Татьяна Евстифеева - Биологический мониторинг

Не все вещества аккумулируются растениями и не всегда накапливаются в концентрациях, в достаточной степени превышающих фоновый уровень, т.е. уровень, достаточный для анализа.

Использование дистанционных методов.В качестве дистанционных методов можно использовать аэрофотосъемку с инфракрасной и другой специальной техникой для выявления областей, растительность которых находится в стрессовом состоянии. В случае заболевания растения дышат более интенсивно, у них повышается температура, это обнаруживается на теплочувствительной инфракрасной пленке.

Когда часть растения гибнет, дыхание снижается, что тоже фиксируется инфракрасной пленкой. Сказанное выше относится и к изображениям, полученным с помощью спутников.

Крупномасштабные съемки оказывают помощь в обнаружении районов стресса, но поставить диагноз с их помощью нельзя, для этого требуются наземные исследования.

Понятие «стресс» используется во многих областях науки, причем трактуется по-разному. В качестве научного термина это понятие было введено в медицину в 1936 г. биологом и врачом Гансом Селье. Он определял стресс как состояние критической нагрузки, которая проявляется в виде комплекса реакций, слагающегося из самых разнообразных изменений внутри биологических систем. Вскоре этот термин стал использоваться и в других областях науки и в обиходе, где им стали обозначать состояние неспецифического психического напряжения.

Со времени появления этого термина прошло около 80 лет, однако до настоящего времени нет общепринятого определения понятия и классификации его видов. Чаще всего стресс понимают как «состояние напряжения организма, которое проявляется в совокупности физиологических реакций организма в ответ на воздействие различных неблагоприятных или исключительно благоприятных факторов». При таком подходе выделяют:

а) эустресс – характеризуется физиологически адаптивными реакциями, когда в критической ситуации живому существу необходимо приспособится к изменившимся условиям среды;

б) дистресс – патогенные процессы, возникающие при постоянных высоких нагрузках или усилиях, которые организм не в состоянии регулировать. У животных, например, он может возникать при постоянном беспокойстве человеком, в результате скопления большого числа особей. В какой мере тот или иной фактор определяет развитие эустресса или дистресса, зависит от многих причин, как экзогенных так и эндогенных. В конечном итоге норма реакции каждого организма определяется его генофондом. При возникновении стресса у организмов большую роль играет и фактор времени, связанный как с развитием в онтогенезе чувствительности к стрессу, так и с продолжительностью воздействия фактора на протяжении различных периодов жизни. При другом подходе стресс понимают как напряженное состояние экосистемы, испытывающей повреждающее воздействие необычных природных и антропогенных факторов, которое проявляется в изменении энергетических процессов, круговорота биогенных веществ, структуре сообщества.

В биологии принимаются оба этих подхода и под стрессом понимают также реакцию различных биологических систем на воздействие экстремальных факторов среды (или стрессоров), которые в зависимости от силы, интенсивности, продолжительности воздействия могут оказывать довольно значительное влияние на состояние экосистем.

В естественных условиях организмы часто подвергаются воздействию различных стрессоров. Обычно стрессоры делят на следующие группы:

1. Химические – включают различные химические соединения, которые действуют как в избытке, так и при недостатке.

2. Физические – температура, влага, излучение.

3. Энергетические – ветер, давление, шум.

4. Механические – скашивание, перевыпас.

К ритмически повторяющемуся воздействию экстремального количества этих факторов (холода, жары и т. д.) организмы приспосабливаются различно:

а) путем периодического изменения активности, что делает их более устойчивыми к влиянию стрессоров;

б) уклонением от воздействия экстремальных факторов среды с помощью специфических приспособлений. Например, глубоко укореняющиеся растения оказываются нечувствительными к поверхностному пересыханию почвы;

в) некоторые растения ставят на пути стрессоров физические или химические барьеры.

Среди вызываемых стрессорами нагрузок на биологические системы различают обратимые (упругие) и необратимые (пластические) нагрузки. Так, низкая температура может вызвать такие обратимые нагрузки, как затвердение жиров, денатурацию белков, замедление метаболических процессов. В то же время низкая температура может привести к таким необратимым изменениям, как непроницаемость клеточных мембран.

При длительном действии экстремальных условий среды ряд биологических систем может адаптироваться к ним. При этом наблюдается следующая закономерность – за исходным устойчивым состоянием в ответ на воздействие стрессора обычно следует избыточная реакция, которая затем сменяется некоторым стабилизирующим состоянием, на смену которому наступает новое устойчивое адаптированное состояние (рисунок 1).

Опасность антропогенных стрессоров состоит в том, что биологические системы недостаточно адаптированы к ним, что обусловлено, прежде всего, тем, что антропогенные стрессоры создаются с такой скоростью, что биосистемы не успевают активизировать свои адаптивные процессы. Многие антропогенные факторы потому и становятся опасными для живого, что они существенно отличаются по интенсивности и продолжительности воздействия от той, обычно существующей в природе нормы, к которой биосистемы адаптированы. В итоге антропогенные стрессоры оказывают заметное влияние на диапазон толерантности экосистем, что приводит к их деградации. Так, промышленные и технические сооружения вызывают подогрев воздуха и воды, их загрязнение вредными веществами, уплотнение почвы и т.д., что приводит к сокращению ареалов типичных видов, уничтожению целых комплексов естественной растительности и распространению рудеральных растений.

Рисунок 1 – Адаптация биологических систем к воздействию стрессоров