Закономерности биоиндикации на различных уровнях организации живой материи

Биондикация может осуществляться на различных уровнях организации живого (макромолекула, клетка, орган, организм, популяция, биоценоз). Обычно с повышением уровня органи­зации биологических систем возрастает и их сложность, так как одновременно все более усложняются их взаимосвязи с факторами местообитания. При этом биоиндикация на низших уровнях диалектически включается в биоиндикацию на высших уровнях, выступая на них в новом качестве. В то время как на низших уровнях организации биологических систем преоблада­ют прямые и чаще специфические виды биоиндикации, связан­ные с воздействием какого-либо определенного стрессора, на высших уровнях господствует косвенная биоиндикация.

В связи со сложностью биологических систем нередко быва­ет возможна лишь неспецифическая биоиндикация. Однако именно здесь открываются пути к выявлению комплексных стрессорных воздействий и тем самым к оценке допустимых на­грузок на сложную экосистему (Schubert, 1984). Иногда биоин­дикационные методы, легко применимые на низших организа­ционных уровнях, так осложняются в более комплексных систе­мах, что различить влияние фактора становится невозможным. С другой стороны, биоиндикационные признаки, обнаруживае­мые на высшем организационном уровне, связаны с соответст­вующими изменениями на предыдущих уровнях. При поисках возможностей ранней биоиндикации, очевидно, следует учиты­вать эту закономерность. По сравнению с отдельными организ­мами экосистемы реагируют на стрессовые воздействия чаще всего с запаздыванием и сильно в измененной форме. Обычно с повышением уровня органи­зации биологических систем возрастает и их сложность, так как одновременно все более усложняются их взаимосвязи с факторами местообитания.

Изменения функций отдельных компонентов, обусловленные стрессовым воздействием, иногда полностью или частично сгла­живаются за счет других. Порой стрессовые нагрузки на эко­системы могут быть выявлены только по выходящим за пределы нормы сопутствующим явлениям.

В соответствии с организационными уровнями биологичес­ких систем можно установить различные уровни биоиндикации, которые, впрочем, нельзя строго разграничить:

1-й уровень: биохимические и физиологические реакции;

2-й уровень: анатомические, морфологические, биоритмические и поведенческие отклонения;

3-й уровень: флористические, фаунистические и хорологические изменения;

4-й уровень: ценотические изменения;

5-й уровень: биогеоценотические изменения;

6-й уровень: изменение ландшафтов.

Клеточный и субклеточный уровни

Биоиндикация на этих уровнях основана на узких пределах протекания биотических и физиологических реакций. Ее достоинства заключаются в высокой чувствительности к нарушениям, позволяющим выявить даже незначительные концентрации поллютантов, и выявить их быстро. Именно на этих уровнях возможно наиболее раннее выявление нарушений среды. К числу недостатков относится то, что биоиндикаторы-клетки и молекулы требуют сложной аппаратуры.

Результаты действия поллютантов следующие:

• нарушение биомембран (особенно их проницаемости);

• изменение концентрации и активности макромолекул (ферменты, белки, аминокислоты, жиры, углеводы, АТФ);

• аккумуляция вредных веществ;

• нарушение физиологических процессов в клетке;

• изменение размеров клеток.

Чтобы разработать тот или иной способ биоиндикации на этом уровне, необходимо выяснить механизмы действия поллютантов.