Избегание стресса. Действие антропогенных стрессоров на развитие растений и животных (стр. 1 из 3)
Содержание
1. Избегание стресса. Устойчивость к стрессу
2. Воздействие антропогенных стрессоров на морфологическую структуру растений
3. Действие антропогенных стрессоров на характер распространения и динамику популяций беспозвоночных животных
4. Главные антропогенные загрязнители воздуха
5. Тест
Список использованной литературы
1. Избегание стресса. Устойчивость к стрессу
Понятие «стресс» весьма различно используется во многих областях науки. Впервые в качестве научного термина оно было введено в медицину Селье и вскоре проникло в обиходный язык в первую очередь как обозначение неспецифического психического напряжения. Селье (1976) определяет стресс как состояние критической нагрузки, которая проявляется в виде специфического синдрома, слагающегося из всех неспецифически вызванных изменений внутри биологической системы (Hecht, 1982). Стресс можно разделить на два различно действующих типа. Эустресс характеризуется физиологическими адаптивными реакциями, которые вызываются в организме биоэнергетическими процессами, когда в критических ситуациях живому существу необходимо приспособиться к изменившимся условиям среды.
Дистресс означает патогенные процессы, возникающие, как правило, при постоянных нагрузках или усилиях, которые индивид не в состоянии регулировать короткое или длительное время. В какой мере тот или иной стрессор обусловливает эустресс или дистресс, зависит от многочисленных факторов, например от экзогенного сочетания раздражителей и от внутреннего состояния организма.
Генетическая конституция каждого организма обусловливает его определенную реакционную способность (норму реакции) по отношению к воздействующим стрессорам (Unger, 1982). При возникновении стресса большую роль играет также фактор времени, связанный как с развитием в онтогенезе чувствительности к стрессу, так и с продолжительностью воздействия какого-либо эффективного стрессора на протяжении различных периодов жизни.
В биологии под стрессом понимается реакция биологической системы на экстремальные факторы среды (стрессоры), которые могут в зависимости от силы, интенсивности, момента и продолжительности воздействия, более или менее сильно влиять на систему (Goring, 1982). В естественных условиях организмы часто подвергаются воздействию различных биотических и абиотических стрессоров. К ритмически повторяющимся экстремальным условиям среды, например холоду, жаре, засухе, многие организмы приспособились путем периодического изменения активности (впадая в спячку или криптобиоз), что делает их устойчивыми к влиянию стрессоров (толерантность к стрессу).
Другие организмы могут уклоняться от воздействия экстремальных условий среды при помощи специфических приспособлений (избегание стресса); например, глубокоукореняющиеся растения нечувствительны к поверхностному пересыханию почвы; ряд растений ставит на пути стрессоров химические или физические барьеры. Толерантность и избегание создают устойчивость к стрессу. Рассмотрим варианты такой устойчивости:
Таблица 1. Варианты устойчивости к стрессу.
| Устойчивость к стрессу | |||
| __________________________1__________________________ | |||
| 1 1 | |||
| Избегание стресса | Толерантность к стрессу | ||
| ______1_________________ | _______________1_______ | ||
| 1 1 | 1 1 | ||
| Избегание упругой нагрузки | Избегание пластической нагрузки | Толерантность к упругой нагрузке | Толерантность к пластической нагрузке |
Среди вызываемых стрессорами нагрузок на биологические системы следует различать упругие (обратимые) и пластические (необратимые).
Ход адаптации, т.е. приспособления биологической системы к долго действующим экстремальным условиям среды можно продемонстрировать простой схемой (рис. 1).
Рис. 1. Тренд реакции биосистемы на длительно воздействующий фактор окружающей среды (по Schiewer, 1982).
 |
За исходным состоянием в ответ не воздействие стрессора (если его доза не превышает летальный уровень) прежде всего, следует избыточная реакция, которая через стабилизированное состояние ведет к состоянию приспособленности (новое состояние адаптированности).
2. Воздействие антропогенных стрессоров на морфологическую структуру растений
Опасность антропогенных стрессоров состоит, прежде всего, в том, что биологические системы - будь то организмы, популяции или биогеоценозы - недостаточно адаптированы к ним. Антропогенные стрессоры создаются с такой скоростью, что эти системы часто не успевают активизировать соответствующие адаптационные процессы.
антропогенный загрязнитель животное растение
Таблица 2. Некоторые антропогенные стрессоры и их нарушающее воздействие на организмы
| Стрессор | Нарушающее воздействие | |
| упругая нагрузка | пластическая нагрузка | |
| ТемператураХолод (мороз)Жара | Затвердевание липидов, денатурация белков, замедление метаболических процессов (затвердевание и расширение воды).Разжижение липидов, денатурация белков | Потеря полупроницаемости.Агрегация белков, потеря полупроницаемости. |
| ВодаСухостьЗатопление | Дегидратация, концентрация растворенных веществГидратация. Недостаток кислорода. | грегация белков, потеря полупроницаемости, сжатие клеток.Потеря полупроницаемости.Сжатие клеток. |
| ОблучениеИнфракрасное и видимое излучениеУльтрафиолетовое излучение Ионизирующее излучение | ФотосенсибилизацияСенсибилизация к действию излучения.То же | Фотохимическая реакцияРадиохимическая реакцияРадиохимическая реакция, агрегация белков, потеря полупроницаемости. |
| Химические в-вСолиИоныНедостаток кислородаSO2ОкислителиПероксиацетил-нитратNH3 | Дисбаланс ионовИонообменСнижение редокс-потенциалаОбразование сульфитов, снижение редокс-потенциала.Повышение редокс-потенциала.Образование NH4+, повышение рН | Потеря полупроницаемостиОбразование связи с SH-группой белка, потеря полуполупроницаемостиОбразование токсичных промежуточных продуктов, потеря полупроницаемостиРасщепление S - S-связей белкаОкисление SH-группы белка до S - S-группы, потеря полупроницаемости.Образование амидов, изменения в зависимости от степени повышения рН |
| Физические факторыДавлениеШумСкашивание, скусывание (травы)ВетерЭлектричествоМагнетизм | Изменение тургора, прекращение роста клетокМеханические повреждения клеток.То жеТо жеВоздействие такое же как при жареДезориентация ионов | Сжатие клетокТо жеТо жеТо жеАгрегация белков, потеря полупроницаемости.Потеря полупроницаемости |
Многие антропогенные факторы среды потому и становятся опасными для живого (стрессорами), что они крайне отличны по величине, интенсивности, продолжительности и моменту воздействия от той обычно существующей в природе нормы, к которой адаптированы биологические системы. В результате они часто влияют на диапазон толерантности, что нередко приводит к превышению допустимой нагрузки на организмы и к распаду биологической системы (Tesche, 1982).
Кроме того, следует обратить внимание на то, что в природе на организм воздействует не один какой-нибудь стрессор, а всегда наблюдается целый комплекс нарушающих факторов (комплексное стрессовое воздействие среды). При этом, разумеется, какой-либо отдельный фактор может временно или постоянно доминировать. В связи с этим понятно, что реакции организмов на стрессоры в лабораторном эксперименте не всегда совпадают с наблюдающимися в естественных условиях. Поэтому исследования комбинированного воздействия средовых нагрузок, т. е. комплексного стрессового воздействия среды, являются принципиально важными для установления допустимой нагрузки и стабильности биологических систем в нарушенной среде со многими антропогенными стрессорами.
В истории биоиндикации морфологические изменения растений в ответ на антропогенные воздействия привлекли к себе внимание очень рано. В середине XIX в. были отмечены повреждения растений дымом вокруг бельгийских и английских содовых фабрик, а уже в 1850 г. Штекхардт (Stockhardt) опубликовал свои наблюдения о повреждениях дымом елей. Позднее сообщалось о характерных изменениях окраски растений во время военного применения ядовитых газов или их утечек. Сегодня во всех промышленно развитых странах известно о видимых поражениях растительности дымом или уличных деревьев солью. В полевых условиях, гидропонной культуре и камерах для окуривания было проведено множество исследований, посвященных связи морфологических изменений с антропогенными стрессорами.
И сейчас наиболее часто применяемые на практике методы биоиндикации наряду с картографированием споровых учитывают морфологические изменения высших растений. Основой для этого являются в первую очередь незначительные затраты труда при наблюдении и оценке наблюдаемых явлений. Измерения чаще всего могут проводиться без специальных лабораторий и обученного персонала. Для некоторых стрессовых факторов уже испытаны и иногда специально подобраны различные морфологические индикаторы, с помощью которых возможна кратко- или долговременная индикация, как при низких, так и при высоких дозах воздействия. Современные исследования уделяют главное внимание стандартизации тест-материала и условий его применения.
В ряде стран морфологические индикаторы используются в национальной системе мониторинга, в том числе в Нидерландах. Уже более 10 лет (Posthumus, 1982). С помощью методов биоиндикации, основанных на морфологии растений, получена большая часть картосхем антропогенного влияния. Морфологические методы индикации находят также применение при селекции устойчивых линий лесных, плодовых и декоративных деревьев (Николаевский, 1979; Dassler, 1981 а).