Ekotoksykologia UG

7/22/2019 Ekotoksykologia UG

1/28

Ekotoksykologia

Prof. dr hab. Ryszard Laskowski

Instytut Nauk o rodowisku UJ

Ul. Gronostajowa 7, Krakwpok. 2.1.2

http://www.eko.uj.edu.pl/laskowski

Tre i organizacja kursu

Historia ekotoksykologii katastrofy ekologiczne

Biogeny i ksenobiotyki


2/28

Tre kursu: Podzia substancji toksycznych pod ktem ich oddziaywania naorganizmy: pierwiastki, zwizki nieorganiczne i organiczne; mechanizmyoddziaywania substancji toksycznych: biochemiczne i fizjologiczne; czynnikirodowiskowe i ich wpyw na intoksykacj; mechanizmy obronne organizmwintoksykowanych, parametry ekologiczne w ocenie oddziaywania substancji

toksycznych. Wpyw substancji toksycznych (zanieczyszcze, pestycydw) napopulacje, zespoy organizmw i funkcjonowanie ekosystemw.

Metody badania wpywu substancji toksycznych na populacje (testyekotoksykologiczne, ukad eksperymentalny, analiza i prezentacja wynikw);

znaczenie abiotycznych i biotycznych czynnikw rodowiskowych; wpyw napul genow populacji; ekstynkcje - interakcja dziaania substancji toksycznychi zjawisk losowych; wpyw substancji toksycznych na ekosystemy (ukady

wielogatunkowe, procesy dekompozycji materii organicznej); przykadyzaburze na poziomie funkcjonowania ekosystemw - np. "osobliwe zamieranie

lasw" itp.; ocena ryzyka ekotoksykologicznego dla rodowiska.

Ekotoksykologia WBNZ-690

Prowadzcy: prof. Ryszard Laskowski (wykad)dr hab. Paulina Kramarz (wiczenia)

Termin wykadw: pitki 10:00-11:30 (10 wyk. po 2 godz. = 20 godz.)


3/28

wiczenia

Dr hab. Paulina Kramarz

Wtorki, 14:00 17:30 (s. 2.0.4; 2.0.6) 20 godz. (5 zaj po 4 godz.):

17 listopada

24 listopada

1 grudnia

8 grudnia 15 grudnia


4/28

Podrczniki ekotoksykologii...POLECANE:

Podstawy ekotoksykologii,

C. H. Walker, S. P. Hopkin,R. M. Sibly i D. B. Peakall,PWN 2002.


5/28

Podr

czniki ekotoksykologii...POLECANE:

Podstawy ekotoksykologii,

C. H. Walker, S. P. Hopkin,R. M. Sibly i D. B. Peakall,PWN 2002.

Ekotoksykologia: od

komrki do ekosystemu, R.Laskowski i P. Migula.PWRiL 2004.

NIE:

Podstawy ekotoksykologii,P. Rejmer, Ekoinynieria1997.


6/28

...oraz statystyki


7/28

Ekotoksykologia - co to takiego?

E. jest t dziedzin wiedzy, ktra bada wystpujce wrodowisku substancje chemiczne w aspekcie ichoddziaywania na organizmy ywe w sposb dugotrway,systematyczny oraz w niskich dawkach (Rejmer, 1997)

E. zajmuje si ochron systemw ekologicznych przedszkodliwym dziaaniem syntetycznych substancji

chemicznych (Calow, 1993) E. zajmuje si badaniem szkodliwego dziaania

substancji chemicznych na ekosystemy (Walker i in.,1996)

Nauka integrujca ekologiczne i toksykologiczne efektychemicznych zanieczyszcze z losami tychzanieczyszcze w rodowisku (przemieszczanie si,

przemiany, rozkad) (Forbes i Forbes, 1994)


8/28

Definicje na nasz uytek

Nauka polega na kreowaniu intelektualnego modelu wiata

materialnego. Technologia zajmuje si procedurami i

narzdziami oraz ich oglnym zastosowaniem w zdobywaniu

lub wykorzystywaniu wiedzy. Praktyka skupia si na

rozwizywaniu poszczeglnych przypadkw. Mieszanie

tych trzech poj moe by niebezpieczne. (Slobodkin i

Dykhuizen, 1991)

Ekotoksykologia jest nauk o oddziaywaniu substancji

toksycznych na organizmy ywe i konsekwencjach tych

oddziaywa ujawniajcych si na poziomach organizacji

wyszych ni pojedynczy organizm


9/28

Prapocztki

Co za duo, to niezdrowo Sola dosis fecit venenum Paracelsus

(Phillippus Aureolus TeophrastusBombastus von Hohenheim; 1493-1541)

Prawo tolerancji Shelforda (Victor E.

Shelford; 1877-1968)


10/28

A naprawd zaczo si od tego:

!Biomagnifikacja(np. DDT, Me-Hg)

Biomagnifikacja

Biokoncentracja

Biokoncentracja

(pestycydy,meta

le

iinne)


11/28

Clear Lake (Kalifornia): 1950 1960, ok. 20 tys. L30% DDT do jeziora (zwalczanie muchwek zrodz. Sciaridae ryby perkozy i inne ptakidrapiene masowe wymieranie

Rachel Carson Silent spring (1962)


12/28

Inne synne katastrofy

ekotoksykologiczne

Choroba Minamata: lata 1950., Chisso

Corporation Hg Zatoka Minamataryby ludzie ok. 1000 ofiarmiertelnych!

Choroba Itai-Itai: 1940 1960,Prefektura Toyma nawadnianie pl

ryowych wod zanieczyszczon Cdprzez odpady kopalniane Cd w ryuludzie cikie zachorowania


13/28

Zuycie pestycydw w Europie

Brak danych

Poza UE

Zuyciepestycydw naobszarachrolniczych


14/28

Emisja siarki (1995 r.)


15/28

Emisja azotu (1995 r.)


16/28

Zmiana liczebnoci ptakw w latach

1980 2002

wskan

ikliczebnoci(1980=10

0)

Ptaki lene

Ptaki terenw rolniczych


17/28

Zmiana liczebnoci motyli w latach

1973/73 1997/98

rednia dla starej 15.

rednia dla nowej 10.

Zmiana(%

)


18/28

Narodziny ekotoksykologii

TOKSYKOLOGIA

Toksykologiakliniczna

Toksykologiasdowa

Toksykologiarodowiskanaturalnego chemiafarmakologia

biochemiafizjologiagenetyka

ekologiaprawoekonomia

Ekotoksykologia(stosowana)


19/28

Najwaniejsze dziay i zagadnienia

EkotoksykologiaEkotoksykologia

ekosystemowaekosystemowa populacyjnapopulacyjna

transfer zanieczyszczew sieciach troficznych

udzia zanieczyszczew obiegach biogeochemicznych

wpyw zanieczyszczena dostosowanie

ewolucja odpornoci


20/28

Mikroelementy i ksenobiotyki

Zakrestolerancji

Optimum

Grnestenieletalne

Dolnestenieletalne

100%

Funkcjonow

anieorganizmu

Stenie mikroelementu

Stenieletalne

Zakrestolerancji

100%

Stenie ksenobiotyku

Kady osobnik ma waciwy sobie zakres tolerancji wzgldemwszystkich czynnikw rodowiskowych;

Czynniki niezbdne do ycia, np. mikroelementy, maj okrelonewartoci minimalne i maksymalne, w zakresie ktrych osobnik moey;

Pozostae czynniki, np. ksenobiotyki, mog nie przeszkadza w

niewielkich ilociach, ale staj si toksyczne powyej pewnejwartoci progowej


21/28

Podzia pierwiastkw chemicznych ze

wzgldu na stenie w wodzie oceanicznej

Pierwiastki gwne (C, O, N, H): % Pierwiastki podrzdne (S, P, Cl, Ca, Mg,

Na, K): mg/dm

3

Pierwiastki ladowe (Sr, B, Si, F, Li, Al, Fe,P, Ba, I, Mo, Zn, Mn, V, Ni, Cu, Co, Sn,

Se, Cr, Pb, Cd, Hg, Os, Rb, Ar, In, Ti, U,

aktynowce):


22/28

Biogeny i ksenobiotyki

IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIII VIII VIII IB IIB IIIB IVB VB VIB VIIB 0

H He

Li Be B C N O F Ne

Na Mg Al Si P S Cl ArK Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe

Cs Ba Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Ru

Fr Ra Ac Th Pa U

H - pierwiastki podstawowe (makroelementy)

V - inne pierwiastki niezbdne zwierztom i rolinom (mikroelementy)As - pierwiastki prawdopodobnie niezbdne niektrym organizmom

U czowieka 99.9 % atomw 11 najpospolitszych pierwiastkw, w tym:

99% C, O, H, N

0.9% Na, K, Ca, Mg, P, S, Cl

0.1% pozostae ok. 10 pierwiastkw


23/28

Do czego organizmy uywaj pierwiastkw

przykadowe funkcje

C, H, O, N, P, S, Si, Ca, Mg, B, Fe, Zn: budowa

tkanek i bon; szkielet, zby, muszle H, Na, K, Cl, Mg, Ca, P: przesy sygnaw

nerwowych, produkcja energii metabolicznej

Ca, Mg, P: skurcze mini, transport przez bony

Zn, Ni, Fe, Mn: kwana kataliza (zwizane z

enzymami) Fe, Cu, Mn, Mo, Se, Co, Ni, V: kataliza reakcji

redox (zwizane z enzymami)


24/28

Metale

Klasyfikacja chemiczna:

Klasa A: wice tlen (np. Ca, Mg, Mn) Klasa B: wice azot lub siark (np. Cd, Cu,

Hg)

Przejciowe (np. Zn, Pb, Fe, Co) Klasyfikacja biologiczna:

mikroelementy (np. Zn, Cu, Ni, Cr)

ksenobiotyki (np. Pb, Hg, Cd*)


25/28

Hemoglobina jako przykad zastosowania

metalu w organizmie

N

N

N

N

COO-

COO-

Fe


26/28

Inne barwniki oddechowe

zawierajce jony metali

N N

N

NH

NH

NH

Cu

Deoksyhemocjanina

NN

NN

NHNH

NHNH

NN

NHNH

Fe O Fe

C

CO

O O

O

Deoksyhemerytryna


27/28

Przykady metaloenzymw

Rubredoksyna (Fe)

- transport elektronw

MSS4 (Zn)

- przewodnictwo sygnawza porednictwem GTPazy


28/28

Liczba enzymw z poszczeglnymimetalami jako kofaktorami

Ca: 27Cd: 1

Co: 13

Cu: 20Fe: 92

Mg: 17

Mn: 39

Mo: 14

Ni: 5

K: 4

Na: 1W: 2

Zn: 107

V: 1

Ekotoksykologia UG

Documents

Transcript of Ekotoksykologia UG