3.2 Мониторинг биологических переменных

Биологических переменных, характеризующих состояние отдельных особей, группы организмов, целых популяций и экосистем, теоретически может быть бесконечное число. Но среди них мало параметров, тесно связанных с важнейшими показателями состояния группы организмов или отдельных особей. К важнейшим показателям относятся, прежде всего, признаки предлетального состояния организма или группы организмов, нарушение репродуктивной способности, жизненного цикла и некоторые другие.

3.2.1 Задачи мониторинга биологических переменных

• Объединение биологические переменные в группы по степени их связи с тем или иным биологическим показателем;

• проанализировать перспективность использования био­логических переменных применительно к мониторингу загрязне­ния различных объектов ОС,

• установить связи между наблюдаемыми изменениями в биологических сообществах и загряз­нениями;

• создать классификацию специфических пере­менных;

• проведение эксперименталь­ных исследований в лаборатории и in situ с целью выявления связи между концентрацией загрязняющих веществ в теле ор­ганизма и объекте среды,

• установления амплитуды от­клика биологической переменной, при котором влияние на от­дельных особей такое же, как и на всю популяцию.

• Учитывая отдаленные эффекты на уровне популяции и сообще­ства, уделено данным, получаемым в опытах на отдельных организмах, с целью регистрации ранних призна­ков воздействия.

К числу биологических переменных относятся разнообраз­ные индексы, характеризующие состояние популяций, сообществ и экосистем.

Несмотря на сла­бую разработку принципов, методов и стратегии биологического мониторинга. Например изу­чение биохимических и физиологических откликов организмов на сублетальные воздействия привели к появлению новых методов, которые в сочетании с классическими методами (физ-хим) позволяют наиболее полно описать состояние наблюдаемых экосистем.

Если известны критерии оценки полезности биологических переменных для мониторинга загрязнения и определен диапазон изменений биологических переменных.

3.2.3 Принципы отбора биологических переменных

Возникновение потребности в разработке конкретных программ биологического мониторинга привело к необходимости составления приоритетных списков структурных и функциональ­ных переменных по уровням организации. В литературе до недавнего времени не было четкого понимания соответствия тех или иных биологических переменных уровням организации живого.

На пути преодоления этих трудностей за основу было взято несколько существующих в литературе схем уровней организации живого. В соответствии со схемой Ю. Одума (1975) спектр уровней организа­ции изображается в виде горизонтального ряда. По мнению Одума, все уровни в равной степени заслуживают внимания исследователей. Двигаясь слева направо, от генетических си­стем до экосистем, одни переменные становятся более важными и изменчивыми, в то время как важность других становится пре­небрежительно малой, а их изменчивость едва заметной. Если в основу положить схему уровней организации, предложенную Н. П. Наумовым (1972), то картина будет иная (табл. 1).

Таблица 1

Иерархия структуры органического вещества

Уровень	Ступени
	молекулярно-клеточная	организменная	надорганизменная
Низший	молекулы одного класса	ткани	популяции, виды
Средний	органоиды, клетки	органы, их системы	биоценотические комплексы
Высший	клетки	организмы	биоценозы, биомы

При таком подходе Н. П. Наумову удалось выделить харак­терный уровень иерархии структуры органического мира, на котором интеграция частей достигает такой степени, когда живые системы способны к изолированному существованию и самостоятельному воспроизведению. Системы, относящиеся к низшему и среднему уровням, не обладают такими способностями. Это обстоятельство, накладывает серьезные ограничения на экстрапо­ляцию данных, получаемых для низшего и среднего уровней, на высший уровень. Обычно неизвестен характер связи между показателями низшего и среднего уровней и основным показателем, которым обладает только высший уровень- воспроизводство. Поэтому в токсикологических опытах предпочтение отдают наблюдениям за структурными и функциональными параметрами именно высшего, а не среднего и низшего уровней. Набор биологических откликов для низшего и среднего уровнен молекулярно-клеточной и организменной ступеней зависит глав­ным образом от степени развития методических приемов, кото­рые приходят из физики, химии, кибернетики и других наук прежде всего в молекулярную биологию, биохимию, биофизику, и физиологию. Широкий арсенал методических приемов, прису­щий этим отраслям биологии, позволяет получать разнообразную нформацию как о структуре жизненно важных макромолекул, биомембран и органоидов клетки, так и о кинетике внут­риклеточных процессов.

С теоретической точки зрения число морфологических и физиологических переменных, с помощью которых можно судить о состоянии клетки и организма, бесконечно. В каждом случае количественное измерение морфологических и физиологических переменных будет зависеть от методических возможностей.

Для практических нужд в первую очередь используются простые методы, с помощью которых можно измерять физиолого-биохимические показатели, имеющие высокую корреляцию с такими важными переменными, как смертность, рождаемость, продолжительность жизни и др.

Механизмы, лежащие в основе поражения отдельных клеток, организмов, популяций или сообществ, так же как и биологические отклики при воздействии одного и того же повреждающего фактора, будут отличаться друг от друга, поскольку каждая из ступеней многоуровневой иерархии структуры живого описывается определенным набором переменных, присущих только данной ступени.