Экология в системе естественных наук и ее структура

ЖКТ в кровь  медленнее, чем у животных с однокамерным желудком. 

Интенсивность и величина всасывания радионуклидов  зависят от химической формы соединения, в которое включен радионуклид, и его физико- химических свойств. В ЖКТ радионуклиды могут поступать  в различных формах: в ионизированном состоянии, адсорбированных на поверхности растений аэрозолей, включенными в состав растительных и животных кормов, в составе оплавленных силикатных частиц разной растворимости. 

Усвоение радионуклидов  у различных сельскохозяйственных животных может варьироваться в широких пределах. Действительно, если всасывание I131 в ЖКТ взрослых жвачных составляет 100 %, то у свиней оно в 1,3–3,0 раза меньше.

Напротив, Cs137 всасывается из ЖКТ свиней на 100 %, а из ЖКТ представителей жвачных — крупного рогатого скота, овец и коз соответственно в 1,3–2,0, 1,8 и 1,5 раза меньше. У кур всасывание Fe59 и Co60 выше, чем у крупного рогатого скота в 18 и 15 раз, а у свиней соответственно в 4 и 12 раз меньше, чем у кур. 

Всасывание радионуклидов  зависит от возраста животных, и у очень молодых особей оно может приближаться для некоторых радионуклидов к 100 %. 

Радионуклиды, всосавшиеся  в ЖКТ, поступают в кровь, распределяются в компонентах ее сыворотки и  форменных элементов. Распределение  радионуклидов в органах и  тканях сельскохозяйственных животных определяется их видом, возрастом, длительностью поступления радиоактивных веществ в организм и другими факторами. 

В сыворотке  крови овец Na22, K42 и Cs137 практически не связаны с ее белками и находятся в диализированном состоянии, Ca45 и Sr90 лишь частично концентрируются в белках сыворотки (29–41 %), а Y90 и Ce144 содержатся преимущественно (99 %) в белковосвязанной форме. 

Радионуклиды, транспортированные кровью к органам и тканям, частично задерживаются и избирательно концентрируются в них. Концентрация в органах и тканях радионуклидов при увеличении сроков их поступления в организм возрастает. Но через определенный период времени устанавливается равновесие между поступившими в организм количествами радионуклидов и их выделением.

Равновесное состояние  Sr90 в мягких тканях сельскохозяйственных животных устанавливается на 5–7 сутки (КРС, овцы, козы) и на 30–90 сутки (свиньи, куры); для Cs137 оно наступает позднее: у овец через 105 суток, а у КРС через 150 суток после начала введения. 

Наибольшая концентрация в щитовидной железе сельскохозяйственных животных I131 при длительном поступлении в организм наблюдается на 10–15-е сутки и у КРС составляет 150 % суточного поступления с кормом (в расчете на массу всего органа). Коэффициент накопления I131 в щитовидной железе по сравнению с другими органами примерно в 100 раз больше. 

Радионуклиды, поступившие  в организм, не только концентрируются  в органах и тканях, но и выводятся  из них через ЖКТ, почки, легкие, кожу и молочную железу. Наиболее быстро удаляются радионуклиды, депонирующиеся в мягких тканях, — Mo99, I131, Cs137 и др. (преимущественно почками).

Напротив, остеотропные радионуклиды выводятся медленно. 

Поступление радионуклидов  в продукцию животноводства 

Среди пищевых  продуктов, с которыми радионуклиды поступают в организм человека, продукты животноводства — молоко, мясо, яйцо и др. занимают одно из ведущих мест. 

Переход радионуклидов  в мясо и субпродукты из рациона  животных определяется физико-химическими  свойствами радионуклидов, а также видовыми особенностями и возрастом животных. 

После однократного орального поступления в организм лактирующих коров радионуклидов  наиболее интенсивное выведение  их с молоком наблюдается в  течение первых двух суток. Через 12 ч после введения в 1 л молока обнаруживают 0,12 % Са45, 0,05 % Sr90, 0,0005 % Zr95, 0,002 % Ru106, 0,12 %

Cs137, 0,011 % Ва140 и 0,001 % Се144 от количества, поступившего в организм. В дальнейшем концентрация быстро увеличивается и через 24–48 ч достигает наибольшей величины. 

Выделение радионуклидов  с молоком у животных даже одного вида может варьировать и зависит  от молочной продуктивности. 

Переход Sr90 из рациона в яйцо не превышает 40 % суточного поступления радионуклида, а у низкопродуктивных кур оно может достигать 60 %.

Максимальное  его содержание в скорлупе (96 %), далее  следует желток (3,5

%), а минимальное  количество приходится на белок  (0,2 %). Наибольшая концентрация радионуклидов  в скорлупе, белке и желтке  бывает в первые сутки после  введения. 

Использование радионуклидов и ионизирующих излучений в животноводстве и ветеринарии 

Применение современных  достижений ядерной физики в животноводстве и ветеринарии, а также в других отраслях сельского хозяйства развивается  в следующих основных направлениях: 

. радионуклиды применяются как индикаторы (меченые атомы) в исследовательских работах в области физиологии и биохимии животных и растений, а также в разработке методов диагностики и лечения заболевших животных; 

. радионуклиды  и ионизирующие излучения используются  в селекционно- генетических исследованиях в области растениеводства, животноводства, микробиологии и вирусологии; 

. непосредственное  применение ионизирующих излучений  как процесса радиационно-биологической  технологии для: 

1. стерилизации, консервирования, увеличения сроков хранения и обеззараживания пищевых продуктов и фуража, сырья животного происхождения, биологических и фармакологических препаратов, хирургического, шовного и перевязочного материалов, приборов, устройств и инструментария, которые не подлежат температурной и химической обработке; 

2. стимуляции  роста и развития животных  и растений с целью повышения  хозяйственно полезных качеств; 

3. борьбы с  вредными насекомыми и оздоровления  окружающей среды; 

4. стерилизации  животноводческих стоков и др. 

В биологии, биохимии и физиологии в качестве веществ, позволяющих проводить исследования на молекулярном уровне, широко используют радиоактивные изотопы. Они позволяют изучать перемещения тел субмикроскопически малых размеров, а также отдельных молекул, атомов, ионов среди себе подобных в организме, без нарушения его нормальной жизнедеятельности. 

Радиоиндикационный  метод основан на использовании  химических соединений, в структуру  которых включены в качестве метки  радиоактивные элементы. В биологических  исследованиях обычно применяют радиоактивные изотопы элементов, входящих в состав организма и участвующих в его обмене веществ — Н3, С14, Na24, P32, S35, K42, Ca45, Fe59, I125, I131 и др.

Введенные в  организм радионуклиды ведут себя в  биологических системах так же, как их стабильные изотопы. 

Контроль за распределением и депонированием радионуклидов  в различных органах может  осуществляться внешней радиометрией подопытных животных или соответственно подготовленных биоматериалов (кровь, ткань органов, моча, кал и др.). 

Авторадиография — метод получения фотографических  изображений в результате действия на фотоэмульсию излучения радиоактивных  элементов, находящихся в исследуемом  объекте. 

Сущность метода авторадиографии сводится к следующему: 

1. предварительному  введению подопытному животному того или иного количества радиоактивного изотопа; 

2. взятию у  него тех или иных органов  и изготовление из них препаратов 

(гистосрезы, шлифы,  мазки крови и т.д.); 

3. созданию в  течение определенного времени  тесного контакта между изготовленным препаратом, содержащим радиоактивный элемент, и фотоэмульсией; 

4. проявлению  и фиксации фотоматериала, как  это делается в обычной фотографии. 

Нейтронно-активационный  анализ является высокочувствительным методом определения ультрамикроколичеств стабильных изотопов в различных биологических материалах (кровь, лимфа, ткани различных органов). Он заключается в том, что исследуемый материал подвергается воздействию в условиях ядерного реактора потока нейтронов. В результате этого образуются радиоактивные продукты, которые затем подвергаются радиохимическому анализу и радиометрии. 

Радиоиммунологический метод анализа (РИА) позволяет быстро и надежно определять содержание белков в биологических жидкостях  и тканевых экстрактах, а также  лекарственных препаратов и различных органических соединений. 

В радиоиммунологическом  анализе сочетается специфичность, свойственная реакциям антиген–антитело, с чувствительностью и простотой, что дает применение радиоактивной  метки. Для проведения РИА необходимо иметь соответствующие антисыворотки и меченые радиоактивной меткой антигены. 

Функцию метки  антигенов выполняет радиоактивный  изотоп — обычно I125 или Н3. Эта метка используется затем для обнаружения присутствия связанного комплекса. 

При проведении радиоиммунологического анализа гормонов и других биологически важных соединений используют готовые стандартные коммерческие наборы реагентов, выпускаемые многими фирмами. 

Использование радиоактивных изотопов и ионизирующих излучений для диагностики болезней и лечения животных 

Радионуклиды  и ионизирующее излучение для  диагностических и лечебных целей  успешно и широко применяется  в медицине. В ветеринарии эти  способы пока еще мало доступны для  практического использования. 

А.Д. Белов (1968) создал глазной аппликатор и разработал методику его применения при заболевании глаз у животных. С помощью аппликатора, заряженного Р32 и Sr89, были получены положительные результаты при язвенных и инфекционных конъюнктивокератитах, васкуляризации роговицы у телят и собак. 

Радиоактивные изотопы, используемые для диагностики, должны отвечать ряду требований: иметь малый период полураспада и малую радиотоксичность, возможность для регистрации их излучений, характерные биологические свойства (органотропность) при исследовании различных систем и органов.

Так, для определения  интенсивности формирования костной  мозоли и выявления очагов пониженной минерализации при различных  патологических состояниях используют Ga67, который участвует в минеральном обмене костной ткани; Sr85 и Sr87 — для диагностики первичных и вторичных опухолей скелета, остеомиелита. 

Радиоизотопные  методы можно использовать для определения  скорости кровотока, объема циркулирующей  крови, плазмы и эритроцитов. Они  позволяют определить минутный объем  сердца, объем крови, циркулирующей  в сосудах легких, тканевого и коронарного кровотока. 

С помощью радиоактивных  газов определяют функциональное состояние  всех компонентов внешнего дыхания  — вентиляции, диффузии в легочном кровотоке. 

Изотопный метод  оказался единственно эффективным  при исследованиях водного обмена в норме, нарушений обмена веществ, а также инфекционной и неинфекционной патологии, сопровождающейся отеками и другими изменениями. 

Широкое применение в клинической практике получило сканирование исследуемых органов  — селезенки, печени, почек, поджелудочной железы и т.д.

При помощи этого  метода можно получить "карту" распределения радиоактивного изотопа  в исследуемом органе и судить о функциональном состоянии последнего. 

Лечебное применение радиоизотопов основано на их биологическом действии. Поскольку наиболее радиопоражаемы молодые, энергично размножающиеся клетки, то радиотерапия оказалась эффективна при злокачественных новообразованиях. 

Радиометрия объектов ветеринарного надзора 

В связи с  развитием атомной индустрии  и широким использованием атомной энергии в народном хозяйстве появились потенциальные источники загрязнения искусственными радионуклидами окружающей среды, особенно за счет выбросов радиоактивных продуктов, перерабатывающими атомными предприятиями, атомными электростанциями и аварийными ситуациями на них. В целях профилактики повышения естественных фоновых величин радиоактивности систематически проводится контроль уровней радиации окружающей внешней среды. В объектах ветеринарного надзора (фураж, водоемы, рыба, мясо, молоко, яйца и т.д.) эту работу выполняет ветеринарная радиологическая служба. 

Задачей радиометрической и радиохимической экспертизы являются: 

V контроль радиационного состояния внешней среды как за счет естественных, так и искусственных радионуклидов;