Заметно снижается число видов фитофагов, питающихся сорняками или находящихся с ними в облигатном биоценотическом коннексе. Это относится также к следующим за ними в пищевой цепи зоофагам и хищникам, которые по различным биологическим причинам не в состоянии использовать другие типы пищи для собственного выживания.
Популяционная плотность или число видов снижается также вследствие происходящих изменений свойств местообитания, в первую очередь его структуры и микроклиматических условий. Многие членистоногие любого консументного уровня привязаны к своему местообитанию в значительной степени за счет абиотических условий окружающей среды. Стенойкные виды большей частью не в состоянии переносить новые сочетания факторов после применения гербицидов, в частности временное повышение освещенности, пересыхание поверхности почвы, увеличение амплитуды температур и т. п. Их смертность увеличивается прежде всего на наиболее чувствительных фазах эмбрионального и личиночного развития, что приводит к падению плотности популяции или в конце концов к гибели вида. Обычно остается небольшое число эвриойкных, эврипотентных видов, которые способны устоять против стрессоров в условиях интенсивного сельского хозяйства.
Изменения в структуре доминирования фитофагов, зоофагов, сапрофагов и детритофагов равным образом возникают в результате нарушения равновесия в доступности пищи и временного повышения доли мертвого растительного вещества.
Изменение влажности почвы, как стрессор для насекомых
Антропогенно обусловленные изменения режима грунтовых и почвенных вод усиливались в течение столетий параллельно увеличению производительных сил человека и сейчас достигли таких масштабов, что вызывают глубокие экологические последствия. Размах мелиоративных мероприятий ведет к утрате влажных биотопов. Процессы, в результате которых происходит общеизвестное и для каждого очевидное сокращение ареалов позвоночных животных, обитающих во влажных биотопах (особенно в популяциях птиц и амфибий), протекают и у тысяч видов беспозвоночных. Правда, сокращение численности или даже вымирание этих животных не вызывало и не вызывает тех же эмоций, однако их индикаторное значение по меньшей мере такое же.
При всех различиях изученных местообитаний и таксонов большинство данных говорит о том, что после проведения мероприятий, понижающих уровень грунтовых вод, в ценозах наступает фаза неустойчивости. Разрушается существующая структура доминирования фауны. Стенойкные, особенно стенополигидрические виды, не только сокращают свой ареал, но и совершенно исчезают; эвриойкпые становятся доминантами. Кроме того, можно постулировать относительное и абсолютное снижение доминирования видов с высоким обилием особей. Небольшие виды, очевидно, в большей степени способны пережить пессимальпые периоды в микроместообитаниях, которые еще сохраняют сносные условия существования. В распределении типов питания следует отметить тенденцию к возрастанию доминирования особей и видов сапрофагов. Изменение структуры фауны в связи с новыми отношениями доминирования далеко не всегда сопровождается утратой разнообразия. Удалось даже установить (Pospischil, 1982) в одной мелиорированной экосистеме пойменного леса, что за 20 лет разнообразие жесткокрылых повысилось, правда, главным образом у эвриойкных н за счет стеноикных видов. С другой стороны, в интенсивно эксплуатируемой луговой экосистеме разнообразие жужелиц упало при одновременном снижении уровня грунтовых вод, эвтрофизации вследствие внесения больших количеств навозной жижи и в условиях ротации типа покос-покос-выпас (Tietze, 1985).
4. Главные антропогенные загрязнители воздуха
Антропогенное загрязнение воздуха отмечалось еще в средние века: уже тогда использование в качестве топлива каменного угля приводило к образованию вредных газов. В результате расширения и концентрации промышленных объектов и жилищных комплексов, а также с развитием транспорта во всех современных промышленно развитых странах загрязнение воздуха достигло таких масштабов, которые требуют принятия мер противодействия загрязнению и контроля за состоянием воздуха.
Согласно определению ВОЗ, загрязнение воздуха имеет место, когда одно или несколько загрязняющих воздух веществ или их смеси содержатся в воздухе в таких количествах и так длительно, что создают опасность для человека, животных, растений или имущества, способствуют нанесению ущерба или тем или иным образом отрицательно сказываются на самочувствии человека и состоянии его имущества. Для некоторых из этих веществ установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) кратковременного (до 30 мин) и долговременного загрязнения (24 ч). Набор следовых веществ, загрязняющих воздух, очень широк. Следует назвать в первую очередь:
— газообразные неорганические вещества, такие, как SO2, H2S, NО2, Cl2, СО, SiF4;
— минеральные кислоты, такие, как НС1, HF, Н2SO4, НNО3;
— радионуклиды, например стронций-90, цезий-137, иод-129, плутоний-240, радий-226, америций-241;
— простые органические вещества: альдегиды, эфиры, углеводороды, кетоны, фенолы, крезолы и т. д.;
— вещества с сильным запахом, например меркаптаны и амины;
— полициклические углеводороды, например 3,4-бензпирен и 1,12-бензперилен;
— пылевидные вещества и смеси веществ: сажа, летучая зола, угольная пыль, цементная пыль, токсичная пыль, обогащенная оксидами металлов, свинцом, мышьяком.
Распространение загрязняющих воздух веществ в атмосфере зависит от очень многих факторов, в особенности от метеоусловий. Между концентрацией вредных веществ на поверхности почвы или в организмах и эмиссией, под которой подразумевается концентрация поступивших в атмосферу вредных веществ за единицу времени, существуют очень сложные взаимоотношения. Они лишь в незначительной части подвластны воздействиям со стороны человека и трудно поддаются количественному определению. Поэтому жизненное пространство организмов зависит от этих сложных условий загрязнения воздуха, очень различающегося по виду и количеству даже при постоянной эмиссии. Биоиндикация вредных веществ в воздухе основана, естественно, только на их проникновении в живые организмы.
Если слишком высокое или весьма незначительное наличие обычных содержащихся в «чистом» воздухе составных частей приводит к замедлению или даже остановке определенных процессов обмена веществ и тем самым к задержке роста (например, слишком высокое содержание СО2 или О2), то наличие в воздухе чужеродных веществ, токсически действующих уже в малых дозах (гербициды, пестициды, HF, SO2), быстро вызывает биохимические и физиологические нарушения, повреждение цитоплазмы или отмирание клеток, органов, иногда всего организма.
Хотя действие ксенобионтных соединений, например хлорорганических инсектицидов, сказывается вначале на уровне популяции, выражаясь в снижении плодовитости, первичные его механизмы проявляются на молекулярном и клеточном уровнях и хорошо объяснимы. Действие хлорорганических препаратов (ДДТ, ДДЭ - дихлордифенилэтан, диэлдрин, линдан) оказалось связанным с женскими стероидными гормонами в ткани-мишени. Изомеры ДДТ конкурируют с естественными эстрогенами за рецепторы, расположенные в ядрах клеток яйцеводов, и это взаимодействие приводит к изменениям, как было установлено и при обработке природными гормонами (Holmesetal., 1980). Намного лучше, чем прямое воздействие на яйцеобразующую ткань в результате конкуренции за рецепторы, известно влияние этих веществ на мембраны митохондрий печени. С помощью электронной оптики уже спустя несколько часов после применения ДДТ отмечается набухание митохондрий, разрыхление их крист и, наконец, полное растворение внутреннего содержимого (Rutschke, Brozio 1975; Holmesetal., 1980). Изменения на уровне ультраструктуры сопровождаются потерей активности митохондриальных ферментов, особенно связанных с образованием стероидов. Главным образом это сказывается на отдельных стадиях биосинтеза холестерина и предшественников кортикостероидов. В результате нарушений синтеза стероидных гормонов происходят вторичные изменения определенных функций и органов-мишеней. В случае половых гормонов – это половые органы, в случае гормонов коры надпочечников (адренокортикостероидов) – водный, солевой баланс и обмен питательных веществ.
От загрязнения воздуха страдают животные, растения и сами люди. Следует иметь в виду, что человек и животное адаптированы к содержанию в воздухе примерно 21% (по объему) кислорода, в то время как растения с их ассимиляционным аппаратом приспособлены к значительно более низким концентрациям в атмосфере углекислого газа—порядка 0,03 (по объему), и потому более чувствительны к концентрациям вредных веществ в воздухе. По этой причине растения особенно пригодны для обнаружения начальных вредных изменений в составе воздуха биосферы и им придается особое значение как биоиндикаторам атмосферного загрязнения. Соответствующие индексы действия дают количественное представление об их токсичном эффекте, о котором невозможно судить только по виду и концентрации загрязнений (Dassler, 1981 а).
5. Тест
Если биоиндикатор реагирует значительными отклонениями жизненных проявлений от нормы то он является:
Ответ:
3. Чувствительным биоиндикатором.