Реакция биологических систем на токсические факторы среды: организменный уровень

Экология стала самым громким словом на земле, громче войны и стихии. Оно характеризует собой одно и то же понятие вселенской беды, никогда прежде не существовавшей перед человечеством.

В. Г. Распутин

К настоящему времени опубликовано большое количество обобщающих работ, посвященных механизмам устойчивости биологических систем к воздействию тяжелых металлов, как отечественных авторов, так и зарубежных. В ответ на возрастание уровня токсикантов в окружающей среде в организмах реализуется несколько различных программ, направленных на поддержание их нормального функционирования и выживание. Очевидно, что на любой вид антропогенного воздействия биологические системы могут ответить лишь в рамках эволюционно закрепленных механизмов, обеспечивающих стабильное их функционирование при изменении «традиционных» условий (Безель, 2006).

Рассмотрим реакцию биоты на химическое загрязнение среды и механизмы ее адаптации, протекающие на разных уровнях организации биологических систем.

Экотоксикологические эффекты молекулярно-генетического уровня

Возможны два пути преобразования загрязняющих веществ структурами клеточно-тканевого уровня:

• 1) включение веществ в общий метаболизм. Речь идет о таких загрязнителях, как окислы серы, азота;
• 2) аккумуляция токсических веществ внутренними структурами клетки. Следствием этого является изменение интенсивности обменных процессов в клетке, главным образом ферментативных.

При этом возможны следующие последствия перечисленных процессов:

• влияние на обмен веществ в живой клетке;

• • нарушение синтеза белков. Проявляется через уменьшение содержания растворимых белков-ферментов за счет пониженного их синтеза либо повышенного распада. В растительных клетках это ведет к увеличению содержания пролина (один из надежных индикаторов фитотоксичности), что связано с повышенным синтезом этой аминокислоты. Отмечают также повышенное содержание аланина в хвое при загрязнении атмосферы сернистым газом;
• • нарушение обмена углеводов (сахарозы, глюкозы, фруктозы). Содержание углеводов возрастает под влиянием токсической нагрузки;
• • изменение метаболизма липидов. Нарушается состав жирных кислот, в результате увеличивается содержание метаболитов липидного обмена (возрастает содержание линолевой и линоленовой кислот).

Одними из наиболее четких показателей прямого токсического действия являются биохимические изменения, наиболее специфичные к воздействию конкретных токсикантов.