The analysis of published data on geophagy in humans, including manifestations of its variant known as “pica”, as well as information on geochemical endemics associated with geophagy and rare earth elements, together with our own research experience, allows us to conclude that geophagy in humans, as well as in animals, is primarily a natural, evolutionarily determined form of maintaining the necessary balance of rare earth elements in the neuroimmunoendocrine system. Disturbances in the composition and concentration of necessary rare earth elements (REE) in the structures of the most important protective and controlling system in the mammalian organism lead to disorders of mineral and general metabolism in the body and, as a result, to geochemical endemics. Geochemical endemics occur in landscapes with anomalous levels of biologically available REE forms, i.e., levels that differ significantly both towards deficiency and towards exceeding background levels. The imbalance in the metabolism of other chemical elements in the body seems to have a subordinate importance in the mechanism of occurrence of geochemical endemics in relation to REE.

Relevance. An original modeling method is presented, which allows obtaining qualitatively new results in practice of ecological-geochemical and biomedical research. Aim. To obtain new data on the forms of element migration in the conditions of animal and human organism parameters by means of physicochemical modeling (PC "Selector") with verification of calculated data with the results obtained for real natural objects and animal organisms. Objects. Samples of natural waters and tissues of wild animals. Methods. Computer modeling (PC "Selector"); inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS, Agilent 7700x spectrometer) – 55 elements; atomic emission spectrometry (AES, spectrometer iCAP 7600 Duo) –- 5 macrocations; ion chromatography (IC, ion-liquid chromatograph LC-20) – 6 anions; inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS, mass spectrometer NexION 300D; scanning electron microscopes Hitachi S-3400N with Bruker X@Flash 5010 energy dispersive spectrometer. Results. By means of modeling, the authors have determined the qualitative and quantitative composition of the system "solution – crystalline substance". They took into account environmental conditions and physiological parameters of animal and human organism. Natural drinking water, gastric juice, mixture of drinking water and gastric juice were used as a solution, and crystalline substance was used as newly formed mineral phases in equilibrium with the solution. The work allowed establishing that the complexes assumed in the model experiment can be the cause of appearance of nanomineral phases of chemical elements in separate tissues of a living organism. Актуальность. Предложен оригинальный метод моделирования, позволяющий получить качественно новые результаты в практике эколого-геохимических и медико-биологических исследований. Цель. Работа нацелена на получение новых данных по формам миграции элементов в условиях параметров организма животных и человека с помощью физико-химического моделирования (ПК «Селектор») с заверкой расчетных данных результатами, полученными по реальным природным объектам и организмам животных. Объекты: пробы природных вод и тканей диких животных. Методы: компьютерное моделирование (ПК «Селектор»); масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS, спектрометр Agilent 7700х) – 55 элементов; атомно-эмиссионная спектрометрия (АЭС, спектрометр iCAP 7600 Duo) – 5 макрокатионов; ионная хроматография (ИХ, ионно-жидкостный хроматограф LC-20, Shimadzu) – 6 анионов; масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS, масс-спектрометр NexION 300D); сканирующие электронные микроскопы Hitachi S-3400N с энерго-дисперсионным спектрометром Bruker X@Flash 5010. Результаты. С помощью моделирования определен качественный и количественный состав системы «раствор – кристаллическое вещество» с учетом условий окружающей среды и физиологических показателей организма животных и человека, где в качестве раствора были природные питьевые воды, желудочный сок, смесь питьевых вод и желудочного сока, а в качестве кристаллического вещества – равновесные с раствором новообразованные минеральные фазы. Работа позволила установить, что предполагаемые в модельном эксперименте комплексы могут являться причиной появления в отдельных тканях живого организма наноминеральных фаз химических элементов.

Link for citation: Panichev A.M., Baranovskaya N.V., Aramilev V.V., Chekryzhov I.Yu., Vakh E.A., Vetoshkina A.V., Lutsenko T.N., Strepetov D.A. Consumption of mine water by wild ungulates in the sources of the Ussuri river, on the territory of the national park «Call of the tiger». Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering, 2023, vol. 334, no. 7, рр. 111-121. In Rus. The relevance of the study is determined by the need to clarify the reason for the use of mineralized water by wild animals, which is typical for many areas of the world. The new knowledge is closely related to the geophagy problem, the solution of which opens a wide prospect of fundamental research in the fields of landscape biogeochemistry, ecology and medicine. Purpose: to study chemical composition of the mineralized mine water in the lake located on the territory of the out-of-operation tin-polymetallic ores concentrator dump in the upper Ussuri river which is being consumed actively by wild ungulates; to reveal number of animal visitors to the lake during an annual cycle; to reveal the reason of mine water consumption. Objects: ungulates visiting the lake with mine water; lake water and bottom sediments. Methods: estimation of visitation of the mine lake by animals by means of photographic traps; chemical composition determination: inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) (Agilent 7700x spectrometer, Agilent Techn., USA); atomic emission spectrometry (spectrometer iCAP 7600 Duo); ion chromatography (LC-20 ion-liquid chromatograph, Shimadzu, Japan). Results. It was revealed that animals come to the lake uniformly throughout the year, except for the winter period, when the water is covered by a thick layer of ice. In high concentrations trace elements were found, including both elements with high toxicity (Cd and Pb) exceeding MAC for drinking water from 20 to 80 times and essential elements such as Fe, Mn, Cu, Zn, Co, Cr, Ni, Se, Li, which concentration either does not exceed MPC or exceeds it insignificantly. The concentration of REE, especially of the light subgroup, is also very high. The reason for mine water consumption by animals, most likely, is the high concentration of rare-earth elements of the light subgroup in it. Ссылка для цитирования: Использование дикими копытными рудничной воды в истоках р. Уссури, на территории национального парка «Зов тигра» / А.М. Паничев, Н.В. Барановская, В.В. Арамилев, И.Ю. Чекрыжов, Е.А. Вах, А.В. Ветошкина, Т.Н. Луценко, Д.А. Стрепетов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2023. – Т. 334. – № 7. – С. 111-121. Актуальность работы определяется необходимостью выяснения причины использования минерализованных вод дикими животными, что характерно для многих районов мира. Новое знание тесно связано с проблемой геофагии, решение которой открывает широкую перспективу фундаментальных исследований в области ландшафтной биогеохимии, экологии и медицины. Цель: изучить химический состав минерализованной рудничной воды в озере на территории полигона отходов давно не действующей обогатительной фабрики оловополиметаллических руд в верховьях р. Уссури, которую активно потребляют дикие копытные; выявить посещаемость озера животными в течение годового цикла; попытаться определить причину потребления рудничной воды. Объекты: копытные животные, посещающие озеро с рудничной водой; озерная вода и донные отложения. Методы: оценка посещаемости рудничного озера животными с помощью фотоловушек; определение химического состава: масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) (спектрометр Agilent 7700х, Agilent Techn., США); атомно-эмиссионная спектрометрия (спектрометр iCAP 7600 Duo); ионная хроматография (ионно-жидкостный хроматограф LC-20, Shimadzu, Япония). Результаты. Выявлено, что копытные животные приходят пить воду из озера равномерно в течение года, за исключением зимнего периода, когда вода покрыта толстым слоем льда. Вода в озере пресная сульфатно-кальциевого состава. Среди микроэлементов в ней выявлены как обладающие высокой токсичностью (Cd и Pb), превышающие ПДК для питьевой воды от 20 до 80 раз, так и относящиеся к эссенциальным, в числе которых Fe, Mn, Cu, Zn, Co, Cr, Ni, Se, Li. Их концентрация либо не превышает ПДК, либо превышает незначительно. Высока также концентрация редкоземельных...

The growing use of rare earth elements (REEs) in high-tech industries has spurred investigation into their ecotoxicological effects. Understanding these effects is critical for developing effective environmental and public health protection strategies. This study assesses the toxicity of light (lanthanum, cerium) and medium (samarium) REEs using the fruit fly, Drosophila melanogaster, as a model organism. Two fly lines, yellow (y) and singed (sn), were exposed to REEs supplemented into the nutrient medium at concentrations corresponding to their average abundance in the continental crust. Control and experimental groups were maintained under standard conditions (12-hour light, 24-25°C, 40-45% humidity). The experimental design included separate test groups for La, Ce, and Sm, alongside a control, with 12 vials per group (48 vials total). The primary finding was a significant disturbance of the offspring sex ratio, with a strong bias towards males, indicating potential meiosis disruption. Furthermore, the incidence of morphological anomalies increased significantly. The calculated χ² values exceeded the theoretical threshold by factors of 3, 8, and 10.5 for Ce, Sm, and La, respectively, suggesting dysregulation of gene expression leading to developmental defects. In contrast, REE exposure did not affect the temporal parameters of development or pupation height. The results demonstrate that REEs (La, Ce, Sm) at concentrations corresponding to their average content in the continental Earth's crust exert a toxic effect on D. melanogaster.