Физиологический подход

Одна из наиболее важных характеристик, высокочувствитель­ная к стрессовому воздействию среды, — энергетика физиологи­ческих процессов. Наиболее экономичный энергетический обмен имеет место лишь при строго определенных условиях среды, ко­торые могут быть охарактеризованы как оптимальные. Интенсив­ность энергетического обмена аэробного организма может быть определена посредством измерения скорости потребления кис­лорода. При оптимальных условиях организм находится на самом низком энергетическом уровне, при любых негативных измене­ниях среды обитания потребность в кислороде будет увеличи­ваться.

Для характеристики энергетического обмена две величины яв­ляются фундаментальными: основной обмен и максимальный об­мен. Основной обмен отражает минимальный уровень потребле­ния энергии, необходимый для обеспечения нормального функционирования организма при отсутствии каких-либо внешних воздействий. Максимальный обмен соответствует предельному количеству энергии, которое организм способен выработать в слу­чае необходимости. Разность между этими величинами представ­ляет энергетический ресурс адаптации конкретного вида живот­ных, поскольку основной и максимальный уровни обмена явля­ются видоспецифическими величинами.

Другая базовая характеристика, перспективная для оценки стрессовых воздействий, — темп и ритмика ростовых процессов.

Важной характеристикой физиологических процессов являет­ся поведенческая активность живых организмов.

В качестве тест-функций применяются физиологические пара­метры пресноводных беспозвоночных гидробионтов разных уровней филогенеза.

Свойства внешней среды, и в частности гидросферы, прояв­ляются в интенсивности воздействия на организм или популяцию отдельных факторов или их комбинаций. Вещества, поступающие в водоем антропогенным путем, могут оказывать регулирующее, трофическое, токсическое и информативное воздействие на гидробионты. При незначительных концентрациях в водоеме эти ве­щества можно выявить, оценивая физиологический статус гомеостатических показателей организма, которые могут изменяться при сдвигах в окружающей среде.

Вопрос о роли поведения в иерархии индикационных показа­телей состояния окружающей среды поднимали в своих работах такие ученые, как Н.С.Строганов, А.Д.Слоним, Б.А.Флёров, Л.П.Брагинский, Н.А.Тушмалова. Степень отклонения от стан­дартных поведенческих реакций животных служит одним из пер­вичных, регистрируемых на визуальном уровне сигналов измене­ний в окружающей среде и, несомненно, может быть отнесена к реакциям «первого ранга».

Наибольший интерес представляют типы поведения, относя­щиеся к эволюционно-универсальным реакциям, свойственным всем эукариотам, включая человека. К таким феноменам относят­ся спонтанная двигательная активность как врожденная форма поведения и память — приобретенная форма поведения.

В опытах на инфузориях показателями исходного функциональ­ного состояния служили объективно регистрируемые реакции: спонтанная двигательная активность, уровень спонтанных сокра­щений, уровень пищевой возбудимости, состояние ядерного ап­парата. Была продемонстрирована применимость основных физи­ологических показателей, используемых в опытах на позвоночных животных, для определения функционального состояния организ­мов, лишенных нервной системы. Исследования поведенческих реакций в ответ на внешнее воздействие проводились на пресно-водной гидре Hydra attenuate, имеющей примитивную нервную систему. Оценивались реакции привыкания к раздражителю, при этом критерием выработки привыкания служило сокращение щупалец гидры. В экспериментах на плоских червях планариях Polycelis nigra, Euplanaria gonocephala, Dugesia tigrina (примитивный мозг — зачатки цефализации) были изучены основные реакции гидробионтов на экологически значимые раздражители. В дальней­шем для оценки качества водной среды стал успешно применять­ся метод выработки условных рефлексов у планарий.

Целостное поведение животных рассматривается как лабиль­ное взаимодействие врожденных и приобретенных элементарных реакций, необходимое для быстрой и эффективной адаптации к условиям среды. Изучение поведения сложно и требует тщатель­ных наблюдений в природе, подкрепленных лабораторными эк­спериментами. Возникшие на заре эволюции закономерности по­ведения у простейших сохраняются и у более развитых живот­ных.

Таким образом, поведение является эволюционно обуслов­ленным показателем физиологического состояния животного. На основании изменений в поведенческих феноменах одного вида животных можно прогнозировать нарушения поведения и других видов. Выбор форм поведения для биотестирования определяет­ся их чувствительностью к изменениям, происходящим в окру­жающей среде.