Биохимические и физиологические реакции на антропогенные стрессоры Действие антропогенных стрессоров на биоритмы и поведение.

Прежде всего следует остановиться на общих принципах обмена веществ: 1) обмен веществ привязан к субклеточным, надмолекулярным и молекулярным структурам; 2) организован по типу функциональной и структурной иерархии (соподчинения); 3) высокоэкономичен; 4) способен к саморегуляции. Задачи обмена веществ можно суммировать следующим образом: 1) поставка энергии в форме богатых энергией соединений, необходимых для протекания реакций; 2) поставка восстановительных эквивалентов для реакций биосинтеза; 3) биосинтез макромолекул для выполнения различных функций.

Реакции, обусловленные стрессорами, относятся к различным уровням организации обмена веществ. При этом затрагиваются: 1) организация структура и состав биомембран (например, изменяется проницаемость); 2) концентрация макромолекул (например, изменяется количество ферментов); 3) активность макромолекул (например, ферментативная); 4) продуцирование веществ с защитными функциями (например, пролина); 5) возникновение новых метаболических систем или изменение хода биохимических реакций; 6) изменение структуры клеток.

Действие антропогенных стрессоров на биоритмы и поведение

Биологические ритмы - периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений. Биологические ритмы могут возникать как реакции на периодические изменения среды (экзогенные биоритмы). Однако чаще биоритмы генерируются самим организмом, а внешние воздействия могут сдвигать фазу этих биоритмов, менять их амплитуду (эндогенные биоритмы). Эндогенный компонент ритма дает организму возможность ориентироваться во времени (биологические часы) и заранее готовиться к предстоящим изменениям среды. С экологической точки зрения особый интерес представляют ритмы примерно соответствующие периодичности геофизических процессов .

Антропогенные стрессоры приводят к изменениям биоритмических параметров. Эти реакции происходят относительно быстро и могут быть зарегистрированы еще до того, как вредные воздействия или симптомы болезни станут очевидными. Действие на биоритмы животных заключается в изменении соотношения фаз, изменении спектра частот и других реакциях.

Воздействие антропогенных стрессоров на биоритмы растений приводит к нарушениям циркадианного ритма работы устьиц, сезонного ритма побегообразования, вызывает повторное цветение и др.

Влияние антропогенных стрессоров на поведение животных приводит к изменениям локомоторной активности, ориентации, реакции избегания-привлечения, целостного поведения.

Воздействие антропогенных стрессоров на динамику и характер распространения растительных популяций, позвоночных, беспозвоночных животных, на динамику популяций и характер распространения микроорганизмов и вирусов.

Воздействие антропогенных стрессоров на динамику и характер распространения растительных популяций

Антропогенные стрессоры могут влиять на все признаки растительных популяций. Быстро изменяются продуктивность, рождаемость, смертность и плотность популяции. Продуктивность может многократно возрасти в результате ослабления конкурирующих видов. Популяции с малой численностью особей находятся под особенно большой угрозой. В ответ на антропогенное нарушение происходит расширение или сокращение ареала популяции.На характер распространения растений влияют землепользование, выпас, индустриализация, рост городов. Возможны изменения возрастной структуры популяции (процентной доли возрастных классов). Очень важен для биоиндикации отбор устойчивых экотипов под действием антропогенных стрессоров. Нередко за один или несколько вегетационных периодов происходит вытеснение чувствительных и относительное распространение устойчивых экотипов, что приводит к обеднению экотипами.

Воздействие антропогенных стрессоров на динамику и характер распространения популяций позвоночных

Популяции, а также их структурно-функциональные особенности могут быть использованы как биоиндикаторы, если непосредственно связаны с определенными факторами внешней среды, реагируют на них, а значит, указывают на присутствие и интенсивность того или иного нарушения. Важным компонентом наземных и водных экосистем являются птицы, которые являются хорошим объектом для биоиндикации, т.к. имеют интенсивный обмен веществ, потребляют большое количество пищи на единицу массы тела. У них наблюдается относительно более высокая, чем у других животных, аккумуляция тяжелых металлов во внутренних органах тела. Птицы накапливают в костной ткани ⁹⁰Sr, в мышцах - ¹³⁷Cs. Толщина скорлупы яиц является международным тестом на токсичность пестицидов.

Действие антропогенных стрессоров на характер распространения и динамику популяций беспозвоночных животных

Удобным объектом для биоиндикации является почвенная мезофауна в связи с оседлостью почвенных беспозвоночных, большим разнообразием видового состава, высокой биомассой, что позволяет собрать статистически достоверный материал для биоиндикации. Перспективными являются личинки-жуков щелкунов - проволочники, костянки, мертвоеды, рыжие лесные муравьи, дождевые черви, наземные моллюски. Для биоиндикации используются клещи-орибатиды, населяющие в природе кору деревьев, личинки мух и др. Обычно с ростом загрязнения происходит уменьшение плотности заселения, сокращение ареала, и, в конечном счете, утрата автохтонного вида. При этом другие виды в результате разносторонних изменений свойств местообитания могут увеличить свое присутствие. Нередко видовое разнообразие снижается.

Действие антропогенных стрессоров на динамику популяций и характер распространения микроорганизмов и вирусов

Влияние стрессоров на микроорганизмы определяется путем количественной оценки определенных таксономических или физиологических групп и некоторых результатов жизнедеятельности. Это позволяет делать выводы относительно интенсивности протекания микробиологических процессов в почве. Главными стрессорами для микроорганизмов являются гербициды, фунгициды, инсектициды, диоксид серы.

Вирусы представляют собой паразитирующие, доклеточные, способные к репродукции формы жизни. Для их размножения необходимы живые клетки. Вирусы в окружающей среде представляют собой находящиеся в состоянии покоя симметричные частицы макромолекулярных размеров. В простейшем случае они состоят из нуклеиновой кислоты и белка. Вирусы животных попадают в окружающую среду вместе с экскретами или секретами, тогда как вирусы растений обычно поступают в почву с отмершими тканями хозяина или через переносчиков. Поступление вирусов в наземные экосистемы происходит с бытовыми и сельскохозяйственными стокам, шламами из отстойников и твердыми отходами. Почва представляет собой важный этап передачи вирусов в окружающей среде.