Значение биоаккумуляции

Биоаккумуляция может лежать в основе не только хронических, но и отсро-ченных острых токсических эффектов. Так, быстрая потеря жира, в котором накоп-лено большое количество вещества, приводит к выходу токсиканта в кровь. Моби-лизация жировой ткани у животных нередко отмечается в период размножения. В экологически неблагополучных регионах это может сопровождаться массовой ги-белью животных при достижении ими половой зрелости. Стойкие поллютанты мо-гут также передаваться потомству, у птиц и рыб - с содержимым желточного мешка,

у млекопитающих - с молоком кормящей матери. При этом возможно развитие эффектов у потомства, не проявляющихся у родителей.

Биомагнификация

Химические вещества могут перемещаться по пищевым цепям от организмов-жертв, к организмам-консументам. Для высоко липофильных веществ это переме-щение может сопровождаться увеличением концентрации токсиканта в тканях каждого последующего организма - звена пищевой цепи. Этот феномен называется биомагнификацией. Так, для уничтожения комаров на одном из калифорнийских озер применили ДДТ. После обработки содержание пестицида в воде составило 0,02 частей на миллион (ppm). Через некоторое время в планктоне ДДТ определялся в концентрации 10 ppm, в тканях планктоноядных рыб - 900 ppm, хищных рыб - 2700 ppm, птиц, питающихся рыбой - 21000 ppm. То есть содержание ДДТ в тканях птиц, не подвергшихся непосредственному воздействию пестицида, было в 1000000 раз выше, чем в воде и в 20 раз выше, чем в организме рыб - первом звене пищевой цепи.

В уже упоминавшейся ранее книге Рашель Карсон «Молчаливая весна» при-водится такой пример. Для борьбы с переносчиком т.н. «голландской болезни», по-ражающей вязы, вязовым заболонником Scolytes multistriatus, деревья обрабатывали ДДТ. Часть пестицида попадала в почву, где его поглощали дождевые черви и на-капливали в тканях. У поедающих преимущественно дождевых червей перелетных дроздов развивалось отравление пестицидом. Часть из них погибала, у других нару-шалась репродуктивная функция - они откладывали стерильные яйца. В результате, борьба с заболеванием деревьев привела к почти полному исчезновению пере-летных дроздов в ряде регионов США.

Лекция 4. Экотоксикодинамика

Общие понятия

Экотоксикодинамика -раздел экотоксикологиии, рассматривающий кон-кретные механизмы развития и формы токсического процесса, вызванного дей-ствием экотоксикантов на биоценоз и/или отдельные виды, его составляющие.

Механизмы, посредством которых вещества могут вызывать неблагоприятные эффекты в биогеоценозах, многочисленны и, вероятно, в каждом конкретном слу-чае, уникальны. Вместе с тем, они поддаются классификации. Так, можно выделить прямое, опосредованное и смешанное действие экотоксикантов.

Прямое действие - это непосредственное поражение организмов опреде-ленной популяции или нескольких популяций (биоценоза) экотоксикантом или совокупностью экотоксикантов данного ксенобиотического профиля среды. Приме-ром веществ с подобным механизмом действия на человека является кадмий. Этот метал накапливается в организме даже при минимальном его содержании в среде и при достижении критической концентрации инициирует токсический процесс про-являющийся поражением дыхательной системы, почек, иммуносупрессией и канце-рогенезом.

Опосредованное действие - это действие ксенобиотического профиля среды на биотические или абиотические элементы среды обитания популяции, в результате которого условия и ресурсы среды перестают быть оптимальными для её сущест-вования.

Многие токсиканты способны оказывать как прямое, так и опосредованное, т.е. смешанное действие.Примером веществ, обладающих смешанным механизмом экотоксического действия, являются в частности гербициды 2,4,5-Т и 2,4-Д, содержащие в качестве примеси небольшое количество 2,3,7,8-тетрахлордибензо-р-диоксин (ТХДД). Широкое использование этих веществ американской армией во Вьетнаме нанесло значительный ущерб растительному, животному миру страны и непосредственно здоровью людей.

Экотоксичность

Экотоксичность -это способность данного ксенобиотического профиля среды вызывать неблагоприятные эффекты в соответствующем биоценозе. В тех случаях, когда нарушение естественного ксенобиотического профиля связано с избыточным накоплением в среде лишь одного поллютанта, можно условно говорить об экоток-сичности только этого вещества.

В соответствии с представлением об уровнях организации биологических сис-тем в экологии принято выделять три раздела (Г.В. Стадницкий, А.И. Родионов, 1996):

1. Аутэкологию - описание экологических эффектов на уровне организма;

2. Демэкологию - экологические эффекты на уровне популяции;

3. Синэкологию - эффекты на уровне биоценоза.

В этой связи и неблагоприятные экотоксические эффекты, целесообразно рас-сматривать:

а) - на уровне организма (аутэкотоксические) - проявляются снижением резис-тентности к другим действующим факторам среды, понижением активности, забо-леваниями, гибелью организма, канцерогенезом, нарушениями репродуктивных функций и т.д.

б) - на уровне популяции (демэкотоксические) - проявляются гибелью попу-ляции, ростом заболеваемости, смертности, уменьшением рождаемости, увели-чением числа врожденных дефектов развития, нарушением демографических харак-теристик (соотношение возрастов, полов и т.д.), изменением средней продол-жительности жизни, культурной деградацией.

в) - на уровне биогеоценоза (синэкотоксические) - проявляются изменением популяционного спектра ценоза, вплоть до исчезновения отдельных видов и появ-ления новых, не свойственных данному биоценозу, нарушением межвидовых вза-имоотношений.

В случае оценки экотоксичности лишь одного вещества в отношении пред-ставителей только одного вида живых существ, в полной мере могут быть испо-льзованы качественные и количественные характеристики, принятые в клас-сической токсикологии (величины острой, подострой, хронической токсичности, дозы и концентрации, вызывающие мутагенное, канцерогенное и иные виды эф-фектов и т.д.). Однако в более сложных системах, экотоксичность цифрами (коли-чественно) не измеряется, она характеризуется целым рядом показателей качест-венно или полуколичественно, через понятия «опасность» или «экологический риск».