Биология 23

Биология 23.10.2012
Задача мониторинга природной среды – выявление антропогенных изменений.
Метод фитоиндикации не может говорить об отрицательном антропогенном влиянии,
поскольку изменение жизнедеятельности растений связано с различными природными
причинами.
Второй значимый метод биологического мониторинга – диагностика или
диагностический мониторинг. В нее входят обнаружение, идентификация и определение
концентрации загрязняющих веществ в тканях живых организмов. Живые организмы
являются представителями биотической составляющей экосистемы. Организмы-мониторы
– виды живых организмов, используемые для диагностического мониторинга. Как
правило, ткани живых организмов имеют более высокие концентрации загрязняющих
веществ, нежели окружающая среда. Проще обнаружить содержание веществ в
организмах, поэтому этот метод мониторинга эффективен.
У некоторых видов животных содержание цинка поддерживается на стабильном уровне,
несмотря на избыток его в среде. Происходит адаптация на организменном уровне.
Виды диагностического мониторинга:
 д. м. пресных вод
 д. м. морской среды
 д. м. живых организмов – обитателей сухопутных экологических систем
Исследование, опирающееся на применение водорослей в качестве организмовмониторов. Активно используются в нашей и зарубежных странах мхи и лишайники в
качестве организмов-мониторов. Лихеноиндикация – диагностика с помощью
лишайников. Со мхами и лишайниками возникают те же проблемы, что и с водоростями:
существует видовая различность.
Использование двуствольчатых моллюсков в качестве организмов-мониторов
(международная программа). Была создана система под названием «мидиевый дозор»
Человек также используется как организм-монитор (не переживайте, пальцы и язык не
отрезают, а жаль). Чаще всего используются волосы для определения накопления тех или
иных загрязняющих веществ. Раньше использовали ногти (?) для биосубстрата.
Следующий обязательный метод экологического блока биологического мониторинга –
прогнозирование или прогностический мониторинг. Задача – прогнозировать состояние
биоты, подверженной антропогенным воздействиям. Прогнозирование может идти двумя
путями. Первый, разработанный путь – биотестирование; второе – экотоксикологическое
исследование.
Биотестирование – биологическая оценка качества среды (воды, воздуха или почвы) по
реакции тест-организма. Реакции тест-организма – тест-функции. Биотестирование
включает следующие работы:
 изучение связи доза-эффект на тест-объекте
Доза-эффект – ключевое понятие в токсикологии. Благодаря исследованиям
определена допустимая доза концентрации
Была создана международная группа в области биотестирования и издана
соответствующая книга «Женевские рекомендации», в которой предоставлен перечень
тест-объектов.
Сюда входит:
1. Использование сальмонеллы в качестве тест объекта в экспериментах, получивших
название «Тест Эймса». Эймс – микробиолог, исследователь, который занимался
исследованием организмов и создал штамм сальмонеллы, который не является
возбудителем заболеваний; в рамках этого штамма – группы сальмонелл, которые
по-разному реагируют на действие разных загрязняющих веществ и канцерогенов
(реверданты). При наличии загрязняющих веществ реверданты отлично чувствуют
себя и активно размножаются в чашках Петри. Сальмонеллы помещаются в
опытные и контрольные чашки. В опытных чашках появляются колонии, большие
по площади, в контрольных колоний не наблюдается. Тест предложен для изучения
влияния мутагенов. То же самое можно сделать с воздухой, почвой и всеми
материальными объектами. Но появляется одна серьезная проблема: с точки зрения
опасности для человека мы должны проверить, насколько адекватен этот вид как
тест-объект. Вторая проблема: попав в организм человека те или иные объекты
включаются в обмен веществ и в итоге может оказаться, что менее опасное
вещество создает более опасное. Гениальное противодействие: нужно добавить
вещества, которые способствуют перевариванию пищи (ферменты, которые
находятся, как правило, в печени), или орган детоксикации = гомогенад печени.
«Печень прокрутили через мясорубку, миксером разболтали и добавить туда». Те
вещества, которые в печени, воздействуют на пробу, и если в организме
произойдут какие-то изменения, они пройдут и в пробе.
Дрожжи гетеротрофы, для жизнедеятельности им нужен тот же набор веществ, что для
человека. Мы можем проводить эксперименты по определению действия
концентрации веществ на живые организмы. Градировано мы можем получать такую
же картинку доза-эффект.
2. Высшие растения, в число которых входит крест-салат.
3. Некоторые виды насекомых
4. Культуры ткани – искусственно в лабораторных условиях формированная ткань
(культура ткани курицы, например). Берется яйцо, термостат; в стерильных
условиях скорлупа снимается, формируется зародыш, ткани, по которым
оценивают воздействие различных методов.
Второе направление – изучения порога отклика: при разных уровнях воздействия
обнаруживается пороговая реакция организма. Какие уровни безопасны и когда организм
начинает чувствовать воздействие, при каком воздействии начинается опасность для
организма. Существуют так называемые невидимые изменения. На уровне организма
порог отклика значительно выше, чем п. о. клетки или органа. Поэтому работы проводятся
на разных уровнях: генетический, клеточный, организменный уровень.
Генетический – появление тех или иных нарушений в генетическом аппарате либо в
процессе деления клетки. На этапе деления клетки микротрубочки растаскивают
хромосомы по полюсам делящейся клетки, вследствие чего происходит ее разделение на
две дочерних.
Клеточный – изменения соотношений тех или иных органелл или нарушение структуры
их органелл.
Организменные – пиковые уровни, отклонения в строении, появление патологий,
изменений функций.
Третье направление работ, связанных с биотестированием – воздействие токсических
веществ на живые организмы и изучение механизмов детоксикации.
Полученные данные используются для
 определения степени загрязнения среды интоксикантами
 определения степени опасности нарушений антропогенных окружающей среды для
человека, животных и растений
 разработка мер контроля, а также стандарта качества окружающей среды,
разработка конкретных программ мониторинговых исследований.
Существует как в нашей среде, так и за рубежом направление, получившее название
«экологическое нормирование антропогенных воздействий на окружающую среду».
Существует три метода исследований в нем:
 санитарно-гигиеническое – антропоцентрический подход – с точки зрения
благополучия человека; традиционное направление экологического нормирования.
Здесь опираются на данные, полученные гигиенистами-токсикологами.
 Принцип слабого звена предполагает, что если какая-то антропогенная нагрузка
приводит к гибели одного из элементов экологической системы, не влияя на
другие, то мы можем предельное значение гибели этого звена считать пределом
экосистемы.