Компоненты клетки
Поглощаемые организмом вредные соединения могут быть либо преобразованы в ходе обмена веществ (например, озон), либо включены в общий метаболизм (например, двуокись серы). Однако обычно большинство элементов вредных веществ пригодно для использования лишь в небольших количествах и присутствует в незагрязненных организмах в виде следов (например, хлор, тяжелые металлы — свинец, цинк, кадмий и др.).
Их аккумуляция (аккумулятивная биоиндикация) выше естественного содержания может быть использована в качестве индикационного признака для определения уровня стрессовой нагрузки.
На основе обнаруженных в тест-организмах концентраций S, F, Pb, Zn и Cd может быть сделано заключение об угрозе для растительности в данном местообитании.
Обнаружена связь между содержанием свинца в листьях тисса и интенсивностью движения в городах. Однако на это содержание заметно влияют и другие параметры среды, например плотность застройки и продувание ветром.
С помощью комбинированного определения ферментативной активности можно судить о степени свинцового стресса у растений.
Белки и аминокислоты
Уменьшение содержания растворимых белков после влияния какого-либо стрессора - общий индикаторный признак. Причиной является понижение их синтеза или повышение распада до аминокислот.
В частности, в высших растениях наблюдается обусловленная стрессом аккумуляция свободного пролина (с.4). По имеющимся данным, существует явная зависимость между его содержанием и водным балансом клеток.
После воздействия двуокиси серы еще до обнаружения видимых симптомов повреждений количество свободного пролина увеличивается. Эта аминокислота вообще считается индикатором стресса, в особенности водного. Содержание пролина в тиссе повышается в районах города с оживленным движением транспорта. В листьях каштанов его аккумуляция зависит от степени засоления местообитания.
Вид стрессора сильно влияет на масштабы повышения содержания этой аминокислоты. Причиной накопления пролина, является ускорение его синтеза или уменьшение распада под действием стресса. Доказано и усиление синтеза пролина после солевого стресса.
Пролин относят к «совместимым веществам». Под этим понимают осмотически активные вещества, которые даже при высоких концентрациях не влияют на деятельность цитоплазматических ферментов и благодаря этому выполняют защитные функции.
Кроме пролина защитные функции выполняют и такие аминокислоты, как аланин и путресцин, повышенное содержание которых наблюдалось при воздействии определенных стрессоров.
Углеводы
Физиологические изменения, вызываемые действием стрессоров, отмечены и в метаболизме углеводов. Так, при воздействии двуокиси серы повышается содержания глюкозы и фруктозы в растениях гороха. Это связано с механизмом самозащиты растений.
А, например изменение концентрации сахарозы и раффинозы, в местообитаниях с повышенным загрязнением замечены в листьях тисса и коре конского каштана. При этом автомобильные выхлопы, а также содержание свинца и солей, влияют на метаболизм углеводов меньше, чем двуокись серы.
Липиды
Установлено, что с ростом загрязнения газодымовыми выбросами (лес < парк < городской центр) происходят значительные изменения состава жирных кислот. Одни жирные кислоты значительно увеличивают свою концентрацию, концентрация других наоборот, заметно снижается.
Повышение процентного содержания линоленовой кислоты в качестве стрессового эффекта замечено в стареющих листьях табака. Следовательно, нельзя исключить и ускоряющее воздействие стрессоров на процессы старения.
Опыты с обработкой двуокисью серы и автомобильными выхлопами указывают на то, что концентрация жирных кислот сильнее реагирует на выхлопы. Таким образом, оценка содержания углеводов (реагирующих преимущественно на SO2) и жирных кислот лежит в основе специфической биоиндикации.
ВЫВОДЫ.
Физиологические, биохимические и особенно ферментные анализы, как правило, сложны и связаны с определенными измерительными устройствами. Не всегда наблюдаемая реакция может быть однозначно сопоставлена с оцениваемым антропогенным стрессором. Так, загрязнение воздуха четко обнаруживается лишь тогда, когда его воздействие явно превосходит влияние всех других факторов среды. С другой стороны, биоиндикация на первом уровне в целях ранней диагностики необходима повсюду в областях со степенью загрязнения от низкой до средней, где наблюдать видимые повреждения тест-организмов еще невозможно.