Понятие популяционной нормы реакции и порогового уровня воздействия.

Любые количественные оценки последствий поступления токсических элементов к животным из природных популяций должны основываться на установленной зависимости «доза-эффект».

Двойной характер дозовой зависимости:

1) Градированный вид зависимости. Он в количественной форме отражает изменение того или иного показателя состояния организма как функции внешнего токсического воздействия.

Увеличение дозы ведет к подавлению нормального показателя, т.е., нормальное функционирование с увеличением дозы снижается. Градированная зависимость не позволяет сделать заключение о наличии поражения.

2) Альтернативная форма дозовой зависимости подразумевает диагностику состояния  «норма-патология». Она основана на концепции пороговости вредного действия загрязнителя. При этом под нормой следует понимать не только совокупность среднестатистических значений основных и важнейших функциональных показателей и параметров, характеризующих состояние организма, но и среднее отклонение от этих значений, связанное как с методическими погрешностями измерения этих параметров, так и в большей степени с индивидуальной изменчивостью рассматриваемых показателей. (Начиная с С активность фермента понижается. С - критическая).

Выводы:

1. Для каждого уровня организации биологических систем существуют свои характерные показатели токсичности. Показатели более низких уровней присутствуют в показателях более высокого уровня. Пороговый характер альтернативных эффектов основывается на беспороговости предшествующих показателей.  В равной мере беспороговости градированных показателей присутствует альтернативность эффектов предшествующих уровней.

2.       Критические значения токсических эффектов сдвигаются в сторону больших значений по мере перехода от низких уровней к более высоким.

Популяционный уровень токсических эффектов. Механизмы адаптации.

Если равному уровню воздействий подвергать лабораторных организмов и природных популяций, то токсические эффекты, наблюдаемые в эксперименте не проявляются в природе – это явление популяционной адаптации. Явление популяционной адаптации предполагает наличие явления компенсации и явление адаптации.

-      Компенсация – наличие некоторого уже состоявшегося нарушения биосистемы, которое оказывается компенсированным за счет иных процессов.

-          Адаптация – приспособление – такая перестройка системы в ответ на длительное токсическое воздействие, которое позволяет этой системе устойчиво сохранять себя и не допускать даже скрытых проявлений токсичности.

Например, сущ. перестройки, осуществляемые в пределах нормы: тренированное сердце - увеличивается стенка левого желудочка – адаптация к высоким нагрузкам. При митральном пороке сердца происходит тоже утолщение, но это компенсация к болезни.     

Существует 2 уровня истинной адаптации:

1) Адаптация на уровне отдельных функциональных систем организма. За счет определенной коррекции биохимических, физиологических или иных реакций мы отмечаем явление повышенной устойчивости.           

2) Популяционная адаптация – поддержание популяцией некоторого уровня нормального ее функционирования за счет толерантности (устойчивости) особей, за счет изменения их плодовитости. Эта адаптация базируется на разнокачественности особей, входящих в эту популяцию (гетерогенности популяции).    

Англичане изучали популяции полевицы на местности, где был установлен медеплавильный завод, происходило аэральное загрязнение, в рез-те  загрязнялась почва. Наблюдали в течение 70 лет. Вокруг завода образовался устойчивый покров полевицы (популяционная адаптация). Они проводили корневой тест (определенный индекс толерантности) – отношение средней длины корней растений, культивируемых в питательном растворе с добавками токсичного элемента к средней длине корней растений, культивируемых в питательном растворе без добавок токсического элемента (в чистом растворе). Чем выше корневой индекс, тем более

устойчиво раст.

N – количество растений, которые обладают определенным индексом толерантности.

Инд. – корневой индекс. Чем он больше, тем более толерантно растение.

Идея эксперимента: растения, толерантные к Cu были, но их было мало – они не имели преимущества (малоактивно представлены в  обычной популяции), но они сильно представлены в условиях загрязнения.

Были сделаны работы по птицам-дуплогнездникам.

Показатели: величина кладки, размеры яиц, выживаемость птенцов, вылупляемость, весовые данные птенцов перед вылетом из гнезда. В результате непроклюнувшихся яиц  в фоновой зоне мало, В буферной зоне – больше, в импактной зоне – очень много (аналогично по другим факторам). В природной популяции все дефекты элиминируют из популяции. Природные популяции исходно гетерогенны, что определяет возможность к адаптации.

Норма реакции – спектр возможностей развития в зависимости от наличных  условий среды.

(определение Яблокова). Комов: возможность развития спектра вариаций признака в определенном диапазоне колебаний внешних условий. Норма реакции женских особей выше, чем у мужских особей. Геоданян: эволюционный смысл увеличения нормы реакции у женских особей: показано на людях (однояйцевые близнецы  братья более близки, похожи, чем сестры, так как сестры имеют более широкую норму реакции). Будучи более пластичными, самки способны приспосабливаться лучше, чем менее пластичные самцы. При изменении условий, прежде всего, гибнут самцы, и большем % выживают самки. При смене прир. условий происходит гибель неприспособленных самцов, но всегда есть мизер, который выживает. И этот мизер самцов всегда может покрыть много самок.  Ежегодно популяция выбрасывает поколение, много умирает, но есть часть, которая соответствует данным условиям. Есть самки, которые способны далее перенести признаки тех самцов, которые вымерли. (Это свойственно даже для растений).     

Реагировать на изменения внешней среды организм может только в пределах нормы реакции, заданной программой развития (генотипом).

       

PS: Вопрос написан только по лекциям, т.к. не было возможности достать необходимую книжку (Безель, «Популяционная экотоксикология»). В ИЭРиЖ 2 экземпляра, и оба они на руках, а в нашей библиотеке ее нет, есть только «Популяционная экотоксикология млекопитающих», в которой  есть очень мало.