Адаптация гидробионтов к токсическому воздействию

Возможность адаптации к химическим воздействиям трудно оспаривать, так как известно появление видов, обладающих повышенной устойчивостью к биоцидам. Обычным примером этого служит выработка лекарственной устойчивости у возбудителей заболеваний (Филенко, 2007).

Формы адаптации разнообразны, и на основе различий механизмов их формирования, видов выражения и факторов среды, к которым они вырабатываются, предложены различные системы классификации адаптации. Адаптация к изменению или экстремальному значению единственного фактора окружающей среды называют акклимацией.

Предлагают различать адаптивные реакции, длящиеся секунды или минуты, регуляции, продолжающиеся часы, и собственно акклимации, длящиеся сутки и недели.

Токсическое загрязнение является одним из таких факторов, к которому может формироваться акклимация. Возникающая устойчивость многих видов к химическому воздействию обусловлена существованием у них «генов резистентности» (преадаптация), способных так изменять обмен, что вредоносный эффект токсиканта ослабляется. При этом реализуется резистентность устойчивых к токсичности линий видов в процессе естественного отбора в ряду поколений. В соответствие с этим разделяют адаптации фенотипические и генотипические, однако фенотипические адаптации, по существу, являются формой реализации адаптации генотипических (Филенко, 2007).

Конкретные пути адаптивных изменений различны и обеспечиваются участием отдельных генов или их множественным действием. У животных быстрые адаптивные реакции обусловлены нейрорефлекторными механизмами, а на более поздних стадиях продолжающегося воздействия фактора среды — более глубокими изменениями на биохимическом, клеточном и тканевом уровнях.

Комплекс индивидуальных изменений при адаптациях называют адаптационным синдромом. Адаптационный синдром включает стадии тревоги, собственно адаптации или резистентности и стадию истощения. На первой стадии из клеток выходят ионы водорода, калия, магния, неорганического фосфата, ферменты гликолиза, гидролиза, свободные жирные кислоты. В клетку же поступают ионы натрия, кальция, молекулы воды. Как показано, в результате выхода ионов калия из клетки блокируется активность около 60 клеточных ферментов, что, в свою очередь, тормозит развитие повреждения клетки. Синтез «стрессовых белков» повышает антиденатурационные свойства цитоплазмы. К числу первичных адаптивных реакций на биохимическом уровне относят изменение скорости синтеза РНК и других макромолекул.

Эпоксиды, образующиеся в процессе детоксикации неэлектролитов, при неферментативном пути превращения образуют ковалентые связи с макромолекулами, и новые соединения индуцируют образование соответствующих антител, способных связывать молекулы токсикантов.

В качестве адаптации можно рассматривать не только сохранение внутренней среды организма, но и выбор условий окружающей среды. Выбор более приемлемых условий существования лежит в основе так называемых поведенческих адаптации. В случае загрязнения вод гидробионт может уходить из загрязняемой акватории, как это происходит у рыб («избегание»), или изолироваться от окружающей среды, как это происходит у моллюсков или личинок насекомых, герметично закрывающих свои створки или домики. При этом объект может переходить на анаэробный обмен (Филенко, 2007).

В качестве адаптивных перестроек на уровне популяций можно рассматривать как ускорение размножения (даже на фоне увеличения смертности особей), так и увеличение продолжительности жизни особей (на фоне возможного угнетения размножения), отмечаемые при различной степени загрязнения.

На уровне сообществ и экосистем адаптивными являются замещения чувствительных видов более резистентными к сложившемуся уровню загрязнения вод, и существенные увеличения биомассы некоторых видов при сокращении видового разнообразия. Итогом таких перестроек может явиться не только угнетение, но и, в некотором диапазоне загрязнения, возрастание продуктивности и уровня обменных процессов (Филенко, 2007).