170100 (Избегание стресса. Действие антропогенных стрессоров на развитие растений и животных)
Описание файла
Документ из архива "Избегание стресса. Действие антропогенных стрессоров на развитие растений и животных", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "экология" из 6 семестр, которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "контрольные работы и аттестации", в предмете "экология" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "170100"
Текст из документа "170100"
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
-
Избегание стресса. Устойчивость к стрессу
-
Воздействие антропогенных стрессоров на морфологическую структуру растений
-
Действие антропогенных стрессоров на характер распространения и динамику популяций беспозвоночных животных
-
Главные антропогенные загрязнители воздуха
-
Тест
Список использованной литературы
1. Избегание стресса. Устойчивость к стрессу
Понятие «стресс» весьма различно используется во многих областях науки. Впервые в качестве научного термина оно было введено в медицину Селье и вскоре проникло в обиходный язык в первую очередь как обозначение неспецифического психического напряжения. Селье (1976) определяет стресс как состояние критической нагрузки, которая проявляется в виде специфического синдрома, слагающегося из всех неспецифически вызванных изменений внутри биологической системы (Hecht, 1982). Стресс можно разделить на два различно действующих типа. Эустресс характеризуется физиологическими адаптивными реакциями, которые вызываются в организме биоэнергетическими процессами, когда в критических ситуациях живому существу необходимо приспособиться к изменившимся условиям среды.
Дистресс означает патогенные процессы, возникающие, как правило, при постоянных нагрузках или усилиях, которые индивид не в состоянии регулировать короткое или длительное время. В какой мере тот или иной стрессор обусловливает эустресс или дистресс, зависит от многочисленных факторов, например от экзогенного сочетания раздражителей и от внутреннего состояния организма.
Генетическая конституция каждого организма обусловливает его определенную реакционную способность (норму реакции) по отношению к воздействующим стрессорам (Unger, 1982). При возникновении стресса большую роль играет также фактор времени, связанный как с развитием в онтогенезе чувствительности к стрессу, так и с продолжительностью воздействия какого-либо эффективного стрессора на протяжении различных периодов жизни.
В биологии под стрессом понимается реакция биологической системы на экстремальные факторы среды (стрессоры), которые могут в зависимости от силы, интенсивности, момента и продолжительности воздействия, более или менее сильно влиять на систему (Goring, 1982). В естественных условиях организмы часто подвергаются воздействию различных биотических и абиотических стрессоров. К ритмически повторяющимся экстремальным условиям среды, например холоду, жаре, засухе, многие организмы приспособились путем периодического изменения активности (впадая в спячку или криптобиоз), что делает их устойчивыми к влиянию стрессоров (толерантность к стрессу).
Другие организмы могут уклоняться от воздействия экстремальных условий среды при помощи специфических приспособлений (избегание стресса); например, глубокоукореняющиеся растения нечувствительны к поверхностному пересыханию почвы; ряд растений ставит на пути стрессоров химические или физические барьеры. Толерантность и избегание создают устойчивость к стрессу. Рассмотрим варианты такой устойчивости:
Таблица 1. Варианты устойчивости к стрессу.
| Устойчивость к стрессу | ||||
| __________________________1__________________________ | ||||
| 1 1 | ||||
| Избегание стресса | Толерантность к стрессу | |||
| ______1_________________ | _______________1_______ | |||
| 1 1 | 1 1 | |||
| Избегание упругой нагрузки | Избегание пластической нагрузки | Толерантность к упругой нагрузке | Толерантность к пластической нагрузке | |
Среди вызываемых стрессорами нагрузок на биологические системы следует различать упругие (обратимые) и пластические (необратимые).
Ход адаптации, т.е. приспособления биологической системы к долго действующим экстремальным условиям среды можно продемонстрировать простой схемой (рис. 1).
Рис. 1. Тренд реакции биосистемы на длительно воздействующий фактор окружающей среды (по Schiewer, 1982).
За исходным состоянием в ответ не воздействие стрессора (если его доза не превышает летальный уровень) прежде всего, следует избыточная реакция, которая через стабилизированное состояние ведет к состоянию приспособленности (новое состояние адаптированности).
2. Воздействие антропогенных стрессоров на морфологическую структуру растений
Опасность антропогенных стрессоров состоит, прежде всего, в том, что биологические системы - будь то организмы, популяции или биогеоценозы - недостаточно адаптированы к ним. Антропогенные стрессоры создаются с такой скоростью, что эти системы часто не успевают активизировать соответствующие адаптационные процессы.
антропогенный загрязнитель животное растение
Таблица 2. Некоторые антропогенные стрессоры и их нарушающее воздействие на организмы
| Стрессор | Нарушающее воздействие | ||
| упругая нагрузка | пластическая нагрузка | ||
| Температура Холод (мороз) Жара | Затвердевание липидов, денатурация белков, замедление метаболических процессов (затвердевание и расширение воды). Разжижение липидов, денатурация белков | Потеря полупроницаемости. Агрегация белков, потеря полупроницаемости. | |
| Вода Сухость Затопление | Дегидратация, концентрация растворенных веществ Гидратация. Недостаток кислорода. | грегация белков, потеря полупроницаемости, сжатие клеток. Потеря полупроницаемости. Сжатие клеток. | |
| Облучение Инфракрасное и видимое излучение Ультрафиолетовое излучение Ионизирующее излучение | Фотосенсибилизация Сенсибилизация к действию излучения. То же | Фотохимическая реакция Радиохимическая реакция Радиохимическая реакция, агрегация белков, потеря полупроницаемости. | |
| Химические в-в Соли Ионы Недостаток кислорода SO2 Окислители Пероксиацетил-нитрат NH3 | Дисбаланс ионов Ионообмен Снижение редокс-потенциала Образование сульфитов, снижение редокс-потенциала. Повышение редокс-потенциала. Образование NH4+, повышение рН | Потеря полупроницаемости Образование связи с SH-группой белка, потеря полуполупроницаемости Образование токсичных промежуточных продуктов, потеря полупроницаемости Расщепление S - S-связей белка Окисление SH-группы белка до S - S-группы, потеря полупроницаемости. Образование амидов, изменения в зависимости от степени повышения рН | |
| Физические факторы Давление Шум Скашивание, скусывание (травы) Ветер Электричество Магнетизм | Изменение тургора, прекращение роста клеток Механические повреждения клеток. То же То же Воздействие такое же как при жаре Дезориентация ионов | Сжатие клеток То же То же То же Агрегация белков, потеря полупроницаемости. Потеря полупроницаемости | |
Многие антропогенные факторы среды потому и становятся опасными для живого (стрессорами), что они крайне отличны по величине, интенсивности, продолжительности и моменту воздействия от той обычно существующей в природе нормы, к которой адаптированы биологические системы. В результате они часто влияют на диапазон толерантности, что нередко приводит к превышению допустимой нагрузки на организмы и к распаду биологической системы (Tesche, 1982).
Кроме того, следует обратить внимание на то, что в природе на организм воздействует не один какой-нибудь стрессор, а всегда наблюдается целый комплекс нарушающих факторов (комплексное стрессовое воздействие среды). При этом, разумеется, какой-либо отдельный фактор может временно или постоянно доминировать. В связи с этим понятно, что реакции организмов на стрессоры в лабораторном эксперименте не всегда совпадают с наблюдающимися в естественных условиях. Поэтому исследования комбинированного воздействия средовых нагрузок, т. е. комплексного стрессового воздействия среды, являются принципиально важными для установления допустимой нагрузки и стабильности биологических систем в нарушенной среде со многими антропогенными стрессорами.
В истории биоиндикации морфологические изменения растений в ответ на антропогенные воздействия привлекли к себе внимание очень рано. В середине XIX в. были отмечены повреждения растений дымом вокруг бельгийских и английских содовых фабрик, а уже в 1850 г. Штекхардт (Stockhardt) опубликовал свои наблюдения о повреждениях дымом елей. Позднее сообщалось о характерных изменениях окраски растений во время военного применения ядовитых газов или их утечек. Сегодня во всех промышленно развитых странах известно о видимых поражениях растительности дымом или уличных деревьев солью. В полевых условиях, гидропонной культуре и камерах для окуривания было проведено множество исследований, посвященных связи морфологических изменений с антропогенными стрессорами.
И сейчас наиболее часто применяемые на практике методы биоиндикации наряду с картографированием споровых учитывают морфологические изменения высших растений. Основой для этого являются в первую очередь незначительные затраты труда при наблюдении и оценке наблюдаемых явлений. Измерения чаще всего могут проводиться без специальных лабораторий и обученного персонала. Для некоторых стрессовых факторов уже испытаны и иногда специально подобраны различные морфологические индикаторы, с помощью которых возможна кратко- или долговременная индикация, как при низких, так и при высоких дозах воздействия. Современные исследования уделяют главное внимание стандартизации тест-материала и условий его применения.
В ряде стран морфологические индикаторы используются в национальной системе мониторинга, в том числе в Нидерландах. Уже более 10 лет (Posthumus, 1982). С помощью методов биоиндикации, основанных на морфологии растений, получена большая часть картосхем антропогенного влияния. Морфологические методы индикации находят также применение при селекции устойчивых линий лесных, плодовых и декоративных деревьев (Николаевский, 1979; Dassler, 1981 а).
3. Действие антропогенных стрессоров на характер распространения и динамику популяций беспозвоночных животных
Количество исследований по воздействию газообразных промышленных выбросов на животных резко возросло именно в последнее десятилетие, после того как была установлена четкая корреляция между распространением растений и атмосферным загрязнением. Однако накопленные в этой области данные еще недостаточны и большей частью имеют модельный характер. Во многих исследованиях с ловушками животные выступают в роли косвенных индикаторов. На их встречаемость влияет изменение всей совокупности фитофизиологических, фитосоциологических, микроклиматических и структурных факторов микроэкотопа. Соответствие условий среды свойствам видов животных определяет их присутствие или отсутствие, а также плотность заселения конкретного местообитания.
Имеются данные о прямой индикации путем испытания на животных различных воздействий.
Отловленные в природе населяющие кору деревьев клещи-орибатиды, чувствительность которых к SO2 определялась заранее, в течение недели выдерживались в клетках в различных частях городской зоны Брюсселя; при этом была установлена корреляция между загрязнением SO2; и процентом их смертности. Имеются также результаты аналогичных опытов с 3-й личиночной стадией красноголовой синей мухи в промышленной зоне Галле-Лейпциг-Биттерфельд (Klapperstuck, 1980), говорящие о возможности использования животных в качестве объектов активного мониторинга. Индикаторными параметрами могут являться смертность, процент окукливания, процент вылета здоровых имаго и продолжительность жизни имаго. Эти показатели обнаруживают значимые различия в зависимости от степени загрязнения.
Биоиндикационные свойства насекомых, поедающих лишайники, возможно, связаны с влиянием, как стрессоров, так и кормовых растений.
