Sugárzási energia. Általános információk a napsugárzás energiájáról és alkalmazásáról. Az ultraibolya sugárzás emberre gyakorolt ​​általános biológiai hatása háromféleképpen fejezhető ki:

A Földet érő napsugárzás jelentős része a 0,15-4,0 mmk hullámtartományt fedi le. A Föld felszínére derékszögben érkező napenergia mennyiségét szoláris állandónak nevezzük. Ez egyenlő 1,4·10-3 J (m2/s).

A spektrum látható tartományában a sugárzás nagy része eléri a földfelszínt, 30

% - infravörös és hosszúhullámú ultraibolya. A Föld felszíne eléri:

Infravörös sugarak (f - 3 · 10v11 Hz, - 3 · 10v12, λ 710 - 3000 nm) – 45% (IR-

sugárzás a Nap sugárzásának 50%-a).

Látható sugarak (3 10v12 – 7,5 10v 16, λ 400 – 710 nm) – 48%

Ultraibolya sugarak (7,5 10v 16-10v17, λ 400-10 nm) -7%.

A napsugárzás egy kis része visszakerül a légkörbe. A visszavert sugárzás mértéke a felület reflexiós képességétől (albedójától) függ. Így a hó a napsugárzás 80%-át képes visszaverni, így lassan melegszik fel. A füves felület 20%-át, a sötét talajok pedig csak 10 5%-át verik vissza a beérkező sugárzásnak.

A talaj és a tározók által elnyelt napenergia nagy részét vízpárolgásra fordítják. Amikor a víz lecsapódik, hő szabadul fel, ami felmelegíti a légkört. A légkör felmelegedése a napsugárzás 20-25%-ának elnyelése miatt is bekövetkezik.

Infravörös sugárzás.

Az infravörös sugárzás (IR sugárzás) az emberi szem számára láthatatlan elektromágneses sugárzás. Az infravörös sugárzásban lévő anyag optikai tulajdonságai jelentősen eltérnek a látható spektrum tulajdonságaitól. Például egy több cm vastag vízréteg áthatolhatatlan az infravörös sugárzás számára, ha λ >1 μm.

A napspektrum infravörös sugárzásának mintegy 20%-át por, szén-dioxid és vízgőz nyeli el a Föld felszínével szomszédos légkör 10 kilométeres rétegében. Ebben az esetben az elnyelt energia hővé alakul.

Az infravörös sugárzás teszi ki az izzólámpák (filmezés közben elviselhetetlen hőség) és a gázkisüléses lámpák sugárzásának nagy részét. Az infravörös sugárzást rubinlézerek bocsátják ki.

Az infravörös sugárzás hosszúhullámú részét (>1,4 µm) főként a bőr felületes rétegei tartják vissza, ami égő érzést (hősugárzást) okoz. Az IR sugarak közép- és rövidhullámú része, valamint az optikai sugárzás vörös része 3 cm-es mélységig hatol be nagy energiamennyiséggel túlérést okozhat. A napszúrás az agy helyi túlmelegedésének következménye.

A látható sugárzás fény.

A sugárzás körülbelül fele olyan hullámokból származik, amelyek hullámhossza 0,38 és 0,87 mmk közötti. Ez az emberi szem számára látható és fényként érzékelhető spektrum.

A sugárzó energia hatásának egyik látható aspektusa a megvilágítás. Köztudott, hogy a fény gyógyítja a környezetet (beleértve a baktériumölő hatását is). A nap hőenergiájának felét a napsugárzási energia optikai része tartalmazza. A fény szükséges az élettani folyamatok normális működéséhez.

Testre gyakorolt ​​hatás:

Serkenti a létfontosságú tevékenységet;

Erősíti az anyagcserét;

Javítja az általános közérzetet;

Javítja a hangulatot;

Növeli a teljesítményt.

A fény hiánya:

Negatív hatás az idegelemző funkcióira (növekszik a fáradtsága):

Fokozott központi idegrendszeri fáradtság;

A munka termelékenysége csökken;

Növekszik a foglalkozási sérülések száma;

Depressziós állapotok alakulnak ki.

VAL VEL Az elégtelen megvilágítás jelenleg egy több elnevezésű betegséggel jár:„őszi-téli depresszió”, „érzelmi szezonális betegség”, „szezonális érzelmi zavar” (SAD). Minél alacsonyabb a terület természetes megvilágítása, annál gyakrabban fordul elő ez a rendellenesség. A statisztikák szerint az emberek 5-10% -ánál vannak ennek a tünetegyüttesnek a jelei (75% nő).

A sötétség a melatonin szintéziséhez vezet, amely egészséges emberekben szabályozza az éjszakai alvási ciklusok időzítését, így az gyógyító hatású és elősegíti a hosszú élettartamot. Ha azonban a melatonintermelés reggel nem áll le a fény tobozmirigyre gyakorolt ​​hatása miatt, a nap folyamán letargia és depresszió alakul ki e hormon nem megfelelően magas nappali szintje miatt.

A SAD jelei:

A depresszió jelei;

Ébredési nehézség;

Csökkent termelékenység a munkahelyen;

Csökkent társadalmi kapcsolatok;

Fokozott szénhidrátszükséglet;

Hízás.

Csökkenhet az immunrendszer aktivitása, ami a fertőző (vírusos és bakteriális) betegségekre való hajlam növekedésében nyilvánul meg.

Ezek a jelek tavasszal és nyáron eltűnnek, amikor a napfény hossza jelentősen megnő.

Az őszi-téli depressziót jelenleg fénnyel kezelik. A reggeli 10 000 lux intenzitású fényterápia jó hatást fejt ki. Ez körülbelül 20-szor magasabb, mint a normál beltéri megvilágítás. A terápia időtartamának megválasztása személyenként egyedi. Leggyakrabban az eljárás 15 percig tart. Ez idő alatt bármilyen tevékenységet végezhet (olvashat, enni, kitakarítani a lakást stb.). A pozitív hatás néhány napon belül megfigyelhető. Néhány hét múlva minden tünet teljesen megszűnik. A mellékhatások közé tartozhat a fejfájás.

A kezelés hatása a tobozmirigy aktivitásának szabályozásához kapcsolódik, amely modulálja a melatonin és szerotonin termelődését. A melatonin az elalvásért, a szerotonin pedig az ébredésért.

Szintén látható:

Pszichoterápia;

Antidepresszánsok.

BAN BEN Ugyanakkor jelenleg a biológiai ritmusok egy másik, a modern életmóddal összefüggő zavara is megfigyelhető. A hosszan tartó mesterséges fény a melatonin ivarmirigyek aktivitására gyakorolt ​​gátló hatásának csökkenéséhez vezet. Ez segít felgyorsítani a pubertást.

Ultraibolya (UV) sugárzás

Az ultraibolya sugárzás a nap spektrumának rövidhullámú részéhez tartozik. Egyrészt az ionizáló sugárzás (röntgen) legpuhább részével, másrészt a spektrum látható részével határos. A Nap által kibocsátott összes energia 9%-át teszi ki. A légkör határán a természetes napfény 5%-a elnyeli a Föld felszínét.

A Nap ultraibolya sugárzása ionizálja a Föld légkörének felső rétegeiben lévő gázokat, ami az ionoszféra kialakulásához vezet. A rövid UV-sugarakat ózonréteg blokkolja körülbelül 200 km magasságban. Ezért csak 400-290 nm-es sugarak érik el a földfelszínt. Az ózonlyukak lehetővé teszik a rövid hullámhosszú UV-sugarak behatolását.

A cselekvés intenzitása a következőktől függ:

Földrajzi elhelyezkedés (szélesség);

Napszak,

Időjárási viszonyok.

Az UV-sugárzás biológiai tulajdonságai a hullámhossztól függenek. Az UV sugárzásnak 3 tartománya van:

1. A régió (400-320 nm) - fluoreszkáló, barnító Ez a hosszúhullámú sugárzás, amely a domináns része A légkörben gyakorlatilag nem nyelődik el, ezért eléri a Föld felszínét. Ezt a szoláriumokban használt speciális lámpák is kibocsátják.

Akció:

Egyes anyagok (luminoforok, egyes vitaminok) fényét okozza;

Gyenge általános stimuláló hatás;

A tirozin átalakítása melaninná (a szervezet védelme a túlzott UV-sugárzástól).

A tirozin melaninná történő átalakulása a melanocitákban történik. Ezek a sejtek az epidermisz bazális rétegében találhatók. A melanociták neuroektodermális eredetű pigmentsejtek. Egyenetlenül oszlanak el a testben. Például a homlok bőrében 3-szor több van belőlük, mint a felső végtagokban. A sápadt és a sötét bőrű emberek ugyanannyi pigmentsejteket tartalmaznak, de a melanin tartalma eltérő. A melanociták tirozináz enzimet tartalmaznak, amely részt vesz a tirozin melaninná történő átalakulásában.

2. B régió (320 – 280 nm) – középhullámú, barnító UV-sugárzás. Ennek a tartománynak egy jelentős részét elnyeli a sztratoszférikus ózon.

Akció:

A fizikai és szellemi teljesítmény javítása;

Fokozott nem specifikus immunitás;

A szervezet ellenálló képességének növelése a fertőző, mérgező, rákkeltő anyagokkal szemben.

A szövetek regenerációjának erősítése;

Fokozott növekedés.

Ennek oka az aminosavak (tirozin, triptofán, fenilalanin stb.), pririmidin és purinbázisok (timin, citozin stb.) stimulálása. Ez a fehérjemolekulák lebomlásához (fotolízis) vezet biológiailag aktív anyagok (kolin, acetilkolin, hisztamin stb.) képződésével. A BAS aktiválja az anyagcsere- és trofikus folyamatokat.

3. C régió (280 – 200 nm) – rövidhullámú, baktériumölő sugárzás. A légkör ózonrétege aktívan elnyeli.

Akció:

D-vitamin szintézis;

Baktericid hatás.

Más típusú UV-sugárzás, valamint a látható sugárzás baktériumölő hatású, bár kevésbé kifejezett.

N!B! A nagy dózisú közép- és rövidhullámú UV-sugarak nukleinsav-változásokat okozhatnak, és sejtmutációkat okozhatnak. Ugyanakkor a hosszúhullámú sugárzás elősegíti a nukleinsavak helyreállítását.

4. Megkülönböztetik még a D régiót (315 – 265 nm), amely kifejezett antirachi-

tic akció.

Kimutatták, hogy a napi D-vitamin-szükséglet kielégítéséhez körülbelül 60 minimális erythemalis dózis (MED) szükséges a test fedetlen területein (arc, nyak, karok). Ehhez minden nap 15 percig napfényben kell maradnia.

Az UV-sugárzás hiánya a következőkhöz vezet:

Angolkór;

Az általános ellenállás csökkentése;

Anyagcserezavarok (beleértve a csontritkulást is?).

A túlzott UV-sugárzás a következőkhöz vezet:

A szervezet fokozott igénye esszenciális aminosavakra, vitaminokra, Ca-sókra stb.;

A D-vitamin inaktiválása (a kolekalceferol közömbös és mérgező anyagokká történő átalakulása);

Peroxid vegyületek és epoxi anyagok képződése, amelyek kromoszóma-rendellenességeket, mutagén és rákkeltő hatásokat okozhatnak.

Egyes krónikus betegségek súlyosbodása (tuberkulózis, gyomor-bél traktus, reuma, glomerulonephritis stb.);

Fotophthalmia (fotoconjunctivitis és fotokeratitis) kialakulása 2-14 órával a besugárzás után. A fotoftalmia kialakulása a következők hatására alakulhat ki: A - közvetlen napfény, B - szórt és visszavert fény (hó, homok a sivatagban), C

– mesterséges forrásokkal végzett munka során;

A kristályfehérje (crystallin) dimerizációja, amely szürkehályog kialakulását idézi elő;

Az eltávolított lencsével rendelkező egyéneknél megnő a retina károsodásának kockázata (még az A terület is).

Fermentopátiás vagy dermatitiszben szenvedő személyeknél;

Rosszindulatú bőrdaganatok kialakulása (melanóma, bazálissejtes karcinóma, laphámsejtes karcinóma),

Immunszuppresszió (a limfocita alpopulációk arányának változása, a bőr Langerhans-sejtek számának csökkenése és funkcionális aktivitásuk csökkenése) → a fertőző betegségekkel szembeni rezisztencia csökkenése,

A bőr felgyorsult öregedése.

A test természetes védelme az ultraibolya sugárzással szemben:

1. A melanin megjelenésével összefüggő barnulás kialakulása, amely:

képes a fotonok elnyelésére és ezáltal a sugárzás hatásának gyengítésére;

a bőr besugárzása során keletkező szabad gyökök csapdája.

2. A bőr felső rétegének keratizálódása, majd hámlás.

3. Az urokánsav (urokánsav) transz-cisz formájának kialakulása. Ez a vegyület képes az UV sugárzás kvantumainak rögzítésére. Az emberi verejtékkel kiválasztódik. Sötétben fordított reakció megy végbe a hő felszabadulásával.

A bőr UV-sugárzással szembeni érzékenységének kritériuma a barnulási égési küszöb. Jellemzője az UV sugárzás kezdeti expozíciós ideje (azaz a pigmentáció kialakulása előtt), amely után hibamentes DNS-javítás lehetséges.

BAN BEN középső szélességeket különböztetnek meg 4 bőrtípus:

5. Különösen érzékeny, világos bőr. Gyorsan pirosodik és nem barnul jól. Az egyéneket kék vagy zöld szemek, szeplők és néha vörös haj különböztetik meg. barnulási égési küszöb - 5-10 perc.

6. Érzékeny bőrre. Az ilyen típusú embereknek kék, zöld vagy szürke szeme van, világosbarna vagy barna haj. A barnulás égési küszöbe 10-20 perc.

7. Normál bőr (20-30 perc). Szürke vagy világosbarna szemű, sötétbarna vagy barna hajú emberek.

8. Érzéketlen bőr(30-45 perc). Sötét szemű, sötét bőrű és sötét hajszínű egyének.

A bőr fényérzékenységének módosítása lehetséges. Azokat az anyagokat, amelyek növelik a bőr fényérzékenységét, fényérzékenyítőknek nevezzük.

Fényérzékenyítők: aszpirin, brufen, indocid, librium, baktrim, lasix, penicillin, növényi furanokumarinok (zeller).

A bőrdaganatok kialakulásának kockázati csoportjai:

világos, enyhén pigmentált bőr,

15 éves kor előtt kapott leégés,

nagyszámú anyajegy jelenléte,

1,5 cm-nél nagyobb átmérőjű anyajegyek jelenléte.

Bár az ultraibolya besugárzás elsődleges fontosságú a rosszindulatú daganatok kialakulásában,

bőr, jelentős kockázati tényező a rákkeltő anyagokkal való érintkezés -

mi, mint például a légköri porban található nikkel és annak mozgékony formái a talajban.

Túlzott UV-sugárzás elleni védelem:

1. Korlátozni kell az intenzív napfényben eltöltött időt, különösen a 10.00 és 14.00 óra közötti időszakban, ami az UVR aktivitás csúcsa. Minél rövidebb az árnyék, annál rombolóbb az UVR aktivitás.

2. Napszemüveget (üveg vagy műanyag UV-védelemmel) kell viselni.

3. Fotoprotektorok alkalmazása.

4. Fényvédő krémek alkalmazása.

5. Esszenciális aminosavakban, vitaminokban, makro- és mikroelemekben (elsősorban antioxidáns hatású tápanyagokban) gazdag étrend.

6. Rendszeres bőrgyógyász vizsgálat a bőrrák kialakulásának kockázatával küzdők számára. Az orvossal való azonnali kapcsolatfelvétel jelei az újak megjelenése

sötét foltok, egyértelmű határok elvesztése, pigmentáció megváltozása, viszketés és vérzés.

Emlékeztetni kell arra, hogy az UV-sugárzás intenzíven visszaverődik homokról, hóról, jégről, betonról, ami 10-50%-kal növelheti az UV-sugárzás intenzitását. Nem szabad elfelejteni, hogy az UVR, különösen az UVA, még felhős napokon is hatással van az emberre.

A fotoprotektorok olyan anyagok, amelyek védő hatást fejtenek ki a káros UV-sugárzás ellen. A védőhatás a fotonenergia abszorpciójával vagy disszipációjával kapcsolatos.

Fényvédők;

Para-amino-benzoesav és észterei;

Természetes forrásból (például gombából) nyert melanin. Fényvédőket adnak a fényvédőkhöz és testápolókhoz.

Fényvédők.

2 típusa van - fizikai hatású és kémiai hatással. A krémet napozás előtt 15-30 perccel, majd ezt követő 2 óránként kell felvinni.

A fizikai fényvédők olyan vegyületeket tartalmaznak, mint a titán-dioxid, cink-oxid és talkum. Jelenlétük az UVA és UVB sugarak visszaverődéséhez vezet.

A kémiai hatású fényvédők közé tartoznak a 2-5% benzofenont vagy származékait (oxibenzon, benzofenon-3) tartalmazó termékek. Ezek a vegyületek elnyelik az UVR-t és ennek eredményeként 2 részre szakadnak, ami az UVR energia elnyeléséhez vezet. Mellékhatásként két szabadgyök-fragmentum keletkezik, amelyek károsíthatják a sejteket.

Az SPF-15 fényvédő az UVR körülbelül 94%-át, az SPF-30 pedig az UVR 97%-át, főleg az UVB-t blokkolja. A kémiai fényvédők UVA-szűrése alacsony, az UVB-elnyelés 10%-át teszi ki.

Sugárzás. A sugárzó energia komoly hatással van a mikroorganizmusokra. A napfény elősegíti a fototróf mikrobák egy csoportjának élettevékenységét, amelyekben a napenergia hatására biokémiai reakciók mennek végbe. A legtöbb mikroorganizmus fotofób, azaz fél a fénytől. Buchner tapasztalatai szerint a közvetlen napfény káros hatással van a mikrobákra. Ez abból áll, hogy egy bakteriális tenyészetet egy agarlemezre oltanak, sötét papírdarabokat helyeznek a csésze aljára, és a csészét alulról 1-2 órán át közvetlen napfénynek teszik ki, majd inkubálják. A baktériumok növekedése csak a papírdaraboknak megfelelő területeken figyelhető meg. A napfény pusztító hatása elsősorban a 234-300 nm hullámhosszú ultraibolya sugárzásnak van kitéve, amelyet a DNS elnyel, és a timin dimerizációját okozza. Az ultraibolya sugarak ezt a hatását a levegő semlegesítésére használják különböző helyiségekben, kórházakban, műtőkben, osztályokon stb.

Az ionizáló sugárzás káros hatással van a mikroorganizmusokra is, azonban a mikrobák nagyon ellenállóak ezzel a tényezővel szemben, és sugárrezisztensek (10 000 - 100 000 R dózisú besugárzás esetén elpusztulnak). Ez összefügg a célpont kis méretével a mikroorganizmusok alacsony nukleinsavtartalma miatt. Az ionizáló sugárzást egyes biológiailag aktív anyagok és élelmiszerek sterilizálására használják. A módszer előnye, hogy az ilyen feldolgozás során a feldolgozott objektum tulajdonságai nem változnak.

A szárítás a külső környezet mikroorganizmus-tartalmát szabályozó tényezők egyike. A mikrobák ehhez a hatáshoz való hozzáállása nagymértékben függ attól, hogy milyen körülmények között fordul elő. Természetes körülmények között a szárítás káros hatással van a baktériumok vegetatív formáira, de gyakorlatilag nincs hatással a spórákra, amelyek szárított állapotban akár évtizedekig is megmaradhatnak. A szárítási folyamat során a vegetatív sejtek szabad vizet veszítenek, és a citoplazmatikus fehérjék denaturálódnak. Azonban sok baktérium, különösen a kórokozó, jól megőrzhető szárított állapotban, kóros anyagban, például köpetben, amely mintegy tokot képez a baktériumsejtek körül.

Fagyott állapotból vákuumban szárítva a mikroorganizmusok jól megőrzik életképességüket, ami a felfüggesztett animáció állapotába való átmenethez kapcsolódik. Ezt a fagyasztva szárítási módszert széles körben használják mikroorganizmusok múzeumi kultúráinak megőrzésére.

Nyomás. A mikroorganizmusok ellenállnak a magas légköri nyomásnak, aminek köszönhetően nagy mélységben képesek létezni és fejlődni - 10 000 m-ig a mikroorganizmusok jól tolerálják a magas hidrosztatikus nyomást - 5000 atm-ig.

Ultrahang. Amikor a mikroorganizmusokat ultrahanggal kezelik, sejtpusztulás figyelhető meg szétesésük miatt. Úgy gondolják, hogy az ultrahang hatására a sejtben kavitációs üregek képződnek, amelyekben nagy nyomás jön létre, ami a sejtszerkezetek pusztulásához vezet.

A nap által kibocsátott elektromágneses hullámenergiából az ultraibolya sugarak mindössze 1%-a, a látható fénysugarak 39%-a és az infravörös sugarak 60%-a éri el a földfelszínt. A többit a légkör visszaveri, szétszórja vagy elnyeli. A napsugárzás feszültsége függ a fény beesési szögétől és a légkör átlátszóságától, a napszaktól és az évszaktól. A légköri levegő porral és füsttel szennyezettsége esetén a legértékesebb ultraibolya sugárzás akár 20-40%-a, az ablaküveg pedig akár 90%-a visszatartja.

A napsugárzásnak az állat szervezetére gyakorolt ​​biológiai hatása a Föld felszínén lévő minőségi összetételével függ össze. A napsugárzásnak termikus és kémiai hatásai vannak. A hőhatások inkább az infravörös sugarakból, a kémiai hatások pedig az ultraibolya sugarakból származnak. Ezek a sugarak különböző mélységben hatolnak be az állati test bőrébe és szöveteibe. Az infravörös sugarak a legmélyebben (2-5 cm-ig) hatolnak be. Terápiában alkalmazzák újszülöttek és fiatal állatok mélyszövet-melegítésére vagy melegítésére.

A fénysugarak több milliméternyire hatolnak be a bőrbe, míg az ultraibolya sugarak csak tizedmilliméternyire hatolnak be a bőrbe.

A napfény állatokra gyakorolt ​​hatása nagyon fontos és változatos. Sugarai a látóideg irritációját, valamint a bőrbe és a nyálkahártyákba ágyazott érzékeny idegvégződéseket okozzák. Emellett stimulálják az idegrendszert és a belső elválasztású mirigyeket, és rajtuk keresztül az egész szervezetre hatnak. Az állatokban a napfény hatására megnő az oxidatív enzimek aktivitása, mélyül a légzés, több oxigént vesznek fel, több szén-dioxidot és vízgőzt bocsátanak ki. A perifériás vérben nő a vörösvértestek és a hemoglobin száma. A takarmány emésztése, valamint a fehérje, zsír és ásványi anyagok szövetekben való lerakódása is fokozódik.

Fényhiány esetén a szervezet enyhe éhezést tapasztal, ami nagyban befolyásolja az anyagcserét. Ennek eredményeként a termelékenység és a betegségekkel szembeni ellenállás jelentősen csökken, a sebek lassú gyógyulása, a bőrbetegségek megjelenése és a fiatal állatok növekedése visszamarad. Kora tavasszal az előző téli hónapokban a napfény intenzitásának meredek csökkenése által okozott szervezet védekezőképességének gyengülése miatt megnő az állatok légúti megbetegedései, és bizonyos fertőzések terjedése is megfigyelhető. Ezért a téli hónapokban az állatokat rendszeresen kiengedik sétálni a szabadba a nap legnaposabb óráiban. Az enyhe éhezés legritkábban a szarvasmarhák szabad ólban, a sertéseknél pedig szabadtartásban figyelhető meg. A fénysugarak jelentős hatással vannak az állatok szaporodási képességeire is.

A nagyon erős világítás azonban nem közömbös az állatok számára, ezért a hízott állatokat közepesen megvilágított, sőt sötétített helyiségekben tartják.

A túl erős napfény égési sérülések és néha napszúrás formájában káros hatással van a hozzá nem szokott állatokra. Az állatok napszúrás elleni védelmére árnyékos lombkoronákat helyeznek el, fák árnyékát alkalmazzák, és a nap legmelegebb óráiban megszüntetik a lovakon végzett nehéz munkát.

Az állatok, különösen a madarak, nagyon érzékenyek a fényviszonyok időtartamára és intenzitására. Ezért az ipari baromfitenyésztés gyakorlatában a fényrezsim egyértelműen a madár fiziológiai állapotának megfelelően alakult.

A napspektrum ultraibolya része nagy jelentőséggel bír az állatok számára. Az ultraibolya sugarak javítják a légző- és keringési szervek működését, a szövetek oxigénellátását. Általános stimuláló hatást is kiváltanak a bőr ereinek tágulása miatt. Ezzel párhuzamosan fokozódik a szőrnövekedés, aktiválódik a verejték- és faggyúmirigyek működése, megvastagodik a stratum corneum, megvastagszik a hám. Ebben a tekintetben a bőr ellenálló képessége nő, a szövetek növekedése és regenerációja, valamint a sebek és fekélyek gyógyulása fokozódik. Az ultraibolya sugarak normalizálják a foszfor-kalcium anyagcserét és elősegítik a D-vitamin képződését. Az ultraibolya sugárzás erős adaptogén faktorként szolgál, széles körben alkalmazzák az állattenyésztésben az állatok és a baromfi egészségének megőrzésére és termelékenységének növelésére.

Az ultraibolya sugarak baktériumölő - baktériumölő hatásúak. Ezért a napsugárzást régóta a külső környezet erőteljes, megbízható és ingyenes természetes fertőtlenítőjének tekintik. A mikrobák és vírusok egyes formái 10-15 percen belül elpusztulnak közvetlen napfényben.

A fényéhezés megelőzésében nagy jelentőséggel bír a higanykvarc lámpákkal végzett mesterséges ultraibolya besugárzás és az infravörös sugárzást sugárzó lámpák alkalmazása az állatok fűtésére. Felhasználásuk módját, adagolását és kezelési eljárásait állatorvosi szakembereknek kell ellenőrizniük. Az állatokat a besugárzás idején kiszolgáló dolgozóknak be kell tartaniuk a megfelelő biztonsági óvintézkedéseket. Megfelelő szabványokat dolgoztak ki az infravörös és ultraibolya sugárzást sugárzó lámpák használatára vonatkozóan, és jelenleg is használatosak.

Ha hibát talál, jelöljön ki egy szövegrészt, és kattintson rá Ctrl+Enter.

Nem véletlen, hogy ezzel a környezeti tényezővel kezdjük az áttekintést. A Napból származó sugárzó energia vagy a napsugárzás a fő hő- és életforrás bolygónkon. Csak ennek köszönhető, hogy a Föld távoli múltjában szerves anyag keletkezhetett, és az evolúció során elérte a tökéletesedésnek azt a fokát, amelyet a természetben jelen pillanatban is megfigyelünk. A sugárzási energia, mint környezeti tényező főbb tulajdonságait a hullámhossz határozza meg. Ennek alapján a teljes fényspektrumon belül megkülönböztetünk látható fényt, ultraibolya és infravörös részt (10. ábra). Az ultraibolya sugarak kémiai hatást fejtenek ki az élő szervezetekre, míg az infravörös sugarak termikus hatást fejtenek ki.

Rizs. 10. A napsugárzás színképei c. különféle körülmények (után: Odum, 1975).
1 - a légkör nem változtatja meg; 2 - tengerszinten tiszta napon; 3 - folytonos felhőkön haladtak át; 4 - áthaladt a növényzet lombkoronáján.

E tényező környezeti hatásának fő paraméterei a következők: 1) fotoperiodizmus - természetes változás a világos és sötét napszakban (órákban); 2) megvilágítás intenzitása (luxban); 3) a közvetlen és szórt sugárzás feszültsége (kalória egységnyi felületre per egységnyi idő); 4) a fényenergia (hullámhossz) kémiai hatása.

A Nap folyamatosan hatalmas mennyiségű sugárzó energiát bocsát ki. Teljesítménye vagy sugárzási intenzitása a légkör felső határán 1,98-2,0 cal/cm 2 -min. Ezt a mutatót szoláris állandónak nevezik. A napállandó azonban látszólag némileg változhat. Megjegyzendő, hogy az elmúlt években a Nap fényessége körülbelül 2%-kal nőtt. Ahogy közeledik a Föld felszínéhez, a napenergia mélyreható átalakuláson megy keresztül. Továbbá a növényzet akadályozza a fényhullámokat, és ha többszintű zárt faültetvényről van szó, akkor a kezdeti napenergia nagyon kis része éri el a talajfelszínt. A sűrű bükkös lombkorona alatt ez a mennyiség 20-25-ször kevesebb, mint a szabadban. De nem csak a fény mennyiségének éles csökkenése a lényeg, hanem az is, hogy az erdő mélyére hatolva a fény spektrális összetétele megváltozik. Következésképpen minőségi változásokon megy keresztül, amelyek igen jelentősek a növények és állatok számára.

A fény ökológiai jelentőségéről szólva hangsúlyozni kell, hogy itt a legfontosabb a zöld növények fotoszintézisében betöltött szerepe, mert ennek eredményeként szerves anyag, növényi biomassza keletkezik. Ez utóbbi az elsődleges biológiai termelést képviseli, amelynek felhasználásától és átalakításától függ minden más, ami a Földön él. A fotoszintézis intenzitása a különböző földrajzi területeken nagymértékben változik, és függ az évszaktól, valamint a helyi környezeti feltételektől. A kiegészítő világítás még a fa- és cserjefajok növekedését is jelentősen növelheti, a lágyszárúakról nem is beszélve. I. I. Nikitin 10 napig csíráztatta a makkot folyamatos fény mellett, majd 5 hónapig. Fényben neveltem palántákat 4 ezer lux fényerővel. Ennek eredményeként a tölgyek 2,1 m magasságot értek el a talajba ültetés után, a 8 éves kísérleti tölgy éves szinten 82 cm-rel nőtt, míg a kontrollfák csak 18 cm-rel.

Figyelemre méltó, hogy bár az állatok élettevékenysége és produktivitása közvetlen (fitofágok esetében) vagy közvetett (zoofágok esetében) függésben van a növények elsődleges termelésétől, ennek ellenére az utóbbiak és az állatok közötti kapcsolat korántsem egyoldalú. Megállapítást nyert, hogy a fitofág állatok, mint például a jávorszarvas, zöld növényi anyagokat fogyasztva és a fotoszintetikus szerveket károsítva képesek
jelentősen csökkenti a fotoszintézis intenzitását és a növények termelékenységét. Így a Közép-Csernozjom Rezervátumban (Kurszk régióban) a jávorszarvas a fiatal tölgyerdők fitomassza mindössze 1-2%-át evett meg, de termőképességük 46%-kal csökkent. Így az élelmiszernövény - fitofág rendszerében közvetlen és visszacsatolás is létezik.

A fotoperiodizmus óriási szerepet játszik minden élőlény életében. Ennek a faktornak a tanulmányozása során világossá válik, hogy a fotoperiodikus reakció számos biológiai jelenség hátterében áll, lévén közvetlenül meghatározó vagy jelátviteli funkciót ellátó tényező. A fotoperiodikus reakció kiemelkedő jelentőségét nagyban köszönheti csillagászati ​​eredetének, és ezáltal nagyfokú stabilitásának, ami például nem mondható el a szintén rendkívül fontos, de rendkívül instabil környezet hőmérsékletéről.

Már maga az a tény, hogy az állatokat tevékenységi idő szerint két nagy csoportra osztják - nappali és éjszakai - egyértelműen jelzi, hogy mélyen függenek a fotoperiodikus körülményektől. Ugyanezt bizonyítja az 1920-ban W. Garner és G. Allard amerikai tudósok által felállított minta, amely szerint a növényeket a fény és a hőmérséklet viszonylatában hosszú és rövidnapos fajokra osztják. Később kiderült, hogy hasonló fotoperiodikus reakció az állatokra is jellemző, ezért általános ökológiai jellegű.

A nappali órák hosszának évszakonkénti rendszeres változása számos rovarfaj és más ízeltlábúak, különösen az atkák esetében meghatározza a diapauza kezdetét. Finom kísérletekkel A. S. Danilevsky és munkatársai bebizonyították, hogy a diapauzát pontosan a nappal rövidülése serkenti, nem pedig a levegő hőmérsékletének csökkenése, ahogy korábban gondolták (11. ábra). Ennek megfelelően a tavaszi nappali órák természetes növekedése egyértelmű jelzésként szolgál a diapauza állapot megszűnésére. Ugyanakkor a különböző szélességi körökön élő fajpopulációk sajátos fotoperiodikus követelményekben különböznek. Például a dokklepke (A crony eta rumicis) esetében Abháziában legalább 14 óra 30 percnyi nap szükséges, a Belgorod régióban - 16 óra 30 perc, a Vitebszk régióban - 18 óra és Leningrád közelében - 19 óra Más szóval, minden 5°-os szélességi fok észak felé haladva körülbelül másfél órával meghosszabbodik ennél a fajnál a diapauza kilépéséhez szükséges naphossz.

Rizs. 11. A hosszúnapos típus - a káposztalepke (1) és a rövidnapos típus - a selyemhernyó (2) fotoperiodikus reakciója (utána: Danilevsky, 1961).

Így a fotoperiodizmus az ízeltlábúak szezonális aktivitásának fő tényezője. Sőt, botanikusok hasonló tanulmányai kimutatták, hogy a növények szezonális életében számos jelenség, növekedésük és fejlődésük dinamikája fotoperiodikus reakciókhoz is kapcsolódik. Például a fotoperiodikus faktor jelzésként szolgál a növények korai téli előkészítésére, az időjárási viszonyoktól függetlenül. Mindez a fotoperiodizmust igen jelentős tényezővé teszi a mezőgazdasági növények új területekre történő betelepítésekor, üvegházakban történő termesztéskor stb.

Végül a fitofág rovarok és tápláléknövényeik fotoperiodizmusával kapcsolatos kísérletek eredményeinek összehasonlítása mély egymásrautaltságot mutatott ki közöttük. Mindkettő hasonló módon reagál ugyanannak a környezeti tényezőnek a hatására, ezért trofikus kapcsolataik mély ökológiai és fiziológiai alapokon nyugszanak.

A magasabb gerincesek fotoperiodikus reakcióinak vizsgálata is rendkívül érdekes eredményeket hozott. Így a prémes állatok ősszel egyre sűrűbb és dúsabb szőrt fejlesztenek ki. Télen éri el legnagyobb fejlődését és maximális hőszigetelő tulajdonságait. A szőrzet ezen védő funkcióit fokozza a nyár végén és ősszel a bőr alatt kialakuló vastag zsírréteg. Télen az említett morfofiziológiai adaptációk teljes mértékben működnek. Régóta azt hitték, hogy a szőrzet és zsír szezonális fejlődését meghatározó fő tényező a levegő hőmérséklete, annak esése az őszi-téli hónapokban. A kísérletek azonban bebizonyították, hogy ennek a folyamatnak a kiváltó mechanizmusa nem annyira a hőmérséklettel, mint inkább a fotoperiodizmussal függ össze. Laboratóriumi viváriumban, sőt szőrmefarmon is elhelyezhet amerikai nyérceket vagy más állatokat ellenőrzött világítású ketrecekben, és nyár közepétől mesterségesen csökkentheti a nappali órákat. Ennek eredményeként a kísérleti állatok vedlési folyamata sokkal korábban kezdődik, mint a természetben, intenzívebben fog lezajlani, és ennek megfelelően nem télen, hanem ősz elején ér véget.

A fotoperiodikus alap a vándormadarak életében a legfontosabb szezonális jelenségek hátterében is áll - vonulásuk és az ehhez szorosan kapcsolódó tollazatvedlési folyamatok, a bőr alatti és a belső szerveken felhalmozódó zsírok stb. Természetesen ezek mind alkalmazkodások a elviselni a kedvezőtlen hőmérsékleti és takarmányozási körülményeket, „elkerülve azokat. A fő jelzőszerepet azonban ebben az esetben nem a hőmérséklet változása, hanem a fényviszonyok játsszák - a nappal hosszának csökkenése, ami kísérletekkel bizonyítható. A laboratóriumban a madarak fotoperiodikus reakciójára hatóan nem túl nehéz őket egy meghatározott vándorlás előtti állapotba, majd vonulási izgalomba hozni, bár a hőmérsékleti viszonyok változatlanok maradnak.

Kiderül, hogy az állatok szexuális tevékenységének ciklikussága és szaporodásuk ciklikussága is fotoperiodikus. Ez talán különösen meglepő, hiszen a szaporodásbiológia a szervezet azon tulajdonságai közé tartozik, amelyek a legfinomabban alakultak ki, és a legösszetettebb kapcsolatkoordinációval rendelkeznek.

Számos madár- és emlősfajon végzett kísérletek bebizonyították, hogy a nappali órák időtartamának növelésével lehetséges az ivarmirigyek aktiválása (12. ábra), az állatok szexuális izgalmi állapotba hozása és produktív párzás elérése még az őszi-téli időszakban is. hónapon belül, ha természetesen pozitív reakció van a fényre, mindkét nem megtalálja a hatását. Eközben egyes fajok nőstényei (például verebek) e tekintetben sokkal inertebbek, mint a hímek, és további etológiai stimulációt igényelnek.

Rizs. 12. A fény hatása az ivarmirigyek fejlődésére különböző körülmények között elpusztított hím és nőstény házi verebeknél (miután: Polikarpova, 1941).
a - a szabadságból január 31-én; b - szobahőmérsékletű kamrából január 29-én; c - pótvilágítású kamrából január 28-án.

Egyes emlősök – a sable, nyest, számos más fajta mustelid, valamint az őz – a szaporodásbiológia érdekes jellemzőivel rendelkeznek. Náluk a megtermékenyített petesejtet először nem a méhfalba ültetik be, hanem<в течение длительного времени находится в состоянии покоя, так называемой латентной стадии. У соболя эта стадия продолжается несколько месяцев и лишь приблизительно за полтора месяца до рождения щенков происходит имплантация яйца и очень быстрое эмбриональное развитие. Таким образом, беременность распадается как бы на длительный период предбеременности, или латентный, и короткий, порядка 35-45 дней, период вынашивания, т. е. собственно эмбрионального развития. Благодаря этому замечательному приспособлению животные получают возможность с минимальными энергетическими затратами переживать тяжелое зимнее время. Оказывается, что продолжительность латентного периода также регулируется фотопериодической реакцией и, если воспользоваться последней, может быть существенно сокращена.

A világos és sötét időszakok arányának, valamint a nap folyamán bekövetkező fényintenzitás-változásoknak az állatok aktivitására gyakorolt ​​​​hatása igen nagy. Például a nappali madarak hajnalban egy bizonyos intenzitású „ébrenléti megvilágítás” mellett ébrednek fel, a nap horizonthoz viszonyított magasságától függően. A megfelelő „ébresztő megvilágítás” olyan jelként szolgál, amely serkenti a madarakat, hogy aktívabbá váljanak. A feketerigók 0,1 luxnál kezdenek életjeleket mutatni, amikor az erdő még szinte teljesen sötét; A kakukk felébredéséhez 1 lux, a feketefejű poszáta 4, a pelyva 12, a házi veréb 20 luxot igényel. Ennek megfelelően jó idő esetén az adott területen a madarak meghatározott időben és sorrendben ébrednek, ami „madáróra” létezésére utal. Például a Belgorod régióban található "Forest on Vorskla" erdőgazdaságban május-júniusban a madarak első hangja átlagosan a következő időpontokban hallatszik: csalogány - 2 óra 31 perckor, feketerigó és énekesmadarak - 2 óra 31 perckor. perc, kakukk - 3 óra 00 perc, fekete poszáta - 3 óra 30 perc, széncinege - 3 óra 36 perc, veréb - 3 óra 50 perc.

A fényviszonyok napi változása nagy hatással van a növények életére, és mindenekelőtt a fotoszintézis ritmusára és intenzitására, amely a nap sötét óráiban, rossz időben és télen leáll (13. ábra).

Végül a napenergia nagyon fontos szerepet tölthet be hőforrásként, közvetlenül vagy mélyrehatóan befolyásolva az élőlényeket helyi vagy globális szinten.

Általánosságban elmondható, hogy a fenti töredékes információkból kitűnik, hogy a fénytényező rendkívül fontos és sokoldalú szerepet játszik az élőlények életében.

Rizs. 13. A fotoszintézis fényenergiától való függése különböző növényi populációkban (Odum, 1975 nyomán).
1 - fák az erdőben; 2 - a nap által megvilágított levelek; 3 - árnyékolt levelek.

Az ionizáló sugárzás külső és belső sugárforrásokból egyaránt hat a szervezetre (radioaktív anyagok táplálékkal, vízzel, levegővel vagy bőrön keresztül történő bejutása esetén). Külső és belső sugárzás lehetséges együttes hatásai.

A különböző típusú radioaktív sugarak károsító hatása a behatoló aktivitásuktól, és ezáltal a szövetek ionizációs sűrűségétől függ. Minél rövidebb a sugárút, annál nagyobb az ionizációs sűrűség és annál erősebb a károsító hatás (7. táblázat).

Azonban a fizikailag azonos mennyiségű elnyelt energia gyakran különböző biológiai hatásokat vált ki a sugárzási energia típusától függően. Ezért az ionizáló sugárzás biológiai tárgyakra gyakorolt ​​káros hatásai mértékének felmérésére a relatív biológiai hatékonyság együtthatóját (RBE) használják.

Ahogy a táblázatból is látszik. A 8. ábrán látható, hogy az alfa-sugarak, neutronok és protonok károsító hatása 10-szer nagyobb, mint a röntgensugárzásé, amelyek biológiai hatását hagyományosan 1-nek tekintik. Azonban nem szabad elfelejteni, hogy ezek az együtthatók feltételesek. Sok múlik a biológiai hatékonyság összehasonlításához használt indikátor megválasztásán. Például az RBE meghatározható a mortalitás százalékával, a hematogén változások mértékével, az ivarmirigyekre gyakorolt ​​​​sterilizáló hatással stb.

A szervezet reakciója az ionizáló sugárzás hatására a kapott sugárdózistól, a hatás időtartamától és a besugárzott test általános állapotától függ (9. táblázat).

Emberek esetében az abszolút halálos dózis egyszeri expozíció esetén körülbelül 600 rubel.

Az expozíció időtartama van némi jelentősége a radioaktív károsodás kialakulásában. Rövid ideig tartó, másodpercekben mért expozíciónál a károsító hatás mértéke valamelyest csökken. Ugyanazon dózisú, de több tíz percig tartó sugárzás hatására a károsító hatás fokozódik. A frakcionált hatás csökkenti a mortalitást. A többszöri expozíció összdózisa jelentősen meghaladhatja az egyetlen halálos dózist.

A szervezet egyéni és faji reaktivitása nagy jelentősége van a radioaktív károsodás súlyosságának meghatározásában is. Állatkísérletekben az egyéni érzékenység tág határait figyelték meg - egyes kutyák egyetlen 600 r besugárzással is túlélik, míg mások 275 r után pusztulnak el. A fiatal és vemhes állatok érzékenyebbek az ionizáló sugárzásra. Az idős állatok a gyógyulási folyamataik gyengülése miatt is kevésbé ellenállóak.

Az ionizáló sugárzás patogén hatásának mechanizmusai. Az emberi és állati szervezet sugárkárosodásának mechanizmusában három fontos szakasz különböztethető meg:

• a) a radioaktív sugárzás elsődleges hatása;
• b) a sugárzás hatása a sejtekre;
• c) a sugárzás hatása az egész szervezetre.

Az ionizáló sugárzás elsődleges hatásmechanizmusa fizikai, fizikai-kémiai és kémiai folyamatok határozzák meg, amelyek bármely sugárzásnak kitett biológiai szubsztrátumban előfordulnak.

Fizikai folyamatok - a nagy energiájú ionizáló sugárzás az útjában lévő atomokból, molekulákból elektronokat üt ki, vagy mozgást idéz elő. Ez elhanyagolhatóan rövid időn belül (10-16 másodperc) ionizációhoz és gerjesztett atomok és molekulák képződéséhez vezet. A fizikai-kémiai folyamatok abból állnak, hogy az ionizált és gerjesztett atomok és molekulák, amelyek nagy reakcióképességgel rendelkeznek, szabad gyökök képződését idézik elő. Az élő struktúrákban a víz a leggyorsabban ionizálódik.

Az ionizációt a keletkező részecskék rekombinációjának jelenségei kísérik. Különösen kifejezett olyan típusú sugárzások hatására, amelyek nagy ionizációs sűrűséggel rendelkeznek (alfa-sugarak, neutronok). A vízsugárzás során a következő szabad atomok és gyökök keletkeznek: atomos hidrogén (H +), hidroxil (OH +), hidroperoxid (HO 2) és hidrogén-peroxid (H 2 O 2).

Az ionizáló sugárzás vízben oldott anyagokra gyakorolt ​​hatása főként a víz radiolízisének termékeinek köszönhető. Így ismert a fagyasztott állapotban lévő anyagok vagy az enzimek szárított porállapotú nagy sugárstabilitása.

Az ionizációs folyamat a makromolekulákat is érinti. Az elnyelt energia a makromolekulán keresztül vándorolhat, és a legsérülékenyebb helyeken realizálódik. A fehérjékben ezek a helyek lehetnek SH-csoportok, a DNS-ben - a timin kromoforcsoportjai, a lipidekben - telítetlen kötések.

A sugárzás hatása a sejtekre a fehérjék, nukleinsavak és lipidek gyökeinek vízzel, oxigénnel, hidrogénnel stb. való kölcsönhatása eredményeként jön létre, amikor mindezen folyamatok eredményeként szerves peroxidok képződnek, és gyors oxidációs reakciók mennek végbe. Sok megváltozott molekula halmozódik fel, aminek következtében a kezdeti sugárzási hatás megsokszorozódik. Mindez elsősorban a biológiai membránok szerkezetében tükröződik, szorpciós tulajdonságaik megváltoznak, permeabilitásuk nő (beleértve a lizoszómák és a mitokondriumok membránjait is). A lizoszóma membránokban bekövetkező változások DNáz, RNáz, katepsinek, foszfatáz, mukonbliszacharid hidrolízis enzimek és számos más enzim felszabadulásához és aktiválódásához vezetnek.

A felszabaduló hidrolitikus enzimek egyszerű diffúzióval bármely sejtszervszert elérhetnek, amelybe a fokozott membránpermeabilitás miatt könnyen behatolnak. Ezen enzimek hatására a sejt makromolekuláris komponenseinek további bomlása megy végbe, beleértve a nukleinsavakat és a fehérjéket is. Az oxidatív foszforiláció szétkapcsolása számos enzim mitokondriumból való felszabadulásának eredményeként az ATP szintézis gátlásához, és ezáltal a fehérje bioszintézisének megzavarásához vezet.

Így a sejtek sugárzási károsodásának alapja a sejtszervecskék ultrastruktúrájának megsértése és a kapcsolódó anyagcsere-változások. Ezenkívül az ionizáló sugárzás a test szöveteiben olyan toxikus termékek egész komplexének képződését okozza, amelyek fokozzák a sugárzás hatását - úgynevezett radiotoxinok. Közülük a legaktívabbak a lipoidok oxidációs termékei - peroxidok, epoxidok, aldehidek és ketonok. A közvetlenül a besugárzás után keletkező lipid radiotoxinok serkentik más biológiailag aktív anyagok - kinonok, kolin, hisztamin - képződését, és fokozzák a fehérjék lebomlását. Ha nem besugárzott állatoknak adják be, a lipid radiotoxinok sugárkárosodásra emlékeztető hatást fejtenek ki.

Megfelelően nagy sugárdózis esetén a sejtekben és szövetekben bekövetkező változásokat elsősorban a degeneratív-destruktív folyamatok kialakulása, valamint a kromoszóma-apparátus szerkezeti változásai határozzák meg, amelyek a mitózis során sejthalálhoz vagy életképtelen sejtutódok megjelenéséhez vezetnek. A sejt mitotikus aktivitásának gátlása az ionizáló sugárzás biológiai hatásának egyik sajátos megnyilvánulása.

Az ionizáló sugárzás minél erősebben hat a sejtekre, minél nagyobb a szaporodási képességük, minél hosszabb a mitotikus folyamat, annál fiatalabbak és kevésbé differenciálódnak a sejtek. A fogékonyság morfológiai jelei alapján a szervek és szövetek a következő csökkenő sorrendben oszlanak meg: nyirokszervek (nyirokcsomók, lép, csecsemőmirigy, egyéb szervek nyirokszövete), csontvelő, herék, petefészkek, a gyomor-bél traktus nyálkahártyája. A bőr a függelékekkel, a porcok, a növekvő csontok és a vaszkuláris endotélium még kevésbé érintett. A parenchymás szervek erősen sugárrezisztensek: máj, mellékvese, vese, nyálmirigy, tüdő.

Az azonos típusú sejtek sugárkárosodásának mértéke számos tényezőtől függ:

• 1) a differenciálódás mértéke - az embrionális és a differenciálatlan sejtek nagyobb mértékben érintettek, mint a belőlük képződött differenciált sejtek;
• 2) anyagcsere - a sejtanyagcsere fokozott intenzitása fokozott sugárérzékenységgel jár;
• 3) mitotikus aktivitás - az aktívan osztódó sejtek általában érzékenyebbek, mint a nem osztódó sejtek. A sejtmag érzékenyebb a sugárzásra, mint a citoplazma;
• 4) a mitózis szakaszai - a sejtek érzékenysége a profázis és a metafázis szakaszában a legmagasabb.

A sugárérzékenység drámaian megváltozik a filogenetikai fejlődés különböző szakaszaiban. Az állatok sugárérzékenysége a következő sorrendben csökken: embrió, magzat, fiatal állat, felnőtt szervezet.

Az ionizáló sugárzás hatása a szervezet egészére. Az ionizáló sugárzás kórokozó hatását általában mind a szervezet sejtjeit és szöveteit érő közvetlen károsító hatás, mind az idegrendszer irritációja és az ebből eredő általános szervezeti reakciók, úgynevezett sugárbetegségek határozzák meg.

Sugárbetegség. Az áramlás szerint megkülönböztetik akut és krónikus sugárbetegség. Az akut sugárbetegség enyhe, közepes és súlyos formában fordulhat elő. Lefutása során négy periódus van.

Első időszak – kezdeti (elsődleges reakciók), amelyet közvetlenül a besugárzás után figyeltek meg, több órától 1-2 napig tart. A sugárkárosodás jele ebben az időszakban a mitotikus aktivitás késése a vérképző sejtekben. Ebben az időszakban az anyagcsere-folyamatok felerősödnek, a fő szervek és rendszerek működése fokozódik.

A második időszak látens, rejtett (a látszólagos jólét időszaka), amelyet a vérképzés kezdeti gátlásával összefüggő változások jellemeznek a beteg vérében. Ennek az időszaknak az időtartama a felszívódott dózistól függ. Tehát 20-100 rad adagnál ez az időszak véget vethet a betegségnek. 150-200 rad dózisnál a látens periódus több hétig is eltarthat, 300-500 radnál csak néhány napig, 500 rad feletti adagnál pedig csak néhány óráig tart a látens időszak.

A harmadik időszak - kifejezett jelenségek, vagy a betegség magassága . Enyhébb esetben több napig, súlyos esetben 2-3 hétig tart. Ezt az időszakot a belső szervek vérzései, a hematopoiesis éles elnyomása (5. ábra), a sejtmembránok fokozott permeabilitása és az immunitás elnyomása jellemzi. Ebben az időszakban következik be a halál. A halál oka lehet vérzés, kapcsolódó fertőzés és egyéb szövődmények.

A negyedik időszak a kivonulás vagy a helyreállítás időszaka .

Krónikus sugárbetegség a szervezet gyenge, hosszan tartó besugárzása esetén fordul elő, és akut sugárbetegség következménye is lehet. A krónikus sugárbetegség során három időszakot különböztetnek meg: a korai változások időszakát, a szövődmények kialakulását és a súlyos, visszafordíthatatlan, halálos kimenetelű változások időszakát.

A sugárbetegség kialakulásának mechanizmusa A sejtek közvetlen károsodása mellett főként a szervezet ideg-, endokrin- és kötőszöveti rendszerből a káros radioaktív sugárzásra adott reakciója határozza meg.

Az idegrendszer reakciója a sugárbetegség kialakulásának minden fázisában megfigyelhető. Fejlődésének kezdetén, amikor a víz és a test bioszubsztrátjai ionizálódnak, az idegrendszer receptorai reagálnak a test belső környezetének változásaira, ami az idegrendszer minden részének izgalmához vezet.

A központi idegrendszer működésének zavarai a kondicionált reflexkapcsolatok megsértésében, a belső gátlási folyamat gyengülésében nyilvánulnak meg. Az agykéreg funkcionális változásai a besugárzás különböző időszakaiban a retikuláris képződményen keresztül az idegrendszer magasabb részeibe áramló impulzusok növekedésével járnak. Az összes szubkortikális központ funkciója is megváltozik. Így a vegetatív központok károsodásának megnyilvánulása a hőszabályozás, a vaszkuláris tónus szabályozása és a pulzusszám megsértése a besugárzott szervezetben. Így a sugárbetegségek során a legkorábbi és legintenzívebb funkcionális változások az idegrendszerben észlelhetők, és a szerkezeti rendellenességek nem olyan kifejezettek, mint például a csontvelőben (P. D. Gorizontov).

Az endokrin betegségek is jelentős szerepet játszanak a sugárbetegség kialakulásában. Az ionizáló sugárzás hatására az összes belső elválasztású mirigy működése valamilyen mértékben megzavarodik. A legkifejezettebb változások az ivarmirigyekben, az agyalapi mirigyben és a mellékvesékben figyelhetők meg. Ezek a változások a sugárdózistól függenek, és a szekréció növekedésében vagy csökkenésében nyilvánulhatnak meg. Nyilvánvalóan nagy jelentősége van a különböző endokrin mirigyek szekréciójának szokásos konzisztenciájának megzavarásának.

A nemi mirigyek sugárkárosodása a behatoló sugárzásnak való krónikus expozíció során nagyon korán - a sugárbetegség klinikai tüneteinek megjelenése előtt - előfordulhat. Az ivarmirigyekben bekövetkező változások sterilitáshoz, az utódok számának csökkenéséhez és a halvaszületések számának növekedéséhez vezetnek.

Az agyalapi mirigy diszfunkciója, amelyet számos hármas hormon szekréciójának megváltozása kísér, számos másodlagos következményhez vezet a megfelelő mirigyek diszfunkciója miatt. Különösen fontos a mellékvese elégtelensége, amely jelentősen csökkenti a szervezet reakciókészségét és ellenálló képességét mindenféle káros környezeti behatás ellen.

A sugárzás hosszú távú hatásai. A sugárzás hosszú távú következményei közül a legtöbbet vizsgált (kivéve a krónikus sugárbetegséget) a várható átlagos élettartam csökkenése, a szürkehályog kialakulása, az embrionális fejlődés zavarai, valamint a rosszindulatú daganatok előfordulása.

A besugárzás növeli a rosszindulatú daganatok számát és felgyorsítja előfordulásukat (kísérletben). Leggyakrabban a vérképző szövet (leukémia), az emlő, a bőr, a máj és a pajzsmirigy daganatai képződnek.

A daganatok általános és helyi besugárzásból is származhatnak.

Az ionizáló sugárzásnak való kitettséget erős daganatellenes szerként is használják. A besugárzást mindig helyben végezzük. Az expozíciós módot úgy választják meg, hogy a sugárzási energia nagy része a daganatban és annak közelében nyelődik el. A rádiósugárzás hatása fokozott mitotikus aktivitású és csökkent sugárrezisztenciájú daganatok esetén a leghatékonyabb.

napsugarak

Ultraibolya sugarak (UVR). Az ultraibolya sugarak (hullámhossza 1880-3800 A) csak a bőr legfelszínibb rétegeibe hatolnak be, és biológiai és kóros hatást fejtenek ki a szervezetre.

Az ultraibolya sugárzás emberre gyakorolt ​​általános biológiai hatása háromféleképpen fejezhető ki:

1. Bőrreakció – a középhullámú ultraibolya sugarak (2800-3150 A) bőrpírt okoznak. Az erythema a hisztamin, amely erős értágító hatású, képződése következtében alakul ki a besugárzás helyén. Élesen meghatározott határai vannak, egy bizonyos idő elteltével (tíz perctől több óráig) jelentkezik, és általában pigmentációba megy át - barnul, melanin pigment képződésével és lerakódásával a bőrben. A barnulást elsősorban a hosszú hullámú ultraibolya sugárzás (3150-3800 A) okozza.

• 2. A bőrben lévő ultraibolya sugarak hatására a D 3 -vitamin fotokémiai úton képződik a 7-es provitamin-dehidrokoleszterinből. Az ehhez szükséges minimális ultraibolya sugárzás napi 1/8-1/10-e az erythema dózisának.

• 3. Az ultraibolya sugarak baktericid hatása a 2000-2800 A (rövidhullámú ultraibolya) hullámhossz-tartományban a legkifejezettebb. A baktericid hatást az immunológiai reaktivitás serkentése is kíséri: fokozódik az antitestek termelése és nő a vérszérum komplementer aktivitása.

A legrövidebb hatótávolságú (2000 A-nél kisebb) ultraibolya sugarak ózonizáló hatásúak (vákuum ultraibolya).

Az UFL patogén hatása akkor nyilvánul meg, ha a szervezet túlzott sugárzásnak van kitéve, vagy fokozott érzékenység (fényérzékenység) esetén.

A leégés szigorúan a besugárzás helyén az UV-sugarak kémiai hatása miatt következik be - a hisztamin és más biológiailag aktív anyagok túlzott képződése a besugárzott szövetekben, és ezek későbbi, helyi és általános toxikus hatásai.

Szemkárosodás UVL - fotooftalmia - gyakrabban fordul elő a szem sclera védelmének hiányában fokozott sugárzás esetén (elektromos hegesztőknél, fényterápiás helyiségekben, sarkvidéki és magas hegyvidéki területeken stb.); 2-6 óra múlva jelenik meg, szemfájdalomban, hiperémiában, a kötőhártya és a szemhéjak duzzanatában, a látásélesség csökkenésében fejeződik ki. A test általános reakciója is megfigyelhető - fejfájás, gyengeség, álmatlanság, tachycardia. Általában ezek a tünetek 5-6 nap múlva eltűnnek.

Általános cselekvés Az UVL általános reakcióként is megnyilvánulhat a helyi tünetek vezető szerepével, valamint önálló reakcióként az általános ultraibolya sugárzásra - napszúrásra, ahol a vezető tényező a szervezet általános állapotának, elsősorban a test funkcióinak megsértése. központi idegrendszer és keringési szervek.

Az UFL általános patogén hatásának mechanizmusában két út bír a legnagyobb jelentőséggel: humorális és neurogén .

Humorális mechanizmusok . A besugárzás helyén UV sugárzás hatására mérgező termékek képződnek - hisztamin, acetilkolin, besugárzott koleszterin, ergoszterol, fehérje-lipoid komplexek, amelyek toxikus hatással vannak a képződésük helyén a kapilláris falára, az idegre. sejtek és érzékeny idegvégződések az általános véráramba való felszívódás miatt.

A bőr UV-sugarakkal történő intenzív besugárzása a vörösvértestek hemolízisét - az úgynevezett fotohemolízist - okozza, amely különösen fokozódik fényérzékenyítő szerek jelenlétében. A fényérzékenyítők - egyes színezékek (eozin, fluoreszcein), porfirinek, lecitin, koleszterin - fokozzák az UV-sugarak káros hatását.

Néhány károsodott porfirin-anyagcsere (porfiria) esetén égési sérülések és súlyos összeomlás alakul ki a besugárzott porfirin mérgező termékei által okozott mérgezés következtében, még kisebb napsugárzás esetén is.

Neurogén mechanizmusok . Egyes vegetatív centrumok (vazomotoros, vagális, hőszabályozási központok) esetleges reflexes gerjesztése a kialakulásuk helyén vegyszerekkel irritált bőrreceptorokon keresztül.

Az is lehetséges, hogy ugyanezek a mérgező termékek centrogén hatást fejtenek ki a létfontosságú idegközpontokra a véráramba, a nyirokba és az agy-gerincvelői folyadékba való felszívódás következtében – ebből erednek olyan keringési zavarok, mint például az összeomlás, ami esetenként halálhoz is vezethet (napszúrás).

Blasztogén hatás Egy személy 2900-3841 A hullámhosszú UV-sugárzásnak lehet kitéve, hosszan tartó expozíció mellett. Állatoknál a daganatokat szélesebb hullámhossz-tartományú sugárzás okozhatja. Az UV-sugarak bőr felső rétegei általi elnyelése bizonyos mértékig meghatározza az ezek hatására kialakuló humán daganatok lokalizációját, például a laphám- és bazálissejtes bőrrákot. A vékonyabb bőrű állatoknál az esetek jelentős százalékában szarkóma fordul elő. Emberben a daganatok a test nyitott, nem védett területein, kísérleti állatoknál pedig a szőrtelen testrészeken alakulnak ki.

A bőrdaganatok előfordulása az elnyelt energia mennyiségével nő. Így a becslések szerint az Egyesült Államokban az északi szélesség 42° és 30° között a bőrrák előfordulása megduplázódik az Egyenlítőhöz való minden 4°-os megközelítéssel. Az UV-sugarak okozta bőrrák hosszú látens időszak után jelentkezik. A rák megjelenését hosszú távú destruktív és gyulladásos bőrelváltozások előzik meg, amelyeket szoláris keratózisnak neveznek.

Az ultraibolya sugarak blasztogén hatásának mechanizmusa korántsem világos. Ennek két lehetséges módja van:

• a) Az UFL a radioaktív sugárzáshoz hasonlóan mutagén tulajdonságokkal rendelkezik (lásd „Az öröklődés, az alkat és az életkor szerepe a patológiában” című részt);
• b) UV-sugarak hatására a bőrben néhány rákkeltő anyag képződhet.

Ibolya sugarak (3800-4500 A) az ultraibolya sugárzáshoz hasonlóan kémiai hatást gyakorolhat a szervezetre, de sokkal kevésbé kifejezett.

A napspektrum látható sugarai 5000-7000 A hullámhosszal nincs jelentős károsító hatásuk, mivel főként a bőrön keresztül szívódnak fel és nem hatolnak be mélyen a szervezetbe.

A szemen, a 4000-7600 A-ig terjedő spektrumú napsugarak érzékelésére specializálódott szerven keresztül a fénystimuláció az egész testet érintheti. A látóreceptorok fénysugarak általi irritációja a látóközpontokon kívül a hipotalamusz vegetatív központjaiba is átkerül, és gyenge izgalmi állapothoz vezet, ami viszont fokozza az oxidatív folyamatokat, megemelkedik a vérnyomást, sőt a némi eufória megjelenése (fényes, napsütéses napon az emberek mosolygósabbak és társaságkedvelőbbek, mint a borongós, felhős napokon).

A világítás természetes ritmusa meghatározza az állati és emberi tevékenység napi ritmusát, számos élettani folyamat ritmusát, amelyeket reflex és feltételes reflexmechanizmusok szorosan kapcsolnak össze a nappal és éjszaka ritmusával, valamint a megvilágítás szezonális ingadozásának ritmusát. A természetes nappali és éjszakai ciklus ritmusához kapcsolódó élettani funkciók normál ritmusának zavarai bizonyos esetekben fájdalmas állapotok (neurózisok) kialakulásához vezetnek, amelyek kezelése megköveteli a fénystimuláció normál ritmusának helyreállítását. Az ilyen jogsértések oka lehet a nem megfelelő munka- és életkörülmények, a 24 órás nappal és a 24 órás éjszaka az Északi-sarkkörön stb.

Infravörös sugarak. Az infravörös sugarak főként termikus hatást fejtenek ki a szervezetre. A 7600-14 000 A hullámhosszú sugarak nagy áthatolóerővel rendelkeznek, és úgy melegítik a szöveteket, mintha belülről érkeznének. A 14 000 A-nél nagyobb hullámhosszú sugarakat a felületi szövetek elnyelik, és égető hatást válthatnak ki.

Az infravörös sugarak energiájának szöveti abszorpciója következtében fellépő hőmérséklet-emelkedés a szervezet különböző fizikai-kémiai és fiziológiai reakcióinak felgyorsulásával jár együtt, mind lokálisan (megnövekedett érpermeabilitás, tágulásuk - passzív hiperémia, váladékozás stb.) általános (fokozott anyagcsere, testhőmérséklet stb.) súlyos esetek - hőszabályozási mechanizmusok megsértése és hőguta) jellege.

Lézersugárzás

A lézer vagy optikai kvantumgenerátor olyan fizikai eszköz, amely lehetővé teszi rendkívüli intenzitású monokromatikus fénysugarak kibocsátását kis eltérési szöggel. A fókuszálatlan lézersugár szélessége 1-2 cm, az indukált fókusszal pedig 1-0,01 mm vagy kevesebb. Ezért lehetséges hatalmas fényenergia koncentrálása több mikronos területre, és nagyon magas hőmérséklet érhető el. Az egyes lézervillanások energiája száz és ezer joule-ban mérhető. A lézersugár alkalmas gyémánt, acél és egyéb anyagok olvasztására.

Vannak impulzusos és folyamatos lézerek; mindkettőt használják a gyógyászatban. A lézersugár hatása az élő szövetekre nagyon rövid időközönként (másodperc százezreléke) következik be, és ezért láthatóan nincs fájdalomérzet. A behatolási mélység optikai rendszerrel állítható, és általában eléri a 20-25 mm-t.

A lézersugarak elnyelésének mértéke a besugárzott tárgy színétől függ. Leginkább a pigmentált szövetek, vörösvérsejtek, melanómák stb. szívják fel őket. A lézersugarak elpusztítják és megolvasztják az élő szöveteket; A daganatos szövetek különösen érzékenyek rájuk.

A lézersugarak biológiai tárgyakra gyakorolt ​​káros hatásának mechanizmusa számos tényezőből áll:

• 1) magának a sugárnak a hőhatása és az alatta lévő szövetek hőmérsékletének másodlagos növekedése a hőenergia elnyelése következtében;
• 2) mechanikai hatás rugalmas rezgések, például ultrahang vagy lökéshullámok előfordulásának eredményeként. Egyfajta „robbanásveszélyes hatás” következik be a test szilárd és folyékony anyagainak gáz halmazállapotúvá történő azonnali átmenete és az intersticiális nyomás éles növekedése (akár több tíz és száz atmoszféra) miatt:
• 3) biológiai hatás - a szövetekben és sejtekben mérgező anyagok képződnek lézersugárral való érintkezés után. Talán a sejtek besugárzás utáni progresszív nekrózisa függ tőlük;
• 4) a szöveti enzimek inaktiválása vagy megváltozása specifikus hatásában.

A szöveti komponensek ionizációjának és a mágneses mezők előfordulásának lehetősége megengedett.

A lézersugár hatásának mértéke és eredménye magának a sugárzásnak a jellemzőitől (lézer típusa, teljesítménye, hatás időtartama, sugárzás sűrűsége, impulzusfrekvencia), a besugárzott szövetek fizikai-kémiai és biológiai jellemzőitől (pigmentáció foka) függ. , vérkeringés, szövetek heterogenitása, rugalmasságuk, hővezető képességük stb.).

Biológiai és fizikai-kémiai tulajdonságaik miatt a daganatsejtek érzékenyebbek a lézersugárra, mint az egészségesek. Eddig az onkológiában használják ezt a fajta sugárzást a legszélesebb körben. Ezenkívül a lézert vér nélküli műtétekhez használják sebészetben, szemészetben stb.