Микроорганизмы — биоиндикаторы соcтояния окружающей среды

Теоретически, в зависимости от уровня организации биосистем, меняются адаптационные возможности живых организмов. Для каждого уровня характерен свой специфический набор показателей, соответствующий выполняемым функциям. Особенностями биохимического уровня организации являются:

1. Сохранение структурной целостности макромолекул при их функционировании в стрессовых условиях среды.

2. Эквивалентное снабжение клеток: энергетической валютой — аденозинтрифосфатом (АТФ), структурными предшественниками для синтеза запасных веществ — гликогена, жиров и т.д., нуклеиновых кислот и белков.

3. Сохранение систем, регулирующих скорости и направления метаболических процессов в соответствии с потребностями организма и их изменениями при вариации условий cреды (Хочачка, Сомеро, 1988).

В настоящее время выделен ряд ключевых ферментов, которые изменяют свою активность в зависимости от степени загазованности окружающей среды: глюкозо-6-фосфат, супероксиддисмутаза, пероксидаза, фитогормоны, растворимые белки, липиды и т.д. Как правило, внутриклеточные макромолекулярные структуры достаточно надежно защищены от вредного антропогенного воздействия и существенные нарушения в них приводят к гибели организма. Большой интерес представляет явление «молекулярной мимикрии», т.е. встраивание изотопов типа С-14, Sr-90, I-131 и других в молекулярные комплексы живых организмов, накопление их и распространение в популяции, приводящее при достижении определенного критического уровня к развитию патологических процессов. К явлениям такого типа относится и распространение плазмид-искусственных нуклеиновых остатков, синтезированных человеком, при изготовлении искусственных антибиотиков. Попадая в организм человека и животных вместе с продуктами питания, они приводят к снижению иммунной резистентности и невосприимчивости организма к медикаментозным средствам (Яблоков, 1985).

Мир одноклеточных организмов состоит из огромного числа микроорганизмов, грибов, водорослей, встречающихся практически во всех теоретически возможных экологических нишах. Их обнаруживают как в термальных источниках Камчатки при t » 80⁰ , так и на Северном полюсе, в глубине океана и на самых высоких вершинах. Недавно были обнаружены микроорганизмы, живущие в радиоактивной воде атомного реактора. Все одноклеточные делятся на две большие группы: эукариоты — высшие микроорганизмы и прокариоты — низшие, не имеющие ядра одноклеточные. К эукариотам относятся водоросли, грибы-дрожжи и простейшие. Прокариоты — сине-зеленые водоросли и бактерии: спирохеты, гонококки, стафилококки, стрептококки, возбудители холеры, сибирской язвы и др. Простейшие осуществляют биосферный кругооборот кальция, формируют и поддерживают плодородный слой почвы — гумус. В процессе эволюции биосферы виды одноклеточных организмов специализировались в определенных экологических нишах. Техногенное загрязнение атмо-сферы, почвы и водной среды, нарушая биологическое равновесие, приводит к образованию новых антропогенных экологических ниш, которые в первую очередь занимают микроорганизмы. О чем свидетельствуют появление новых инфекционных болезней (СПИД), рост хорошо известных заболеваний, формирование лекарственно устойчивых штаммов микроорганизмов. Следовательно, постоянный контроль видового разнообразия и численности микроорганизмов является одним из основных показателей состояния окружающей среды. Так увеличение сине-зеленых водорослей в проточных водоемах — характерный показатель загрязнения, заболачивания и деградации водоемов. Общую целлюлозную активность почв — способность гумусового слоя разлагать клетчатку определяют опытным путем, закладывая предварительно взвешенные кусочки материи — бязи на определенное время и глубину в гумусовый слой почвы. При повторном взвешивании можно получить показатели, характеризующие способность почвенных микроорганизмов разлагать целлюлозу, что является косвенной характеристикой обменных процессов почвенного горизонта.