4.3.3Акономерности реакций организмов на вредные воздействия

Вредные влияния различных воздействий, например, химических веществ на живой организм, проявляются по-разному. Вещества могут оказаться ядовитыми (токсичными) для организма, вызывать развитие опухолей (канцерогенными), влиять на репродуктивную функцию, на­пример, вызывать мутации генетического материала (мутагенными) и т.д.

Несмотря на разнообразие биологических эффектов, существуют не­которые общие закономерности реагирования, характеризующие эффек­ты воздействий вредных веществ на живой организм. Можно считать, что чем больше величина вредного воздействия, тем больший эффект в виде ответа на это воздействие будет наблюдаться. Так, например, можно счи­тать, что чем больше яда попадет в организм, тем более выраженными будут симптомы отравления.

Для характеристики функциональной связи между реакцией живо­го организма (эффектом токсичного вещества на организм) на воздей­ствие химического вещества и его концентрацией используется зависи­мость «доза-эффект».

В упрощенном виде эту зависимость можно описать, используя «фор­мулу Хабера»:

Е=СТ, (1)

где Е — эффект; С — концентрация вещества; Т — время воздействия вещества.

Формула Хабера хорошо «работает» при описании реакций на воздействие токсичных химических веществ (ядов) с кумулятивным действием. Для ядов, не обладающих кумулятивным действием, предлагается формула Майера:

(2)

Е= к С,

где к — константа, зависящая от свойств химического вещества. Как видно из формулы Хабера (1), один и тот же отрицательный эффект могут дать даже малые концентрации (воздействия), если они действуют продолжительное время.

Разные виды организмов реагируют на одно и то же воздействие, например, концентрацию загрязняющего вещества, по-разному. Это выражается, в частности, во временных отличиях. Отличия во времени реагирования на одну и ту же величину воздействия у разных организмов отличия в их чувствительности к этому воздействию. Биологи и токсикологи хорошо знают, что чувствительность к воздействиям сильно различается в пределах одного таксонорганизма, даже в пределах одного рода — иногда на порядки. В медицине хорошо известны различия пределах вида: индивидуальные особенности человека, которые проявляются в ходе лечения заболеваний.

На практике зависимости более сложны, чем те, что отражает формула Хабера. Так, реакция на воздействие некоторых химических веществ : лекарств иногда меняет направленность по мере увеличения дозы, т. е. наблюдается так называемая разность реагирования. Часто на воздействие концентраций организм отвечает стимуляцией жизненных функций, больших концентраций — угнетением и гибелью. Проблема фазного реагирования на воздействие имеет самостоятельное значение, в частности, ей посвящены исследования общего адаптационного синдрома, начатые известным канадским ученым Г.Селье и получившие название теории стресса.

Механизмам стресса посвящено большое количество фундаментальных исследований. Выделяют несколько стадий стресса: стадия тревоги активации), стадия напряжения, стадия истощения (гибели): Выживание стрессовых ситуациях обеспечивается различными компенсационными :адаптационно-приспособительными реакциями.

Такие же закономерности можно наблюдать и в ответных реакциях популяций, сообществ и экосистем. Известно, например, что умеренные нагрузки на пастбища увеличивают их биопродуктивность, а перевыпасы ведут не только к деградации травяного покрова, но и к коренной «формации почв и всего ландшафта. Слабые и умеренные нагрузки на энодоминантные и содоминантные лесные сообщества как вырубками, и загрязнением, тоже увеличивают их биопродуктивность и биоразнообразие. При сильных антропогенных нагрузках вырубками, загрязнителями, антропогенно спровоцированными пожарами зональные хвойнолесные ландшафты, как правило, замещаются монодоминантными

42

43

травяными березняками и вейниковыми пустошами. В результате резко падает биоразнообразие, а затем и биопродуктивность экосистем¹.

Различия в чувствительности к воздействию приводят к тому, что неблагоприятные факторы, вызывающие гибель одних организмов или деградацию экосистем, являются благоприятными для других. В процес­се эволюции в природных экосистемах постоянно реализуется определен­ный механизм преодоления кризисов, связанных с нарушением устойчи­вости и направленный на стабилизацию состояния экосистем. Сущность механизма заключается в адаптивной изменчивости биотической компо­ненты экосистем в условиях воздействий различных факторов окружаю­щей среды.

Реакция сообществ живых организмов и экосистемы в целом, конеч­но, намного сложнее реакции одного индивидуума. Ситуация усложняется еще и тем, что на практике обычно антропогенные воздействия имеют комплексный характер и их эффекты являются комбинированными (ад­дитивными, синергическими или антагонистическими). Тем не менее принцип зависимости ответа от силы и времени воздействия является общим для всех эффектов и работает на всех уровнях организации живой материи. Изменения в биосфере также подчиняются этому принципу.