 3.200 Кільчасті черви. П'явка медична (Hirudo medicinalis) на тілі людини. 600 3.6. Отруйні для людини організми. Тварини, що мають медичне значення Питання для самоконтролю та обговорення 1. За яких умов отруйні рослини здатні викликати хворобу чи смерть людини або тварин? 2. На які групи, залежно від хімічної природи, поділя- ють отруйні речовини рослин? 3. Як класифікують отруйні речовини рослин за клінічною картиною отруєння? 4. Назвіть отруйні властивості деяких рослин з роди- ни Жовтецеві. 5. Чим пояснюється токсичність аконіту? Назвіть оз- наки отруєння ним. 6. Назвіть ознаки отруєння болиголовом плямистим. Які частини цієї рослини є особливо небезпечними? 7. Яка отруйна рослина з родини Зонтичні має зовніш- ню подібність з морквою і часто призводить до отруєнь дітей? 8. Чим пояснюється нейротоксична дія цикути (віха отруйного)? Назвіть ознаки отруєння нею. 9. Назвіть ознаки отруєння і поясніть отруйні власти- вості чемериці Лобеля. 10. Наведіть приклади медичного застосування отруй- них рослин з родин Жовтецеві, Зонтичні, Лілійні. 11. За якими морфологічними ознаками можна ви- значити поганку бліду? 12. Які отруйні властивості має поганка бліда? Назвіть ознаки отруєння нею. 13. За якими морфологічними ознаками можна ви- значити поганку білу? 14. Які частини поганки білої є небезпечними для лю- дини? Назвіть ознаки отруєння. 15. Серед яких таксонів є отруйні тварини? 16. Яких тварин називають первинноотруйними і вто ринноотруйними? 17. Наведіть приклади активноотруйних і пасивноот руйних тварин. Які з них є в Україні? 18. Якою особливістю відрізняються токсини біологіч- ного походження? 19. Наведіть приклади практичного використання тва- ринних отрут. 20. Назвіть представників отруйних тварин типу Киш- ковопорожнинних. Яку небезпеку для здоров'я людини вони являють? 21. Наведіть отруйних представників типу Голкошкірі. 22. До яких рядів належать отруйні тварини типу Чле- нистоногі? Назвіть окремих представників. 23. Назвіть види отруйних павуків. Укуси яких павуків є смертельно небезпечними для людини? 24. Серед яких рядів класу Комахи зустрічаються от- руйні види? Контрольно навчальні завдання 1. Які із перелічених травин можуть бути вторинноот руйними? а) мідії; б) акули; в) морські окуні; г) салака д) камбала. 2. Які із зазначених безхребетних належать до первинно отруйних? а) інфузорії; б) медузи; в) планарії; г) багатощетинкові черви д) малощетинкові черви. 3. Найсильнішу отруту серед наземних змій має: а) кобра б) ефа; в) гадюка г) тигрова змія; д) тайпан. 4. Токсичні продукти отрут змій мають різні властивості. Які з них використовуються для застосування зміїної от- рути як лікарського засобу? а) цитотоксична; б) гемолітична; в) підвищуюча згортання крові; г) нейротоксична; д) кардіотоксична. 5. Серед представників якого класу найменше видів от- руйних тварин? а) павукоподібні; б) риби; в) комахи; г) рептилії; д) ссавці. 6. ЯКИЙ З перелічених продуктів не належить бджолам? а) прополіс; б) амбра в) бджолина отрута; г) мед д) перга. 601 Розділ 4 БІОСФЕРА І ЛЮДИНА Земля неперервно вкрита "плівкою життя". Організми з різною щільністю населяють товщу тропосфери, гідро- сфери, осадових порід літосфери, тоб- то оболонки Землі, в якій підтримуєть- ся життєдіяльність активної біомаси. Сукупність екосистем планети утво- рює сучасну біосферу, або екосферу, яка об'єднує всі організми й оточуюче середовище, з яким вони взаємодіють. Отже, біосфера це загальноплане тарна оболонка. Величезна маса живої речовини на Землі складається з 500 тис. видів рослин і понад 2 млн видів тва- рин. Біомаса тварин у сумі складає менше 1 % рослинної живої речовини. У біосфері життя представлене різ- номанітними угрупованнями, які скла- даються з популяцій різних видів живих організмів (біоценозів). У біоценозах види вступають у тісні трофічні, хімічні та едафічні зв'язки. Проте живі органі- зми перебувають у взаєминах і з нежи- вими компонентами клімат, ґрунт, вода, хімізм середовища тощо. Така форма зв'язків отримала назву біогео ценози. Біосфера як ціле складає єдину динамічну, відносно врівноважену еко- логічну систему нашої планети Землі. Живі організми завдяки різноманітності будо- ви та функцій, широті адаптивних властивостей мають здатність заселяти практично всі існуючі на планеті ділянки суходолу та Світового океану. Об- межена тільки нездоланними космічними та геологіч- ними бар'єрами, жива речовина створює цілісну оболонку нашої планети біосферу. Елементи, що її складають, перебувають в постійній динамічній взаємодії. Загалом біосферу можна розглядати як єдину планетарну екосистему, що має свої рівні ієрархії, складну систему напрямків перерозподі- лу речовини, шляхів трансформації енергії. Так само як і локальна екосистема, біосфера перебуває в постійному розвитку. Біомаса біосфери порівня- но з масою планети незначна. Навіть порівняно з масою земної кори вона складає приблизно 0,1 %, але значення її в житті планети винятково велике. Організми, що заселяють біосферу, взаємодіючи з абіотичним середовищем, беруть активну участь у формуванні рельєфу, клімату, грунту. Тривале безперервне існування життя на Землі забезпечується процесами розпаду, деструкції ре- човин, в ході яких виділяється енергія, а також синтезу необхідних для живих організмів сполук з ви- користанням зовнішніх джерел енергії. Біосфера неоднорідна за умовами існування її компонентів, розподілом біомаси та видовою різноманітностю організмів, що її створюють. Проте хімічна та енер- гетична рівновага підтримується в ній завдяки зба- лансованості кругообігів кисню й вуглецю, що збе- рігається, за підрахунками вчених, вже понад 50 мільйонів років. Тільки катаклізми глобального рівня можуть порушити цей баланс. На планеті виникла сила, яка поступово стає спроможною впли- ватина неї: людство. За історично короткий про- міжок часу людина подолала обмежуючий вплив більшості лімітуючих факторів і стала потужною силою, що забезпечує власний прогрес, однак здат- на завдавати руйнівного впливу на живі системи різного рівня. Одним з важливих завдань сучасно- го людства є розробка дієвих методів збереження та відтворення природних ресурсів. Медичні ас- пекти цієї проблеми полягають в тому, що значний арсенал медикаментів, лікувальних процедур, оз- доровчих заходів походить від елементів живої при- роди. Знати ці елементи, вміти правильно визнача- ти можливість їх використання для підвищення рівня лікувальної та профілактичної роботи ви- моги сучасної науки. Біосфера та людина 4 . 1 . Структура і функції біосфери. 4 . 2 . Кругообіг речовин у біосфері. 4 . 3 . Місце і роль людини в біосфері. 4 . 4 . Захист компонентів біосфери в національних і міжнародних масштабах. 604 4.1. Структура та функції біосфери Структура та функції біосфери Термін "біосфера" був запропонований австрійсь- ким геологом Е. Зюссом у 1875 р. Саме поняття він визначив у 1909 р. як "сукупність організмів, обмежену в просторі і часі, яка мешкає на поверхні Землі". Поняття "жива речовина" вперше вжив 1909 р. польський учений І. Лукашевич, і відтоді поняття "біосфера" є передусім поняттям геологі- чним. З точки зору екології, біосфера це части- на оболонок планети в межах поширення жи- вих організмів та продуктів їх життєдіяль- ності. Функціонально біосфера є планетарною еко- системою, адже опосередковано кожен живий організм на планеті взаємодіє з будь яким іншим безпосередньо, дистантно або через продукти жит- тєдіяльності; одномоментно або впродовж певного терміну; синхронно чи асинхронно. Маса живої ре- човини в біосфері, за деякими оцінками, становить 1/2100 маси атмосфери, а загальна товщина "живої оболонки" досягає 1/320 радіуса планети. Значний вкладу розвиток вчення про біосферу зробив видатний вітчизняний вчений, геолог В. І. Вер надський. Його перу належать ґрунтовні праці, при- свячені вивченню компонентів довкілля, які прямо чи опосередковано пов'язані з життєдіяльністю організмів. У них учений наголошує на тому, що біос- фера власне є однією з геологічних оболонок нашої планети, до якої, крім косної речовини, входять біо косні речовини (нафта, води Світового океану) та біогенні речовини (поклади кам'яного вугілля, вап- няки). Він вважав, що земна кора є рештками біо- сфер минулих епох. З фізичної точки зору біосфера є трифазною (рідка, тверда, газоподібна фази). Вода єдина ре- човина, присутня повсюди в біосфері в одній з трьох фаз. Біосфера забезпечує людство всіма необхід- ними природними ресурсами. З геологічної точки зору, планету оточують чо- тири оболонки: літосфера (тверда гідросфера (рідка), атмосфера (газоподібна) і магнітосфера (складається з магнітних часток різної енергетики). Лише гідросфера повністю заселена, інші оболонки заселені або трансформовані внаслідок діяльності Рис. 4.1 Геологічні оболонки, з яких складається планета. живих організмів частково. Літосферу нашої плане- ти звичайно називають земною корою. Товщина її коливається від 8 км у північній частині Тихого океану до 84 км в районі гір Тянь Шаню (рис. 4.1). Нижню межу біосфери визначає верхній край базальтового шару літосфери, а верхню озоновий шар (на висоті 20 25 км над поверхнею планети). Поза цими межами неможливе автономне існуван- ня живих організмів і не відбувається накопичення продуктів їхньої життєдіяльності. Максимальна висота, на якій зафіксовано існу- вання вищих рослин, 7000 м над рівнем моря. Це один з видів зірочника. Максимальна висота, на якій зареєстровано польоти птахів 12500 м (на цій ви- соті зафіксовано зіткнення хижого птаха білоголо- вого сипа з літаком). Окремі види комах живуть на висоті близько 6000 м, а їхні польоти зареєстровані на висоті понад 11 км. Вище можуть проникати лише бактерії. Описано знаходження життєздатних бактерій на висоті 77 км. У межах літосфери в ре- зультаті діяльності наземних живих організмів ви- ник ґрунт. Це найщільніше заселена верхня части- на літосфери. Ґрунт містить мінеральні та органічні речовини, доступні для використання їх живими організмами. Ґрунт характеризується в біосфері як ланка, що поєднує між собою біологічний та геоло- гічний кругообіги. Шар ґрунту, товщина якого дорівнює глибині по- ширення коренів рослин, називається ризосферою. Ґрунт підстилають осадові породи глини, вапня 605 Розділ 4. Біосфера і людина ки, мертелі. Він має власну систему циркуляції води. Існують підземні потоки і водні резервуари (напри- клад, гігантський підземний резервуар, заповнений водою, знаходиться під Сахарою. Нижче розміщу- ються шари материнських, або кристалічних, порід, підстелені базальтовим шаром. Він знаходиться в середньому на 2 3 км нижче поверхні суші і на 1 2 км нижче дна океану. Проте в місцях тектонічних роз- ломів земної кори, де проявляється вулканічна ак- тивність, базальтовий шар виходить на поверхню суші. Можна вважати, що в кратерах вулканів тов- щина літосфери нульова, адже через них відбува- ються викиди магми розпеченої рідкої суміші хімічних елементів, якою заповнена мантія Землі. Гідросфера не є суцільною оболонкою планети. Частина суші повністю позбавлена водного покри- ву і зволожується періодично. Найбільша товщина гідросфери в межах Маріанської западини побли- зу Філіппін (близько 11 км. У гідросфері прослідко вується нерівномірний розподіл живого. Найщільні ше заселені поверхневі шари і прибережна зона Світового океану в зоні тропіків, а також деякі кон- тинентальні водойми. Разом з тим гідросфера єдина оболонка, яка повністю заселена живими організмами. Так, деякі види риб живуть на глибині більш як 7500 м, безхребетні на глибині дом, ще глибше проникають мікроорганізми. Атмосфера єдина оболонка, товщина якої над усією Землею майже однакова (біля 100 км. Жит- тя можливе лише в її приземному шарі тропо- сфері (до 15 км над поверхнею планети), вище мож- на зустріти лише спори, пилок вищих рослин та ок- ремі продукти життєдіяльності живих організмів. У нижньому шарі тропосфери відбувається випарову- вання і конденсація води, формуються повітряні потоки, клімат і погода. Саме тут зосереджена най- більша кількість живих організмів, що повязано пе- редусім з парціальним тиском кисню і вуглекислого газу. Хімічний склад чистого повітря приблизно та- кий 78,08 % азоту, 20,94 % кисню, 0,93 % аргону, 0,03 % вуглекислого газу, менш як 0,00005 % озону. В незначних кількостях присутні також неон, гелій, метан, криптон і водень. Вміст біогенних газів зі збільшенням висоти над рівнем моря швидко зни- жується, і вже на висоті 4000 5000 м біомаса змен- шується у десятки разів порівняно з її кількістю на рівні моря. Найважливішими для живих організмів 606 компонентами атмосфери є кисень, вуглекислий газ. озон і водяна пара. Вміст останньої коливається від 0 до 4 %. Цікаво, що походження атмосфери і гідросфери нашої планети до цих пір не з'ясоване остаточно. Існує гіпотеза, згідно з якою атмосферу складають рештки газової туманності, з котрої утворилася Со- нячна система. Більшість учених вважають, що гідро та атмосфера утворилися в результаті міграції легких речовин з надр планети на її поверхню. Магнітосфера зовнішня оболонка планети, що складається з протонів та інших ядерних часток, які утримуються в електромагнітному полі Землі. Як і будь яке фізичне тіло, наша планета має над- звичайно потужне власне електромагнітне поле, силові лінії якого орієнтовані відносно магнітних по- люсів. Магнітосфера складається з кількох радіацій- них поясів, що відрізняються один від одного складом частинок, захоплених магнітним полем Землі. Ця оболонка планети лише недавно почала вивча- тися з точки зору її ролі в життєдіяльності організмів, адже досліджувати її можна тільки за допомогою спеціальної складної апаратури. Вперше існування радіаційних поясів нашої планети було доведено під час польоту американського супутника "Піонер 1" у 1958 р. Склад і стан магнітного поля планети впли- ває на перебіг біохімічних процесів живих система тому останнім часом актуальним стало вивчення впливу змін у магнітному полі на здоров'я людини. |