Джерело статті - http://www.eco-live.com.ua

ПІДТРИМАЙ «ЕКОЛОГІЮ ЖИТТЯ»!

Клітка з кисневим циліндром для підтримки життя шахтарської канарки

Канарки, чайки, мідії, дафнії, лишайники, бджоли, коти... Що може бути спільного у таких різних істот? Всі вони — живі індикатори, що попереджають людину про небезпеку.

Коли жити неможливо

Експерименти шотландського фізіолога Джона Скотта Голдейна (1860-1936) з вивчення токсичного впливу різних газів на організм людини навряд чи хтось став би відтворювати. Він перетворив своє тіло на лабораторію: вдихав хлор, метан, вуглекислий і чадний гази, чисті кисень і азот, гірчичний газ, щоразу відзначаючи, як та чи інша сполука впливає на організм. Іноді йшлось про кількості, небезпечні не лише для здоров'я, а й для життя дослідника; проте, на щастя, йому вдалось не повторити долю Карла Шеєле, котрий спробував на смак синильну кислоту.

Однією з рекомендацій Голдейна стосовно безпеки шахтарської праці була пропозиція використовувати як датчики шахтних газів канарок — маленькій пташці потрібно менше газу для смертельного результату. Вона отруюється швидше, ніж середньостатистичний шахтар, який, помітивши, що пташка перестала співати, встигне евакуюватись із вибою, перш ніж вміст газів під землею стане небезпечним і для нього. Зараз пташок у шахтах вже не труять, але датчики чадного газу в шахтах досі називають «канарками». А канарок можна вважати першими біоіндикаторами — організмами, поведінка яких дозволяла людині оцінювати екологічну обстановку.

Крім канарок, такими датчиками чадного газу мимоволі стали домашні коти, які, вдихнувши чадного газу, починали поводитись неадекватно. Приказка «Метушишся як вчаділий» колись звучала трохи інакше: «Метушишся як вчаділий кіт». У 1950-тих роках жителі японського міста Мінамата стали помічати, що місцеві коти поводяться дивно — вони не могли переміститись з точки А в точку Б по прямій, а рухались якимись непередбачуваними стрибками. Потім і деякі люди почали рухатись подібним чином. Причиною «лихоманки танцюючих котів» виявилась присутність метилртуті в стічних водах місцевого хімічного підприємства. Ртутьорганіка накопичувалась в рибі і молюсках, якими харчувались люди і коти, і, знову-таки через меншу масу, останні раніше відчули симптоми ртутного отруєння. Гостре отруєння ртуттю, яке після цих випадків отримало назву «хвороба Мінамата», вразило кілька тисяч чоловік, але, якби лікарі і хіміки не пов'язали аномальну поведінку котів і людей, наслідки могли бути набагато важчими.

Датчиками, що відстежують стан навколишнього середовища, побували десятки видів тварин, рослин, грибів. Фактично на цю роль підходить будь-який біологічний вид. Хіміки, екологи та біологи отримують аналогічну інформацію від білих ведмедів, білоголових орланів і дельфінів. Однак цих представників фауни незручно використовувати для досліджень, присвячених всебічному вивченню навколишнього середовища, і тому називати їх «біодатчиками» складно.

Ті види, які дослідники схильні вважати живими датчиками, повинні мати досить простий обмін речовин; якщо вони не зустрічаються в живій природі, то їх розведення не повинно бути складним і дорогим; і найголовніше — вони повинні давати передбачуваний і вимірюваний відгук на зміни середовища. На суші цим вимогам відповідають лишайники, що ростуть на камінні і деревах, і стадні тварини, наприклад олені. У прісній воді це крихітні дафнії і лососеві риби, в прибережних морських і океанічних водах — мідії, а у відкритому морі — чайки і морські ссавці.

Хороший приклад того, як птахи реагують на зміни в умовах навколишнього середовища, — історія з ДДТ. Так, популяції білоголових орланів і багатьох інших птахів в США скорочувались під час активного використання ДДТ, однак після того, як в 1972 році застосування цієї речовини в США заборонили, чисельність птахів знову почала рости. Таким чином, підрахунок чисельності певних біологічних видів дозволяє відстежити джерела речовин, що забруднюють навколишнє середовище, шляхи їх переміщення і розподілу в біосфері, а також їх кінцеву долю. Ця інформація буває критично необхідною для вирішення екологічних проблем, як сучасних, так, можливо, і майбутніх.

Живі датчики інформують і про інші стійкі забруднювачі — поліхлорбіфеніли, поліциклічні ароматичні вуглеводні, бромвмісні антипірени і фторорганічні сполуки. Також вивчення біологічних видів демонструє вплив на біосферу важких металів, в першу чергу — свинцю, кадмію та ртуті. Біологічні індикатори дають можливість спостерігати не лише забруднення навколишнього середовища, а й вплив людини на кругообіг азоту і фосфору в природі, а також зміни в екологічних системах, пов'язані зі зміною клімату і проникненням в екологічні системи чужих для них біологічних видів.

Звичайно, живі датчики не замінять традиційну хімічно-екологічну систему відбору проб і їх лабораторного аналізу. Існують довгострокові кампанії з хімічного аналізу і моніторингу вмісту забруднювачів в зразках повітря, води, ґрунту і льодів. Такі дослідження дозволяють визначити, які забруднювачі присутні в навколишньому середовищі, в якій кількості і звідки вони з'явились, наскільки далеко змогли переміститись від джерела забруднення і як швидко знижується в навколишньому середовищі їх концентрація. Біоіндикатори також дозволяють оцінити динаміку зміни концентрації забруднювачів навколишнього середовища плюс додаткову інформацію про те, як забруднювачі впливають на екосистеми. Нові технології розширюють способи використання живих датчиків — наприклад, сьогодні екологи відправляють дрони брати зразки з фонтанів китів, щоб зрозуміти, чи все гаразд з цими гігантськими ссавцями.

Важливий елемент сучасної біоіндикації — взаємодія з еволюційною і функціональною екологічною геномікою. Довгий час в біомедичних дослідженнях використовували два види, про які була зібрана докладна інформація, — дрозофіли і нематоди Caenorhabditis elegans. Однак швидкий прогрес геноміки дозволив спеціалістам з еволюційної біології, екологам та токсикологам розширити дослідження на інші види. Наприклад, тепер можна вивчати, як симбіотичні зв'язки вірусів, бактерій і грибків з рослинами і тваринами, включаючи Homo sapiens, впливають на біологічне різноманіття і як, з іншого боку, діяльність людини впливає на ці симбіотичні зв'язки. Такого роду дослідження допомагають зрозуміти, як геноми реагують на зміни навколишнього середовища. Справа в тому, що навіть для найкраще вивчених геномів невідомо, яку функцію викон ... Читати далі »