piegus�
WYKA
ADY BIOLOGIA MEDYCZNA 2011/2012
część I EKOLOGIA MEDYCZNA
 Wy nie pamiętacie, ale ja pamiętam, były zakłady przemysłowe po 25 000 ludzi zatrudnionych, tam
gdzie jest dzisiejsza Manufaktura. Tam aż wszystko dudniło wokół, tak krosna zasuwały z carskiej
Rosji.
prof. Piotr Kurnatowski
Niniejsze opracowanie zawiera treść wykładów prof. dr. hab. Piotra Kurnatowskiego, które odbyły się
5 paz
dziernika,12 paz
dziernika, 19 paz
dziernika, 26 paz
dziernika, 4 listopada, 16 listopada, 23 listopada,
7 grudnia, 14 grudnia. Dziękuję całej rzeszy ludzi, którzy zaangażowali się w tworzenie tej pomocy naukowej.
Wykład 1
Kosmolodzy mówią, że Wszechświat powstał ok. 14 mld lat temu wskutek Wielkiego Wybuchu, a
modele matematyczne sugerują, że 4 mld lat póz
niej z obłoku gazów wyrzuconego przez Wielki
Wybuch zaczęły tworzyć się pierwsze galaktyki. Natomiast w naszej własnej galaktyce mgławica
słoneczna zaczęła tworzyć Słońce i inne planety ok. 4,6 mld lat temu. Początkowo powierzchnię
Ziemi pokrywała woda. To właśnie w pierwotnym oceanie planetarnym pojawiły się pierwsze
systemy biochemiczne, pierwsze komórki. Życie komórkowe powstało około 3,5 mld lat temu. Wtedy
również zaczęły pojawiać się pierwsze lądy. Potem zaczeły powstawać bardzo różne skomplikowane
organizmy z człowiekiem jako ostatnim ogniwem.
Człowiek należy do:
nadkrólestwa: Eucaryota
królestwa: zwierząt (Animalia)
podkrólestwa: tkankowce (Histozoa)
typu: strunowce (Chordata), czyli mają strunę grzbietową
podtypu: kręgowce (Vertebrata), a więc posiadają szkielet wewnętrzny i charakteryzują się
dwuboczną symetrią ciała
gromady: ssaki (Mammalia), okres życia płodowego, charakterystyczny rozwój ośrodkowego układu
nerwowego oraz udoskonalone wewnatrzustrojowe mechanizmy regulacyjne
podgromady: łożyskowce (Placentalia), płód rozwija się w łonie matki połączony z łożyskiem
rzędu: naczelne (Primates) charakteryzują się intensywnym rozwojem mózgowia zarówno pod
względem anatomicznym i czynnościowym, budową kośćca, specjalnym ukształtowaniem czaszki,
obecnością obojczyka w pasie barkowym, chwytnoscią kończyn, specjalnym typem uzębienia, jedną
parą sutek u samic, płaskimi paznokciami
podrząd: antropoidy
nadrodzina: człekokształtne (Hominoidea)
rodzina: człowiekowate (Hominidae) dwie nogi, pionowa postawa ciała, wygięty kręgosłup
podrodzina: Hominine
plemię: Homini
rodzaj: człowiek (Homo)
gatunek: człowiek myślący (Homo sapiens)
podgatunek: człowiek myślący współczesny (Homo sapiens recens).
Życie to endoenergetyczny proces fizykochemiczny polegający na cyklicznym utlenianiu i
redukowaniu związków węgla realizowanym przez autokataliczne powielające się makrocząsteczki
(organizmy). Życie jako zjawisko ciagłe, które wykazują wyodrębnione w czasie i przestrzeni twory
wykazujące właściwości istot żywych.
Page 1 of 52
piegus�
Organizm żywy według definicji:
�� biochemicznej Pereta: organizm żywy to potencjalnie zdolny do samoodtwarzania się
otwarty układ sprzężonych reakcji biochemicznych katalizowanych kolejno i prawie
izotermicznie przez złożone katalizatory swoiste produkowane przez ten układ.
�� Sedlaka: układ białkowych półprzewodników regenerowanych w wyniku przemiany materii.
�� cybernetycznej Kadłubowskiego: ustroje żywe to układy regulacji ultrastabilnej
samoodtwarzające sie w sposób ciągły wykazujące okresowo wzrost informacji w zależności
od przekazywanego przez nie programu.
Właściwości istot żywych:
1. Swoisty skład i struktura
2. Przemiana materii i energii
3. Wzrost i rozwój
4. Ruch i pobudliwość
5. Rozmnażanie i dziedziczność
6. Zdolność do homeostazy, a więc stałości środowiska wewnątrzustrojowego uwarunkowane
obecnością sprzężeń zwrotnych ujemnych. Jest to właściwość odróżniająca organizmy żywe
od wszelkich układów nieożywionych.
Stan zdrowia jest to stan równowagi somatycznej, psychicznej i społecznej osobnika warunkujacy
jego przstosowanie do środowiska.
Wyróżnia się trzy rodzaje zmian przystosowawczych:
1. Adaptacja to kierunkowe zmiany w genetycznych właściwościach populacji zachodzące w
związku ze zmianami środowiska. Są to miedzypokoleniowe przekształcenia składu
genetycznego populacji, czyli zmiany w puli genowej głównie pod wpływem procesów
selekcyjnych na drodze doboru naturalnego zwiekszające szanse przeżycia. Uważa się na
przykład, że ciemna pigmentacja ludów ze stref tropikalnych chroni przed szkodliwym
działaniem promieniowania UV, zaś jasna karnacja na przykład ludów Europy Wschodniej lub
Skandynawii ułatwia przenikanie UV, a to ułatwia tworzenie witaminy D w skórze. Podaje się, że
posiadanie określonej grupy krwi stanowi o lepszej lub gorszej tolerancji pewnych pokarmów. I
tak osoby o grupie krwi A lepiej wykorzystują dietę białkowo-tłuszczową, a o grupie krwi B
dietę węglowodanową. Najogólniej rzecz biorąc uważa się, że istnieje konieczność reagowania
na czynniki środowiska przez zmiany składu genetycznego grup ludzkich, np. na skutek
zasiedlania nowych terenów.
Do przemian zachodzących w życiu jednostki, a więc osobnika, odnoszą się pojęcia adaptabilność i
adiustacja.
2. Adaptabilność to inaczej przystosowalność, jest zmianą trwałą i dotyczy całej ontogenezy,
natomiast adiustacja ma charakter odwracalny i dotyczy fragmentu ontogenezy. To zdolność
przystosowawcza organizmu, plastyczność genetyczna do zmieniajacych sie warunków
środowiska i trybu życia. Zmiany są trwałe, więc nieodwracalne. Osobnik nie może w ciągu
jednego życia realizować pełnego zakresu możliwości genetycznych, realizuje jakiś jeden
fragment drogi rozwojowej, a wybór tego wariantu jest uwarunkowany czynnkami środowiska.
Jeżeli mamy osobnika, którego genotyp mógłby determinować powstanie bardzo dużej liczby
komórek tłuszczowych, to jest teoria, natomiast czy wytworzy, zależy od sposobu karmienia we
wczesnym dzieciństwie. Duża ilość pokarmu daje większą proliferację komórek tłuszczowych niż
dieta bardziej uboga.
3. Adiustacja to fenotypowe dostosowanie organizmu do nowych warunków środowiska i
trybu życia. Zachodzące zmiany zwiększają szanse przeżycia, ale są odwracalne, trwają tak długo jak
długo trwa bodziec i nie powodują zmian genetycznych organizmu. Przykładem adiustacji jest
Page 2 of 52
piegus�
aklimatyzacja do warunków biometerologicznych, np. przy wzroście temperatury i wilgotności
wzrasta liczba gruczołów potowych i się pocimy; wzrost promieniowania UV zwiększa zawartość
melaniny w skórze; dostosowaniem do dużych wysokości jest zwiększenie liczby erytrocytów, co
poprawia dostawy tlenu do komórek, ale zwiększa się lepkość krwi, co podwyższa opór w układzie
krażenia i stwarza konieczność intensywniejszej pracy serca. Innym przykładem jest zmiana częstości
oddychania wraz z wysiłkiem fizycznym albo pod wpływem emocji. Zmiany adiustacyjne mogą
prowadzić do zmian o charakterze adaptabilnym, przykładem są obserwacje rozwoju dzieci
mieszkających w rejonach wysokogórskich. Otóż jeżeli potem przeniosą się do miasta, to wtedy
zmiana pojemności życiowej płuc powstałej w okresie dzieciństwa pozostanie.
Page 3 of 52
piegus�
Wykład 2
Zdrowie  pełny dobrostan fizyczny, psychiczny i społeczny, a nie tylko brak samej choroby czy
niedołęstwa. Definicja określa stan idealny, sytuację, z którą bardzo rzadko mamy do czynienia w
rzeczywistości. Stan zdrowia ocenia się za pmocą mierników pozytywnych, a więc prawidłowego
rozwoju i sprawnego działania organizmu oraz na podstawie mierników negatywnych, czyli
występowania chorób.WHO wymienia 12 czynników warunkujących zdrowie jako nie tylko brak
chorób,ale pełnię dobrego samopoczucia psychofizycznego. Są to:
1. Sprawność reprodukcjyjna populacji
2. Zaopatrzenie w żywność i sposób żywienia
3. Warunki mieszkaniowe
4. Zaopatrzenie w odzież i sposób ubierania się
5. Sposób wykształcenia, w tym oświata sanitarna
6. Stan i sosób zatrudnienia ludności, w tym bezrobocie
7. Warunki pracy
8. Dostęp do środków komunikacji i łączności oraz korzystanie z niej
9. Wydział czasu wolnego od pracy oraz możliwość wypoczynku i rekreacji
10. Konsumpcja dóbr i możliwość oszczędzania
11. Opieka i zabezpieczenie społeczne
12. Prawa i swobody obywatelskie
Stan naszego fizycznego i psychicznego samopoczucia zależy istotnie od środowiska, zaś współczesny
rozwój cywilizacji pociąga za sobą nieuchronne jego przekształcenia i niszczenie wielu elementów
biosfery. Postępująca degradacja środowiska naturalnego, zmiany w sytuacji zdrowotnej przyczyniły
się do rozwoju takich pojęć jak zdrowie środowiskowe czy medycyna środowiskowa. Według
powrzechnie przyjętej definicji WHO zdrowie środowiskowe obejmuje te aspekty zdrowia, które
zależą od chemicznych, fizycznych, biologicznych i społecznych czynników środowiska.
Obszar działań medycznych w dziedzinie zdrowia środowiskowego określany jest terminem
medycyny środowiskowej zwanej też ekologią kliniczną. Jej zadaniami są:
1. jakościowa i ilościowa ocena uszkadzającego potencjału czynników środowiskowych
2. określenie dopuszczalnych ekspozycji środowiskowych
3. ustalenie zależności pomiędzy rodzajem oddziaływań środowiskowych a charakterem
uszkodzeń
4. określenie nowopowstających chorób zwiazanych z wpływem środowiska
5. ustalenie zaleceń, środków i metod zapobiegających ujemnym wpływom srodowiska
6. prowadzenie badań i dydaktyki, a także banków informacji z dziedziny zagrożeń
środowiskowych dla zdrowia człowieka
7. współudział w ustalaniu polityki prozdrowotnej, zwłaszcza w odniesieniu do grup o
zwiększonym ryzyku zachorowań
Uwarunkowania, czyli inaczej determinanty zdrowia dzieli się na wrodzone i nabyte. Niektóre
wrodzone cechy zawarte w genotypie związane są z ewolucyjną selekcją w poprzednich pokoleniach,
które poddane były wpływom środowiskowym. Przykładem może być odpornościowe zróżnicowanie
ras i grup etnicznych ludzi w stosunku do malarii, odry, albo odmienność aklimatyzacji do niskich i
wysokich temperatur lub do niedotlenienia wysokogórskiego. Wiele nabytych uwarunkowań zdrowia
Page 4 of 52
piegus�
można zróżnicować na związane z biologiczną, fizyczną, społeczną lub behawioralną charakterystyką
środowiska człowieka. Od dawna przewija się idea wieloczynnikowych uwarunkowań zdrowia. Ideę
tę zaprezentował Lalonde w koncepcji pola zdrowotnego. Pole zdrowotne zawiera wszystkie
czynniki dotyczące zdrowia, ogólnie podzielone na 4 grupy:
1. styl życia
2. środowisko
3. uwarunkowania genetyczne
4. opieka zdrowotna.
Przyjmując podział na te 4 elementy Center for Diseases Control podało następujący rozkład
procentowy tych 4 składowych. Największe znaczenie ma styl życia, najmniejsze opieka medyczna.
Środowiskowe zagrożenia zdrowia charakteryzują się kilkoma specyficznymi cechami odróżniającymi
je od innych zagrożeń zdrowia ludzi. Są one uwarunkowane stanem środowiska, w którym musimy
żyć. Charakteryzują ją:
1. niska dawna czynnika szkodliwego, na jakie zazwyczaj narażeni są ludzie, co powoduje, że na
ogół brak jest ostrych przypadków i zaburzeń stanów zdrowia
2. długi czas ekspozycji  często są to 24 godziny na dobę przez całe nasze życie
3. zwykle odległe skutki zdrowotne, które mogą ujawniać się nawet kilkanaście lub kilkadziesiąt
lat po ekspozycji, to mogą być: nowotwory, uczulenia czy jakieś choroby przewlekłe
4. często skutki zdrowotne są nieswoiste, a więc przyczyna danej choroby może zależeć od
wielu czynników
5. ekspozycji poddani są wszyscy członkowie społeczności, w tym grupy zwiększonego ryzyka:
dzieci (niewykształcony układ odpornościowy), kobiety w ciąży, ludzie starzy (u których z
wiekiem system odpornościowy działa coraz gorzej), ludzie chorzy, alergicy i osoby z wadami
gentycznycmi
6. własność akumulacji danej substancji w organizmie człowieka  w zasadzie każdy
ksenobiotyk, który dostał się do organizmu jest metabolizowany i wydalany, jednakże część z
nich może przynajmniej częściowo być odkładana w pewnych tkankach, zwłaszcza, gdy jego
szybkość wchłaniania jest wyższa niż szybkość metabolizowania i wydalania.
Istotnym problemem są interakcje pomiędzy wieloma czynnikami środowiskami działającymi
jednocześnie. Te interakcje mogą być antagonistyczne lub synergistyczne. Przykładem synergizmu
jest wielkość ryzyka raka płuc wśród osób narażonych na pyły azbestu i jednocześnie palących
papierosy. Ważnym problemem są procesy biologiczne zachodzące w organizmie, który poddany jest
czynnikom szkodliwym środowisku, np. stan zapalny oskrzeli może być czynnikiem powodującym
zwiększoną reakcję na czynniki zanieczyszczające środowisko. W czasie zagrożenia zdrowia może być
różnie. Mogą być to zagrożenia:
�� globalne, wynikające m.in. z nasilenia zjawisk globalnych takich jak: efekt cieplarniany lub
zmniejszanie się warstwy ozonowej
�� regionalne jak kwaśne deszcze, przenikanie radonu z podłoża w pewnych formacjach
geologicznych
�� lokalne, np. emisja do atmosfery różnych związków lub emisja fal o różnej częstotliwości
Page 5 of 52
piegus�
Pierwszy pojęcie ekologia wprowadził w 1865 r. Haeckel. Według niego to całokształt oddziaływań
między zwierzętami a ich środowiskiem. Najnowsza definicja została wprowadzona przez Krebsa:
nauka o zależności decydujacych o liczebności i rozmieszczeniu organizmu.
Ekologia może być ekolgią organizmu, dzielącą się na takie dyscypliny jak:
�� ekologia fizjologiczna
�� ekolgia ewolucyjna
�� ekologia zachowania  zajmująca się tym w jaki sposób struktura organizmu, fizjologia, jego
zachowanie zmieniają się w zależności od środowiska
�� ekologia populacji zajmująca się czynnikami, które wpływają na to, ile organizmów danego
gatunku żyje na danym terenie
�� ekologia środowiskowa  zajmuje się wzajemnymi interakcjami pomiędzy gatunkami w
środowisku takimi jak drapieżnictwo, konkurencja, choroba, a także czynnikami
abiotycznymi, np. oddziaływaniem struktury i jej organizacji
�� ekologia ekosystemu, w której kładziony jest nacisk na obieg materii i przepływ energii oraz
na cykle biogeochemiczne w strukturze składników biotycznych i abiotycznych
�� ekologia krajobrazu zajmuje się zagadanieniami zespołów ekosystemów zmienianych przez
działanie człowieka
�� ekologia biosfery zajmuje się m.in. zagadnieniem jak zmiany zawartości dwutlenku węgla w
atmosferze, które mogą wpływać na klimat, a tym samym na życie
Jeżeli mamy wymienione podstawy organizacji żywej materii od molekuły do biosfery  zakres
badań ekologii. Korzeni ekologii należy upatrywać się w wiedzy przyrodniczej, która jest tak stara jak
ludzkość. Ekologia ma powiązania z innymi naukami: etologią, biogeografią, geologią, klimatologią,
geochemią, gleboznawstwem, hydrogeografią, genetyką, ewolucjonizmem, sozologią. Te wszystkie
nauki po części wchodzą w zakres ekologii, częściowo się z nią pokrywają. Jeszcze jakieś 50 lat temu
ekologia była niedoceniana. Ekologia głównie koncentruje się na ekologii człowieka i jego
środowiska. Ekologia może być również:
�� opisowa  najbliższa temu, co zwykło się nazywać historią naturalną i polega na opisywaniu
całych formacji, np. stepu, tundry i związanych z nimi poszczególnych gatunków roślin,
zwierząt
�� funkcjonalna  poszukuje i bada związki, wzajemne zależności i oddziaływania pomiędzy
składowymi jednostek opisywanych przez ekologię opisową poszukując ogólnych zasad
funkcjonowania systemów ekologicznych; przedmiotem badań ekologii funkcjonalnej są
więc związki bezpośrednie, tj. reakcje populacji i zespołów wielogatunkowych na aktualnie
istniejące warunki środowiska
�� ewolucyjna  rozważa organizmy i relacje istniejące między nimi jako twory historycznego
procesu ewolucji
Podstawowe pytanie ekologii to przyczyny warunkujące rozmieszczenie i liczebność organizmów.
Kazdy organizm żyje w określonym czasie i przestrzeni, tak więc zagadnienia związane z
rozmieszczeniem i liczebnością organizmów są ze sobą ściśle związane, choć może się wydawać, iż są
odległe. U wielu gatunków obserwujemy zróżnicowane zagęszczenie populacji w przestrzeni.
Rozmieszczenie gatunku może być uważane za formę zmienności jego zagęszczenia w przestrzeni, a
więc zagęszczenie i rozmieszczenie są jak dwie strony tego samego medalu. Czynniki warunkujące
rozmieszczenie gatunków mogą równocześnie być czynnikami warunkującymi jego zagęszczenie.
Przemieszczenie organizmu poza centrum największej gęstości lub poza teren, z którego pochodzi,
nazywa się rozproszeniem uczestniczącym w globalnym rozmieszczeniu organizmów.
Page 6 of 52
piegus�
Są 3 rodzaje rozmieszczenia:
�� skupiskowe  najczęstsze, np. u roślin rozmnażających się przez rozłogi, u mrówek czy u
zwierząt stadnych, co ułatwia im polowanie, ochronę młodych i eliminację innych ze swojego
terytorium
�� równomierne  niektóre ptaki zmaieszkujące małe wyspy utrzymując odległości pomiędzy
sobą poprzez agresywne interakcje sąsiedzkie
�� równomierne  las posadzony przez człowieka, krzewy na plantacji
�� przypadkowe  okrzemki w jeziorze, motyle, mniszek lekarski
Jeżeli jest brak jakiegoś gatunku, to pytanie, czy rozproszenie ogranicza rozmieszczenie. Jeżeli tak,
jest nieodpowiedni czas albo niedostępna powierzchnia. Jeżeli nie, to czy zachowanie ogranicza
rozmieszczenie. Jeżeli tak, to mamy do czynienia z selekcją środowiskową. Jeżeli nie, mamy czynniki
biotyczne, czy one ograniczają. Jeżeli tak, to może być konkurencja, choroba. Jeżeli nie, mogą to być
czynniki abiotyczne, np. środki chemiczne (woda, tlen) lub fizyczne (temperatura, światło).
Zagadnienia związane z rozmieszczeniem i liczebnością gatunku mogą być rozpatrywane na poziomie
pojedycznych gatunków, jak i na poziomie wielogatunkowym. Każdy poziom organizacji biologicznej
charakteryzuje się określonymi cechami i z każdym z nich związany jest określony zbiór problemów
badawczych, np. cechą populacji jest zagęszczenie i właściwości tej nie może posiadać osobnik.
Cechą zespołu ekologicznego jest różnorodność gatunkowa, właściwość, której nie może mieć
populacja. Ekolog badający mechanizm zmian liczebności populacji wyjaśnia je na podstawie oceny
procesów rozrodu, lecz swoje wyniki interpretuje w kontekście znaczenia dynamiki pojedynczych
populacji w funkcjonowaniu zespołu lub całego ekosystemu.
Zdaniem niektórych ekologów podstawową jednostką ekologiczną jest ekosystem. Przypisywaniu mu
szczególnego znaczenia jest ważne z punktu widzenia człowieka, ale jest to jeden z poziomów
zainteresowań ekologów. Stopień poznania naukowego na różnych poziomach organizacji
biologicznej jest różny. Im wyżej, ta wiedza jest coraz mniejsza, ponieważ występuje złożoność
procesów zachodzących na wyższych poziomach organizacji i zmniejsza się możliwość
poprowadzenia badań w warunkach eksperymentalnych, doświadczalnych.
Współczesna ekologia rozwija się intensywnie w 3 kierunkach:
1. badania zespołów ekologicznych i ekosystemów z użyciem technik eksperymentalnych i
analizowanie ich jako układów wielogatunkowych przetwarzających materię i energię
2. próba interpretacji rzeczywistości ekologicznej ukształtowanej przez procesy doboru
naturalnego z wykorzystaniem najnowszych zdobyczy ekologii i ewolucjonizmu. Szczególne
znaczenie mają tutaj badania z zakresu ekologii behawioralnej dające możliwość ewolucyjnej
interpretacji ekologii pojedynczych osobników
3. ekologia ochroniarska, a wiec działania związane z kształtowaniem środowiska. Ten kierunek
zaczął dominować zarówno na forum naukowym i politycznym stając się podstawą koncepcji
zrównoważonego rozwoju, czyli tzw. ekorozwoju. Termin ten został wprowadzony w 1972
roku na konferencji ONZ w Sztokholmie. Zrównoważony, czyli trwały, stabilny,
samopodtrzymujący się rozwój zwany też ekorozwojem jest podstawą realizacji założeń ery
ekologicznej. Ma on zastąpić dążenie do wzrostu gospodarczego, które cechowało erę
przemysłową. Dalsze utrzymanie nieograniczonego wzrostu gospodarczego nie jest możliwe
ze względu na ograniczoność zasobów Ziemi. Ekorozwój jest kreowaniem rozwoju bez
destrukcji zasobów przyrody.
Page 7 of 52
piegus�
Obejmuje on:
�� długotrwałe wykorzystanie naturalnych zasobów odnawialnych
�� efektywną eksploatację nieodnawialnych z
ródeł energii
�� utrzymanie stabilności procesów ekologicznych i ekosystemów
�� ochronę różnorodności genetycznej oraz ochronę przyrody
�� zachowanie i polepszenie stanu zdrowia ludzi, bezpieczeństwa, pracy i dobrobytu
Na zrównoważony rozwój wpływają 3 główną elementy:
1. gospodarowanie zasobami
2. produkcja i usługi
3. sterowanie mobilnoscią
Osiągnięcie tego modelu wymaga wzrostu świadomości ekologicznej i doceniania wartości
ekologicznej. Nasz wiek ma być tym, który stworzy mechanizmy zrównoważonego rozwoju.
osobnik  twór wyodrębniony w czasie i przestrzeni wykazujący właściwości istot żywych
populacja  grupa osobników tego samego gatunku, która wspólnie w tym samym czasie zasiedla
konkretny obszar
Określenie granic populacji czasami jest bardzo proste, np. myszy na wyspie. Najczęściej granicę
musimy rozstrzygać arbitralnie. Organizmy, które tworzą populację, to mogą być pojedyncze
osobniki, mogą być organizmy o formie modularnej. W tych organizmach o budowie modularnej z
zygoty wyrasta moduł, który może dawać początek innym modułom, aż powstanie jakiś
skomplikowany twór. Forma i czas wzrostu takich struktur nie są określone, nie są przewidywalne.
Przykłady: większość roślin, gąbki, stułbiopławy czy koralowce. Rośliny naczyniowe wzrastają przez
tworzenie kolejnych modułów, z których każdy składa się z jednego liścia, pąka i odcinka pędu.
Również kwiat może być uznany za rodzaj modułu. U niektórych organizmów modularnych, jak na
przykład drzew, dominuje wzrost elongacyjny, czyli na długość. Inne organizmy jak trawy czy gąbki
wytwarzają odgałęzienia boczne.
Połączenia pomiędzy organizmem macierzystym a modułami mogą zaniknąć i wtedy powstają
organizmy samodzielne rozdzielone w przestrzeni, ale identyczne genetycznie. Są to tak zwane
ramety. Pływające rośliny wodne, np. rzęsa rozdzielają się na poszczególne ramety podczas wzrostu.
Niekiedy pojedynczy klon, czyli gemet, może rozprzestrzeniać się na znacznym obszarze. W
przypadku pojedynczych osobników tworzących populację, jej zagęszczenie można łatwo wyrazić,
natomiast w przypadku organizmów modularnych, należy rozróżnić poszczególne ramety.
Struktura wiekowa populacji jest wyrażona względną liczbą osobników należących do
poszczególnych klas wieku. Klasy wieku można tworzyć w określonych przedziałach wiekowych, np.
miesięczne, roczne, ale można też tworzyć grupując ich kolejne stadia rozwojowe, np. jaja, larwy,
poczwarki czy formy dorosłe.
Stała zrównoważona struktura wiekowa populacji jest wtedy, gdy proporcje ilościowe pomiędzy
poszczególnymi kolejnymi stadiami wieku, są względnie stałe. Obrazem takiej struktury wiekowej
jest piramida, której kształt nie zmienia się, gdyż rozrodczość i śmiertelność w poszczególnych latach
jest stała. Niezmienna struktura wiekowa populacji występuje wtedy, gdy tempo jej wzrostu jest
zero, a więc liczebność populacji ani nie wzrasta, ani nie maleje, a struktura wieku osobników jest
trwała i utrzymuje się w czasie.
Page 8 of 52
piegus�
Dla populacji rozwijającej się charakterystyczna jest przewaga liczebna osobników młodych, co
powoduje, że podstawa piramidy jest szeroka, a w populacjach zanikających charakterystyczny jest
znaczy udział ze starszych klas wieku.
Jeżeli stała zrównoważona struktura wiekowa populacji zostaje naruszona z powodu zadziałania
jakiegoś przypadkowego okresowo pojawiającego się czynnika, np. gwałtowny nieoczekiwany
spadek temperatury, samoistnie powróci do stanu wyjściowego, jeżeli tylko powrócą warunki
pozwalające na realizowanie typowej rozrodczości i śmiertelności tej populacji.
Dla wielu gatunków roślin tworzenie struktury wieku nie jest specjalnie przydatne, np. w przypadku
gatunków o nieograniczonym wzroście osobników, u których wielkość osobnika niekoniecznie musi
być dokładnie skorelowana z jego wiekiem. U wielu gatunków roślin osobniki w tym samym wieku
mogą znacznie różnić się wielkością. Wygodnie jest wtedy posługiwać się strukturą wielkości, której
miarą może być np. średnica pnia drzewa.
W obrębie organizmu o budowie modularnej możemy wyróżnić poszczególne moduły będące w
różnym wieku, czyli młode, wzrastające, dojrzewające, dojrzałe i stare. Nie można traktować np.
wszystkich liści na roślinie jednakowo, one mogą być z łatwością selekcjonowane według wieku przez
roślinożercę, który chętnie będzie zjadał tylko liście młode.
rozrodczość  wielkość przyrostu populacji w wyniku tworzenia osobników potomnych w tej
populacji
Można ją wyrazić liczbą potomstwa urodzonego w populacji w określonym czasie w przeliczeniu na
jedną samicę. Wielkość ta zależy m.in. od czasu trwania ciąży, kondycji osobników, która z kolei
zależy od zagęszczenia populacji.
wskaz
nik śmiertelności to liczba osobników umierających w określonym przedziale czasu podzielona
przez średnią liczebność populacji w tym czasie
Taki wskaz
nik nazywa się wskaz
nikiem punktowym i można go obliczyć dla populacji jako całości lub
dla poszczególnych klas wieku osobników. W tym drugim przypadku porównanie wskaz
ników
śmiertelności obliczonych dla różnych klas wieku dostarcza danych o śmiertelności osobników
zależnej od wieku, np. populacja licząca początkowo 1000 osobników, a końcowo 600, ma średnią
liczebność wynoszącą 800. Wskaz
nik śmiertelności będzie wynosił wobec tego 0,5 (400/800=0,5).
Prawdopodobieństwo śmierci obliczone średnio na osobnika obecnego na początku rozpatrywanego
okresu wynosi 0,4, bo400/1000.
Przeżywalność jest odwrotnością śmiertelności. Dane dotyczące przeżywalności są zazwyczaj
bardziej przydatne i są wyrażone w postaci wskaz
nika przewidywanej długości życia, tj. przeciętnego
czasu, jaki przeżyje statystyczny osobnik populacji należący do określonej klasy wiekowej. Dane te
przedstawia się w formie graficznej w postaci krzywych przeżywania, które pokazują procent
osobników przeżywających w poszczególnych fazach ich cyklu życiowego.
Page 9 of 52
piegus�
Wykład 3
Wyróżniamy 3 podstawowe krzywe
przeżywania, które przedstawione są
tutaj na krzywej półlogarytmicznej
[wykres (b)].
Typ I  głęboka przeżywalność
osobników młodych, natomiast
spadek dotyczy osobników z
najstarszych grup wiekowych. Ten typ
krzywej charakterytyczny jest dla
dużych ssaków
Typ II  jednakowa przeżywalność we
wszystkich klasach wieku
charakterystyczny jest dla niektórych
gatunków ptaków
Typ III  największa śmiertelność
grupy osobników najmłodszych,
charakteryzuje np. grzyby lub ryby
składające ikrę.
W rzeczywistości w większość gatunków charakteryzuje większa śmiertelność wśród osobników
najmłodszych niż u dorosłych. Na przykład dla wolno żyjąych ptaków charakterystyczny jest typ II,
natomiast w populacjach tych samych gatunków w warunkach hodowli charakterystyczny będzie typ
I. Wynika to z tego, że mają lepsze warunki do życia.
Dane dotyczące śmiertelności osobników można uzyskać nadając populacji liczbę umierających w
poszczególnych klasach wieku. Dane te można przedstawiać i analizować w formie tabel zwanych
tabelami przeżywania, w których zawarte są informacje o losach różnych osobników urodzonych w
pewnym okresie, a więc będących w podobnym wieku. Grupa osobników będąca w podobnym
wieku nazywana jest w ekologii kohortą, zaś badanie przeżywania osobników w poszczególnych
kohortach nazywa się analizą kohort. Mając do dyspozycji serię tabel przeżywania sporządzoną dla
osobników urodzonych w kolejnych latach możemy zbadać, w której klasie wieku śmiertelność ma
największy wpływ na kształtowanie liczebności. Śmiertelność w każdej klasie wieku zależy od wielu
czynników, a rola każdego z nich może być określona przez wskaz
nik śmiertelności dla każdego
czynnika. Tak więc możemy zbadać, który z czynników powodujących śmiertelność osobników ma
kluczowe znaczenie dla liczebności populacji.
Płodność  liczba jaj, nasion czy młodych w przeliczeniu na jednego osobnika w populacji. Na
podstawie tych danych można obliczyć wartość współczynnika reprodukcji netto. Jest to liczba
potomstwa wydawanego średnio przez jednego osobnika w populacji w ciągu całego jego życia. W
populacjach osobników jednorocznych współczynnik ten pokazuje wprost zmiany liczebnści populacji
z roku na rok. Wszystkie wymienione wskaz
niki mają wpływ na liczebność populacji, a badania
prawidłowości rządzących wzrostem liczebności jest jednym z podstawowych zadań z ekologii.
Genetyka liczebności populacji zawsze rozpatrywana jest jako funkcja czasu. Każde zwiększenie
populacji związane jest z urodzeniem, a każde zmniejszenie  ze śmiercią. Możemy to zapisać, że
zmiana liczebności w czasie równa się liczba urodzeń (B) minus liczba zgonów (D) w tym samym
czasie.
"
= -
"
Następnie zmienimy ten model przeliczając go na liczbę urodzeń i zgonów na jednego
osobnika/mieszkańca w tym czasie. Liczba urodzeń lub zgonów na jednego mieszkańca jest to liczba
Page 10 of 52
piegus�
urodzeń czy zgonów przez przeciętną liczebność populacji w danym okresie. Wykorzystując taki
wskaz
nik, czyli dla jednego osobnika, można wyliczyć spodziewaną liczbę urodzeń i zgonów w danej
populacji. Wobec tego B liczba urodzeń to będzie częstość urodzeń na 1 osobnika/mieszkańca na rok
razy liczebność a śmiertelność  częstość zgonów na rok dla jednego mieszkańca razy liczebność.
Wówczas to równanie możemy wyrazić takim zapisem:

= - , bo = i =

Przyrost liczby osobników w czasie jest równe bN  mN.
- = =

Wartość r wskazuje, czy populacja wzrasta, jeśli jest powyżej zera, jeżeli mniejsza, poniżej zera.
Zerowy wzrost populacji występuje wtedy, gdy liczba urodzeń i zgonów na jedną osobę jest taka
sama, czyli równa się zero.
Page 11 of 52
piegus�
Wyróżniamy 4 modele wzrostu populacji: wykładniczy, logistyczny, cykliczny i ustabilizowany.
1. model wykładniczy
�� wzrost jest nieograniczony
200
możliwy w zasadzie tylko
teoretycznzie i w warunkach
160
laboratoryjnych
�� brak jest czynników zarówno
120
biotycznych jak i abiotycznych
działających na populację
80
�� środowisko ma stałe warunki
życia, m.in. jest stały dopływ
40
pożywienia i stałe usuwanie
metabolitów
0
�� dotyczy on populacji o krótkim
0 10 20 30
okresie rozwoju i wzrost jest
nieograniczony, następuje w
Czas (t)
postępie geometrycznym
�� ten typ wzrostu charakteryzuje
krzywa wykładnicza
�� przyrost naturalnym jest wprost proporcjonalnym związkiem, czyli przyrost osobników
jest proporcjonalny do czasu

�� równanie Woltera = � wyraża średnią szybkość przyrostu populacji na

jednego osobnika na jednostkę czasu, jest to różnica pomiędzy wartością wskaz
ników
rozrodczości i śmiertelności danej populacji
�� wskaz
nik wzrostu populacji odpowiada wskaz
nikowi przyrostu naturalnego człowieka
obliczonemu na 1000 osobników na rok, a więc bakterie namnażają się 1os./1h, grzyby
1 os./6h, pierwotniaki 1os./12-24h
�� po scałkowaniu Woltera = � �!równanie wzrostu ograniczonego
�� logarytmujemy:

= + " =
"

= = 2,3 �
"
Page 12 of 52
L ic z e b n o ś ć p o p u la c ji (N )
piegus�
2. model logistyczny
�� działają czynniki
abiotyczne (np.
temperatura) i biotyczne
(np. interakcje
antagonistyczne), które
ograniczają wzrost i
populacja nie osiąga
wartości maksymalnej
�� krzywa wzrostu populacji
ma kształt dzwonowaty,
jest esowata, logistyczna
�� są 3 okresy: wzrostu,
równowagi, spadku
A  faza wzrostu utajonego: zasiedlanie nowego terenu, najsilniejszą interakcją jest
allelokataliza (interakcja protekcjonistyczna), czyli wzajmene pobudzanie się osobników
do rozrodu i rozwoju produktami przemiany materii  feromonami (np. nicienie,
stawonogi)
B  faza wzrostu przyspieszonego: kooperacja związana z rozrodem
C  faza wzrostu logarytmicznego: wysoka wartość wskaz
nika urodzeń, niska wartość
wskaz
nika śmiertelności, bardzo wysoki przyrost naturalny, przeciętny wiek w tej fazie
jest niski; w porównaniu z innymi fazami jest duży procentowy udział przeżywających
osobników młodocianych; osobnik znajdujący się w tej fazie ma przed sobą życie 1-2 razy
dłuższe niż osobniki w innych fazach; kooperacja niezwiązana z rozrodem
D  faza opóz
nienia: konkurencja będąca przykładem wewnątrzgatunkowej pośredniej
walki o byt
E  faza równowagi: przeciętna liczebność pozostaje na tym samym poziomie  wartość
przeciętna przyrostu naturalnego i wieku jest pośrednia pomiędzy okresem wzrostu i
spadku; śmiertelność jest wysoka, przeciętna długość życia znacznie krótsza niż w fazie
wzrostu; populację charakteryzują wahania liczebności powyżej i poniżej pewnej
przeciętnej  jeżeli amplituda wahań jest stała mówimy o oscylacji, a jeśli zmienna 
fluktuacji; równowaga między kooperacją a konkurencją
F  wzrost ujemny: sukcesywne obniżanie liczebności populacji, a nawet jej wygaszanie;
zmniejszenie wskaz
nika urodzeń, dwukrotny wzrost wskaz
nika śmiertelności, spadek
przyrostu naturalnego i wysoka średnia wieku; bazą populacji są osobniki starsze o
malejących zdolnościach reprodukcji; liczba osobników dochodzących do dojrzałości jest
10-krotnie mniejsza niż w fazie wzrostu populacji; najistotniejszą interakcją jest
autointoksykacja
�� równanie wzrostu ograniczonego (równanie Nichelsona):

= -

K  asymptota górna, czyli maksymalna liczebność populacji pojemność środowiska
jest maksymalna
�� po uwzględnieniu interakcji biocenotycznych wzór trzeba rozszerzyć o ąkNN1, gdzie
k  stały współczynnik określony laboratoryjnie doświadczalnie dla każdej populacji
N  liczebność pierwszego gatunku
N1  liczebność drugiego gatunku
Page 13 of 52
piegus�
3. model cykliczny
�� charakteryzuje populacje w niezrównoważonych warunkach środowiska
�� istonieją okresy spadku i wzrostu populacji zamykające się w ciągu roku lub kilku lat
4. model ustabilizowany
�� występuje rzadko
�� stałe warunki środowiskowe
�� sprawne mechanizmy regulacji liczebności populacji
�� krótki okres wzrostu liczebności populacji
�� długi okres równowagi
N
K
czas (lata)
Page 14 of 52
piegus�
METODY OCENY WPA
YWU CZYNNIKÓW ABIOTYCZNYCH NA POPULACJ

1. Obliczanie wskaz
nika wzrostu populacji
2. Analiza krzywych wzrostu oraz obliczanie CL50
3. Obliczanie maksymalnej lieczbności populacji w zależności od stężenia danego czynnika
abiotycznego
Jeżeli wartość wskaz
nika wzrostu populacji jest niższa w
obecności danego preparatu niż bez, to działa ona
przeciwpasożytniczo, w przeciwnym razie stymuluje
wzrost.
Wpływ czynnika szkodliwego działającego na populację
pokazuje krzywą działania.
Kryterium musi być cecha, którą daje się łatwo określić:
śmiertelność, zmniejszenie aktywności enzymów.
Obok krzywa wzrostu T. vaginalis
Krzywe działania czynników chemicznych w różnych grupach
systematycznych są podobne. Tylko u stawonogów i
kręgowców zależność między śmiertelnością a stężenienim
czynnika chemicznego jest zbliżona do paraboli. U
pozostałych ma kształt lini prostych (wykres). Ma to znaczenie
ekologiczne, ponieważ jeśli w biotopie wzrośnie stężenie
toksycznej substancji, to może dojść do wymierania populacji
jakiegoś gatunku, np. pasożyta, a populacja żywiciela (krzywa
paraboliczna) przeżywa w tych warunkach. Krzywa
śmiertelności może zmieniać się wskutek rozwoju odporności
pasożyta na lek.
Na podstawie krzywej działania określa się CL50  stężenie śmiertelne dla 50% osobników.
1

( )
= + 50 -


1 -
=

-
DL50  dawka czynnika chemicznego wprowadzona do populacji śmiertelna dla 50% osobników
Aby obliczyć maksymalną liczebność w zależności od stężenia danego czynnika korzystamy z okresu
równowagi wzrostu, przy czym liczebność w warunkach kontrolowanych równa jest 100%.
Page 15 of 52
piegus�
POPULACJA PRZEG
SZCZONA
górna linia przerywana  Kg  punkt krytyczny górny
dolna linia przerywana  Kd  punkt krytyczny dolny
krzywa nieregularna  fluktuacje liczebności
oś rzędnych  logN
oś odciętych - czas
W populacji przegęszczonej, tj. powyżej punktu krytycznego Kg:
�� dochodzi do naruszenia i znieszczenia zasobów odtwarzalnych środowiska
�� występują zaburzenia etiologiczne, np. zwiekszona agresywność, zanik instynktu
rozrodczego, załamanie hierarchii społecznej, walka o nic prowadząca do nadmiernej agresji
�� występują zaburzenia metaboliczne, np. mażdżyca, zawały, zaburzenia odporności  pod
wpływem stresu rośnie zapadalność na choroby zakaz
ne i pasożytnicze.
W populacji poniżej punktu Kd występuje strefa niedogęszczenia, może dojść do zaniku populacji.
Zagęszczenie populacji to liczba osobników przypadająca na jednostkę powierzchni lub objętości.
Może się ono różnić, np. liczba stawonogów glebowych może dochodzić do kilkuset tysięcy na m2, a
jeleni jest tylko kilka w km2.
Metody oceny zagęszczenia populacji zależą od sposobu, w jaki można policzyć osobniki w ich
naturalnym środowisku. Zliczenie wszystkich osobników jest możliwe tylko dla niektórych gatunków
roślin, a także zwierząt większych i łatwych do zliczenia.
Można policzyć też na podstawie liczby osobników w próbie: liczba osobników na mniejszej
powierzchni może być przeliczona na większy obszar. Dla większości gatunków można obliczyć tylko
liczebność względną, ponieważ nie można obliczyć liczebności rzeczywistej.
metoda CMR (Catch, Mark, Release)  łowienie, znakowanie i wypuszczanie oznakowanych
osobników, a następnie ponowne łowienie
Zakładamy, że pomiędzy połowami osobniki znakowane wymieszały się z nieoznakowanymi i wtedy:
ó ł !
� ! = ł ść
! ł !
Ta metoda może być obarczona błędem.
Page 16 of 52
piegus�
Wiele parametrów populacyjnych wykazuje zmienność związaną ze zmiennością zagęszczenia. W
miarę wzrostu zagęszczenia populacji i wysycenia środowiska dochodzi do nasilenia oddziaływań
konkurencyjnych pomiędzy osobnikami o zasoby, których zaczyna brakować. Prowadzi to do wzrostu
śmiertelności i jest spadek rozrodczości. Czynniki te są zależne od zagęszczenia.
Jeżeli rozrodczość i śmiertelność są stałe przy zmianach zagęszczenia, wówczas mówimy, że są one
niezależne od zagęszczenia.Najszybszy wzrost populacji występuje w warunkach umiarkowanych
zagęszczeń populacji  efekt Allgiego.
W momencie, kiedy rozrodczość jest równoważona przez śmiertelność (na 1 osobnika), populacja
uzyskuje zagęszczenie równowagi i ono się nie zmienia.
Zagęszczenie równowagi jest możliwe tylko wtedy, gdy rozrodczość i śmiertelność są zależne od
zagęszczenia. Zagęszczenie równowagi odpowiada pojemności środowiska oznaczanej K.
W miarę wzrostu zagęszczenia zmienia sięśmiertelność lub rozrodczość tak długo, aż populacja
uzyska liczebność równą poziomowi K(wykres a).
Page 17 of 52
piegus�
Istnieją 3 rodzaje zależności procesów populacji od zagęszczenia stosownie od wpływu, jaki ma
wzrost liczebności populacji na konkurencję pomiędzy osobnikami o zasoby środowiskowe.
liczba przeżywających
podkompensacja
subkompensacja
kompensacja pełna
nadkompensacja
hiperkompensacja
czas
Kompensacja pełna  liczba osobników przeżywających jest stała niezależnie od początkowego
zagęszczenia populacji, tj. procesy zależne od zagęszczenia dokładnie kompensują zmienność
liczebności początkowej populacji.
Nadkompensacja  działanie mechanizmów zależnych od zagęszczenia powoduje, że liczebność
osobników przeżywających spada wraz ze wzrostem początkowej liczebności populacji.
Podkompensacja  liczebność osobnków rośnie. Procesy zależne od zagęszczenia nie są dość
sprawne, by powstrzymać tempo wzrostu populacji na poziomie odpowiedniej ilości dostarczonych
zasobów środowiska.
Organizm pod względem przemiany materii i energii jest układem otwartym na każdym etapie
rozwoju osobniczego zależny jest od warunków środowiska. Ma on zdolność do utrzymywania
homeostazy.
Organizm zachowuje swoją odrębność jako jednostka biologiczna z uwagi na swą unikatową
strukturę oraz wskutek tego, że zachowuje jednocześnie uniwersalność funkcji fizyko-chemicznych
(np. stan płynów ustrojowych). Organizm to układ wyposażony w odpowiednie mechanizmy
zabezpieczające go przed nadmiernym i niekontrolowanym wpływem bodz
ca środowiskowego, ale
tylko wtedy, jeżeli te zmiany stopniem nasilenia odpowiadają pewnemu zakresowi zmienności.
Page 18 of 52
piegus�
Wykład 4
homeostaza  zdolność do utrzymania stałego środowiska dzięki mechanizmom sprzężenia
zwrotnego ujemnego
Jej podstawą są mechanizmy stałe w ewolucji, utrwalone genetycznie i są przekazywane następnym
pokoleniom. Podtrzymywanie stałości środowiska wewnętrznego zachodzi przy udziale
specyficznych i niespecyficznych mechanizmów obronnych, które reagują przeciw określonemu
obcemu czynnikowi.
Do tych niespecyficznych należą właściwości skóry i błon śluzowych, które tworzą bariery.
Mechanizmy specyficzne: humoralna i komórkowa odpowiedz
.
Ważne są też organizmy podtrzymujące stałość i kompleksowość organizacji morfologicznej.
Stanowią one podstawy homeostazy strukturalnej i działają na poziomie molekularnym,
komórkowym, tkankowym i narządowym. Uniwersalnym tego typu mechnizmem jest regeneracja
fizjologiczna (produkcja erytrocytów) i reparatywna (zrastanie kości, gojenie ran).
Homeostaza to również zdolność organizmu do utrzymania składu chemicznego i właściwości
płynnego pozakomórkowego środowiska wewnątrz organizmu (krew, limfa, płyn tkankowy, płyn
mózgowo-rdzeniowy).
Mechanizmy służące temu procesowi są bardzo złożone i tak np. utrzymanie prawidłowej równowagi
kwasowo-zasadowej czyli równowagi pH zależy od procesów metabolicznych w wątrobie, nerkach,
mięśniach, wymiany gazowej w płucach czy obecności układów buforowych we krwi. Połączenie
cząsteczkowych mechanizmów w całość zostaje osiągnięte dzięki funkcjonowaniu integrujących
układów regulacyjnych, do tych należą układ nerwowy i hormonalny. Działają one z różną szybkością
przez różny czas.
Wszelkie zmiany zarówno w środowisku zewnetrznym jak i wewnętrznym organizmu są odbierane
przez receptory, w których zachodzi przetwarzanie energii w sposób analogowy, cyfrowy i mieszany.
Przetwarzanie analogowe odbywa się m.in. za uczestnictwem hormonów, których stężenie
warunkuje odpowiednią ilość informacji, np. mamy bodziec w postaci kwaśnej treści pokarmowej
dwunastnicy, działa on na komórkę wydzielniczą błony śluzowej, pojawia się sekretyna, ona pobudza
część wydzielniczą trzustki do produkcji soku trzustkowego.
Przetwarzanie cyfrowe: ucisk na skórę, receptory ciała blaszkowate, dalej włókna dośrodkowe do
ciała komórki nerwowej, od ciała impuls do efektora.
Przetwarzanie anlogowo-cyfrowego (mieszane): bodz
cem może być wzrost ciśnienia osmotycznego
osocza; pobudza on osmodetektory, w których idzie impuls nerwowy do neuronu
neurosekrecyjnego; impuls nerwowy do wydzielania wazopresyny.
Każdy układ żywy można traktować jako układ regulacji, który potrafi utrzymać wielkość regulowaną
na zadanym poziomie niezależnie od działających czynników środowiska. W układzie regulacji można
wyróżnić układ regulujący, inaczej sterujący, i układ regulowany. Jeżeli sygnał regulowany jest w
jedną i w drugą stronę taki sam  układ jest stabilnym. Tak naprawdę, to ten układ jest bardzo
skomplikowany, ponieważ układ regulujący składa się z komparatora i regulatorów.
Komparator porównuje to, co jest normą, z tym, co dochodzi do organizmu, czyli prównuje sygnał So
z sygnałem Sr, który dochodzi od układu regulowanego. Jeżeli istnieje różnica, wówczas powstaje
sygnał błędu, który uruchamia różne regulatory i poprzez regulatory wysyła sygnał regulujący, czyli
naprawiający do układu regulowanego.
Page 19 of 52
piegus�
Jeżeli sygnał Sr dociera ze znakiem ujemnym, to sygnał błędu jest zminimalizowany i mamy do
czynienia ze sprzężeniem zwrotnym ujemnym.
Natomiast jeżeli sygnał Sr dociera ze znakiem dodatnim, to mamy do czynienia ze sprzężeniem
zwrotnym dodatnim.
Najbardziej obrazowo można wyrazić: Iksiński da prawy sierpowy Ikgrekowi, ten odda też (ujemne).
A jeżeli Igrek odda wszystkim, będzie dodatnie.
Sprzężenie zwrotne ujemne zapewnia to, ze układ
regulacji jest stabilny i wówczas mamy do czynienia
ze stanem zdrowia. Najkorzystniej jest wtedy, kiedy
układ regulujący potrafi zminimalizować zagrożenie,
czyli występują oscylacje o zmniejszającej się
amplitudzie, np. stężenie glukozy we krwi (szereg
substancji: somatotropina, insulina i in.).
Jeżeli mamy natomiast sprzężenie zwrotne dodatnie, układ
jest niestabilny, następuje samowzmocnienie, powoduje to
maksymalizację odchylenia od stanu równowagi, czyli jeśli
powstanie odchylenie, będzie się ono coraz bardziej
odchylać. Przykład: nadciśnienie; może powstać nasilenie
procesów aż do wyczerpania możliwości powrotu do stanu
wyjściowego.
Przykładem zjawisk, które zachodzą w organizmie żywym,
które nie są patologią, a opierają się o sprzężenie zwrotne
dodatnie to są procesy trawienia, krzepnięcia czy zwykłe
wykonania powierzonego zasadnia. Jest to kaskada
procesów, jeden jest konieczny do tego, żeby zaistniał
następny.
Organizm żywy jest układem regulacji ultrastabilnej mający zdolność optymalnej samoregulacji i
dostosowania się do warunków środowiska. Występuje dodatkowy element, układ adaptujący,
inaczej przetwornik pamięci, który pamięta poziom, jaki był zadany i ma zdolność zmiany regulatora
na inny parametr (wyższy poziom normy). W pewnym momencie jest to niemożliwe i wówczas
występuje choroba adaptacyjna  organizm nie można przystosować się do nowej normy.
choroba  dynamiczna reakcja ustroju na działanie czynnika chorobotwórczego prowadząca do
zaburzeń naturalnego współdziałania narządów i tkanek, a w następstwie do zaburzeń
czynnościowych i zmian organicznych w narządach i całym organizmie
choroba  niewyrównane zaburzenie równowagi somatyczno-psychiczno-społecznej całego ustroju
powodująca jego nieodwracalne przystosowanie do środowiska
choroba  przekroczenie możliwości adaptacyjnych, a więc zaburzenie homeostazy
Page 20 of 52
piegus�
Choroby można podzielić na choroby krajów rozwiniętych i choroby krajów rozwijających się.
Choroby krajów rozwiniętych, inaczej odcywilizacyjne, związane są z ujemnymi skutkami życia w
warunkach wysoko rozwiniętej cywilizacji. Wraz z rozwojem cywilizacji wystąpiły nowe choroby
zaburzające stan zdrowia i przerywające życie z innych powodów niż proces starzenia się przyczyn.
Choroby te nie muszą być pochodną cywilizacji jako takiej (cywilizacja jest to bardzo zaawansowana
forma społecznego istnienia i pochodną cywilizacji są współczesne sposoby ochrony zdrowia, terapii,
organizacja służby zdrowia i różne formy opieki społecznej). Choroby odcywilizacyjne są pochodną
zaburzeń spowodowanych w trybie życia oraz w środowisku przyrodniczym i społeczno-
ekonomicznym przez uboczne skutki cywilizacji miejsko-przemysłowej. Cechą charakterystyczną jest
to, że choroby te dotyczą w znacznym stopniu ludzi będących beneficjentami postępu. Nie są to
choroby z niedostatku, wręcz przeciwnie, poza przypadkami wrodzonymi dotyczą ludzi w warunkach
dobrobytu. W tych warunkach następuje zaburzenie równowagi ekologicznej środowiska życia, co
ma wpływ na zdrowie. Z kolei na obrzeżach przybytku dobrobytu (slumsy okołomiejskie) panuje
przeludnienie, ubóstwo. Tam panuje wzrost chorób zakaz
nych oraz wynikających z niedożywienia i
braku higieny. Choroby krajów rozwiniętych są chorobami adaptacyjnymi i wynikają z zaburzeń
ekologicznych, zaburzeń regulacji i adaptacji organizmów. Z reguły choroby krajów rozwiniętych są
chorobami przwelekłymi, długotrwałymi, poprzedzonymi falą bezobjawową i stale postępująco
upośledzają sprawność organizmu, czym zasadniczo różnią się od chorób inwazyjnych. Istotą chorób
krajów rozwiniętych jest wieloczynnikowe pochodzenie i uwarunkowanie.
Istnieją 4 główne praprzyczyny chorób odcywilizacyjnych:
1. przedłużenie czasu trwania życia
2. zagęszczenie ludności
3. zmienione warunki środowiska naturalnego, a więc zaburzona równowaga ekologiczna
4. zanik tradycyjnych zachowań żywieniowych i prozdrowotnych
Przyczyny chorób odcywilizacyjnych:
1. zagęszczenie coraz większe
2. warunki życia w miastach
3. rozwój przemysłu
4. stresy (też szok zimna na Arktyce czy gorąca w tropikach; zimno i niedotlenienie w wysokich
górach; niedożywienie i głód; nadmiar informacji)
5. wzmożone napięcie mięśniowe
6. mała ruchliwość mięśniowa
7. oddziaływanie skażeń środowiska, hałasu oraz wibracji
8. nieracjonalne odżywianie się
Page 21 of 52
piegus�
Choroby:
a) wynikające z zaburzenia reguł ekologicznych
�� zatrucia
�� alergie
�� nowotwory
�� wady rozwojowe
b) związane z zaburzeniami przemiany materii
�� otyłość
�� miażdżyca
�� cukrzyca
�� choroby wieńcowe
c) przeciążenie układu nerwowego
�� nerwice
�� zaburzenia psychiczne
�� nadciśnienie
�� choroba wrzodowa żołądka i dwunastnicy
d) zawodowe
�� choroby narządów ruchu
�� zatrucia
�� pylice
�� alergie
�� choroba popromienna
�� choroba wibracyjna
�� głuchota
e) pourazowe
�� wypadki komunikacyjne
�� wypadki w pracy
f) wynikające ze stosowania używek
�� nikotynizm
�� alkoholizm
�� narkomania
g) jatrogenne  związane z działalnością medyczną; wszystkie następstwa np. przewlekłego
stosowania aldosteronu; niepotrzebne branie antybiotyku; immunosupresja związana z
przeszczepem; przenoszone na rękach personelu
Page 22 of 52
piegus�
Choroby krajów rozwijających się:
1. infekcyjne (zakaz
ne)
�� gruz
lica
�� trąd
�� cholera
�� żółta febra
�� dżuma
�� czerwonka
2. inwazyjne (pasożytnicze)
�� malaria=zimnica
�� schistosomozy
�� leiszmaniozy
�� amebozy
�� filiariozy
�� glistnice
�� włosogłówczyca
�� tęgoryjczyca
�� tasiemczyce
Występowanie chorób, a więc częstych zachorowań wchodzi w skład negatywnych mierników
zdrowia. Mierzy się je:
�� współczynnikami zachorowalności, to są nowe przypadki chorób w określonym czasie
�� czynnikiem chorobowości  wszystkie stare i nowe przypadki chorób
�� współczynnikiem śmiertelności  zgony z powodu konkretnych chorób
Natomiast ogólne współczynniki umieralności, a więc ogół zgonów z uwzględnieniem wieku
zmarłego są na pograniczu współczynników negatywnych i pozytywnych, bowiem wskazują czas
trwania życia.
medycyna  nauka obejmująca całość wiedzy o zdrowiu i chorobach człowieka oraz o sztuce leczenia
chorych i zapobiegania chorobom
Page 23 of 52
piegus�
PASOŻYTNICTWO
pasożyt  współbiesiadnik albo darmozjad; może być to organizm zwierzęcy; dla człowieka
pierwotniaki, płazińce, nicienie, mięczaki i stawonogi lub grzyby (odrębne królestwo)
Klasyfikacja pasożytów jest możliwa na podstawie różnych kryteriów:
1. Niezbędność interakcji dla pasożyta:
a) względny (= przygodny, może rozwijać się bez kontaktu z żywicielem)
b) bezwzględny (pasożytnictwo niezbędne do zakończenia okresu lub okresów rozwoju
osobniczego, np. bruzdogłowiec)
2. Czas trwania intrakcji:
a) stałego (prowadzi pasożytniczy tryb życia przez cały okres rozwoju osobniczego, np.
włosień)
b) okresowego (związany z żywicielem w pewnym okresie swego rozwoju, np. tęgoryjec)
c) czasowego (styka się jednorazowo lub wielorazowo z żywicielem na krótko, np. pchła)
3. Liczbę żywicieli:
a) monokseniczy (związany z jednym gatunkiem żywiciela, np. owsik)
b) polikseniczny (żyje w osobnikach wielu gatunków, np. włosień)
4. Występowanie:
a) kosmopoliczny (praktycznie na całej kuli ziemskiej, np. glista)
b) endemiczny (żyje na ograniczonym obszarze, np. zarodziec)
5. Miejsce bytowania/ pasożytowania:
a) zewnętrzny
b) wewnętrzny (komórkowy lub pozakomórkowy)
Pasożytnictwo:
�� interakcja anatagonistyczna międzygatunkowa, w której osobniki populacji jednego gatunku,
a więc pasożyt, wykorzystują osobniki innego gatunku, czyli żywiciela, jako z
ródło pokarmów
i często jako środowisko życia wyrządzając tej populacji szkody
�� bliski stały związek metaboliczno-ekologiczny 2 organizmów o charakterze eksploatacyjnym.
Pasożytem jest więc organizm, który jest bezpośrednio lub pośrednio metabolicznie
uzależniony od żywiciela. To uzależnienie dotyczy nie tylko czynników pokarmowych, ale
także bodz
ców rozwojowych, enzymów trawiennych, regulacji dojrzewania, a nawet mitozy.
Stopień tego uzależnienia jest różny, jest najniższy w przypadku zwierząt wolnożyjących i
stuprocentowy w przypadku tasiemców. Uzależnienie przejawia się już w momencie inwazji,
np. wniknięcie furkocerkarii przywry krwi (Schistosoma) w skórę żywiciela jest
uwarunkowane obecnością odpowiednich kwasów tłuszczowych. Jest to tzw. triger, czyli
czynnik spustowy warunkujący zaistnienie pasożytnictwa.
�� interakcja powodująca uzależnienie się od co najmniej jednego genu żywiciela. Im bardziej
swoisty pasożyt dla danego żywiciela, tym bardziej jest od niego uzależniony.
Biorąc pod uwagę rozmnażanie1 pasożyta wyróżnia się żywiciela
o ostatecznego (w nim pasożyt rozmnaża się płciowo, np. człowiek dla bruzdogłowca)
o pośredniego (pozostałe, np. skorupiak i ryba dla bruzdogłowca)
1
UWAGA! Podziału tego nie można stosować dla pasożytów, które nie rozmnażają się płciowo, np. świdrowiec
 przyp. prof. K.
Page 24 of 52
piegus�
Natomiast uwzględniając częstość zarażenia, czyli ekstensywność inwazji oraz uwzględniając
intensywność, czyli liczebność populacji pasożyta w żywicielu, wyróżnia się żywiciela:
o głównego (ekstensywność i intensywność największa dla pasożyta)
o ubocznego (pasożyt wykazuje mniejszą intensywnosć i i ekstensywność)
o sporadycznego = przypadkowego (tylko w wyjątkowych przypadkach zarażenie)
y
ródło zarażenia to nosiciele i ludzie chorzy, ale również chore zwierzęta. Nosiciel to osoba u której
albo przebieg jest bezobjawowy albo jest w okresie przed wystąpieniem choroby, czyli w okresie
wylęgania, albo w okresie po zakończeniu, czyli w okresie zdrowienia.
Drogi zarażenia:
inhalacyjna, pokarmowa, płciowa, przez uszkodzoną błonę śluzową, przez skórę
Wrota zakażenia:
jany nosa, jama ustna, ujście zewnętrzne cewki moczowej, pochwa, rectum, kaniule żylne = wenflony
Transmisja:
�� międzyosobnicza  kontakt bezpośredni: człowiek człowiek; matka płód;
samozarażenie; przenoszenie do środowiska zewnętrznego: człowiek środowisko
człowiek; człowiek zwierzę człowiek; zwierzę środowisko człowiek
�� wewnątrzosobnicza  np. połknięcie postaci rozwojowej pasożyta przez jelito do krwi i nnych
narządów lub przez jamę nosa do zatok przynosowychjeżeli jakiś patogen krąży we krwi i jest
to wirus, mówimy o wirusogemii, jeśli bakteria bakteriemii, a grzyb fungemii, pasożyt
parazytemii
Na świecie jest więcej pasożytów niż zwierząt wolnożyjących. Generalnie jeśli jakieś zwierzę nie jest
pasożytem to żywicielem pasożyta. Człowiek jest żywicielem ponad stu rodzajów pasożytów i ponad
400 gatunków grzybów. Sami przyczyniamy się do wzrostu liczby pasożytów i grzybów.
Mimo olbrzymich osiągnięć technicznych, znaczna część ludzi na świecie jest zarażona pasożytami,
co w połączeniu z niedożywieniem jest dla nich śmiertelne. W pewnych regionach geograficznych, a
więc przede wszystkim Afryka, Południowa Ameryka i Południowo-Wschodnia Azja częstość inwazji
jest bardzo wysoka. Przeciętny mieszkaniec jest żywicielem kilku pasożytów. Jest związane z
szeregiem uwarunkowań, oczywiście ekologicznych, ale też ekonomiczno-socjologicznych i zachowań
ludzkich.
Na przykład na Filipinach uważa się, że zarażenie glistą ludzką jest potrzebne do życia, tam ponad
90% osób jest zarażone. Jajo glisty jest otoczone grubą otoczką chroniącą przed urazami,
temperaturą, dużym zasoleniem, 10% formaliną. Przeciętnie u dziecka pasożytuje 50 samic, która
dziennie produkuje 240 tysięcy jaj. W glebie jajo pozostaje zdolne do rozwoju przez 2 lata.
Jest 7 mld ludzi na świecie.
Dane epidemiologiczne na świecie według WHO:
�� zarodz
ce  2,5 mld
�� rzęsistek pochwowy  2mld
�� Toxoplasma  1,5 mld
�� glista ludzka  1,4 mld
�� tęgoryjec  900 mln
�� włosogłówka 900 mln
�� pełzaki  500 mln
�� Schistosoma  250 mln
�� Lamblia jelitowa  200 mln
Page 25 of 52
piegus�
�� Filariosis  200 mln
�� świdrowce  150 mln
�� węgorek jelitowy  100 mln
Od dwóch lat istnieje ustawa o chorobach zakaz
nych i zakażeniach (1 stycznia 2009) i mamy 6 chorób
pasożytniczych: bąblowica i wągrzyca, lamblioza, kryptosporydioza, toksoplazma wrodzona,
włośnica i zimnica, które lekarz ma obowiązek zgłoszenia do SANEPIDu. Największa jest zapadalność
na lambliozę, potem toksoplazmozę wrodzoną i dalej reszta.
Oficjalne dane epidemiologiczne w Polsce w 2010 zapadalność:
�� bąblowica 0,09/100 000 przede wszystkim podlaskie
�� włośnica 0,13/100 000 przede wszystkim wielkopolskie; mięso z niebadanego dzika lub świni
�� zimnica (malaria) 0,09/100 000; zachorowania głównie po powrocie z Afryki, Azji i Australii z
Oceanią; co 3 przypadek kończy się zgonem; w zeszłym roku było 36 przypadków, z czego 11
zgonów (aż 4 lekarzy!)
�� świerzb 29,1/100 000  wynik z rocznika statystycznego, tak naprawdę ok. 90/100 000
Najczęstsze parazytozy u dzieci w Polsce: owsica, lamblioza, włosogłówczyca, pełzakowica, glistnica.
Grzybice:
�� dermatomykozy  11,2 (wcześniej); 11,6 (teraz) / 100 000
�� kandydozy  2,08 (wcześniej); 1,52 (teraz) / 100 000
�� inne grzybice  4,7 / 100 000
Wzrasta wskaz
nik zakażeń pacjentów oddziałów zabiegowych kilkakrotnie. Najnizszy wskaz
nik na
położnictwie, a najwyższy na OIOM.
Grzybice układy trawiennego:
�� jama ustna 100%
�� przełyk 50%
�� żołądek 52,%
�� dwunastnica 8%
�� jelito grube 40%
�� odbytnica 40%
Ocena mykologiczna przetworów mlecznych:
�� śmietana 95%
�� ser biały 88%
�� kefir 60%
�� serki homogenizowane 35%
�� maślanka 25%
�� jogurty 13%
Grzyby kochają cukry, najlepszy jest jogurt naturalny.
Bardzo często grzyby występują w wielu ogniskach, a nie jednym. To ma duże znaczenie medyczne,
należy leczyć cały zasięg zarażenia.
Page 26 of 52
piegus�
Wykład 5
W kontakcie z pasożytem lub grzybem istnieje kilka możliwości:
1. brak inwazji  wniknięciu postaci inwazyjnej nie towarzyszy rozwój pasożyta czy grzyba;
przykładem może być obecność swoistych przeciwciał przy braku pęcherza bąblowcowego
po zarażenia się jajami Echinococcus lub obecność swoistych przeciwciał w przypadku
toksoplazmozy lub pneumocystozy
2. inwazja bez zakończeniu cyklu rozwojowego  choroba może być łagodna, np. zapalenie
skóry po wniknięciu larw Schistosoma, ale może też mieć przebieg ciężki kończący się
zgonem jak w przypadku Toxocara i Anisakis; w przypadku grzybów może być to grzybica
jednoogniskowa
3. inwazja z zakończeniem cyklu rozwojowego  np. w przebiegu glistnicy; inwazja może być
objawowa lub bezobjawowa, a nasilenie objawów zależy od liczebności pasożyta czy grzyba
w żywicielu, od wirulencji, czyli zjadliwości szczepu, od np. stanu immunologicznego
żywiciela; zarówno w przypadku pasożytów jak i grzybów zakażenie może być
jednoogniskowe lub uogólnione; często mogą być inwazje mieszane: pasożyty i grzyby;
pasożyty (glistnica i lamblioza, glistnica i malaria, pełzakowica i lamblioza)
Istnieje wiele czynników, które zwiększają ryzyko zakażenia pasożytami lub grzybami. Często tych
czynników bywa kilka i się nakładają.
Z ekologicznego punktu widzenia czynniki, które sprzyjają zarażeniom to:
1. Hodowla zwierząt i konakt ze zwierzętami
2. Rozwój zasobów wodnych
3. Przegęszczenie populacji i migracje ludności
4. Behawior człowieka
5. Zwyczaje kulinarne
6. Medycyna ludowa i współczesna
Ad. 1
Zoolodzy, dla których rezerwuarowymi żywicielami są zwierzęta domowe, stanowią zagrożenie dla
zdrowia człowieka. Szczególnie dotyczy to osób mieszkających na wsi, rolników, hodowców zwierząt,
treserów, weterynarzy. Chodzi tu o kontakt zarówno bezpośredni ze zwierzętami, jak i o kontakt z
odchodami tych zwierząt. Niebezpieczeństwo zarażenia pasożytami zwierząt wynika również z
odławiania dzikich zwierząt, istnienia ogrodów zoologicznych, parków naturalnych, a także
prowadzenia olbrzymich hodowli, np. 50 tys. świń czy 100 tys. budła, 2 mln kur. Wówczas istnieje
możliwość zarażenia zwierząt pasożytami, którymi w warunkach naturalnych nie mogłyby się zarazić.
Stąd u człowieka włośnie po zjedzeniu mięsa zwierząt roślinożernych. Inne przykłady: bablowica,
toksokaroza i grzybice skóry.
Ad.2
Tworzenie sztucznych zbiorników wodnych, budowanie tam, systemów nawadniających, które
sprzyjają szerzeniu się zoonoz, których krążenie związane jest ze środowiskiem wodnym, np.
schistosomozy, onkocerkozy czy malarii. Również niebezpieczne są zrzuty wody przemysłowej do
zbiorników wodnych, a mianowicie najczęściej jest to bardzo ciepła woda, więc zmienia temperaturę
wody zbiornika. Część organizmów może ulec wyginięciu, inne będą się namnażać.
Niebezpieczeństwem jest namnażanie się pełzaków wolnożyjących z rodzaju Naegleria, które
wywołują zmiany w OUN i stanowią zagrożenia dla życia człowieka. Przykład: okolice Ślesina.
Ad.3
Przegęszczenie populacji wpływa na większe prawdopodobieństwo zarażenia. Przykładem chorób
pasożytniczych jest owsica czy lamblioza. Samolot ze strefy tropikalnej może zabrać komara, który w
Page 27 of 52
piegus�
miejscu, w którym normalnie nie występuje, spowoduje malarię. Innym przykładem jest
trypanosomoza (też migracyjna).
Ad.4
Zależy od wieku, rozwoju psychicznego, od uwarunkowań socjalno-kulturowych (przykład Filipin).
Parazytozy: schistosomoza  związana jest z zanieczyszczaniem przez ludzi swoimi odchodami wody,
która ściekami może płynąć do rzek i zarażać pasożytami; echinokokoza, w niektórych krajach do
garbowania skóry wykorzystuje się wywar z dodatkiem kału psa; cysticerkoza, hodowanie świń w
niehigieniczcnych warunkach. Dawniej ogródki przydomowe nawoziło się zawartością szamba, co
jest groz
ne dla zdrowia (moda ta powraca obecnie).
Niektóre praktyki religijne sprzyjają lub zapobiegają szerzeniu się chorób pasożytniczych. Żydzi i
muzułmanie nie jedzą mięsa wieprzowego, wobec tego tasiemczyce wywołane przez tasiemca
uzbrojonego i włośnica nie występują u nich. W krajach islamskich obowiązkowe jest obycie się po
mikcji lub defekacji. Sprzyja to rozwojowi schistosomozy. Hindusi wędrują do miejsc świętych i by
uzyskać duchowe oczyszczenie, muszą zażyć kąpieli w rzece. To może przyczynić się do szerzenia
brankumkulozy.
Inne zachowania  geofagia  spożywanie ziemi, obecne u dzieci bawiących się w piaskownicy. W
piasku może znajdować się glista, włosogłówka lub tęgoryjec.
Obgryzanie paznokci i ogólne nieprzestrzeganie higieny sprzyja inwazjom świerzbu i wszy.
Ad.5
Zmieniły się zwyczaje konserwacji żywności, np. szynka jest szprycowana, a nie wędzona. Mniej
używa się soli zabójczej dla mikroorganizmów. Część osób lubi półsurowe produkty, w których może
kryć się Anisakis. Żywienie może ulec wtórnemu zanieczyszczeniu (owsiki kucharki).
Niektóre stadia inwazyjne pasożytów mogą zanieczyszczać pożywienie:
1. jaja  warzywa i owoce
�� tasiemiec bąblowcowy(Echinococcus granulosus)
�� glista ludzka (Ascaris lumbricoides)
�� glista psia (Toxocara canis)
�� glista kocia (Toxocara cati)
�� włosogówka ludzka (Trichuris trichiura)
2. larwy
�� robak medyński (Drancunculus medinensis)  w wodzie
�� włosień kręty (Trichinella spiralis)  surowe, niedosmażone mięso
�� Anisakis sp.  surowe, niedosmażone ryby
3. cysty  w wodzie
�� lamblia (Giardia lamblia)
�� pełzak czerwonki (Entamoeba histolytica)
4. oocysty  na warzywach
�� toksoplazma (Toxoplasma gondii)
5. metacerkarie
�� motylica wątrobowa (Fasciola hepatica)  w surowej sałacie, warzywach
�� przywra (Paragonimus sp.)  surowe raki, kraby
6. plerocerkoid  w surowym, niedosmażonym mięsie ryby
�� bruzdogłowiec szeroki (Diphyllobothrium latum)
7. cysticerkus  surowe, niedosmażone mięso
�� tasiemiec uzbrojony (Taenia solium)
�� tasiemiec nieuzbrojony (Taenia saginata)
8. bradyzoity, tachyzoity  naturalnie w pożywieniu: surowe, niedogotowane mięso
�� toksoplazma (Toxoplasma gondii)
Page 28 of 52
piegus�
Ad.6
W jednym z państw afrykańskich stosuje się proglotydy tasiemca uzbrojonego do  leczenia , co
może prowadzić do wągrzycy, czyli cysticerkozy. Na Dalekim Wschodzie stosuje się jako środek
leczniczy sok wyciśnięty z krabów (zarażenia Paragonimus westermani).
Jeżeli pobiera się krew, jest ona badana na wirusa HIV i żółtaczki, ale nie na obecność grzybów lub
pasożytów.
Opisywane są przypadki rozwoju chorób pasożytniczych po przetoczeniu krwi, np. zarażenie malarią,
gdzie najwięcej czynnikiem jest Plasmodium malarie, dalej Plasmodium falciparium, Plasmodium
vivax i Plasmodium ovale na końcu.Człowiek może być zarażony P. malarie przez całe życie i o tym
nie wiedzieć, czyli występuje zarażenie bezobjawowe. Jednak człowiek może być dawcą krwi i
przekazicielem pasożyta. P. ovale 7 lat bezobjawowo, P. falcipare 5 lat i P. vivax 3 lata. Po pobraniu
krew przechowywuje się w temperaturze -4oC lub zamraża. Jeżeli w temperaturze -4oC, to co
najmniej przez tydzień postacie rozwojowe malarii są zdolne do zarażenia, a krew mrożona do
dwóch lat.
Następny przykład  Trypanosoma, postacie zdolne do zarażenia przez 3 tygodnie w temperaturze
-4oC. W momencie zamrożenia okres ten się wydłuża.
Toxoplasma gondii charakteryzuje się tym, że pasożytuje we wszystkich komórkach organizmu z
wyjątkiem erytrocytów. Dostaje się drogą krwi. Okres parazytemii  krążenia we krwi  trwa 14
miesięcy. Jeśli wtedy krew jest przetaczana, może dojść do zarażenia. Toxoplasma osiedla się we
wszystkich narządach, więc transplantacja jest równie niebezpieczna. Niestety, pacjent dostaje dużą
dawkę leków immunosupresyjnych, co wykorzystują patogeny.
Są opisywane przypadki zapalenia rogówki wywoływane przez Acanthamoeba sp. u osób
korzystających z soczewek kontaktowych (wielorazowe).
Medycyna współczesna to również antybiotyki stosowane bez wskazań, często niepotrzebne zmiany
antybiotyków. Powstają patogeny oporne, obniża się odporność. To również sterofity sprzyjające
rozwojowi chorób pasożytniczych i grzybic. Naświetlanie i leki przeciwnowotworowe działają tak
samo.
Już w 1847 r. wiedziano, że najwięcej patogenów jest przenoszone na rękach lekarzy i pielęgniarek.
Tylko 14-59% personelu medycznego myje ręce.
Zakażenia szpitalne  występują z częstością od 5 do 10%, czyli taki odsetek pacjentów przyjętych do
szpitala ulegnie zarażeniu, z czego ponad 11% umiera. Zakażenia moga być egzogenne (od personelu,
od drugiego chorego czy rezerwuar szpitalny) lub endogenne (wywoływane przez własną mikroflorę
chorego, którą miał wcześniej albo stał się nosicielem stałym bądz
przejściowym po przyjęciu do
szpitala). Wśród czynników etiologicznych:
1. gronkowiec złocisty
2. grankowce koalazoujemne
3. pałeczka ropy błękitnej
4. grzyby z rodzaju Candida
Do tej pory najczęstszym był gatunek C. albicans, teraz występują również inne z tego rodzaju. Coraz
więcej jest gatunków opornych na leki: C.tropicalis. Inne: Cryptococcus; grzyby z rodzaju Aspergillus
osiadające się w tynkach; Rhizopus, Mucor wywołujące zygomykozę (w ciągu tygodnia pacjent
umiera); dermatofity  grzyby wywołujące grzybicę skóry.
Ze szpitalem związana jest choroba klimatyzacyjna. Przepis UE mówi, że każda sala operacyjna musi
być wyposażona w klimatyzację. Wiążą się z tym czynniki szkodliwe biotyczne: grzyby pleśniowe
Fusarium, Cladosporium, Penicillum i Pulularia. Ponadto uwalniane są substancje ze szczelnych ścian
Page 29 of 52
piegus�
i podłóg. Mogą występować toksyczne zapalenia płuc, nawracające infekcje dróg oddechowych,
alergiczne zapalenie pęcherzyków płucnych i astma oskrzelowa.
Choroby pasożytnicze i grzybice w ostatnich latach są przedmiotem zainteresowania różnych
specjalności medycznych. Wynika to z kilku powodów:
1. program TORCH  międzynarowody program zapobiegania zarażeniom wrodzonym; nazwa
tego prgramu od T  Toxoplasma, od O  other (Plasmodium i Trypanosoma), R  Rubivirus,
C  Cytomegalovirus, H  Herpes Simplex virus. Jeżeli płód ulegnie zarażeniu w czasie ciąży,
może dojść do jego hipotrofii, dalej wcześniactwa, małogłowia, wodogłowia; mogą
występować zwapnienia śródmózgowe, zapalenie siatkówki i/lub naczyniówki, małoocze,
zaćma, powiększenie wątroby i/lub śledziony, wady wrodzone np. serca, niedokrwistość,
wybroczyny i wylewy krwawe.
2. badania Europejskiej Organizacji do Badania i Leczenia Raka (European Organisation for
Reseach and Treatment of Cancer)  organizacja na podstawie badań stwierdziła, że rak jest
wyleczalny, a śmierelne w skutkach są choroby grzybicze atakujące wycieńczony organizm;
stąd apel do onkologów na całym świecie, by zwrócić uwagę na te powikłania
3. AIDS  niektóre choroby pasożytnicze i grzybicze są uznawane za wskaz
nikowe dla AIDS.
Prawie pewne: Toxoplasma, Cryptosporidium, Isospora, Leishmania. Przypuszczalnie
również: pełzak czerwonki (Entamoeba histolytica), lamblia jelitowa (Giardia lamblia),
węgorek jelitowy (Strongyloides stercoralis). U ponad 40% pacjentów występują objawy ze
strony głowy i szyi okolice dostępne badaniu; grzyby: Mucor, Candida, Cryptococcus,
Apergillus, Penicillium, Trichosporon.
Miejsca naczęstszych zmian poszczególnych patogenów:
�� ośrodkowy układ nerwowy: Toxoplasma, Cryptococcus, Aspergillus i Candida
�� układ oddechowy: Pneumocystis, Toxoplasma, Cryptosporidium, Cryptococcus, Aspergillus,
Candida
�� układ pokarmowy: Candida, Cryptosporidium, Sarcocystis, Entamoeba, Giardia
�� układ moczowo-płciowy: Candida
�� zakażenia uogólnione: Candida, Cryptococcus, Histoplasma, Toxoplasma, Aspergillus, Mucor
Pneumocystis carini
Jesto to kosmopolityczny, jednokomórkowy organizm eukariotyczny, który jest szeroko
rozpowrzechniony wśród mieszkańców Europy i Ameryki Północnej. Pneumonia wywoływana przez
niego jest naczęstsza wśród chorych będących w immunosupresji, np. z wirusem HIV. Badania
przeprowadzone w Holandii i USA wykazały, że u 75% dzieci w wieku do lat 4 występują przeciwciała
przeciwko Pneumocystis, natomiast przypadki zachorowań są pojedyncze. W cyklu życiowym
wyróżnia się 3 główne postacie rozwojowe:
1. komórki troficzne  małe, polimorficzne, które wykazują silną adherencję (przyleganie) do
pneumocytów I typu (dawniej trofozoit)
2. precysta stanowiąca stadium pośrednie między komórkami trofocznymi a kolejną postacią
3. askospory albo asci  grubościenne cysty zawierające od 2 do 8 ciał wewnątrzcystowych,
dawniej zwanych sporozoitami
Organizm rozmnaża się bezpłciowo przez podział prosty komórek troficznych i płciowo na drodze
koniugacji. Pneumocystis przez wiele lat był zaliczany do pierwotniaków ze względu na
podobieństwo morfologiczne, a także ze względu na wrażliwość na leki przeciwpierwotniakowe i
wzrost na podłożach charakterystycznych dla pierwotniaków.
Aktualnie został on reklasyfikowany do królestwa grzybów ze względu na:
1. homologię kwasów nukleinowych pomiędzy Pneumocystis a grzybami z klasy workowców
Page 30 of 52
piegus�
2. budowę ściany wykazującej obecność 1,3-betaglukanu i chityny charakterystycznych dla
grzybów
3. wrażliwość na leki przeciwgrzybicze  inhibitory betaglukanu
Prawdopodobnie występują różne gatunki tego grzyba, dla człowieka charakterystyczny jest
Pneumocystis carnini hominis. Transmisja odbywa się drogą powietrzną, a z
ródłem zarażenia jest
człowiek chory. Rezerwuarem mogą być też zdrowi o sprawnym układzie immunologicnzym. Do
zarażenia prawdopodobnie zachodzi we wczesnym dzieciństwie. Przebieg może być bezobjawowy,
choroba rozwija się przy spadku odporności. Po dostaniu się cysty do pęcherzyków płucnych pęka
ona, a uwalniane mikroorganizmy przylegają do komórek płuc. Tam się namnażają, w obrębie
pęcherzyków pojawia się wysięk, zmiany degeneracyjne, które ułatwiają przenikanie włóknika i
innych białek surowicy do wnętrza pęcherzyków; zmniejsza się powierzchnia wymiany gazowej,
występuje hipoksemia  niedotlenienie, alkaloza  zasadowica i redukcja pojemności dyfuzyjnej płuc.
Pneumocystoza przebiega w dwóch odmianach:
�� epidemiczna  na oddziałach dziecięcych pod postacią śródmiąższowego
plazmatycznokomórkowego zapalenia płuc; cechą charakterystyczną jest to, że choroba
rozwija się w ciągu 1-4 tygodni, pacjenci nie gorączkują, oprócz narastającej niewydolności
oddechowej pojawia się biegunka; śmiertelność w tej postaci waha się od 20 do 50%
�� sporadyczna  występuje głównie przy niedoborze limfocytów T, a więc w przebiegu
zarażenia wirusa HIV; przebieg gwałtowny z wysoką temperaturą, suchym kaszlem,
dusznością i sinicą; zazwyczaj w ciągu kilku dni dochodzi do zgonu pacjenta; śmiertelność w
tej postaci wynosi 80%.
Page 31 of 52
piegus�
Wykład 6
Procesy immunopatologiczne zachodzące w organizmie, w którym znajdują się pasożyty lub grzyby
indukują reakcje, które mogą prowadzić do uszkodzenia tkanek, a więc tym samym prowadzą do
wystąpienia stanu chorobowego.
Wyróżniamy 4 typy rekacji:
I. polega na uwalnianiu aktywnym mediatorów, czyli naczynioaktywnych amin takich jak:
histamina, serotonina, wolno działające substancje anafilaksji, substancje
hemotaktyczne dla eozynofili. Wywołują one pwstanie reakcji typu anafilaksji z
powstaniem specyficznych immunoglobulin klasy E. Ten typ reakcji występuje w
przypadku zarażenia przez włośnia, Schistosoma, filariozy, po ukąszeniach przez
stawonogi, a także w zakażeniach grzybami, np. z rodzaju Aspergillus. Jeżeli zarodniki
Aspergillus są gotowe do kiełkowania i dostaną się do dróg oddechowych, wówczas
wywołują inwazyjną aspergilozę. Natomiast jeśli zarodniki są martwe albo w małej ilości
dostaną się do dróg oddechowych, wywołują reakcję alergiczną z objawami ze strony
nosa pod postacią świądu, napadów kichania czy wodnistej wydzieliny. Mogą być to
objawy ze strony spojówek takie jak: świąd, zaczerwienienie, łzawienie oczu; ze strony
płuc: kaszel, zwężenie dróg oddechowych i duszność; ze strony skóry: pokrzywka lub
obrzęk naczyniowy.
II. czyli cytotoksyczny, polega na uszkodzeniu komórek czy tkanek przez przeciwciała,
głównie przez IgG i IgM, które kierowane są przeciwko antygenom na błonie
komórkowej lub podstawnej. Wywołują one aktywność lityczną i zapalną w miejscu
działania. Ten typ reakcji powstaje przede wszystkim w sytuacjach, kiedy inwazja
pobudza powstawanie autoprzeciwciał. Ten mechanizm odgrywa istotną rolę w
powstawaniu anemii przy zarażeniu zarodz
cem malarii. Odgrywa też rolę zakażenia
grzybami z rodzaju Aspergillus i Candida.
III. Jest rezultatem tworzenia się kompleksów antygen-przeciwciało, głównie IgG i IgM, który
wymaga też obecności komplementów. Połączenia może przebiegać w postaci
miejscowej, czyli zjawisko Arthusa lub jako forma uogólniona, np. postać choroby
posurowiczej. Do tego typu zmian dochodzi u człowieka w przypadku zarażenia
Plasmodium, Aspergillus i Penicillium.
IV. Jest reakcją komórkową inicjowaną kontaktem antygenu i przeciwciałem, czyli
uczulonym limfocytem T, który powoduje silne zmiany zapalne, którym towarzyszy
naciek z komórek jednojądrzastych (mononuklealnych). Powoduje to blokadę naczyń
włosowatych, czego następstwem jest gorsze ukrwienie i nekroza, czyli martwica tkanki.
Jest to odczyn typu póz
nego, który występuje przy zarażeniu Leishamnia, Toxoplasma,
wywołanym przez przywry i glistę ludzką, psią i kocią; takz
e grzyby z rodzaju Aspergillus,
Penicillium , Trochophyton i Candida. Oprócz bezpośredniego działania destrukcyjnego
niektórych pasożytów, dodatkowe działania patologiczne związane są z odpowiedzią
immunologiczną. W zarażeniach wywołanych przez Plasmodium, Trypanosoma i
Leishmania zwiększona aktywność pobudzoncyh makrofagów i limfocytów w wątrobie i
śledzionie wywołuje powiększenie obu tych narządów. W schistosomozie większość
zjawisk patologicznych wynika z tworzenia się ziarniniaków wokół jaj w wątrobie. W
zespole nerczycowym malarii dochodzi do tworzenia się i odkładania kompleksów
immunologicznych w nerkach. Zmiany obserwowane u pacjentów ze słoniowacizną
powstają w odpowiedzi immunologicznej na obecność filarii w naczyniach limfatycznych.
Swoiste immunoglobuliny E powstające w robaczycach tkankowych, wytwarzają
mediatory kaskady alergicznej. Pęknięcie torbieli bąblowcowej może wywołać wstrząs
anafilaktyczny, a objawy astmy występują w przebiegu inwazji glistą oraz podczas
wędrówki pasożytów przez układ oddechowy. W ustroju żywiciela często spotyka się
aytoprzeciwciała, np. przeciwko erytrocytom i limfocytom w zarażeniach zarodz
cem i
świdrowcem. Szeroko występująca w inwazjach pasożytami immunosupresja powoduje
Page 32 of 52
piegus�
szczególną podatność na zakażenia wirusowe i bakteryjne. Przykładem może być
chłoniak Burkitta w przebiegu malarii lub w leishmaniozie trzewnej, która związana jest z
zarażeniem wirusem HIV.
Układ żywiciel  pasożyt/grzyb
Ten układ może być uznany za homeostat biologiczny, a więc złożony układ regulacji sprzężenia
zwrotnego ujemnego o licznych regulatorach. Za główny element, który jest regulowany, przyjmuje
się liczebność N pasożyta lub grzyba. Natomiast głównym zadaniem żywiciela jest taka regulacja
liczebności, by utrzymała się na minimalnym poziomie No. Każde odchylenie wartości N od poziomu
minimalnego wyzwala regulatory żywiciela, których zadaniem jest wysłanie sygnałów regulujacych,
by na zasadzie sprzężenia zwrotnego ujemnego przywrócić stan liczebności minimalnej. Środowisko
zewnetrzne wpływa na ten układ poprzez czynniki zakłócające, mogą one wpływać na żywiciela i na
pasożyta, np. czynniki abiotyczne fizyczne lub chemiczne (leki przeciwpasożytnicze czy
przeciwgrzybicze), które mogą również działać na żywiciela wywołując zmiany komparatora (układ
proównujący sygnał normy z sugnałem otrzymywanym). U człowieka rolę regulatorów pełnią
uwarunkowania genetyczne, bariery naturalne, odpowiedz
tkankowa, miejscowa czy humoralna.
Jeżeli chodzi o uwarunkowania genetyczne, to np. istnieje odporność na Plasmodium vivax u osób
posiadających pewne antygeny HLA lub w przypadku braku antygenu Duffy, będącego receptorem
pozwalającym na wniknięcie merozoitów do komórki. W badaniach doświadczalnych wykazano, że
wrażliwość na zarażenie Leishmania jest zdeterminowana przez pojedynczy gen dominujący, który
kontroluje aktywację makrofagów.
bariery naturalne
�� zachowanie ciągłości skóry i błon śluzowych, które nie pozwalają na wniknięcie do ustroju
�� ruch nabłonka migawkowego górnych dróg oddechowych oraz powstający odruch kaszlowy
�� złuszczanie nabłonka przewodu pokaromowego, co zapobiega adherencji (przylegnianiu)
organizmów do nabłonka i namnażaniu się
�� wydzieliny, np. ślina, zawierające lizozym, laktoferynę, laktoperoksydazę, prostaglandyny,
które działają przeciw mikroorganizmom
Odpowiedz
tkankowa
1. Granulocyty, które fagocytują i wewnątrzkomórkowo niszczą Trypanosoma, Leishmania,
Plasmodium, Toxoplasma, Schistosoma, a także niszczą filarie i komórki grzybów.
Pozakomórkowe niszczenie przez neutrofile zależy od wytwarzanego przez nie nadtlenku
wodoru, natomiast wewnątrzkomórkowe zależą od obecnych ziarnistościach granulocytów,
białek kationowych, mieloperoksydazy i lizozymu.
2. Komórki tuczne  produkują histaminę, heparynę, czynniki chemotaktyczne dla
granulocytów (GMCSF), produkują także interleukiny IL-3 IL-4, czynnik martwicy
nowotworów TNF- i proteazy. Produkowane przez nie mediatory pobudzają mięśnie
gładkie, a tym samym perystaltykę jelit i usuwają pasożyty jelitowe. Wywołują one też
zmianę przepuszczalności błony śluzowej jelita i nabłonka, co ułatwia dopełniaczowi i
przeciwciałom wnikanie do światła jelita.
3. Makrofagi  ulegają ne aktywacji pod wpływem antygenów Plasmodium czy Trypanosoma.
Reagują one z innymi komórkami, np. z hepatocytami, które stają się niewrażliwe na
zarażenie zarodz
cem, wytwarzają tlenek azotu, który ma znaczenie w odporności na
zarażenia wywołanie przez Plasmodium, Toxoplasma, Schistosoma, Leishmania i
Trypanosoma. Makrofagi posiadają receptory wiążące cukry ściany komórkowej grzybów,
np. beta-glukan Candida albicans czy mannozylo-fukozyd Aspergillus. Mogą być
stymulowane przez przeciwciała do fagocytozy nie tylko komórek grzybów, ale również
pasożytów, np. krwinkowych postaci Plasmodium albo larwalnych postaci Schistosoma.
Page 33 of 52
piegus�
Ponadto regulują odpowiedz
immunologiczną poprzez wydzielane cytokiny: interleukina IL-1,
która pobudza namnażanie limfocytów Th; interleukina IL-8 aktywuje neutrofile;
prostaglandyny, które pobudzają supresorowe limfocyty T. W zarażeniach pasożytami
mniejsze znaczenie ma odpowiedz
miejscowa, ponieważ z reguły nie dochodzi do ekspresji
antygenów na powierzchni komórek żywiciela. Wyjątkiem są Plasmodium, Trypanosoma czy
Toxoplasma, których antygeny pojawiają się na powierzchni komórek gospodarza.
Indukowane komórki cytotoksyczne niszczą wyłącznie zakażone komórki żywiciela, nie mogą
zaś zniszczyć pasożyta za względu na brak odpowiednich antygenów zgoności tkankowej na
jego powierzchni.
W odporności miejscowej istotną rolę odgrywają limfocyty T, przy czym istotny jest rodzaj
subpopulacji ulegających aktywacji. Limfocyty Th1 poprzez interleukinę IL-2 i interferon indukują
makrofagi, komórki NK i granulocyty przyczyniając się do niszczenia takich pasożytów jak
Leishamania, Trypanosoma, Toxoplasma, jak również do niszczenia grzybów. W efekcie końcowym
może nastąpić wyleczenie. Natomiast limfocyty Th2 poprzez IL-4, IL-5, IL-6 i IL-10 nie pobudzają
makrofagów i przyczyniają się do rozwoju zakażenia.
Interferon może hamować działanie komórek Th2, natomiast IL-10 hamuje działanie Th1.
Zarażenie czy przewlekające się zarażenia związane są z przewagą liczebną komórek Th2 nad Th1.
Limfocyty Th1 należą do subpopulacji CD4+.
Oprócz tego Limfocyty T CD8+ wytwarzają interferon , hamują rozwój Plasmodium w komórkach
wątroby i niszczą zarażone hepatocyty, natomiast nie działają one na postacie krwinkowe zarodz
ca,
ponieważ erytrocyty nie zawierają ekspresji antygenów zgodności tkankowej klasy I. Oprócz
limfocytów T także komórki NK odgrywają rolę w zarażeniach Trypanosoma cruzi czy Toxoplasma.
Niekiedy jako reakcja na uwalniane antygeny wytwarzane przez komórki Th1 interferon i czynnik
martwicy nowotworów TNF- pobudzają tkankę łączną do tworzenia ziarniny i do włóknienia, co
prowadzi do wytworzenia torebki, co z jednej strony powoduje ograniczenie inwazji, a z drugiej
strony upośledza funkcję zarażonego narządu, np. wątroby w zarażeniach wywołanych przez
Schistosoma. Niektóre cytokiny mogą również bezpośrednio działać przeciwpasożytniczo, np.
interferon hamuje wzrost Toxoplasma pozbawiając pierwotniaka tryptofanu.
Odpowiedz
humoralna  immunologiczna reakcja ogólnoustrojowa polega m.in. na pobudzaniu
produkcji swoistych immunoglobulin należących do klas IgM, IgG i IgA, które mogą blokować
receptory na powierzchni pasożyta, a ponadto przeciwciała IgM pobudzają układ dopełniacza w
przypadku takich pasożytów jak robaki jelitowe Plasmodium czy Trypanosoma. Przeciwciała IgM
przeciwko antygenom sporozoitów Plasmodium hamują wnikanie do komórek wątroby, a także
bezpośrednio go uszkadzając poprzez jego lizę; ułatwiają fagocytozę przez makrofagi uwalniające na
zewnątrz enzymy lizosomalne. IgG mają znaczenie w przypadku zarażeń wywołanych przez zarodz
ca,
przez Leishmania, wspólnie z IgA uczestniczą w aktywacji komplementów i w mechanizmie ADCC
(reakcja cytotoksyczności komórkowej zależnej od przeciwciał). Istotne znaczenie mają IgE, które
uznane są za charakterystyczne dla inwazji pasożytów. Ponadto również uczestniczą w reakcji ADCC,
która jest głównym elementem obrony przeciwpasożytniczej w przypadku Trypanosoma, Trichinella,
Schistosoma i filariozach. Reakcja ADCC także odgrywa znaczenie w zarażeniach grzybami.
Podstawową komórką efektorową w tym typie cytotoksyczności są eozynofile, które ograniczają
głównie migrację przez tkanki. Aktywność cytotoksyczna eozynofili zwiększa się pod wpływem
cytokin uwalnianych przez komórki tuczne przez limfocyty i makrofagi. Zwiększona liczba komórek
kwasochłonnych jest wynikiem produkcji przez limfocyty T cytokin. Aktywność cytotoksyczną
posiadają również płytki krwi. Wiele pasożytów ze względu na swoją wielkość nie może ulec
fagocytozie, np. bruzdogłowiec.
W niektórych robaczycach zachodzi proces współistniejącej odporności. W przypadku gdy pierwotna
inwazja nie może zostać wyeliminowana i staje się utrwalona, a żywiciel nabiera odporności na
Page 34 of 52
piegus�
zarażenie wtórne. Wystąpienie ponownego zarażenia jest hamowane za pomocą odpowiedzi
immunologicznej skierowanej przeciwko stadium inwazyjnemu pasożyta mimo, że odpowiedz

immunologiczna na pasożytujące już postacie dorosłe pozostaje osłabiona, co pozwala tym
postaciom przeżyć przez wiele lat w organizmie żywiciela. Proces ten związany jest odmiennością
antygenową w postaci larwalnych, w postaci dorosłej pasożyta; występuje w przewlekłych
robaczycach powodując samoimmunizację. Swoista odpowiedz
immunologiczna w zakażeniach
grzybami ma znaczenie diagnostyczne oraz wspomagające fagocytozę, głównie poprzez hamowanie
przylegania komórek grzyba do błony śluzowej. Przeciwciała powstają w odpowiedzi na antygeny
grzybów, np. antygenami Candida albicans są mannan, białka szoku termicznego HSP, enolaza i
fosfolipomannan (PLM). Występują w komórkach drożdżopodobnych i pseudostrzępkach. U
Cryptoccocus neoformans dominującym jest glukuronoksylomannan (GXM). Aspergillus ma szereg
antygenów: galaktomannan (GM), poligalaktozamina i rybotoksyna. Wreszcie dermatofity:
galaktomannan (GM) i fosforylocholina.
pasożyt/grzyb
1. Obrona przed układem immunologicznym
2. Przystosowania morfologiczne
3. Przystosowania fizjologiczne
Obrona przed układem immunologicznym żywiciela
��  ukrywanie się  antygeny pasożytów wewnątrzkomórkowych nie pojawiają się na błonie
komórkowej, są niedostępne dla układu immunologicznego. Niektóre pasożyty, np. Ascaris i
pasożyty jelitowe
��  przebieranie się  otaczanie płaszczem złożonym z cząsteczek gospodarza maskującym
własne antygeny pasożyta, np. Schistosoma; mechanizm polega na włączeniu glikolipidów
antygenów grupowych krwi cząsteczek MHC klasy I i II oraz niektórym rozpuszczalnych
białek, np. fibronektyny lub licznych immunoglobulin żywiciela do wytworzonego płaszcza;
płaszcz proteinowy np. sporozoitów Plasmodium pobudza wytwarzanie przeciwciał, które
nie reagują z postaciami rozwojowymi zarodz
ca
��  mimikra antygenowa  niekiedy produkowane są antygeny podobne do występujących u
żywiciela, np. Ascaris, Trichinella czy Schistosoma wytwarzają cząsteczki podobne do -2-
makroglobuliny człowieka
Istotne znaczenie ma hamowanie odpowiedzi immunologicznej, które zachodzi kilkoma drogami:
1. produkcja czynnika hamującego proliferację limfocytów i degranulację komórek tucznek, np.
Schistosoma i Ascaris
2. uwalnianie czynnika limfcytotoksycznego przez larwy Trichinella, co powoduje niszczenie
limfocytów, a tym samym immunosupresję
3. produkcja białek broniących przed cytotoksycznym działaniem cytokin
4. zagłuszanie układu immunologicznego przez składniki o charakterze mitogenu dla
limfocytów T i B wytwarzane przez Plasmodium powodujące, że limfocyty zostają
zaangażowane w reakcje immunologiczne przeciwko antygenom niezwiązanym z
odpornością, co utrudnia lub uniemożliwia skuteczną odpowiedz
swoistą
5. wytwarzanie enzymów rozkładających immunoglobuliny lub uszkadzających komórki
immunokompetentne, np. Entamoeba, Leishmania, Trypanosoma, Fasciola, Ancylostoma i
Necator
6. inaktywacja przeciwciał np. Trypanosoma albo unieczynnianie składników dopełniacza
dokonywane poprzez: trawienie enzymami, syntezę czynnika podobnego do czynnika
przyspieszającego rozkład (Trypanosoma, Schistosoma) czy poprzez produkcję białek
wiążących składniki dopełniacza
Page 35 of 52
piegus�
7.  zasłona dymna  rozpuszczalne antygeny pasożytów np. zarodz
ców uwalniane w dużych
ilościach mogą uszkadzać odporność żywiciela wiążąc krążące przeciwciała i w ten sposób
wytwarzają zasłonę, która chroni powierzchnię pasożyta przed działaniem przeciwciał
gospodarza
8. zmienność antygenowa, np. glikoproteina świdrowców Trypanosoma będąca antygenem
powierzchniowym podlega ciągłej i nieustannej zmienności, także potomstwo jednej
komórki może zawierać kilkaset odmiennych wariantów tego antygenu; Entamoeba,
Plasmodium, Schistosoma i Trypanosoma zmieniają własną antygenowość poprzez wymianę
składników błony powierzchniowej również w obronie przed fagocytozą
9. szybki metabolizm w błonie komórkowej lub złuszczanie jej powierzchni, tj. przyłączanie się
swoistego przeciwciała do antygenów powierzchniowych np. Entamoeba, co powoduje jego
uwolnienie do otoczenia i uniemożliwia rozpad komórki zależny od dopełniacza
10. zdolność do przetrwania wewątrz komórek żernych
11. produkowanie polisacharydowych otoczek hamujących fagocytozę mechanizm obrony
przed komórkami żernymi, np. Cryptococcus
12. neutralizacja wolnych rodników i nadtlenków przez enzymy antyoksydacyjne oraz
neutralizacja przeciwciał przez enzymy lityczne; organizm żywiciela generuje wolne rodniki i
nadtlenki poprzez limfocyty, eozynofile i neutrofile, których zadaniem jest zniszczenie
pasożyta; każdy pasożyt posiada co najmniej jeden z enzymów antyoksydacyjnych takich jak
dysmutaza ponadtlenkowa, katalaza czy peroksydaza; wiele gatunków pasożytów, zwłaszcza
pierwotniaki i grzyby zaopatrzone są w zestaw enzymów litycznych odgrywające rolę w
unieczynnianiu reakcji immunologicznych żywiciela poprzez uszkadzanie komórek
immunokompetentnych, a także uszkadzanie przeciwciał, np. enzymy proteolityczne (grzyby
i rzęsistek pochwowy, pełzak czerwonki, Trypanosoma i Leishmania)
Page 36 of 52
piegus�
Wykład 7
Przystosowania morfologiczne i fizjologiczne do pasożytnictwa ze strony pasożytów i grzybów
Przystosowania morfologiczne:
�� organy i narządy czepne
�� budowa narządów gębowych i przewodu pokarmowego u krwiopijnych
�� kształt ciała i jego wielkość, ponieważ ten sam pasożyt w zależności od żywiciela może
przyjmować różne rozmiary; jeśli chodzi o grzyby  blastospory silniej przylegają do komórek,
rozpoczynają okres zakażenia i najczęściej ma przebieg bezobjawowy; natomiast
pseudostrzępki wykazują się większą zjadliwością, wnikają do tkanek i zakażenia mają
przebieg objawowy
Przystosowania fizjologiczne:
�� pasożyty wykazują taksje
�� wytwarzają enzymy
�� są przystosowane do temperatury ciała, pH, ciśnienia osmotycznego
�� przystosowują swoją przemianę materii: mogą oddychać tlenowo i beztlenowo
�� wytwarzają inhibitory enzymów żywiciela, np. inhibitory pepsyny, trypsyny i chymotrypsyny
�� potrafią odżywiać się krwinkami
�� wytwarzają feromony
�� grzyby: wytwarzanie enzymów hydrolitycznych
Niemałą rolę w przystosowaniu fizjologicznym odgrywa zgodność procesów metabolicznych
pasożytów i żywiciela, a także modyfikacja norm metabolicznych, tj. transport elektronów czy
dodatkowe miejsca syntezy ATP, a także zdolność oddychania beztlenowego pasożytów
wewnętrznych, np. glisty, jak i pobieranie tlenu z krwi żywiciela, np. zarodziec. Generalnie można
powiedzieć, że podstawowy metabolizm pasożytów niewiele odbiega od metabolizmu żywiciela, z
tym, że u pasożytów szereg substancji pobranych od żywiciela może być bezpośrednio
wbudowanych w ciało pasożyta. Szlaki uzyskiwania energii u pasożytów charakteryzują się trzema
podstawowymi właściwościami:
1. Pewne enzymy zostają zastąpione enzymami nieobecnymi u żywiciela, np. pasożyty nie
dysponują oksydazą cytochromową, jak również pewnymi enzymami cyklu Krebsa. Posiadają
natomiast odmienne jakościowo enzymy, np. dehydrogenazę bursztynianową (glista) czy
kinazę fosfoenolopirogronianową (zarodziec). Ta właściwość stwarza perspektywy
otrzymania nowych leków przeciwpasożytniczych, które będą szkodliwe dla żywiciela.
2. Niektóre frakcje metaboliczne są odmienne od występujących u żywiciela.
3. Następuje odwrócenie kierunku niektórych reakcji enzymatycznych. Podczas rozwoju
robaków pasożytniczych zachodzi przejście od utleniania bursztynianu z udziałem
dehydrogenazy bursztynianowej w cyklu Krebsa w stadiach wolnożyjących. Do reakcji
odwrotnej zaliczamy redukcję fumaranu do bursztynianu z udziałem reduktazy fumaranu. To
ma miejsce u postaci dojrzałej.
Trzy przykłady modyfikacji torów transportu elektronów w różnych stadiach rozwojowych tego
samego pasożyta:
1. Glista (Ascaris)
Jaja i wędrujące larwy bytują w środowisku dobrze natlenionym. Jaja w środowisku zewnętrznym, a
larwy w płucach. Wobec tego ich metabolizm jest tlenowy. Postacie dojrzałe pasożytują w jelitach,
ich metabolizm jest beztlenowy. Przy przechodzeniu larw z płuc do jelita następuje znaczne
pogorszenie natlenienia i aktywność oksydazy cytochromowej maleje 10-krotnie, co powoduje
uruchomienie u postaci dorosłych toru transportu elektronów alternatywno-oksydazo-terminalną.
Page 37 of 52
piegus�
2. Trypanosoma brucei
Stdaium trypomastigota pasożytuje we krwi i płynie mózgowo-rdzeniowym. Charakteryzuje tę
postać metabolizm tlenowy zależny od węglowodanów. Proces glikolizy odbywa się w glikosomach, a
część enzymów tego toru posiada szczególne właściwości, np. tworzenie glicerolu przebiega poprzez
odwrócenie działania kinazy glicerolowej. Inne stadium rozwojowe, epimastigota, występuje w
przewodzie pokarmowym muchy tse-tse i jest względnym beztlenowcem, czyli zużywa tlen wtedy,
kiedy jest dostępny, lecz przeżywa pewien czas bez jego dostępu. Metabolizm form epimastigota
zależny jest od aminokwasów. U form tych występuje kompletny system glikolityczny, cykl Krebsa
oraz rozgałęziony tor transportu elektronów z dodatkowymi cytochromami i alternatywną oksydazą
terminalną.
3. Schistosoma
Następuje u nich przekształcenie metabolizmu tlenowego cerkarii wolnożyjącego stadium
inwazyjnego dla ludzi. Metabolizm beztlenowy u postaci dojrzałych, które pasożytują w naczyniach
żylnych jamy brzusznej człowieka.2
PRZYCZYNY ORAZ SKUTKI ZANIECZYSZCZANIA ŚRODOWISKA CZA
OWIEKA Z UWZGL
DNIENIEM
POSZCZEGÓLNYCH CZ
ŚCI BIOSFERY
Zagrożenia mogą być naturalne lub związane z działalnością człowieka (antropogeniczne).
Aerosfera
Powietrze ma szczególne znaczenie dla istnienia życia, ponieważ z jednej strony dostarcza tlenu do
oddychania, a z drugiej strony dwutlenek węgla do procesu fotosyntezy. Atmosfera jest dla bakterii
z
ródłem azotu przyswajalnego, który na dalszych poziomach troficznych wchodzi w skład białek
wszystkich organizmów. Jednocześnie aerosfera ze względu na brak naturalnych barier do
przenikania gazów, pyłów, wszystkich zanieczyszczeń, jest odbiorcą dużego układu ruchu
(zanieczyszczeń). A
atwa dyfuzja i ruch mas powietrza umożliwia rozprzestrzenianie się szkodliwych
substancji na znaczne odległości. Nie ma możliwości ograniczenia zanieczyszczenia do miejsca jego
powstania. Zanieczyszczenia aerosfery wywołują również degradację innych elementów biosfery,
czyli litosfery i hydrosfery. Istota zanieczyszczeń powietrza wynika z konieczności oddychania
powietrzem aktualnie dostępnym bez względu na jego jakość. Zanieczyszczeniem są wszystkie
składniki, które zniekształcają naturalny skład powietrza w troposferze, czyli najniższej warstwie
atmosfery. Emisje zanieczyszczeń dzielą się ze względu na pochodzenie na: naturalne (większe, mniej
szkodliwe) i antropogeniczne:
�� emisja punktowa  (ponad 55% wszystkich typów) pochodzi ze zorganizowanych z
ródeł, w
wyniku energetycznego spalania paliw i przemysłowych procesów technologicznych
�� emisje liniowe  (ponad 21%) emisja komunikacyjna ze wszystkich środków trasportu
�� emisje powierzchniowe  (ponad 23%) w skład niej wchodzą: zanieczyszczena komunalne
palenisk domowych, gromadzenie i utylizacja ścieków oraz odpadów
Emisje liniowe i powierzchniowe ze względu na nisko umieszczone z
ródło emisji mają największy
wpływ na jakość powietrza w strefie przebywania ludzi. Według UNESCO na Półkuli Północnej z
ródła
antropogeniczne są 30-krotnie silniejsze niż na Południowej, stąd też Półkula Północa decyduje o
zanieczyszczeniach atmosfery.
Skutki antropopresji na aerosferę to smog, kwaśne deszcze, degradacja warstwy ozonowej i
zapoczątkowanie lokalnych zmian klimatu.
Najważniejszym czynnikiem powodującym zakwaszenie środowiska jest emisja do atmosfery tlenków
siarki i azotu. Związki te w kontakcie z wilgocią atmosferyczną i w obecności innych zanieczyszczeń,
2
Nie wiadomo, dlaczego mimo dostępu do tlenu w naczyniach żylnych postacie dojrzałe Schistosoma
oddychają beztlenowo.  przyp. prof. K.
Page 38 of 52
piegus�
takich jak pyły, metale, węglowodory podlegają reakcjom prowadzącym do koncentracji kwasu w
parze wodnej. Część tych substancji ulega depozycji suchej, a część ulega depozycji mokrej wraz z
opadami atmosferycznymi (śnieg, grad, deszcz, mżawka, mgła) występuje w postaci kwaśnych
deszczy (pH = 5,6-3). W skali świata największym zagrożeniem kwaśnymi opadami dotknięte zostały
kraje skandynawskie, kraje Europy Zachodniej i Środkowej oraz Kanada i Stany Zjednoczone. Do
wysokiego potencjalnie zagrożenia kwaśnymi opadami w Polsce przyczyniają się:
�� duża emisja substancji kwasotwórczych w Polsce przy jednoczesnym napływie ich z Niemiec,
Czech i Słowacji;
�� duża koncentracja emisji dająca wysokie stężenie dwutlenku siarki i dwutlenku azotu w
atmosferze;
�� równoczesna obecność w atmosferze wielu zaczyszczeń i substancji katalizujących, np. sole
metali, katalizujących przemianę substancji kwasotwórczych przy jednocześnie stosunkowo
małej ilości zasadowych pyłów wychwytywanych przez elektrolity;
�� specyfika warunków meterologicznych i klimatycznych podczas sezonu grzewczego, a więc
duża wilgotność, częste, ale niezbyt obfite opady;
�� przeważający udział emitorów wysokich w bilansie emisji, co rozszerza strefę zagrożeń i
wzmacnia rolę depozycji mokrej;
�� duży odsetek gleb, które mają słabe zdolności buforowe.
Duża emisja substancji chorobotwórczych wynika najczęściej z dominacji węgla w strukturze z
ródeł
energii, jak i zaniedbań w budowie instalacji ochronnych, czyli instalacji odsiarczania spalin i paliw.
W Polsce bezpośrednie zagrożenie rozszerzaniem się zasięgu dziury ozonowej na razie nie
występuje. Notowane spadki stężeń ozonu na przełomie zimy i wiosny nie wywołują nadmiernego
natężenia promieniowania UV, ponieważ przy niskim położeniu Słońca nad horyzontem na ogół
niewielkie jest natężenie energii promienistej.
�� zawartość ozonu w aerosferze wynosi 0,000005%
�� obserwuje się trzykrotne ubytki nad Antarktydą
�� spadek ozonu o 1% wzmaga działanie promieniowania ultrafioletowego o 2%
�� dziura ozonowa może wywoływać szereg zmian u człowieka: stany zapalne skóry, rumień,
starzenie się skóry, wzrost zachorowań na raka skóry choroby oczu (zapalenie rogówki,
spojówki czy zaćma)
Klimat ewaluował w sposób naturalny od początku istnienia atmosfery. Zjawisko efektu
cieplarnianego zostało już dsotrzeżone na początku XIX wieku przez matematyka Fourier, a pod
koniec tego wieku opisał owo zjawosko Arrhenius. Polega ono na tym, że stosunkowo wysoka i dość
stabilna temperatura warunkująca na Ziemi powstanie i trwanie życia wynika z istnienia gęstej
atmosfery, której pewne składniki, czyli gazy cieplarniane tworzą półprzezroczysty dach cieplarni,
zatrzymują część energii słonecznej odbitej od Ziemi i skierowują ją ponownie ku jej powierzchni.
Proces ten zachodzi na Ziemi od miliardów lat. Znany jest też z planety Wenus, natomiast brak go na
Marsie, który pozbawiony jest gęstej atmosfery. Do początku XIX wieku, a nawet póz
niej, wpływ ten
miał charakter głównie lokalny, bez skutków globalnych. Te ostatnie zostały zauważone dopiero w
drugiej połowie XX wieku, kiedy przybrały niepokojacą skalę. Pierwszym było niszczenie ozonu, a
drugim wzrost temperatury powietrza w warstwie przyziemnej szczególnie wyraz
nym na przestrzeni
ostatnich trzech dekad.
Udział poszczególnych czynników na ocieplenie
�� ocieplenie globalne, czyli tzw.  ocieplenie naturalne to wzrost średniej temperatury o 5-6oC
wywołany nasilonym nasłonecznieniem Ziemi
�� ocieplenie naturalno-antropogeniczne trwające przez ostatnie 150 lat, wzrost temperatury
jest wywołany naturalnymi fluktuacjami klimatycznymi i nakładającą się na nie i coraz
bardziej dominującą tendencją do zwiększania emisji gazów cieplarnianych pochodzenia
Page 39 of 52
piegus�
antropogenicznego, czyli: para wodna, dwutlenek węgla, metan, freony, ozon
troposferyczny, podtlenek azotu.
Efekt cieplarniany polega na tym, że gazy atmosferyczne są w znacznej mierze przezroczyste dla
krótkich fal elektromagnetycznych, głównie światła widzialnego, dominujących w ogrzewającym
Ziemię promieniowaniu słonecznym. Natomiast pochłaniają znaczną część promieniowania
podczerwonego dominującego w promieniowaniu cieplnym Ziemi i wypromieniowują je z powrotem
częściowo w kierunku powierzchni Ziemi podnosząc jej temperaturę.
W znacznym uproszczeniu poszczególne warstwy atmosfery możemy sobie wyobrazić jak szyby
cieplarni przepuszczające promieniowanie słoneczne, lecz pochłaniające promieniowanie
podczerwone, ogrzewające się pod jego wpływem, a następnie wypromieniowujące uzyskane ciepło
po połowie w kierunku Ziemi i przestrzeni kosmicznej. Oznacza to, że powierzchnia Ziemi otrzymuje
w sumie strumień promieniowania znacznie silniejszy niż ten, który otrzymywałaby bez atmosfery. W
stanie równowagi radiacyjnej, zarówno powierzchnia Ziemi, jak i wszystkie warstwy atmosfery,
muszą wypromieniować tyle, ile otrzymują, a ponieważ natężenie promieniowania jest w
przybliżeniu proporcjonalne do 4 potęgi temperatury bezwzględnej mierzonej w kelwinach,
temperatura powierzchni Ziemi i poszczególnych warstw atmosfery musi być wyższa niż gdyby efekt
cieplarniany nie występował. Dopiero promieniowanie najwyższej szyby w kosmos równoważy
strumień promieniowania słonecznego.
To model uproszczony, nie uwzględnia faktu, że temperatura powierzchni Ziemi kształtuje się nie
tylko w drodze promieniowania, ale także w wyniku wymiany ciepła z podłożem, zwłaszcza nad
oceanami, oraz jego unoszenia poprzez poziome i pionowe ruchy powietrza połączone z
pochłanianiem i uwalnianiem ciepła utajonego w sposób parowania i kondensacji wody. Należy
pamiętać, że znaczny ułamek promieniowania słonecznego jest odbijany lub rozpraszany przez
powierzchnię Ziemi, chmury, pyły i gazy atmosferyczne w kierunku przestrzeni kosmicznej i nie
bierze udziału w dalszych procesach fizycznych na Ziemi. Ułamek ten wynosi średnio około 30%, jest
szczególnie duży dla niskich chmur oraz powierzchni pokrytych śniegiem. Również własności
radiacyjne symbolicznych szyb atmosferycznych nie są jednorodne, ani w poziomie, ani w pionie. W
rezultacie naturalny efekt cieplarnianiy nie jest równomiernie rozłożony w atmosferze. Jeżeli
równowaga radiacyjna zostanie naruszona w układzie atmosfera-reszta Ziemi, pojawiają się procesy
zmierzające do jej przywrócenia. Być może na innym poziomie, jednak ze względu na bezwładność
cieplną dróg najczęściej tego układu, moga one przebiegać z różnymi czasami charakterystycznymi,
niekiedy powolnymi procesami, np. dla oceanów czas ten może sięgać kilkuset lat.
Para wodna występuje w bardzo zmiennej koncentracji, lokalnie od 0 do 4% masy powietrza. Jest
odpowiedzialna za około 97% efektu cieplarnianego obserwowanego w pobliżu powierzchni Ziemi.
Na większych wysokościach ten udział jest mniejszy.
Jeżeli chodzi o dwutlenek węgla, jest go od 0 do 0,4%, przy czym w ciągu ostatnich lat
zaobserwowano 25% wzrost zawartości dwutlenku węgla w atmosferze. Wzrosła również
koncentracja innych gazów, wprawdzie gazy te uczestniczą w szeregu naturalnych procesów
przyrodniczych, więc wzrost ich koncentracji może mieć także przyczyny naturalne, choć wiele
przemawia za tym, że jest to skutek działalności człowieka, np. w odniesieniu do dwutlenku węgla
zmiany składu zawartych w nim izotopów węgla dowodzą, że przyrost ten jest wynikiem spalania
paliw kopalnych. Za wzrost zawartości metanu i tlenków azotu podejrzewa się intensyfikację
produkcji rolnej i hodowli. Fakt, że wszystkie modele ocieplenia klimatu nadchodzącego stulecia
prognozują wzrost temperatury od 1,5 do 4 stopni, jeżeli antropogeniczna emisja gazów
cieplarnianych będzie kontunuowana, jest sygnałem alarmowym, którego nie można lekceważyć,
ponieważ pociągnie to szereg zmian w układzie atmosfera-reszta Ziemi i niektóre z nich mogą być
katastrofalne.
Page 40 of 52
piegus�
Wyniki pomiarów meterologicznych i organicznych, jak i rezultaty badań zachowania się roślin i
zwierząt, pokazują, że organizmy przystosowują się do nowych warunków, np. na półkuli północnej
zasięgi geograficzne wielu gatunków roślin i zwierząt przesuwają się ku północy średnio o 1,6 km na
dekadę, a w górach o 6 metrów wyżej. Moze to wpłynąć na zubożenie różnorodności biologicznej.
Działania powinny być zorganizowane na modernizację energetyki, transportu i gospodarki
komunalnej, aby zmniejszyć obecne, bardzo rozrzutne wytwarzanie i zużywanie energii oraz na
zaoszczędzenie jak największej liczby zasobów. Należy się także przestawiać na z
ródła odnawialne,
jako wytwarzające mniej gazów cieplarnianych, np. najczystszej energii słonecznej wykorzystujemy
0,6% z tego, co dociera do powierzchni Ziemi.
Zaskoczeniem okazał się raport Światowej Organizacji do spraw Żywienia (FAO), w którym
oszacowano, że średnio około 18% antropogenicznych gazów cieplarnianych pochodzi od zwierząt
hodowanych dla mięsa: bydło i trzoda chlewna. Obecna emisja metanu i podtlenku azotu wynikająca
z hodowli tych zwierząt ma się równać objętosci tych gazów produkowanych przez wszystkie
samochody na świecie. Obliczono, że wyprodukowanie 1 funta wołowiny generuje 13 razy więcej
gazów cieplarnianych niż wyprodukowanie 1 funta drobiowego i aż 57 razy więcej niż 1 funta
ziemniaków, dlatego też w paru krajach, n.in. w Niemczech, rozpoczęto lansowanie nowego stylu
żywienia ograniczając spożywanie mięsa do poziomu 1-2 razy w tygodniu, mając nadzieję
zapobiegania otyłości i innych chorób.
Skutki ocieplenia klimatu:
�� zmiany zasięgu przestrzennego stref klimatycznych
�� nasilenie ocieplenia w wodach polarnych
�� podniesienie się poziomu oceanów
�� zmiany w przebiegu prądów oceanicznych
�� wzrost temperatury wody morskiej i gwałtownosci huraganów
�� zmiany częstości wielkości opadów atmosferycznych, intensywności procesów parowania
oraz rozmieszczenia i zawartości pary wodnej w atmosferze
�� zagrożenie odnawialności zasobów wodnych
�� pogorszenie się warunków bioklimatycznych: upały, susze
�� wzrost częstości występowania ekstramalnych natężeń i anomalnych zjawisk pogodowych i
klimatycznych
y
ródła zanieczyszczenia atmosfery:
�� naturalne
�� przemysłowe
�� sztuczne (w tym komunikacyjne)
Dla określenia jakości i ilości zanieczyszczeń, ich migracji i kumulacji w środowisku oraz
podejmowania środków zaradczych, stworzony został system informacyjno-decyzyjny, czyli
monitoring. Stan zanieczyszczenia powietrza głównie określa się poprzez stężenie dwutlenku siarki,
co jest znacznym uproszczeniem. Emisja gazów i pyłów zanieczyszczających atmosferę, czyli ilość
wprowadzana do powietrza w jednostce czasu, w Polsce jest duża, choć w ostatnich latach ma
tendencję zniżkową. W ostatnich latach nastąpił spadek emisji dwutlenku siarki i węgla, również
spadek metanu oraz pyłu, natomiast na niezmienionym poziomie utrzymuje się emisja
niemetalowych lotnych związków organicznych.
Page 41 of 52
piegus�
Emisja w Polsce w porównaniu do Europy:
�� metan  miejsce 1.
�� dwutlenek siarki i amoniak  miesjce 3.
�� tlenek węgla  miejsce 4.
�� dwutlenek węgla i azotu  miejsce 5.
�� niemetalowe lotne związki organiczne  miejsce 6.
Musimy pamiętać, że docierają i do nas od sąsiadów różne zanieczyszczenia.
Page 42 of 52
piegus�
Wykład 8
Biorąc pod uwagę przepływ zanieczyszczeń w obszarze Europy Środkowej, Polska więcej ich
importuje, niż oddaje sąsiadom. Największym dawcą gazów są Niemcy, a my najwięcej oddajemy
Ukrainie.
Województwo łódzkie jest jednym z najbardziej uprzemysłowionych regionów Polski, co za tym idzie,
jest województwem o ponad przeciętnej emisji punktowej zanieczyszczeń. Zajmujemy 2. miejsce w
Polsce w emisji dwutlenku węgla i azotu, 3 miejsce jeśli chodzi o dwutlenek siarki, a pył  miejsce 5.
Jesteśmy drugim co do wielkości producentem elektrycznym w Polsce. Jest to przyczyna dominującej
roli w emisji punktowej. W 2009 roku udział w emisji energetycznej całkowitej emisji punktowej
głównych zanieczyszczeń i pyłów wynosił 93,3%. Ogółem wyemitowano blisko 145 000 Mg głównych
zanieczyszczeń bez dwutlenku węgla. Na naszym terenie i nie tylko głównym emitorem
zanieczyszczeń jest elektrownia Bełchatów, która emituje 2/3 wszystkich zanieczyszczeń
województwa. Na 2. miejscu jest zespół elektrociepłowni Dalkia (prawie 10% zanieczyszczeń).
Europejska Agencja Środowiska przedstawiła raport pod tytułem  Badanie kosztów zanieczyszczenia
powietrza spowodowanego przez zakłady przemysłowe w Europie : szkodliwe działanie 10 000
obiektów kosztowało od 101 do 168 miliardów euro, z tego 191 zakładów jest odpowiedzialna za
połowę szkód. Okazało się, że największe koszty szkód wywołują Niemcy, dalej Polska, Wielka
Brytania, Francja i Włochy. Wśród tych 191 zakładów w całej Europie 1. miejsce zajmuje elektrownia
Bełchatów, skutki kosztują 1,5-2 miliarda euro. Na 10. miejscu elektrownia Turów, na 13.
elektrownia Kozienice, na tej liście jest też PKN Orlen w Płocku, na dalszych pozycjach producent stali
w Dąbrowie Górniczej z Krakowa, zakłady azotowe Puław i Tarnowa, zakłady chemiczne w Janikowie.
W 2010 roku prawie 145 000 Mg3 zanieczyszczeń bez dwutlenku węgla i pyłów 7600 Mg.
Klasy stanu zanieczyszczenia powietrza według kryteriów Unii Europejskiej aglomeracji łódzkiej,
klasa:
1. dwutlenek siarki i azotu i pyłu zawieszonego; dla dwutlenku węgla
2. benzen
3. ołów
Zmniejszyła się całkowita emisja dwutlenku siarki z 90 000 na 80 000, ale wzrosła dwutlenku azotu z
77 000 na 82 000 i tlenku węgla, a także i nieznacznie pyłu zawieszonego. (wartości w Mg)
W województwie łódzkim istotnym czynnikiem jest również emisja komunikacyjna.
Występują 2 pory wzrostu stężeń gazów:
�� między 6:00 a 8:00 rano
�� po zachodzie Słońca
Emisja liniowa ze środków transportu ma istotny wpływ na jakość powietrza i choć od emisji
punktowej dzieli je rząd wielkości, jest ona szczególnie istotna ze względu na niskie z
ródło emisji, co
sprawia, że jest wysokie stężenie substancji szkodliwych w strefie przebywania ludzi.
W ogólnej ilości wyemitowanych zanieczyszczeń wyraz
nie zaznacza się przewaga tlenków węgla. W
ostatnich latach wzrosła liczba zarejestrowanych samochodów osobowych o ponad 1/3,
samochodów ciężarowych o ponad ź, natomiast spadła liczba autobusów o blisko 6%.
W naszym województwie znacznia nabrał transport lotniczy. Jeden lot przez Atlantyk pochłania
60 000 litrów paliwa, to jest więcej niż przeciętny kierowca zużywa w ciągu 50 lat. Co roku samoloty
pasażerskie wyrzucają do atmosfery 140 ton dwutlenku węgla i 750 kg dwutlenku azotu. Związki te
niszczą warstwę ozonową, natomiast smugi kondensacyjne, które są pozostawiane na niebie,
3
M = mega  przyp. redakcji
Page 43 of 52
piegus�
sprzyjają powstawaniu chmur, a te odbijają energię cieplną, która pochodzi z Ziemi i zatrzymują ją w
atmosferze. Zanieczyszczenia, które dostają się do atmosfery na wysokości 10 km, czyli na której
latają odrzutowce, pozostają w powietrzu 100 razy dłużej, niż emitowane przy powierzchni Ziemi.
Samoloty pasażerskie wytwarzają zanieczyszczenia, które są 4 razy większe niż kominy stojące na
Ziemi wypuszczające do atmosfery zanieczyszczenia.
Emisja powierzchniowa pochodząca z niskich emitorów odprowadzających produkty spalania
domowych palenisk i lokalnych kotłowni węglowych ma w sezonie grzewczym największy negatywny
wpływ na stan powietrza w miastach. Stara zabudowa centrum A
odzi ma charakter zwarty, często z
podwórkami i studniami, co utrudnia rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń i prowadzi do ich
kumulowania na niewielkiej przestrzeni o dużej gęstości zaludnienia.
Wyróżniamy pyły o rozdrobnieniu:
�� makroskopowym, które mają ziarna o wielkości od 1000�m do 1�m
�� koloidalnym, które ziarna mają od 1�m do 0,001�m
W zalezności od z
ródła pochodzenia pyły dzieli się na:
�� pyły dyspanseryjne, które powstają wskutek mechanicznego rozdrobnienia cząstek stałych,
np. pył węglowy
�� pyły kondensacyjne powstałe w skutek skraplania się i zespalania par różnych substancji
chemicznych, np. sadza
O stopniu szkodliwości pyłu decyduje przede wszystkim ich stężenie, skład chemiczny i
mineralogiczny. Z mineralogicznych najbardziej niebezpieczny jest kwarc, a z chemicznych związki
arsenu, ołowiu, cynku, manganu, kadmu, miedzi i rtęci. Pył o średnicy większej niż 1000 �m
określony jest jako opad pyłu, gdyż w odróżnieniu od pyłu zawieszonego, opada on szybko na
podłoże przy małych prędkościach wiatru.
Skutki zdrowotne zanieczyszczenia pyłowego w ekspozycji krótkoterminowej, to:
�� choroby dróg oddechowych
�� choroby układu krążenia
Powoduje to wzrost spożycia leków, wzrost liczby osób hospitalizowanych i w końcu wzrost
umieralności.
Ekspozycja długoterminowa powoduje:
�� zmiany w układzie krążenia
�� wzrost częstości chorób układu nerwowego
�� spadek oczekiwanej długości życia
Na powietrze mają wpływ odpady przemysłowe, komunalne. Szczególną rolę mają odpady
pochodzenia medycznego. W przypadku ich niewłaściwego gromadzenia, usuwania i
unieszkodliwiania do powietrza mogą dostać się substancje stanowiące zagrożenia dla zdrowia i życia
ludzi, dla środowiska.
Odpady te zaliczane są do odpadów niebezpiecznych, ponieważ:
�� mogą to być odpady grożące zakażeniom ze względu na kontakt z pacjentami lub ich
wydzielinami, owe wszystkie czynniki patogenne mogą się uwolnić
�� mogą być to odpady szczególnie szkodliwe dla środowiska, takie jak przeterminowane leki,
zużyte rozpuszczalniki i odczynniki chemiczne, odpady srebronośne, zużyte baterie i
świetlówki
�� odpady poprocesowe ze względu na obecność metali ciężkich
Page 44 of 52
piegus�
Spośród stosowanych na świecie metod utylizacji odpadów medycznych najbardziej
rozpowrzechniona jest metoda termicznej destrukcji oparta na metodach spalania lub pirolizy.
Główne zalety tej metody spalania, to:
�� redukcja 70-80% masy
�� redukcja o 90-95% objętości
�� możliwość całkowitego zniszczenia drobnoustrojów i postaci rozwojowych
�� destrukcja toksycznych związków organicznych oraz zestalanie niepalnych części w postaci
żużla i popiołu
W wyniku termicznego przekształcania odpadów może być wytwarzana emisja do powietrza licznych
zanieczyszczeń, z których najważniejszymi są: dioksyny, furany, chlorowane bifenyle, chlorowodór,
fluorowodór, związki organiczne i metale ciężkie. Po opadnięciu związki te zanieczyszczają
hydrosferę i litosferę. Dostając się do organizmu, prowadzą do zaburzeń patologicznych
morfologicznych i czynnościowych, głównie do uszkodzeń przewodu pokarmowego, oddechowego,
uszkodzeń narządów układu nerwowego, chorób alergicznych i chorób skóry. Metale ciężkie jak ołów
czy kadm mają tendencję do biokumulacji, wykazują działanie mutagenne i kancerogenne. Dioksyny
uznawane są za jedne z najsilniejszych toksyn, które poza tym, że mają silne działanie kancerogenne,
również wykazują działanie teratogenne i obniżają odporność organizmu.
Metody termicznego przekształcania odpadów muszą spełniać okreslone normy:
�� temperatura nie może być niższa niż 850oC
�� czas przebywania w tych temperaturach nie może być krótszy niż 2 sekundy
�� zawartość tlenu w gazach nie może być niższa niż 6%
Na terenie naszego województwa produkowanych jest rocznie około 4200 ton odpadów
pochodzenia medycznego.
Szczególnym rodzajem zanieczyszczenia aerosfery jest dym tytoniowy. W palącym się papierosie
stwierdza się około 4000 pierwiastków i związków chemicznych o działaniu toksycznym,
mutagennym, teratogennym i kancerogennym.
Przeciętnie w Unii Europejskiej wytwarzamy na rok 520 kg śmieci (Duńczycy 800 kg  1. miejsce).
Na terenie województwa łódzkiego 30% odpadów jest poddane odzyskowi, 32% unieszkodliwiane
przez składowanie, a 38% unieszkodliwione nie przez składowanie.
Wiele składowisk jest w niewłaściwych miejscach lub jest wręcz nielegalne, np. stare żwirownie.
Mogą one negatywnie oddziaływać na środowisko porzez zanieczyszczenie wszystkich części
biosfery, stanowi zagrożenie sanitarno-epiddemiologiczne ze względu na obecność substancji
organicznych, które sprzyjają rozwojowi chorobotwórczych mikroorganizmów, niszczy walory
estetyczne środowiska i powoduje wyłączenie terenów od upraw rolnych lub leśniczych. Na z
le
eksploatowanych wysypiskach, zwłaszcza odpadów komunalnych, znajdują się dobre warunki do
żerowania much, gryzoni czy ptaków, które mogą przenosić patogeny.
Polacy nie mają nawyku selektywnego gromadzenia odpadów. Brak jest również odpowiedniej
organizacji tej selektywnej zbiórki, a potem utylizacji. Grożą nam kary unijne, ponieważ Polska
powinna do ubiegłego roku zmniejszyć o 25% masę składowanych odpadów, które podlegają
biodegradacji.
W atmosferze mogą się znjadować różne patogeny. Często one opadają na podłoże, ale ludzie
posuwając nogami wybijają je do góry, potem dzięki wdechowi następuje zarażenie.
Page 45 of 52
piegus�
Hydrosfera
Woda jest uniwersalnym rozpuszczalnikiem, wobec tego jej skażenie jest nieuchronne.
Do głównych czynników wpływających negatywnie na środowisko wodne zalicza się:
�� pobór wody
�� zanieczyszczenia punktowe, a więc ścieki komunalne i przemysłowe
�� zanieczyszczenia obszarowe, np. ze z
ródeł rolniczych
�� zanieczyszczenia liniowe z transportu drogowego
�� zmiana stosunków wodnych wynikająca z zabudowań, piętrzenia lub regulacji koryt ścieków
Eutrofizacja ekosystemów wodnych jest spowodowana dopływem biogenów nieorganicznych, które
stymulują wzrost glonów prowadząc do ich zakwitu. Odcinają one dopływ światła, obniżają poziom
tlenu i mogą być toksyczne. Podstawowymi biogenami są fosforany i azotany. Główne ich z
ródła to
detergenty i nawozy. Skażenie fosforanami ma szczególne znaczenie, ponieważ fosfor decyduje o
wzroście roślin wodno-błotnych.
Konsekwencją gwałtownego przyrostu biomasy roślin w zbiornikach wodno-błotnych jest
obumieranie, rozkład materii organicznej i wyczerpywanie zasobów tlenu. Główne zanieczyszczenia
chemiczne wód to detergenty, środki ochrony roślin, nawozy, benzyna, nafta, oleje, smary,
węglowodory aromatyczne, fenole, krezole, związki metali ciężkich i radioizotopy. Do czynników
wpływających na fizyczne właściwości wody należą nierozpuszczalne cząsteczki stałe. Obniżają jakość
wody, powodują jej mętnienie i ograniczają przepływ. Utrudniają tez oddychanie zwierzętom
zaopatrzonym w skrzela. Na zawiesinie cząstek stałych mogą podlegać adsorpcji różne związki, m.in.
metale ciężkie.
Podstawowym z
ródłem zanieczyszczenia wód są ścieki pochodzące z miast i przemysłu, mogą to być
spływy terenów rolniczych i nieskanalizowanych. Często są bezpośrednio odprowadzane do wód
powierzchniowych lub za pośrednictwem kanalizacji. Ścieki to mieszanina zużytej wody oraz innych
substancji płynnych, stałych, gazowych i radioaktywnych oraz ciepła usuwanych z miast i zakładów
przemysłowych.
Ścieki dzielimy na:
�� przemysłowe
�� bytowo-gospodarcze
�� wody odpadowe
Ścieki przemysłowe mogą pochodzić z przemysłu:
�� nawozów sztucznych
�� paliwowo-energetycznego
�� metalurgicznego
�� chemicznego
�� celulozowo-papierniczego
�� spożywczego
�� tekstylnego
�� elektrowni
Każdy przemysł będzie z
ródłem różnych związków i pierwiastków chemicznych. Ciepło zmienia
chemizm środowiska abiotycznego, powoduje wzrost rozpuszczalności niektórych substacji
chemicznych, a także obniża rozpuszczalność gazów, np. tlenu przy wzroście metabolizmu.
Page 46 of 52
piegus�
Polska należy do krajów ubogich w wodę. Zużycie wody w USA na mieszkańca wynosi 1800 m3 wody
rocznie, czyli 150 m3 miesięcznie. W Europie Zachodniej od 600do 950 m3, a w Polsce 400 m3. Nie
oznacza to, że jesteśmy brudasami, ale w skali kraju  używa przemysł.
Roczne zużycie wody w Polsce powyżej 11 000 m3 wody, z czego przemysł zużywa 72% wody (z czego
województwo łódzkie 28%). Na cele komunalne zużywane jesy codziennie 18% (w łódzkim 43%).
Rolnictwo zużywa 10% (łódzkie 28%).
W A
odzi mamy najlepszą wodę z kranu z Polski. Przed laty woda była ciągnięta z Sulejowa, której
jakość była fatalna. Obecnie 92% wody z kranu płynie z ujęć podziemnych, studnie głębinowe
połączone w system.
Po wprowadzeniu zanieczyszczeń do zbiornika wodnego zachodzi szereg procesów, takie jak
utlenianie, redukcja, zobojętnianie, rozkład czy sedymentacja, które prowadzą do stopniowego
oczyszczania tych wód, jest to proces samooczyszczania. Jednak sam zbiornik nie jest w stanie zrobić
to idealnie, dlatego powinno funkcjonować oczyszczanie.
Oczyszczanie może być:
1. mechaniczne  polega na usuwaniu zanieczyszczeń nierozpuszczalnych, tj. ciał stałych i
tłuszczów ulegających sedymentacji lub flotacji przy użyciu urządzeń rozdrabniających,
cedzących, odtłuszczaczy czy osadników
2. biologiczne  najważniejsze w technologii oczyszczania; polegają na zmineralizowaniu
zanieczyszczeń dzięki działaniu mikroorganizmów, głównie bakterii tlenowych występujących
w tzw. osadach czynnych; głównymi urządzeniami technicznymi są komory osadu czynnego,
komory fermentacyjne i złoża biologiczne
3. chemiczne  polega na wytrącaniu niektórych związków rozpuszczalnych lub ich neutralizacji
za pomocą takich procesów jak koagulacja czy sorpcja na węglu aktywnym
4. z podwyższonym usuwaniem biogenów  w oczyszczalniach o wysoko efektywnych
technologiach oczyszczania umożliwiających zwiększoną redukcję azotu i fosforu
W Polsce około 2/3 miast posiada oczyszczalnie. W województwie łódzkim 95% oczyszczane na
drodze mechaniczno-biologicznej, 4,8% na drodze mechanicznej, a nieoczyszczanych 0,02%. W
ostatnich latach w województwie łódzkim stwierdza się zmniejszenie ładunków zanieczyszczeń w
ściekach, np. BZT o 89%, ChZT o 71%, zawiesina ogólna o 78%, azot ogólny o 65%, fosfor ogólny o
76%.
Rozmieszczenie przestrzenne ścieków  najwięcej produkuje miasto A
ódz
, powyżej 200 000 m3 na
rok.
Istotny jest stan czystości wód powierzchniowych. W dorzeczu Odry prawie 100% według kryteriów
biologicznych jest wód pozaklasowych, a w dorzeczu Wisły 79%. Rzeki te zanieczyszczają Bałtyk. W
Polsce nie ma rzek, które by odpowiadały I klasie czystości, jeśli chodzi o kryteria biologiczne, a
biorąc pod uwagę kryteria fizyko-chemiczne tylko 3,3% rzek ma I stopień czystości. Maleje także
liczba jezior z I i II stopniem czystości. Jest to o tyle niebezpieczne, że przywracanie czystości jeziora
zajmuje zazwyczaj kilkadziesiąt lat. Na terenie województwa łódzkiego najwięcej ścieków jest
odprowadzane do zlewni Warty (72%). W ostatnich latach nastąpiło pogorszenie klas czystości,
głównie są to obecnie klasy IV. Do Bzury odprowadzane jest około 20% (92% klasa IV i V) i do Pilicy
10% (klasa III i IV).
Te dane dotyczą tylko ścieków przemysłowych i odprowadzanych z miast, natomiast nie ma danych
dotyczących wsi, a ścieki stamtąd stanowią ź wszystkich ścieków. Ponadto nie są ewidencjonowane
zmywy powierzchniwe, szczególnie groz
ne w zlewniach jezior. Zbiornik Sulejowski i Jeziorsko ma
wody klasy III.
Page 47 of 52
piegus�
Litosfera
Litosfera jest to najbardziej zewnętrzna warstwa kuli ziemskiej o grubości od 80 km do 150 km. W
glebie substancje mineralne stanowią 45%, woda 30%, powietrze 20% i substacje organiczne 5%.
Środowisko glebowe jest produktem czynników wewnętrznych i zewnętrznych, w tym pochodzenia
antropogenicznego. Działają one często w sposób niekorzystny na właściwości fizyko-chemiczne
pokrywy glebowej. Do szczególnie uciążliwych czynników antropogenicznych należą przemysł i środki
transportu, stąd też najbardziej zanieczyszczone są gleby miast.
Pochłanianie i zatrzymywanie przez glebę różnych substancji i związków chemicznych oraz
drobnoustrojów nosi nazwę sorpcji.
Istnieje kilka typów sorpcji:
�� mechaniczna to zatrzymywanie przez kapilary glebowe cząstek zawiesin
�� chemiczna to przechodzenie związków chemicznych łatwo rozpuszczalnych w trudno
rozpuszczalne
�� fizyczna to adsorpcja niezdysocjowanych cząsteczek mineralnych i organicznych
�� wymienna to wymiana pomiędzy jonami, które są zaabsorbowane przez koloidy glebowe, a
wolnymi jonami występującymi w roztworze glebowym
�� biologiczna jest pobieranie składników chemicznych z roztworu glebowego i powietrza przez
drobnoustroje glebowe i korzenie roślin
Sorpcja odgrywa ważną rolę w żyzności gleb, wpływa na właściwości buforowe i stopień
zakwaszenia. Gleby są głównym ośrodkiem akumulacji środków chemicznych, które zanieczyszczają
środowisko, a jednocześnie stanowią swoisty filtr ochronny dla substancji migrujących do wód, jak i
dla pierwiastków łatwo lotnych. Jeżeli w glebie nagromadzą się substancje szkodliwe, to poprzez
rośliny dostają się do zwierząt i człowieka.
Największy wpływ na gleby ma działalność człowieka, zarówno pozytywny (nawożenie) i negatywny
(wylesianie, wypasy zwierząt, andmierne odwodnienie).
Wyróżnia się pięć stopni zanieczyszczenia gleb oraz stopień zerowy, tj. zawartość naturalna. Gleby o
zawartości metali ciężkich mieszczące się w granicach 0 i Istopnia zanieczyszcznia zaliczone są do
gleb niezanieczyszczonych. Stopień to jest gleba: II  słabo zanieczyszczona, III  średnio, IV  silnie, a
V  bardzo silnie zanieczyszczona.
Ważnym skłądnikiem gleby są zamieszkujące ją organizmy roślinne i zwierzęce określane mianem
edafonu. Biorą one udział w samooczyszczaniu. Istotne są bakterie nitryfikacyjne, siarkowe, żelaziste
i wodorowe. W skład edafonu wchodzą również mikroorganizmy roślinne, glony, porosty, grzyby,
promieniowce, a także organizmy takie jak pierwotniaki czy skąposzczety np. dżdżownice lub
wazonkowce. Masa edafonu to jest 2,5% zawartości próbki w glebie, czyli 1 tona na powierzchnię 1
hektara.
Duże znaczenie ma zakwaszenie gleb, co jest związane z kwasnymi deszczami. Prawidłowe pH od7,2
do 5,6. Przy zbyt dużym zakwaszeni są gorsze i mniejsze plony.
Procesy samooczyszczania w glebie mogą przebiegać na drodze tlenowej, jak i beztlenowej, czyli
aerobowej i anaerobowej.
W procesach tlenowych zachodzą takie reakcje jak utlenianie, mineralizacja i nitryfikacja. Ze
związków chemicznych pochodzenia organicznego zawierających azot powstają sole amonowe,
zawierających fosfor  fosforany, a zawierających siarkę  siarczany. Związki te są dobrymi
nawozami.
Page 48 of 52
piegus�
Natomiast w procesie beztlenowego samooczyszczania gleb zachodzą fermentacja i gnicie. Ze
związków organicznych zawierających azot powstają amoniak, indol i skatol, zawierających fosfor 
fosforowodór, zawierających siarkę  siarkowodór. Powstałe substancje są bardziej toksyczne od
związków pierwotnie zanieczyszczających glebę.
Page 49 of 52
piegus�
Wykład 9
y
ródła zanieczyszczeń:
�� przemysł
�� gospodarka komunalna
�� górnictwo
�� transport samochodowy
Do degradacji przyczyniają się również:
�� pustynnienie gleb
�� chemizacja przez przemysł i rolnictwo
�� zasolenie
�� zmniejszenie ogólnej powierzchni na skutek urbanizacji i rozwoju przemysłu
Szczególne zagrożenie stanowi chemizacja związana ze nieumiejętnym stosowaniem nawozów
sztucznych. Nadmiar niektórych pierwiastków może unieczynniać inne:
NADMIAR UNIECZYNNIENIE
K Mg, Ca, Na
Ca Mn
Al Cu, P
As, Mo, S K, Ca, Mg
Używane w nawozach azotany, jak i tlenki azotu, są prekursorami karynogennych i teratogennych
nitrozoamin, które wykryto w nadmiarze w roślinach nawożonych saletrami albo roślinach, które są
uprawiane w pobliżu ruchliwych tras samochodowych. Chodzi o zanieczyszczenie tlenkami azotu ze
spalin samochodowych.
Dużym zagrożeniem są również sole metali ciężkich, które przechodzą z gleby doroślin. Katastrofalne
skutki spowodowały stosowane w rolnictwie i leśnictwie środki ochrony roślin zwane pestycydami
(węglowodory chlorowane). Po spełnieniu swojej roli w części nadziemnej roślin, kumulują się w
glebie i mogą zachowywać aktywność przez kilka lub kilkanaście lat, np. Aldrin 9 lat, Dieldrin 6 lat, a
arsenian ołowiu i DDT 15 lat. Stwierdzono, że związki te hamują tworzenie się brodawek na
korzeniach roślin motylkowych. Ponieważ substancje toksyczne wracają do nas, niektóre z nich (np.
DDT) zostały zakazane. Miały one i pozytywny aspekt, gdyż ograniczały rozwój komarów (wektory
malarii).
Ostatnio preferencje uzyskują selektywne w swoim działaniu pestycydy fosfoorganiczne. Nie
zalegają w glebie dłużej niż 2 tygodnie. Są one jednak niezwykle silne, toksyczne nie tylko dla
człowieka, ale również dla zwierząt, w tym owadów. Musimy pamiętać o tym, że metale ciężkie
uszkadzają różne narządy, jak również są przyczyną karcynogenezy i nadciśnienia.
Przykłady metali uszkadzające różne narządy:
�� Zn, Co, Ni wątroba
�� Cu, Pb, Zn, Cd, Hg mięsień serca
�� Pb, Cu, Hg nerki
�� Pb, Hg OUN
�� Pb, Hg, Cd kancerogeneza
�� Cd nadciśnienie
Page 50 of 52
piegus�
Średnio gleby zanieczyszczone pierwiastkami metali ciężkich w województwie łódzkim stanowią
poniżej 1%. Gleb o piątym stopniu zanieczyszczenia na naszym terenie w ogóle nie posiadamy.
W naszym województwie najbardziej zanieczyszczone są gleby w A
odzi, powiecie pabianickim i
poddębickim. Ostatnio problemem staje się skażenie radioaktywne powierzchni Ziemi, które jest
związane z naturalnym promieniowaniem substancji promieniotwórczych, ale również związane z
wybuchami nuklearnymi, czy z reaktorami jądrowymi lub uszkodzeniem elektrowni atomowych, jak
w Czarnobylu. Wówczas doszło do osadzenia się na terenach Polski izotopów cezu. Są poligony
atomowe, np. w Newadzie czy niektóre atola Pacyfiku. Tam ze względu na tysiące wybuchów jest
zanieczyszczenie.
W Polsce nie ma zagrożenia radioaktywnego skażenia Ziemi.
Problem rekultywacji dotyczy:
�� składowiska odpadów
�� nieużyteczne drogi powierzchne zabudowane techniczne
�� gleby niszczone przez erozję wodną
�� grunty zawodnione, zdegradowane technicznie
�� gleby silnie zdegradowane przez przemysł
Rekultywacja może być techniczna i biologiczna.
Część ze związków chemicznych, które zanieczyszczają glebę mogą być wykorzystane przez
drobnoustroje obecne w glebie i proces zastosowania drobnoustrojów do oczyszczania skażonego
środowiska, w tym także gleb, nosi nazwę bioremediacji.
Szacuje się, że na około 10% obszaru Polski następuje zagrożenie zdrowia i życia ludzkiego.
Najbardziej zanieczyszczone obszary o największej śmiertelności to dawne województwa:
jeleniogórkskie, katowickie, legnickie i wałbrzyskie. Stwierdzono tam u osób powyżej 30 roku życia
nasilenie zgonów związanych z chorobami układu krążenia większe aż o 70% niż na obszarach
czystych, czyli dawne białostockie, łomżyńskie, suwalskie i olsztyńskie (Polska północno-wschodnia).
Pas największej umieralności tworzą województwa na ziemiach zachodnich i północnych, a więc
obszary, na których najwcześniej w największej ilości zastosowano środki ochrony roślin (nawozy).
Dawne województwo katowickie znajduje się na 1. miejscu, jeśli chodzi o zachorowalność na
nowotwory złośliwe ze wskaz
nikiem 350 zachorowań na 100 000 mieszkańców.
Bardzo czułym testem stanu zanieczyszczenia środowiska okazały się badania nad stanem łożysk
ludzkich z terenów Polski południowej z ciąż donoszonych i nieprawidłowych klinicznie. Okazało się,
że na terenach uprzemysłowionych, dochodzi do zaniku aktywności wewnątrzkomórkowych
enzymów utleniających, czyli enzymów oddechowych, co powoduje niedotlenienie płodu. Jego
skutkiem jest wzrost liczby urodzeń martwych, a u przeżywających mniejsza waga urodzeniowa,
niedorozwój wewnętrzny mający wpływ na póz
niejszy rozwój fizyczny i umysłowy. Wykazano, że
stan powietrza ma wpływ na masę urodzeniową, tak na przykład wzrost stężenia SO2 o każde 100
�g/m3 powoduje spadek masy noworodka o 7,3g. Wzrost stężenia pyłu całkowitego o 100 �g/m3
powoduje spadek masy o 6,9 g.
Stwierdzono, że wzrost zawartości metali ciężkich oddziaływuje niekorzystnie na rozwój psychiczny
człowieka, przede wszystkim dzieci, ponieważ dochodzi do zaburzeń w funkcjonowaniu
ośrodkowego układu nerwowego powodujące zaburzenia rozwoju psychoruchowego, stany lękowe,
Page 51 of 52
piegus�
pobudzenie ruchowe czy zaburzenia percepcji wzrokowej. Może wpływać na zmniejszenie ilorazu
inteligencji.
Badania przeprowadzone na terenach zurbanizowanych wykazały, że wystąpienie zaburzeń
psychoruchowych i opóz
nienia umysłowego jest ponad 3-krotnie większe, niż u dzieci z terenów
mniej zanieczyszczonych. Na terenach uprzemysłowionych ponad 10% dzieci ma niepowodzenia
szkolne, a ponad 1/3 jest określanych jako nadpobudliwe i nerwowe, kiedy na terenach wiejskich tak
zachowuje się poniżej 9%. Na terenach uprzemysłowionych występuje nasilenie chorób układu
nerwowego, co najmniej jest 2 razy więcej pacjentów leczonych psychiatrycznie niż na terenach
wiejskich. Występujące czynniki mutagenne w środowisku będą powodowały zmiany w kwasach
nukleinowych, a tym samym różne choroby genetyczne.
Page 52 of 52