14

Для того, щоб розрізняти дуже близькі за цілями застосування і значення використовуваного поняття, пояснимо значення термінів «біоіндикація» і «біотестування». Біоіндикація (bioindication) - виявлення і визначення екологічно-значущих природних та антропогенних навантажень на основі реакцій на них живих організмів безпосередньо в місці їх існування. Біологічні індикатори володіють ознаками, властивими системі або процесу, на підставі яких проводиться якісна чи кількісна оцінка тенденцій змін, визначення або оціночна класифікація стану екологічних систем, процесів і явищ. В даний час можна вважати загальноприйнятим, що основним індикатором сталого розвитку в кінцевому підсумку є якість середовища існування. Біотестування (bioassay) – процедура встановлення токсичності середовища за допомогою тест-об'єктів, сигналізуючих про небезпеку незалежно від того, які саме речовини і в якому співвідношенні викликають зміни життєво-важливих функцій у тест-об'єктів. Для оцінки параметрів середовища використовуються стандартизовані реакції живих організмів (окремих органів, тканин, клітин чи молекул). В організмі, що перебуває протягом контрольного часу в умовах забруднення, відбуваються зміни фізіологічних, біохімічних, генетичних, морфологічних або імунних систем. Об'єкт вилучається з середовища, і в лабораторних умовах проводиться необхідний аналіз. Живий організм може тестуватися, також, у спеціальних камерах чи на стендах, з створеними умовами досліджуваного забруднення (що є дуже важливим для виявлення реакцій організму на те чи інше домінуюче забруднення або цілий комплекс відомих забруднюючих речовин на даній території існування). Хоча підходи дуже близькі за кінцевою метою досліджень, потрібно пам'ятати, що біотестування здійснюється на рівні молекули, клітини або організму і характеризує можливі наслідки забруднення навколишнього середовища для біоти, а біоіндикація – на рівні організму, популяції та співтовариств і характеризує, як правило, результат забруднення. Живі об'єкти – відкриті системи, через які проходить потік енергії та колообіг речовин. Всі вони в тій чи іншій мірі придатні для цілей біомоніторингу.

Принципи організації біологічного моніторингу

Під поняттям екологічної якості середовища існування людини розуміють інтегральну характеристику природного середовища, забезпечення збереження здоров'я та комфортне проживання людини. Природне середовище, у якому ми живемо, формувалося на протязі багатьох сотень мільйонів років. Сучасний вигляд Землі і склад основних середовищ існування живих організмів - грунту, повітря, води – створені та підтримуються завдяки життєдіяльності та взаємодії міріадів живих істот. Штучно створити повноцінне середовище існування для людини не вдається. Тільки біота (сукупність різноманітних живих організмів) підтримує і регулює якість середовища – показники, необхідні для життя (температуру, вологість, сольовий склад, співвідношення газів в атмосфері, клімат).Зараз науці відомі не менш ніж 7 млн ​​біологічних видів, вчені вважають, що ця цифра складає лише частину від реально існуючого різноманіття мешканців Землі. Оскільки людина адаптована* і може комфортно існувати тільки в сучасному біологічному середовищі, в природних екосистемах, поняття «екологічна якість середовища» передбачає збереження екологічної рівноваги в природі (відносної стійкості видового складу екосистем і складу середовищ життя); яке і забезпечує здоров'я людини. Необхідно розрізняти цілі та способи нормування, а також оцінки якості середовища існування людини за основними фізико-хімічними показниками, з одного боку, та екологічного прогнозу майбутніх змін стану екосистеми і здоров'я людей в умовах антропогенного тиску – з іншого. Для загальної оцінки стану навколишнього середовища і визначення частки участі окремих джерел у її забрудненні використовують санітарно-гігієнічні та токсикологічні нормативи (гранично допустимі концентрації – ГДК – полютантів, гранично допустимі рівні впливу – ГДВ). Проте для прогнозу результатів впливу антропогенних факторів, як на екосистеми, так і на здоров'я людей необхідно також враховувати велику кількість показників показників, що характеризують реакцію окремих організмів і екосистеми в цілому на техногенний вплив.

*Адаптація — сукупність морфофізіологічних, поведінкових, популяційних та інших особливостей даного біологічного виду, що забезпечує можливість специфічного способу життя за певних умов навколишнього середовища.

Реакції живих систем на різноманітні хімічні і фізичні фактори та їх поєднання характеризуються такими особливостями, як інтегральність і кумулятивність багатьох впливів, парадоксальні ефекти слабких доз на організми тварин і рослин, наявність ланцюгових процесів і віддалених наслідків локальних впливів на різні « поверхи » складноорганізованих екосистем. Стохастичною, важкопередбачуваною є і реакція організмів людей, що живуть в умовах техногенних штучних екосистем. В даний час загальноприйнятою вважається думка, що однією з необхідних умов «сталого» соціально-економічного розвитку є збереження природного середовища проживання людини та її відновлення після руйнівних впливів. Необхідно відзначити, що живим системам (організмам, їх спільнотам і цілим екосистемам) властива здатність до саморегуляції, самоочищення, адаптації. Цим, зокрема, визначається і екологічний прогноз. Стійкість екосистем, наприклад, залежить від різноманіття видів, що входять в них, від співвідношення чисельності видів, що представляють різні трофічні рівні, від репродуктивних властивостей організмів і регуляції чисельності кожної популяції міжвидовими стосунками в співтоваристві і абіотичними факторами.

Екологічну небезпеку або ризик варто оцінювати з урахуванням не тільки характеру та сили антропогенного впливу, але й біологічних властивостей реагуючої системи.

Відповідно, існують дві групи методів еологічного моніторингу (спостереження за станом екосистем): фізико-хімічні та біологічні (біомоніторинг). Кожен з цих видів моніторингу має свої обмеження. Для якісних оцінки та прогнозу стану природного середовища необхідним є поєднання обох видів. Таким чином фізико-хімічний та біологічний моніторинг не виключають, але доповнюють один одного.

Антропогенне забруднення впливає на живі організми і в тому числі на людину, в найрізноманітніших поєднаннях, комп­лексно.

Їх інтегральний вплив можна оцінити тільки по реакції живих організмів або їх сукупності. Прогноз дії на людину забрудненої води, хімічних добавок в їжі або за забруднене повітря можливий, якщо в оцінку токсичності входять не тільки аналітичні методи, але й біологічна діагностики дії середовища на тварин. Крім того, багато ксенобіотиків (чужорідні для біосфери речовини) накопичуються в організмі, і в результаті тривалий вплив навіть малих концентрацій цих речовин викликає патологічні зміни в організмі. Нарешті, відомий парадоксальний ефект малих доз багатьох біологічно-активних сполук, коли надслабкі дози (нижче ГДК) мають більш сильну дію на організм, ніж їх середні дози і концентрації.

Універсальним показником зміни гомеостазу тест-організму є стан стресу при попаданні з «чистого» середовища в «забруднене».

Поняття «стрес» досить по-різному використовується в багатьох галузях науки. Вперше як науковий термін воно було введене в медицину Г. Сельє в 1936 р. і, незабаром, проникло в повсякденну мову для позначення неспецифічної психічної напруги. Г. Сельє (1979) визначає стрес як реакцію на підвищене навантаження, яке проявляється у синдромі, що складається з усіх неспецифічно- викликаних змін всередині біологічної системи.

У біології під стресом розуміється реакція біологічної системи на екстремальні фактори середовища (стресори), які можуть в залежності від сили, інтенсивності, моменту і тривалості впливу більшою чи меншою мірою впливати на системи.