Антропогенные факторы, вызывающие у организмов стресс

Понятие «стресс» различно используется во многих областях науки.

В биологии под стрессом понимается реакция биологической системы на экстремальные факторы среды (стрессоры), которые могут в зависимости от силы, интенсивности, момента и продолжительности воздействия, более или менее сильно влиять на систему. Стресс можно разделить на два различно действующих типа. Эустресс характеризуется физиологическими адаптивными реакциями, которые вызываются в организме биоэнергетическими процессами, когда в критических ситуациях живому существу необходимо приспособиться к изменившимся условиям среды.

Дистресс означает патогенные процессы, возникающие, как правило, при постоянных нагрузках или усилиях, которые индивид не в состоянии регулировать короткое или длительное время. В какой мере тот или иной стрессор обусловливает эустресс или дистресс, зависит от многочисленных факторов, например от экзогенного сочетания раздражителей и от внутреннего состояния организма.

Генетическая конституция каждого организма обусловливает его определенную реакционную способность (норму реакции) по отношению к воздействующим стрессорам. При возникновении стресса большую роль играет также фактор времени. Если скорость изменения фактора невелика, приспособление к новым условиям (акклиматизация) происходит легче. Стресс вызывают резкие воздействия на биологические системы. Применительно к отдельным воздействиям можно говорить, например, о температурном стрессе при быстром нагревании или охлаждении, солевом стрессе, вызываемом резким изменением солености волы и т.п.

В естественных условиях организмы часто подвергаются воздействию различных биотических и абиотических стрессоров. Существенную роль играет и степень регулярности воздействия данного фактора на население, регулярность его изменения во времени. В соответствии с этим следует различать факторы, изменяющиеся с закономерной периодичностью и без закономерной периодичности. Факторы, изменяющиеся с закономерной периодичностью, обусловливают формирование у видов характерных для них биологических циклов (суточные, сезонные, годовые и др.), специфические типы динамики численности и некоторые другие видовые признаки. Факторы, изменяющиеся без закономерной периодичности, главным образом влияют на распространение вида и на его численность. К ритмически повторяющимся экстремальным условиям среды, например холоду, жаре, засухе, многие организмы приспособились путем периодического изменения активности (впадая в спячку), что делает их устойчивыми к влиянию стрессоров (толерантность к стрессу).

Другие организмы могут уклоняться от воздействия экстремальных условий среды при помощи специфических приспособлений (избегание стресса);например, глубокоукореняющиеся растения нечувствительны к поверхностному пересыханию почвы; ряд растений ставит на пути стрессоров химические или физические барьеры.

Толерантность и избегание создают устойчивость к стрессу.

Среди вызываемых стрессорами нагрузок на биологические системы различают упругие (обратимые) и пластические (необратимые) нагрузки.

Организмы, популяции, виды и биоценозы — не жесткие системы, разрушающиеся при состояниях среды, уклоняющихся от оптимальных. Они способны адаптироваться к среде, т. е. сохранять свою структурную целостность и функциональную устойчивость в изменчивых (до определенного предела) условиях внешних воздействий.

По способу осуществления различают адаптации биохимические, физиологические, поведенческие, морфологические и некоторые другие. Обычно они, сосуществуя, подкрепляют друг друга, усиливая адаптационный эффект. Например, образование подкожного слоя жира (морфологическая адаптация) снижает действие температурных колебаний. Одновременно той же цели может служить выбор участков с предпочтительными температурами (поведенческая адаптация) или соответствующие сдвиги в работе ферментной системы (биохимическая адаптация).

Ход адаптации, т. е. приспособления биологической системы к долго действующим экстремальным условиям среды.

За исходным состоянием в ответ на воздействие стрессора прежде всего следует избыточная реакция, которая через стабилизированное состояние ведет к состоянию приспособленности.

Невозможно перечислить все антропогенные стрессоры, которые либо модифицируют имеющиеся факторы среды и тем самым превращают их для многих организмов в стрессовые, либо действуют непосредственно. Один только огромный прогресс в области транспорта, гигиены и пищевой промышленности способствовал возникновению тысяч новых химических продуктов, часть которых обладает экстремальной биологической активностью.

Все антропогенные стрессоры также вызывают либо упругие, либо пластические нагрузки.

Опасность антропогенных стрессоров состоит прежде всего в том, что биологические системы — будь то организмы, популяции или биоценозы — недостаточно адаптированы к ним. Антропогенные стрессоры создаются с такой скоростью, что эти системы часто не успевают активизировать соответствующие адаптационные процессы. Человек научился синтезировать 1 млн веществ, 50 000 производить в больших масштабах , а в особо крупных — 5000 веществ.

Многие антропогенные факторы среды потому и становятся опасными для живого (стрессорами), что они отличаются по величине, интенсивности, продолжительности от той обычно существующей в природе нормы, к которой адаптированы биологические системы. В результате они часто влияют на диапазон толерантности, что нередко приводит к превышению допустимой нагрузки на организмы и к распаду биологической системы.

Вернемся к биоиндикации.

“Биоиндикация – это определение биологически значимых нагрузок на основе реакций на них живых организмов и их сообществ. В полной мере это относится ко всем видам антропогенных загрязнений” Основной задачей биоиндикации является разработка методов и критериев, которые могли бы адекватно отражать уровень антропогенных воздействий с учетом комплексного характера загрязнения и диагностировать ранние нарушения в наиболее чувствительных компонентах биотических сообществ.

При этом речь идет преимущественно не об оценке присутствия, концентрации или интенсивности какого-то параметра среды, а о реакции биологических систем, т. е. рассматривается биологическое воздействие фактора среды.

Антропогенные воздействия, с одной стороны, представляют собой новые параметры среды, с другой - обусловливают антропогенное изменение уже имевшихся природных факторов и тем самым изменение свойств биологической системы. Если эти новые параметры значительно отклоняются от соответствующих исходных величин, то возможна биоиндикация. В этом основное различие между физическим или химическим изменением антропогенных факторов среды и биоиндикацией. Если первые методы дают количественные и качественные характеристики фактора, но позволяют лишь косвенно судить о его биологическом действии, то с помощью второго подхода можно получить информацию о биологических последствиях и сделать лишь косвенные выводы об особенностях самого фактора.

Существуют различные формы биоиндикации. Если две одинаковые реакции вызываются различными антропогенными факторами, то говорят о неспецифической биоиндикации. Если же те или иные происходящие изменения можно связать только с одним фактором, речь идет о специфической биоиндикации.

Обычно в природе все виды биоиндикации включены в цепочку последовательно происходящих реакций или процессов. Если антропогенный фактор действует непосредственно на биологический элемент, то речь идет о прямой биоиндикации. Но довольно часто биоиндикация становится возможной только после изменения состояния под влиянием других непосредственно затронутых элементов. В этом случае мы имеем дело с косвенной биоиндикацией .

Например, при применении 2,2-дихлорпропионовой кислоты доля злаков на суховатом лугу уменьшается примерно с 55 до 12—14% и соответственно увеличивается доля разнотравья (прямая биоиндикация на трофическом уровне продуцентов). Это изменение соотношения злаков и разнотравья влечет за собой сдвиг в пропорции прямо- и равнокрылых насекомых (косвенная биоиндикация на трофическом уровне консументов 1-го порядка).

Хищные пауки (консументы 2-го порядка) уже непригодны для биоиндикации антропогенного вмешательства, так как они находят и другую добычу. Таким образом, нарушающее воздействие может гаситься буферными свойствами экосистемы.

Даже внутри организма наблюдается определенное соподчинение реакций, возникающих в ответ на какой-либо антропогенный фактор. Первая реакция создает основу для первичной биоиндикации, следующая — для вторичной.

Часто желательно заблаговременно обнаружить биологическое действие антропогенного фактора, для того чтобы при известных условиях иметь возможность произвести направленное вмешательство. Наличие очень чувствительных биоиндикаторов приводит к ранней индикации, когда реакция заметна уже при минимальных дозах спустя очень короткое время и происходит в месте воздействия фактора на элементарные молекулярные или биохимические процессы.

Дата добавления: 2014-12-09; просмотров: 505; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!