Биоиндикационные показатели органов и тканей

Органы и ткани организма животных и растений проявляют дифференциальную чувствительность к различным антропогенным факторам. В середине 1850 г. наблюдались изменения окраски листьев растений при действии дыма и ядовитых газов. В настоящее время основанные на морфологии растений исследования, позволили построить картосхемы антропогенных влияний на фитоценозы. К наиболее распространенным морфологическим изменениям растений, используемым в качестве биоиндикации, относятся хлороз — бледная окраска листьев между жилками — отвалы тяжелых металлов. Пожелтение краев или определенных участков листьев у лиственных деревьев — влияние хлоридов. Покраснение в виде пятен на листьях смородины и гортензии происходит под действием ЗО2. Появление серебристой окраски поверхности листьев — действие фтористых соединений. Некрозы — отмирание ограниченных участков ткани листовой поверхности, развиваются в следующей последовательности: при действии 5О2 происходит образование грязно-зеленых пятен, после гибели пораженных клеток листа его участки оседают, высыхают и за счет выделения дубильных веществ окрашиваются у деревьев в бурый цвет или выцветают до беловой окраски у тюльпанов, лука, гладиолусов, зерновых культур.

Дефолиация — опадение листьев — происходила после появления некрозов и хлорозов. Под влиянием соли, используемой для таяния снега, осыпается хвоя ели, листва у лип и каштанов. При увеличении концентрации ЗО2 в воздухе наблюдается опадение листвы крыжовника и смородины. Аномальные изменения формы, количества и положения органов происходят у лиственных и хвойных деревьев после радиоактивного облучения.

В результате локальных некрозов появлялась уродливая деформация: перетягивание, вздувание или искривление листовой пластинки, искривление побегов, сращение или расщепление отдельных органов. Под действием гербицидов наступает деформация цветка — увеличение или уменьшение; изменяется морфология лишайников.

Изменения направления формы ростка и ветвления, кустовидная и подушечная форма ростка деревьев у лип наблюдались при хроническом загрязнении атмосферы НС1 или 5О2. При высокой концентрации газообразных выбросов предприятиями отмечаются низкорослость растений, ползучие главные оси побегов, тесно расположенные узкие листья.

Нарушение прироста многолетних растений определяется по ширине годичных колец. Для определения ширины годичных колец используется тонкий бур, с помощью которого извлекается керн древесины, измеряется величина прироста по годам. Годовой прирост деревьев — неспецифический тест, но он позволяет непосредственно определить степень экологического неблагополучия в многолетней динамике. Используя способность деревьев к биоаккумуляции и консервации загрязняющих веществ, особенно хвойных деревьев, можно, применяя современные методы спектрального анализа, проводить дифференциальную оценку степени загрязнения окружающей среды. Характерно, что значительные повышения концентрации С-14 в годичных кольцах деревьев Томской области достаточно хорошо совпадают с атомными испытаниями на Семипалатинском полигоне и авариями на атомных реакторах в г. Северске.

Одним из неспецифических тестов, отражающих видовую адаптацию растений, является цитологический тест стерильности пыльцы, широко использующийся для оценки химических загрязнений, радиоактивных, электромагнитных и других техногенных загрязнителей.

Для оценки состояния природных сообществ используется фенотипическая изменчивость природных популяций.

У высших животных, включая человека, при всем разнообразии индивидуальной адаптации ее развитие характеризуется общими закономерностями. Выделяются два этапа: первоначальный — срочная, но несовершенная адаптация; последующий — долговременная адаптация. Для обеспечения дополнительных энергетических затрат организма в процессе эволюции сформировался специальный физиологический механизм, впервые описанный Г. Селье (1960), названный стрессом, или общим адаптационным синдромом (ОАС). Стресс обеспечивается деятельностью гормонов надпочечников и половых желез. По совокупности физиологических показателей и состоянию надпочечных желез выделяют три стадии стресса: активация, тренировка, истощение, или дистресс. Последний наступает в том случае, если физиологическая система или весь организм не справляются с воздействующими на него факторами, что приводит к патологическим заболеваниям.

Последующее усиление отрицательно действующего фактора стимулирует патологическое изменение органа-мишени: воспаление легких, сердечная недостаточность, цирроз печени, пиелонефрит, язвенные заболевания, и развитие онкологических заболеваний. Появление и развитие злокачественных заболеваний у животных используется в качестве биотеста, указывающего на полное несоответствие окружающей среды адаптационным возможностям организма.

При хроническом действии электромагнитных полей наблюдались онкологические заболевания кожи, мозга, грудных желез животных и людей. При действии радиации развивались канцерогенные заболевания крови — лейкозы. Выхлопные газы автотранспорта и аэрозоли угольной, нефтяной промышленности стимулируют заболевания легких. Тяжелые металлы, пестициды и органические загрязнения приводят к онкологическим заболеваниям желудка, печени и почек. Полициклические ароматические соединения вызывают рак мошонки.

В качестве примера рассмотрим ситуацию с судаком, запущенным как промысловая рыба в озеро Балхаш, на берегу которого находился один из крупнейших в СССР металлургических комбинатов, сливавший все неочищенные отходы в озеро. Выпущенный судак интенсивно размножался. Являясь хищником, он активно накапливал медь, тяжелые металлы, которые с отходами сбрасывались в течение многих лет в озеро. За 5—10 лет произошло массовое поражение рыбы злокачественными новообразованиями на голове, спине, брюшной стороне, видимое невооруженным глазом. Последующая массовая гибель судака облегчила его страдания, но не изменила экологическую ситуацию озера Балхаш.

Необходимо отметить, что различные органы в зависимости от их функционального назначения обладают способностью к накоплению радионуклидов, тяжелых металлов и токсических соединений. Стронций и цезий активно накапливаются в костях и печени животных. В печени и почках количество нуклидов может превышать их содержание в мышцах в радиоактивно загрязненных районах в 1000 раз. Метилртутные и ртутьорганические соединения, накапливаясь в печени животных, легко проникают через гематоэнцефалический барьер мозга и вызывают нейротоксические эффекты. Разработан метод, позволяющий по количеству ртути в птичьих перьях оценивать общую загрязненность среды обитания птиц. Кадмий, являясь одним из самых токсических тяжелых металлов, способен долго сохраняться в организме животных. В печени у долгоживущих видов рыб и птиц концентрация кадмия повышалась в 3000 раз. Нитраты, накапливаясь в печени и почках, поступая в кровь, связываются с гемоглобином, препятствуют его сродству с кислородом.

Следовательно, биоиндикация и биотестирование органов и тканей организма носит неспецифический характер на всех уровнях его устойчивости. Дифференцированная способность к накоплению различными органами техногенных веществ позволяет успешно выявлять характер загрязненности среды обитания.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >