Учебный материал
РОССИЙСКОЙ КОЛЛЕКЦИИ РЕФЕРАТОВ (с) 1996
http://referat.students.ru; http://www.referats.net;
http://www.referats.com
Современные живые организмы и среда их обитания
находятся под постоянным антропогенным давлением. Это
давление многолико и разнообразно. Но общим для него
является уменьшение биологического разнообразия, изменение
хода эволюции, генетическая эрозия и, как следствие, падение
качества жизни самого человека.
Среди множества факторов, негативно влияющих на
популяции, биоценозы и биоту в целом, следует назвать так
называемые 'загрязнители' окружающей среды. Хотя в атмосфере
обнаружено свыше трех тысяч посторонних химических веществ,
основными компонентами загрязнения являются озон, сернистый
газ, окись углерода, окислы азота, углеводороды и другие
соединения, основными источниками которых являются ГРЭС и
ТЭЦ, транспорт, пестициды и удобрения. Токсическим действием
обладают также тяжелые металлы. Подсчитано, что количество
отходов, загрязняющих среду обитания, ежегодно увеличивается
в среднем на 4%.
Особое место в загрязнении окружающей среды занимает
радиоактивное загрязнение. В наше время радиация стала
вездесущей, всепроникающей и в каком-то смысле бесконечной.
По образному выражению одного из исследователей
радиоактивности, 'мы купаемся в море радиации, носим её в
себе' (цит. по Булатову, 1996). Поражающим действием
обладают не только высокие дозы радиации, но, как показали
независимые исследования профессора Гофмана (1994), малые
дозы (до 20 Гр) также способны вызывать различные
заболевания у человека, в том числе и рак.
Источников радиоактивного загрязнения много, но главные
из них добыча и обогащение урана;
Действие загрязнителей на живые организмы ощущается на
разных уровнях. Повышенные фоны загрязнения могут
действовать на отдельные организмы, их органы и ткани, на
клетки и отдельные внутриклеточные структуры, а также на
более высокие уровни организации живых систем - популяции и
сообщества.
В многочисленных исследованиях показано, что
загрязнение воздуха оказывает значительное влияние на рост и
развитие разных видов растений. Общим эффектом этого
действия является снижение продуктивности растений. Так,
например, загрязнение воздуха окислителями на восточном
побережье США снизило урожайность картофеля на 50% (Marx,
1975). Токсичность озона проявляется в появлении
хлоротических пятен и опадении листьев. Нередко на корнях
поврежденных растений наблюдается образование колоний грибов
в количествах больших, чем у здоровых растений. Озон и
другие загрязнители ингибируют функциональную активность
митохондрий и увеличивают проницаемость клеточных мембран.
Под действием озона эпидермальные клетки лопаются, теряют
протоплазму и разрушаются. Озон окисляет сульфогидрильные
группы многих биологически активных соединений, участвующих
b энергетических процессах организмов.
Установлено, что устойчивость растений табака и лука к
повреждающему действию озона контролируется доминантными
генами, которые регулируют чувствительность мембран
устьичных замыкающих клеток к озону.
В.П.Бессонова (1992) исследовала влияние загрязнения
среды тяжелыми металлами на древесные и кустарниковые
растения. Она показала, что в условиях загрязнения
наблюдаются различные нарушения в мейозе и, как следствие,
образование стерильной пыльцы. В наших исследованиях
установлено, что тяжелые металлы в количествах, превышающих
ПДК (предельно допустимые концентрации), затормаживают рост
картофеля, этиолируют его листья, изменяют гелиотропизм. В
то же время присутствие в питательной среде таких элементов,
как кадмий и свинец в концентрациях, равных ПДК,
стимулировало рост растений на 10-20% в сравнении с
контролем.
О действии радиации на живые организмы имеется огромная
литература, так как изучение этого вопроса началось еще в
начале ХХ столетия. Общебиологическое действие радиации в
зависимости от дозы облучения может выражаться в стимуляции,
угнетении и летальном эффекте. Ионизирующие излучения могут
вызывать различные уродства на ранних стадиях развития
организма. В стадии гаметогенеза - нарушения этого процесса,
ведущие к стерильности. Радиация также действует на
метаболизм растений и животных, затрагивая самые различные
функции организмов. Так, например, при изучении реакции
растений житняка гребенчатого (Agropyron cristatum) на
различные дозы облучения нами установлено более высокое, чем
в контрольных растениях, содержание сахаров, аскорбиновой
кислоты, хлорофиллов 'а' и 'в'. Действуя на физическую и
химическую структуру хромосом, радиация вызывает
наследственные изменения - мутации.
Многочисленные исследования показали, что эффекты
радиоактивного облучения в значительной степени зависят от
радиочувствительности организмов, от вида радиации и от
режима облучения, т.е. от распределения дозы во времени или
от ее мощности. Е.И.Преображенская (1971) изучила
радиочувствительность у 700 видов и сортов растений и
разделила их по этому свойству на три больших группы:
радиочувствительные, выдерживающие дозы облучения от 150 до
250 Гр, среднечувствительные - 250-1000 Гр и радиоустойчивые
- более 1000 Гр. По современным представлениям
радиоустойчивость-радиочувствительность определяется
следующими основными факторами: а) объем и структурная
организация генома; б) активность природных защитных и
сенсибилизирующих систем; в) уровень активности ферментов
репарации; г) гетерогенность клеток и возможность
репопуляции (Кузин, Каушанский, 1981).
Наиболее важной особенностью всех загрязнителей
окружающей среды является их способность вызывать
наследственные изменения - мутации. Для иллюстрации приведем
лишь один пример из множества экспериментальных данных,
полученных к настоящему времени. При оценке последствий
воздействия ядерных испытаний и других антропогенных
g`cpgmemhi было проведено сравнительное изучение популяций
дикорастущих и культурных растений из чистых (контрольных) и
подвергшихся радиоактивному загрязнению районов Алтайского
края. При этом была установлена более высокая частота клеток
с перестройками хромосом у гороха, житняка, гречихи,
собранных в загрязненных районах, по сравнению с частотой
перестроек у тех же видов, взятых из контрольных районов.
Кроме того, методом электрофореза в полиакриламидном геле
установлен широкий полиморфизм по спектру запасного белка
семян дикорастущих популяций житняка гребенчатого (Agropyron
cristatum). При этом выявлено, что число вариантов запасного
белка в популяциях из контрольных районов оказалось
существенно ниже, чем в популяциях из загрязненных районов.
Эти данные указывают на повышенный уровень мутационного
процесса в растительных популяциях загрязненных районов
(Шумный и др., 1993).
При рассмотрении эффектов действия загрязнителей, и в
первую очередь действия радиации на природные популяции,
выявляется сложное взаимодействие повышенного уровня
мутирования и отбора, направленного на элиминацию вновь
индуцированных мутаций, которые, как правило, понижают
жизнеспособность. Однако действие отбора